摘要：电力是日常生活及经济建设中非常重要的基础性能源。目前我国的电力能源主要来源于火力发电，随着当前国家对环保及节能减排的重视，近年来火电厂朝着大型、高效的方向发展。火电厂生产过程中需要大量的水，如果对其处理不当，会在很大程度上影响设备运转的效率同时易造成安全隐患。作为火力发电中的重要一环，专业的电厂化学水处理技术是电厂安全高效运营的重要保证。如何使电厂化学水处理技术不断适应电厂发展需求，是相关技术人员的一项重要研究课题，具有较大的实践意义。
关键词：电厂化学；水处理技术；创新应用
引言
随着我国工业化的发展，各行业对于电力的要求大大增加，要满足社会发展进程中不断上升的电能需要，除了增建大型发电厂之外，还要进行发电机组的扩容，而这就同时对电厂用水的处理技术有了更高的要求。化学水处理指的是将水中的杂质通过添加化学药剂之后，使用相应的机械将其进行转换的操作。在电厂安全运营的过程中，水处理是十分重要的前提步骤，未经处理的水应用到热力装置中，有可能会导致热力设备被腐蚀，进而发生爆管和停机的问题。本文分析了电厂化学水处理技术的意义，同时阐述了其发展的特点和相关的具体应用。
1发展电厂化学水处理技术的重要性
（1）质量不达标的水进入循环系统后，会对设备运转产生损害，产生较大的安全隐患。比如，若是在锅炉内的水质自身的纯度不够，设备运行一段时间以后，锅炉壁会与水中的杂质发生化学反应，并且会直接生成固体物质，粘附在炉壁的表面，也被称为结垢。水垢相对于比较容易在锅炉的炉管中形成，炉管中的温度相对较高，然而水垢的导热性能相对较差，受到炉管内部压力与高温的双重压力后，炉管壁会比较脆弱，严重的会使管道发生变形，甚至是产生管道的爆裂现象，存在较大的安全隐患。（2）化学水处理技术不过关会导致发电效率较低，提高运维成本。比如，若是汽轮机凝汽器内部存在结垢的话，内部的杂质或是空气的含量或有所增加，减少发热的效率，并且在结垢后不能够进行正常的生产工作，同时需要对于设备做好及时的清洗工作否则会浪费清洗的时间，在这段时间内不能进行正常的生产，发电量也会相应减少，加大清洗与整修工作的经济成本，影响电厂经济效益。
2电厂化学水处理技术发展的特点
2．1针对化学水处理设备的设计集中化
当前我国具有很大规模的电厂，通常应用的设置方式为分布式。分布式设置的缺点是会加大化学水处理技术以及操作管理过程中的难度，难以达到电厂运行中对于集约化的要求。在一些经济较为发达的国家，在电厂水进行化学处理的方式上已经逐步采取集中的方式，应用最多的结构是立体化和系统化，这样能够很大程度上减少在水处理过程中对于空间的占用。除了能够提高工作的效率，还能够降低对于水处理资金的需求和管理方面的难度。
2．2针对化学水处理生产的集中化
通常情况下，我国的电厂所采用的水处理方式多为模拟控制，这种方式一般是将各种类型的设备和仪器应用到电厂化学水处理中，对其过程中的每一项工作进行分析和检测，然而这样的检测方式会存在速度较慢的情况，不能及时提供有效的信息。在这样的情况之下，我国的电厂逐渐转变了对于化学水处理的方式，开始向集约化发展。在集约化模式下，电厂化学水处理阶段的监测采用数字技术和自动化控制系统进行操作，增强了其实时性，有助于相关人员及时判断工作步骤的正确性。
2．3选择化学水处理技术更加环保化
我国幅员辽阔，人口和各种自然资源的数量都非常庞大，但正是由于人口众多，所以资源的平均占有份额就非常小，所以，相关的人员已经越来越重视可持续发展的重要性。在电厂的日常运行及生产中，环保问题日渐突显，是当前急需解决的问题之一。在这样的背景之下，排放污染的降低，或者说排放零污染，已经是我国目前许多电厂生产目标的重中之重。重视环保生产，在进行化学水处理时，尽可能地不使用或者少使用一些有毒或者有害的化学药剂，在减少电厂用水量的同时，也能够将电厂生产运行过程中对水资源的污染程度降到最低。
3电厂化学水处理技术的创新应用
3.1系统控制下电厂化学水的处理方法
3.1.1物化预处理
疏水性油脂是一类电厂化学水中含量最多的有机物，这类有机物在污水处理过程中难易降解。污水的物化预处理主要是脱酚、脱氨，主要是脱出水中的氨氮化合物，提高微生物在水中的存活率，在后期的水处理工艺中微生物对有机物的降解作用非常大，因此，水中的含氮、氨元素不能高。
3.1.2生化处理
