关键词：电厂；化学水处理；锅炉；补给水处理
前言
锅炉在电厂运行中发挥着非常重要的作用，所以为了保证锅炉运行的正常，需要对锅炉水进行净化处理，避免自然水中的物质与锅炉内的物质起反应，从而导致结垢、腐蚀的情况发生。一旦锅炉内存在着结垢及腐蚀的情况，极易导致爆管事故及汽轮机停机事故的发生。因此现在随着机组参数和容量的加大，电厂化学水处理也发生着较大的变化。一些先进的水处理技术和材料的产生及应用，有效的推动了电厂化学水处理技术的发展。
1锅炉补给水处理
长期以来对于锅炉的补给水处理都是采用混凝与过滤的方法来进行，在一些大型的电厂内澄清处理设备多数以加速搅拌澄清池为主，其不仅易于操作，同时具有反应快和出力大的特点。而随着变频技术的发展，在混凝处理当中变频技术的应用，对于水质量的提高起到了积极的作用，同时也有效的减少了劳动强度，降低了人工成本。对于滤池的改进，最先采用的过滤技术是以粒状材料为滤料进行的，其从慢滤池、快滤池发展到多层滤池阶段，对于预处理水质的改善起到了积极的作用。但在水质、截污能力和过滤速度等方面粒状材料具有较大的局限性，无法满足化学水处理的要求。在这种情况下，纤维材料的应用，使一些新型过滤设备得到不断的研制出来，并在电厂中进行应用，纤维材料由于其材质柔软、表面积大，在过滤过程中具有较强的吸附、截污及水流调节的能力，很好的解决了粒状材料在水处理上的局限性，取得了相当好的效果。当前纤维材料产品主要有纤维球过滤器、胶囊挤压式纤维过滤器、压力板式纤维过滤器等。
在锅炉补给水预脱盐处理技术方面，经过多年来的科学技术的发展，当前反渗透技术占据主要的位置，能够很好的满足大机组在预脱盐处理方面的要求，其不受原水水质的影响，对于水中的有机物和硅具有非常好的去除率，而且反渗透技术可以将水中百分九十以上的离子去除掉，可以很好的减轻下一道工序的负担，从而使酸、碱废液的排放量得到降低，所排放的废水中含盐量较少，使电厂在废水排放过程中有效的保护了环境。而在除盐处理方面，混床的作用仍不可忽视，其在除盐技术上具有其他技术所无法替代的作用，当前的填充床电渗析器有效的将电渗析和离子交换除盐技术有效的结合起来，这是一种高效的精脱盐工艺，不需要树脂再生剂，而只通过H2O电离的H+和OH-即可充当再生剂的作用，从而完成树脂的再生，根本不不需要酸、碱等药剂的参与，同时还能够很好的去除掉弱电离子。
2锅炉给水处理
当前对于一些新建机组在锅炉给水的处理上主要采用氨和联氨的挥发性进行处理，而当水质稳定以后才可以利用中性和联合处理的方式。长期以来在锅炉给水的处理上我国都采用除氧剂和除氧器等方式来进行，而且处理技术也较为成熟。但在当前国外一些发展国家普遍使用的氧化性化学运行方式锅炉给水进行处理，其效果较好，其方法是创造氧化还原气氛，即使在低温条件下也能形成保护膜，从而起到防止腐蚀的发生，这种方法有效的降低了药品的使用量，使清洗的周期延长，有效的降低了运行的成本。但此种方法需要使用高纯离的给水，而且在我国还处于研试阶段，还没有成熟的经验。
3锅炉炉水处理
