热电厂化学水处理工艺优化与效能提升

引言

在能源行业绿色转型的大背景下，热电厂作为电力与热力供应的重要载体，其化学水处理工艺的优劣直接关系到机组运行的安全性、经济性与环保性。化学水处理通过去除水中悬浮物、溶解盐类及有机物，为锅炉、汽轮机等核心设备提供符合水质标准的工作介质。然而，随着热电厂设备参数不断提升，对水质要求愈发严格，传统处理工艺逐渐暴露出流程冗长、自动化程度低、资源利用率不足等问题。优化化学水处理工艺，提升系统整体效能，已成为热电厂实现节能减排目标、增强核心竞争力的必然选择。

一、热电厂化学水处理工艺问题分析

（一）预处理效率低

预处理阶段混凝沉淀依赖人工调控，易受水质波动影响，絮凝效果不稳定，污泥含水率高。石英砂滤池截污能力有限，反冲洗频繁且耗水量大。膜处理环节反渗透膜易受污染，脱盐率下降，运行压力升高；离子交换树脂再生效率低，再生废液处理成本高。

（二）设备技术应用落后

部分化学水处理设备超期服役，管道腐蚀、仪表测量偏差频发，影响工艺参数控制。自动化水平低，依赖人工巡检与手动调节，难以快速响应水质变化。新型膜材料、智能化控制技术应用滞后，未充分发挥技术优势。

（三）管理体系不完善

水质监测网络存在盲区，关键指标缺乏实时监测，难以预判水质异常。运行参数调整缺乏科学依据，多用经验值管理，导致药剂浪费与能源消耗增加。人员培训体系不健全，操作人员对新工艺、新设备认知不足，应急处理能力弱，影响系统稳定运行。

二、化学水处理核心工艺优化路径

（一）预处理工艺深度改良

智能混凝沉淀系统构建：引入基于模糊控制算法的混凝剂投加系统，集成在线浊度仪、pH 计与流动电流检测仪，实时监测原水水质参数，动态调整混凝剂与助凝剂投加量。采用高效斜管沉淀池替代传统平流沉淀池，通过优化水力条件与污泥排放周期，提升沉淀效率 30 % 以上。

复合过滤技术应用：在传统砂滤基础上串联纤维束滤池与超滤膜装置，形成 “粗滤 - 精滤 - 膜滤” 三级过滤体系。纤维束滤料通过自动调节装置实现孔隙度动态控制，超滤膜采用错流过滤模式，有效截留胶体、微生物等杂质，为后续膜处理减轻负荷。

（二）膜处理工艺升级方案

反渗透膜系统性能优化：选用抗污染型聚酰胺复合膜，优化膜元件排列方式为 “2 - 1” 两段式结构，提高水回收率至 8 5 % 。建立膜污染在线监测模型，结合压差、流量等参数预测污染趋势，采用分段化学清洗工艺，延长膜使用寿命至 4 - 5 年。

纳滤 - 反渗透组合工艺应用：在反渗透前增设纳滤装置，利用纳滤膜对二价离子的选择性截留特性，降低水中硬度离子含量，减少反渗透膜结垢风险。该组合工艺可使反渗透浓水 TDS 浓度提升 2 0 % ，为后续浓盐水处理创造有利条件。

（三）离子交换工艺革新

高效树脂与再生技术应用：采用均粒大孔型强酸性阳离子交换树脂，其有效交换容量较传统树脂提高 2 5 % 。优化再生工艺为 “顺流再生 - 逆流置换 - 小流量正洗” 三阶段模式，再生剂利用率提升至 8 0 % ，再生废液排放量减少 40 % 。

EDI 技术替代方案：在混床离子交换环节引入连续电除盐（EDI）技术，通过电场驱动离子迁移实现深度除盐，出水电阻率稳定维持在 15MΩ・cm 以上。该技术无需化学再生，可降低酸碱使用量 100 % ，显著减少废水处理成本。