微生物对水体中的有机物进行降解称为生化处理，有机物在微生物的降解作用下将有机物降解为水和二氧化碳，最终将水体中的有机物转化为无机物。生化降解具有处理成本小、降解效果优良、操作简便等显著的特点。CBR法、A/O工艺、SBR法、PACT法是目前新型的生化处理工艺，随着人们对升华处理技术的不断研究，近年来来出现了膜处理技术，是将微生物作为一种填料在流化床上进行有机物处理的技术。
3.1.3深度处理工艺
物化预处理和生化处理工艺是电厂化学水处理的前两个阶段，经过这两个阶段的处理，水中的有机物含量大大降低，但是仍旧存在一些较难处理的有机物，因此需要深度处理工艺进一步处理。氧化法、吸附式催化、反渗透法和混凝沉淀法是最常采用的深度处理工艺，混凝沉淀法是采用沉淀的方式强化水中物质沉降，一般可加入金属盐与水中的有机物进行络合，或者是加入具有絮凝作用的物质。反渗透法是利用渗透原理进行物质分离，突出的优点是设备简单、操作简便，能耗少，是一种环保型分离技术。
3.2分散控制系统结构
3.2.1硬件分层
为了能够使系统预处理和系统一级除盐处理相互配合，精准完成化学水处理，笔者在供职的电厂内，进行了DCS网络设计。在硬件设计层面，基于DCS，构建了过程控制、控制管理和生产管理三个级别。其中，过程控制主要利用I/O模块来与现场总线构成网络，完成对系统设备的链接，控制管理级别则利用PLC与监控终端相连接，通过屏幕显示的方式，展现控制管理过程，形成上机位监控。生产管理级别，则由工业局域网、计算机、服务器等硬件设备，与上机位监控终端链接，控制人员通过调阅现场信息的方式来进行管理。利用分层设计的硬件规划，保证了控制系统的高效运行。
3.2.2软件结构
在DCS分层控制的系统当中，软件设计需要根据具体的控制方式和控制对象进行详细的划分。在电厂中，化学水处理系统的控制对象主要由服务员、操作员和工程师三个方面。其中工程师端需要进行工程师站组态，其中包含画面组态、算法组态和数据库组态，通过组态模式，对操作员端和服务员端进行控制。而操作员和服务员通过对组态的下载，来进行现场控制站的管理，形成实时的数据库和控制算法，再由I/O模块进行接口的驱动，完成相关设备的运行。
3.3全膜分离处理工艺
全膜分离技术，是指利用膜的选择透过性特点，以薄膜作为媒介，以一定压力作为推动力，将液体中不同粒径、不同成分粒子分离开来的一种方法，是一种系统性非常强的技术。随着社会经济和科学技术的发展，全膜分离技术一直得到改进和更广泛的应用，并取得了不错的成就，比如全膜分离技术还可以为锅炉补给水进行净化、过滤、除盐等。全膜分离技术能否持续使用，关键在于优化自身，只有这样才能达到满足要求的分离效果，从而更好的净化水质。如图1所示。
图1反渗透水处理示意图
3.3.1电除盐技术
电除盐技术的基本原理是采用电作为动力，采用离子交换膜为载体，在电场力的作用下实现了水的分解，进而达到了净化水资源的目的。离子交换膜是一种离子交换树脂为载体的有机膜材料，该膜能有效提高水中离子的迁移能力，从而将水中的离子与水进行分离，最终使水达到污水处理的要求。电除盐技术是在传统电渗析基础上结合了离子交换技术，有效地弥补了传统电渗析技术的不足，离子交换技术不受温度和酸碱度的影响。
3.3.2反渗透技术
反渗透技术指的是反渗透膜是由高分子材料制成的，通过其反渗透性能，将水中的其他物质截留，而只让水分子通过，是一种有效的水处理技术，能将水质中的细菌、污染物等进行有效的清理，还具有较好的节能效果。但是这一技术也有一定的弊端，它无法充分的利用渗透膜中的杂质；其使用的材料有很高的要求，并且需要尽可能的发挥透水分子的特点，才能够保证电厂化学水处理达到相应的标准。在反渗透技术中，膜设备是非常重要的设备，运行时能够在非常短的时间内将透膜、隔网等进行粘连，从而保证工艺流程能够顺利的实现。在进行反渗透技术操作的过程中，需要对原水进行适当的加压，从而保证原来设备一侧的水能够顺利的进入到隔网中。在这个操作过程中，导管中的含盐量高的物质就会被阻隔出来，阻隔出来的这些物质就会顺着导管中的水流的流向，从而被有效的除掉得到更纯净的水。因反渗透膜的孔径很小，这就使得水中的有机物或者是微生物都能进行有效的去除，从而使水的质量得到进一步的提升。
3.3.3超滤技术