长期以来对于锅炉炉水的处理技术都使用炉内磷酸盐处理技术，此技术在全世界范围内也得到广泛的应用。该技术能够得到长期广泛应用的最主要原因是由于以前的锅炉参数较低，而在炉水中常常存在着大量的钙镁离子，在这种情况下，锅炉内就非常容易结垢，所以向锅炉内投入大量的磷酸盐，这样水中的硬度就能够去除掉，所以利用磷酸盐处理技术不仅起到了较好的除垢效果，同时防腐效果也非常明显。但随着锅炉参数不断的提高，磷酸盐的“隐蔽”现象越来越严重，由此引起的酸性腐蚀也越来越多。而在另一方面，高参数机组的锅炉补给水系统已全部采用二级除盐，凝结水系统设有精处理装置。这样，炉水中基本没有硬度成分，磷酸盐处理的主要作用也从除硬度转为调整pH值防腐。因此，近10年来，人们又提出低磷酸盐处理与平衡磷酸盐处理。低磷酸盐处理的下限控制在0.3～0.5mg/L，上限一般不超过2～3mg/L。平衡磷酸盐处理的基本原理是使炉水磷酸盐的含量减少到只够与硬度成分反应所需的最低浓度，同时允许炉水中有小于1mg/L的游离NaOH，以保证炉水的pH值在9.0～9.6的范围内。
4凝结水处理
目前绝大部分300MW及以上的高参数机组均设有凝结水精处理装置，并以进口为主，其再生系统的主流产品是高塔分离装置与锥底分离装置。但真正能实现长周期氨化运行的精处理装置并不多，仅有厦门嵩屿电厂等少数几家，嵩屿电厂混床的运行周期在100天以上，周期制水量达50万t以上。当前由于对环境保护意识的提高，电厂无论是从经济的角度出发还是从环保的角度出发，在精处理系统的发展上都将以实现氨化运行为其发展方向。同时电厂为了使设备布置更加合理，使工艺得以进一步优化，并从投资方面考虑，对于电厂原有的公用设系统都需要尽可能的进行利用，同时更便于对设备进行集中化的管理，程控装置和再生装置都宜安装在锅炉补给水侧。另一方面，具有过滤与除盐双重功能的粉末树脂（POWDEX）精处理系统也逐步得到应用。
5循环水处埋
循环水处理技术可以有效的提高水的利用率，降低运行成本，使电厂的经济效益得以实现，而且循环水的多次利用，也有效的减少了废水的排放量，对电厂的环境效益也起到了积极的作用。所以对于当前我国大部分电厂来讲，积极开发冷却水的循环回用和水质稳定技术是非常关键的，这是加强水处理技术的重点，在循环水浓缩倍率方面我国与发达国家还存在着一定的差距，所以应该加大研究力度，从而提高循环水的重复利用效率，减轻对环境和水体的二次污染。
6废水处理
目前，国内大型的电厂工业废水处理的布置基本套用宝钢电厂的废水处理模式，即采用废水集中汇集，分步处理的方式。一般采用以鼓风曝气氧化、pH调整、混凝澄清、污泥浓缩处理等为主的工艺。但这种处理方式的缺点是对水质复杂且变化范围大的来水的处理难度较大，并影响到废水的综合回收利用。近年来，两相流固液分离技术逐步得到应用，该技术采用一次加药混凝、在一个组合设施内完成絮凝、沉淀、澄清、浮渣刮除和污泥浓缩等工艺过程，使水中的泥沙、悬浮固体物、藻类悬浮物和油在同一设施内分离出来。该处理技术提高了出水水质，降低了处理成本，扩大了回用范围。
7结束语
锅炉给水的水质对于电厂热力系统运行的安全性和经济性具有较大的影响，自然水由于没有经过净化，所以水中含有较多的杂质，这种水一旦进行热力系统极易导致结垢及腐蚀的情况发生，所以没有经过处理的水是不允许进行热力循环系统运行的，只有经过化学净化处理的水，且达到锅炉给水才能进行使用，这对保证热力设备的运行的稳定性具有极其重要的作用。
参考文献
[1]锅炉水处理实用手册[M].第二版.