三、新型技术与设备的融合应用

（一）智能化监测控制系统部署

构建基于物联网的化学水处理智能管控平台，集成水质在线分析仪（COD、硬度、电导率等）、压力传感器、流量变送器等监测设备，实现数据的实时采集与云端存储。运用机器学习算法建立工艺参数预测模型，根据水质变化自动调节加药泵频率、阀门开度等执行机构，实现 “监测 -分析 - 控制” 的闭环管理。

（二）节能环保设备创新应用

变频调速设备改造：对水泵、风机等动力设备进行变频改造，根据系统负荷自动调节电机转速。以某 300MW 热电厂为例，改造后水泵能耗降

低 2 8 % ，年节约用电成本约 120 万元。

浓盐水零排放技术：采用 “膜浓缩 - 蒸发结晶” 组合工艺处理反渗透浓水，通过 DTRO（碟管式反渗透）膜将浓水体积浓缩 10 倍，后续利用多效蒸发器实现盐分结晶分离，最终实现废水零排放目标。

（三）数字孪生技术应用实践

基于化学水处理工艺流程建立数字孪生模型，通过实时采集的物理数据驱动虚拟模型运行，实现对系统运行状态的可视化监控与故障模拟分析。利用数字孪生技术优化设备启停顺序、工艺参数设定，可缩短系统启动时间 1 5 % ，降低调试成本 3 0 % 。

四、运行管理体系优化策略

（一）水质监测与预警体系完善

构建 “现场仪表监测 - 区域集中监控 - 中心数据管理” 三级监测网络，在原水入口、反渗透产水、锅炉补给水等关键节点增设在线 TOC 分析仪、钠离子浓度计等精密仪器。开发水质预警专家系统，设置 12 项核心指标阈值，当数据异常时自动生成处理预案，通过短信、APP 推送至相关人员。

（二）人员培训与考核机制优化

制定分层分类培训计划，针对操作人员开展设备操作与故障排除培训，对技术管理人员进行新工艺、新技术专题培训。建立 “理论考试 + 实操考核 + 绩效评估” 的三维评价体系，将水质合格率、设备完好率等指标纳入绩效考核，考核结果与薪酬晋升挂钩。

（三）设备全生命周期管理强化

建立设备管理信息系统，对化学水处理设备的采购、安装、运行、维护、报废等环节进行全流程记录。运用振动分析、红外热成像等状态监测技术，开展设备预知性维护，将设备故障率降低 4 0 % ，延长平均无故障运行时间至 8000 小时以上。

五、效能提升评估与持续改进

（一）多维度效能评估指标

建立包含水质指标（硬度 ⩽ 5 μ m o l / L 、电导率 ⩽ 0 . 2 μ S / c m ）、能耗指标（吨水耗电 ⩽ 0 . 8 k W ⋅ h ）、物耗指标（药剂单耗降低 1 5 % ）、环保指标（废水回用率≥ : 9 5 % ）在内的 12 项评估指标体系，通过历史数据对比与行业标杆对标，量化工艺优化成效。

（二）持续改进机制构建

成立工艺优化专项小组，定期召开技术研讨会，分析运行数据与设备参数，总结优化经验。建立产学研合作平台，与高校、科研院所联合开展技术攻关，针对新型膜材料、智能控制算法等领域开展研究，推动化学水处理工艺的持续升级。

结论

热电厂化学水处理工艺优化需通过核心工艺革新、先进技术融合与管理体系完善协同推进。本文提出的优化策略通过引入智能化监测系统、高效节能环保设备及创新管理模式，可显著提升水处理系统的运行稳定性与资源利用效率。在 “双碳” 目标驱动下，热电厂应持续关注行业技术动态，以工艺优化为抓手，推动化学水处理向智能化、绿色化方向发展，为能源生产的可持续性提供坚实保障。

参考文献

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