超滤是全膜分离技术中另一种分离技术，超滤膜上的孔径比反渗透膜上的孔径大，超滤技术的原理也是利用了膜两侧存在的压差进行分离的。由于超滤膜上的孔径较大，因此超滤技术只能分离出水中的大颗粒物质和胶状物，对水中的离子和小分子微生物并不能除去。超滤技术是电厂水处理工艺中的第一道工序，超滤主要是先过滤掉水中的大分子物质，之后进入第二道工序对水中的小分子物质和微生物进行处理。一般情况下，待处理的水首先通过水泵引入到超滤器，在超滤膜的过滤下，水中的胶体、大分子物质被过滤掉，而水中的离子和小分子有机物顺利通过，超滤是一步简单的分离方法，一定程度上提高了水体的质量，但是仍旧还不能达到排放标准。
3.4设施防腐蚀处理工艺
由于电厂化学水处理存在严重问题，因此为了满足当代人类生产生活对电力的依赖性我们不得不针对其存在的问题做出一些相关的解决方法。第一，首先我们应该对表面进行清洗以至于清楚表面一些被腐蚀的污点处，之后再对其做二次清理，其次装设好水箱之后再连接相关管道。最后再进行环氧树脂的糊制操作，工作人员要做好防毒工作，避免危害的发生。第二，应该对循环水的具体pH值进行精确控制，并且需要对混凝土基层进行铲毛、清理等处理再进行表面水泥砂浆抹面，但是施工时务必保证其含水率不超过指定标准[2]。对化学水的处理应当要以循环利用为主，坚持环保的最终目标。第三，不能使用橡胶垫片对其进行处理，应该严格要求一切材料需要经过专业人员检测其化学危害才可以重新进行使用。同时对施工过程进行严格把控和监理。第四，首先凿除钢筋混凝土的腐蚀部位，再铲除其防腐层，然后对该部位进行抹平和捣实，最后进行勾缝处理。这样才能最大程度上减少电厂化学水腐蚀造成的危害。腐蚀问题才能得以解决。不但提升电厂工作的相关效率而且也能使得电厂化学处理防腐蚀技术最大限度的提升。更能最大力度满足人类对电力需求从而带动电厂企业经济水平发展。
3.5PLC在水化学处理中的应用
首先是对凝结水的处理。在工厂正常的生产过程中，会产生较多的凝结水，为了提高对这部分水的利用率，都会采用循环使用的方式，但这些循环水在循环过程中就会受到金属腐蚀物和锅炉给水杂质的污染，这些受到污染的水会对设备的正常运行，造成很大的影响，甚至会降低它们的寿命。为了有效保证设备的安全，有必要对这些凝结水进行精处理，其中用到的设备为过滤器和混床树脂再生系统。PLC控制在对这些设备的控制中，主要负责控制各种床的开启和关闭，对混床的运行和机组的凝结水路门进行监视。当水进入到水化学处理装置后，其流量会被迅速检测出来，PLC控制系统会根据该流量，对泵的转速进行控制，从而使得该水达到正常压力，从而有效将水中的固体杂质先分离出来，被过滤后的水会被送入到阳床中，来清除其中的一些有害阳离子，在阳床中会有阳离子浓度检测装置，其会将检测到的结果实时送入到PLC中，由PLC负责对整个离子清除过程进行控制，调整各种阀门的开度，保证经过阳床处理后的水可以达到理想的除阳离子效果，出来的水会被送入到真空除气装置，在该装置的内部具有真空度检测装置和水流速的检测控制装置，PLC当检测到装置的真空度降低后，就会开启真空泵来提高罐体的真空泵，为了达到良好的除气效果，就需要使用PLC内部精确的计时装置来对除气的时间进行控制，从而达到良好的除气效果。
结束语
综上所述，随着我国科学技术的发展，我国也逐渐提高了电厂化学水处理的技术，以往的处理方式已经慢慢被取代。目前为止，我国在这项技术的研发创新上，与发达国家还有一定的距离，需要相关人员做出更多的努力。电厂运行过程中的所有环节都离不开化学水的处理，所以一定要有精准的操作。同时还要强化对于机器设备的更新换代、布置的合理性以及管理工作的科学有效。使既有的设备能够高效地应用，提高利用率，将能源消耗降到最低，更要注重对环境的保护，坚持可持续发展的原则，强化水处理技术系统的自动化监管，从而更好的保障化学水处理技术的安全性和环保性应用，使处理后的水品质更加良好，使电厂的运行更加安全稳定。希望通过本文的描写可以对工程师们以后的工作有所帮助，促使工程师们及时改进现有问题，不断优化处理工艺，提高化水工程效率，使人们的生活水平进一步提高。
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论文作者:赵银霞
论文发表刊物:《电力设备》2018年第19期
论文发表时间:2018/10/14
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