关键词：丰城发电厂化学水处理DCS发展
一、火电机组化学水处理DCS控制的必要性
随着我国经济快速增长，而电力供应形势持续紧张，保障电力的安全、稳定供应显得尤为重要；同时，由于电力系统的改革，厂网分家，电力作为商品进入市场进行运作，发、供、用电三方比以往任何时候都更加注重自身的经济效益，作为发电一方的各个电厂，自身有提高自动化水平、降低运营成本的内在要求，因此，实现电厂热力系统水、汽品质的化学水处理DCS集中控制已成为我国大中型火力发电企业的迫切需要，而这也是研发火电机组水汽系统DCS控制系统的目的。
化学水处理采用DCS系统，可以解决大型火电厂化学水处理系统工艺设备分散、化学量的测量存在较大滞后以及介质存在腐蚀性等复杂条件导致全过程自动集中控制难的问题，实现原水预处理、补给水处理、给水处理、覆盖过滤、凝结水精除盐、水汽监督等系统的集中监控。改造后的水汽诊断系统利用DCS的强大功能，可以实现火电机组热力系统的水汽品质的在线诊断功能，而且可以达到炉外原水系统及除盐水系统在线诊断功能；自动化水平大幅度提高，减员增效，减轻运行劳动强度，减少维护工作量，达到提高机组安全经济运行的要求。
二、火电机组化学水处理DCS控制的技术难点
（1）火电厂的化学水处理过程大多为地域分散。它包括：①从原水（江水或湖水）开始处理，生产成为工业水（自来水）的水厂（其中包括澄清、过滤、加氯杀菌灭藻等工艺）；②化学锅炉补给水的化水车间（其中包括全厂的污水处理）；③给水热力除氧、化学除氧及给水的加氨防腐处理；④炉内加药（磷酸盐等）、排污、防腐蚀防结垢处理；⑤热力系统的水汽品质分析取样系统；⑥凝结水精处理及加氨化学防腐蚀处理等。
（2）物理化学工况复杂，互相制约，相互影响。在火电厂内，按照热力循环过程要求，并存着不同参数即：高温高压、中温中压、低温低压等水汽系统。水厂工业水处理与不同季节及气候变化等带来的河水变化密切相关，它直接影响到除盐水处理的加药再生和水质周期控制，除盐水和凝结水是锅炉给水的两大组成部分。它直接影响除氧器的运行和给水加氨处理和锅炉加药排污控制，反之，后者的各种工况又影响着热力过程的控制工况，如锅炉排污、水位、补水量、接带负荷速度和最高出力等。
（3）各种化学在线仪器的监测和加药控制过程中的化学变量与电量间转换是电化学过程，这种信号不仅很弱且干扰成份多。需要经过多次深度反馈滤波和放大后才能正确识别。所以，要完成DCS全过程集中控制，须对一些仪表（在线仪表）进行必要的改造。
（4）水汽系统的全过程、涉及的热工控制系统本身也是多样化的：①除盐水和凝结水处理本身各有一个程序控制系统：要使之与化学水汽系统DCS实现对接处理，以便纳入集中自动控制。②火电厂集控所采用的汽轮机、锅炉的计算机MIS系统也需与化学水汽系统DCS成功实现对接。③炉内水、汽取样装置的巡检信号和炉内加药装置的数据信号要通过MIS系统与化学水汽系统DCS实现数据交换。
（5）设备多，化学水处理过程主要涉及强酸、强碱等腐蚀性介质及炉水、蒸汽等高温、高压介质，要将诸多的化学仪表、热工仪表、电器设备、阀门等纳入系统，实现自动控制的难度也较大。
三、化学水处理DCS系统的主要特点
国电丰城发电厂四期化学水处理系统由四期化学水预处理系统、四期锅炉化学补给水系统、四期覆盖系统、四期凝结水精处理系统、工业水系统、生活消防水系统及四期机炉汽水分析系统等组成。由于水汽系统的工艺流程战线长且分散，化学工况复杂，各分系统间相互联系、相互制约、相互影响，却在控制调节时又“各自为政”，从而造成整个化学汽水处理流程中的众多因素彼此间不能及时协调、及时反应处理，被迫采取保守的控制指标，浪费了大量的人力、物力。在实际运行中，化学运行参数主要依靠手工分析，受操作人员技能水平和设备影响较大，难以满足机组对水、汽品质的精确控制的要求。同时由于四期一级除盐补给水系统的运行方式为母管制运行方式，更进一步加大了四期一级除盐补给水系统的控制难度和运行人员劳动强度大。
通过对原水加药量的检测实现原水自动加药，原水加药系统以流动电流检测仪控制投药量作为主要控制手段，通过在线监测和控制水中胶体（混浊物质）的脱稳程度，在原水的流量及混凝剂浓度、流量发生变化时迅速响应，在3～5min内及时调整加药量，保证混凝剂的准确投加。为进一步提高在原水流量大幅度变化时的响应速度，加入流量比例前馈控制系统，使响应时间达到5min以内，控制策略上应用了间隙PID控制技术，解决化学加药系统的纯滞后问题。
利用DCS良好的可扩展性及多种扩展接口，为今后整个电厂水网系统DCS提供基础。本DCS系统总规模：操作员站2台（其中一台兼做工程师站），控制处理器CP2对（分别冗余），总I/O点数1576点。I/O点备用率18.94%，CP备用率85/240，节点总线网络具有较大的可扩展性。
本DCS系统解决了国电丰城发电厂化学水处理系统工艺设备分散、化学量的测量存在较大滞后以及介质存在腐蚀性等复杂条件导致全过程自动集中控制难的问题，实现了原水预处理、补给水处理、给水处理、覆盖过滤、凝结水精除盐、水汽监督等系统的集中监控。水处理系统控制模型，充分发挥专家诊断和控制系统的功能。
四、DCS的发展方向
1.智能化
在火电厂控制的各系统功能（MCS、SCS、CCS、FSSS、DEH、BPS）中，传统的PID控制策略已能较好地实现。但尚有一些问题没有得到很好的解决，例如，燃烧过程的动态优化问题、钢球磨中储式制粉系统的控制问题、大范围变工况时再热汽温的控制问题等。这些问题多半涉及到非线性、大时滞、慢时变、分布参数和非确定性控制问题，用传统的控制策略是难以解决这类问题的。因此，必须探讨先进控制策略、特别是智能控制策略的应用问题，应采用人工智能的方法去解决。
关键词：UV/H2O2；化学镀镍废水；COD去除率；Ni2+
Abstract：ItelaborateseffectorsofelectriclessnickelwasterinsewatertreatmentandperformanceofnickeleliminationandwastewaterreclamationbasedonexperimentofUV/H2O2technicaltreatment.TheexperimentshowscontentofCODcanbereducedbyefficiencyof93.8%withconditionsofUVlight（Power500W，Wavelength185nm）andallsettingsasfollows：adjustmentwastewaterpH5，H2O2dosingquantitydoublethanCODcontent，stirringspeed10000r/minand2-hoursreactiontime.WithNaOHfurtheradded，notonlyNi2+canbedischargedwithinspec，butalsoNi（OH）2precipitatewithpurity99.2%andconcentration5.2068mg/Lisavailablebyreclamation.
Keywords：UV/H2O2；electrolessnickelplatingwastewater；removalefficiencyofCOD；Ni2+
前言
化学镀镍是当前国内外广泛应用的一种工业表面处理工艺。然而，由于化学镀镍废水的化学成分复杂，废液中含有大量的有机酸和添加剂，导致镍主要以络合物[Ni3（C6H5O7）2]的形式存在，不利于COD的降解和Ni2+的沉淀，因此只有破坏了这些具有络合作用的介质之后，才能取得良好的化学沉淀效果[1]。
UV/H2O2技术是一种高效的高级氧化工艺，其作用原理主要是：H2O2在紫外光的照射下会被光解为高反应性的羟基自由基（OH・），如（1）式方程：
H2O22OH・（1）
在OH・的强氧化作用下发生氧化分解反应，有机化合物中的分子键吸收紫外光的能量而断裂，降解为易于生物降解的小分子、H2O2和CO2[2]，该应用过程具有清洁绿色、不会引入二次污染、不影响水质等特点[3]。本文应用UV/H2O2技术处理化学镀镍清洗废水，研究其影响因素以及镍的沉淀与回收效果。
1材料与方法
1.1实验水样
本实验所用化学镀镍废水取自某表面处理公司，原水pH=2.1，COD=1576mg/L，Ni2+=3270mg/L。
1.2实验试剂及仪器
采用的主要试剂有NaOH（分析纯），H2O2（质量分数为30%）。采用的仪器主要有DR3900可见分光光度计，DR200消解仪，MettlerToledopH计，IKA磁力搅拌器，YZ-PPAB子干燥箱等。本课题使用自制的反应器示意图如图1所示。
1.3实验方法
通过进水口加入水样，通过加药口加入一定量的H2O2，将带有套管的紫外灯（功率500W，波长185纳米）置于水中，通过调速开关调节搅拌速度至10000转/分钟，通过出水口取样，用快速消解分光光度法测定COD值。2小时后，取500mL的烧杯装满水样，加入一定量的NaOH调节pH至12，沉淀0.5后过滤沉淀物，用PAN光度法测定滤液中的Ni2+的含量。同时将滤饼置于干燥箱中，调节至120℃，干燥2小时后称重，计算Ni（OH）2的回收纯度。
2结果与讨论
2.1对COD去除率的影响
2.1.1紫外灯对COD去除率的影响
保持pH=5，H2O2：92.7mmol，使用3款紫外灯反应30分钟，测定COD去除率如图2所示：
由图2可知，波长相同时，紫外灯功率越高COD去除率越高；功率相同时，波长越短，COD去除率越高。这是因为光化学反应进行的程度（即所得到的产量）与被吸收的光能的数量成正比，亦即与被吸收光的强度成正比[4]。因此，通常情况下，提高紫外光照射强度有利于光化学反应的进行。同时，波长较短的185nm紫外光具有更强的激发能，能够更加有效地激发分子键解离释放出自由基[5]。
2.1.2pH值对COD去除率的影响
取7个1000mL烧杯，分别装满原水，调节pH值为2～7和10，依次加入反应器，投加92.7mmol的H2O2反应30分钟后测得COD去除率如图3。
由图3可知，pH值对COD降解效率影响总体较小，相比而言，pH处于弱酸性时COD降解效果较好，当pH=5时COD降解效率达到最大值。
2.1.3H2O2投加量对COD去除率的影响
H2O2浓度是影响UV/H2O2工艺氧化效率的关键因素，在UV照射下产生OH・，本实验取5个1000mL的烧杯，分别装满原水，调节pH值为5后依次加入反应器，H2O2的投加量分别为COD值的0.5、1、2、3、4倍，反应30分钟后测得COD去除率如图4。
由图4可知，COD的去除率随着H2O2投加量的增加而上升，当H2O2的投加量为COD值的2倍时处理效率最高，当H2O2质量浓度超过这个数值时COD去除率反而下降，这是因为：
（1）H2O2作为OH・的释放剂，一定范围内增加H2O2浓度有利于产生更多的羟自由基，从而提高COD降解效率。
（2）应用UV/H2O2系统处理废水时，H2O2的投量存在一个临界值，当H2O2浓度超过这一极大值后，系统的氧化能力变化不大甚至降低，原因是溶液中开始发生如下副反应[6，7]：
H2O2+OH・HO2・+H2O（2）
HO2・+OH・H2O+O2（3）
OH・+OH・H2O2（4）
由（2）（3）（4）可知，H2O2在作为自由基释放剂的同时还是一种自由基捕捉剂，HO2・的氧化性能远远小于OH・从而抑制了反应过程。另一方面，H2O2在溶液中浓度大，其吸光度也大，影响其紫外光在溶液中的穿透距离，从而影响反应效率，所以连续投加方式效率最高[7]。
2.1.4反应器和反应时间对COD去除率的影响
本实验取2个1000mL的烧杯装满原水，调节pH值为5后依次加入反应器，H2O2的投加量都为92.7mmol，并采用连续投加的方式，分别测试反应器处于工作状态和非工作状态下的处理效果；每15分钟取样，测得去除率如图5。
由图5可知，反应器处于工作状态下的COD去除率高于非工作状态下的去除率，而且，随着反应时间的延长差异逐步扩大；原因是反应器处于工作状态时，反应器中的废液以紫外灯为轴进行高速地旋转运动，有利于紫外光的能量和羟自由基的均匀分布和充分反应；同时，摩擦作用使反应器内部无法产生废物堆积，因此，延长反应时间，仍然能够继续深度降解COD，经过120分钟处理COD降解到97.5mg/L，符合该企业环评中规定的排放要求。
2.2镍的处理与回收
经过UV/H202技术120分钟处理，COD降解到97.5mg/L络合平衡已经被破坏，取1个1000ml的烧杯，装满经处理后的水样，调节pH至12，沉淀30分钟后，过滤测得滤液中Ni2+含量为0.43mg/L，达到GB21900-2008电镀行业污染物排放标准中新建企业水污染排放限值要求[8]。
滤饼烘干后测得质量为5.2068g，而根据废水处理前后的Ni2+含量，可以测算出沉淀物中纯Ni（OH）2的质量为5.1652g，二者相除得到沉淀物中Ni（OH）2的含量为99.2%。由此可见，UV/H2O2技术不仅能够解决含镍废水的污染问题，同时还可以回收高纯度的Ni（OH）2，变废为宝，为企业创造经济效益。
3结论
（1）提高紫外光照射强度有利于光化学反应的进行。同时，波长较短的紫外光具有更强的激发能。
（2）pH处于弱酸性时COD降解效果较好，当pH=5时COD降解效果到最佳。
（3）H2O2的投量存在一个临界值，临界值根据反应条件的不同而存在较大的差异，在本实验中临界值为COD值的2倍。同时，连续投加H2O2的方式可以减少H2O2的副反应，提高处理效率。
（4）当废液以紫外灯为轴进行高速地旋转运动时，有利于提升UV/H2O2系统的处理效率。
（5）用NaOH的调节pH至12，沉淀30分钟不仅能使Ni2+达标排放，而且还能回收5.2068g/L纯度为99.2%的Ni（OH）2。
参考文献
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