一种燃煤电厂的锅炉补给水TOC旁路深度处理工艺及装置的制作方法

本发明属于火力发电厂水处理，尤其涉及一种燃煤电厂的锅炉补给水toc旁路深度处理工艺及装置

背景技术：

1、燃煤电厂供热机组负荷提升，热力系统循环工况复杂化，给水、蒸汽氢电导率超标问题日益突出，易引发管道腐蚀、锅炉结垢，严重影响机组安全稳定运行。经现场取样与机理分析，造成该问题的主要诱因如下：一是部分电厂采用城市中水、不合格疏水回收至补给水系统，水体中含有腐殖酸、药剂残留等难降解有机物；二是非氧杀菌剂、防冻剂等含碳药剂非正常混入水处理流程；三是常规反渗透装置对大分子、小分子混合型有机物去除能力有限，有机物进入锅炉热力系统后受热分解生成低分子有机酸，最终造成水汽氢电导超标。

2、目前行业内主流toc去除技术分为两类：一类应用于半导体行业，该领域水体以易降解小分子有机物为主，单纯采用紫外氧化即可达标，但该技术直接套用至电厂水处理场景时，针对难降解有机物去除效果极差，且会大量生成溴酸盐副产物；另一类为电厂现有常规处理方案，多采用普通臭氧混合氧化或单一紫外氧化等方式，仅为公知设备的简单组合应用，存在气液传质匹配性差、工艺参数未结合电厂水质优选、各单元无联动控制等缺陷，无法实现toc深度降解与副产物协同管控。

3、现有如us20160221841a1等相关文献，仅依靠单一紫外设备实现toc去除，其应用场景、水质条件与燃煤电厂锅炉补给水存在本质差异。电厂除盐水有机物组分复杂、水质波动大，直接照搬上述技术不仅toc去除率不足30%，还会造成溴酸盐累积，无法满足gb/t12145火力发电机组水汽质量标准。

4、综上，现有公知技术的简单叠加无法解决电厂现场实际痛点，亟需开发一款结合电厂水质特征、设备运行工况、系统对接要求的耦合处理工艺及适配装置。

技术实现思路

1、本发明旨在克服现有技术中单一臭氧、紫外、常规组合工艺存在的有机物降解不彻底、副产物超标、工艺参数不合理、无法适配电厂原有系统等缺陷，提供一种燃煤电厂的锅炉补给水toc旁路深度处理工艺及装置，实现toc高效去除、设备长周期稳定运行。

2、本发明提供如下技术方案：

3、一种燃煤电厂的锅炉补给水toc旁路深度处理工艺，包括以下步骤：

4、步骤1：旁路取水，从反渗透产水总管旁路引出部分除盐水作为toc深度处理进水，取水流量控制在补水量的30%至50%之间。

5、步骤2：一级氧化，将旁路取水送入微界面强化反应装置，同时向微界面强化反应装置内通入臭氧。微界面强化反应装置内部设置有可拆卸式空化腔和分级剪切叶片，通过剪切、旋流或空化作用将臭氧气泡破碎为微纳米气泡，利用微纳米气泡溃灭时产生的羟基自由基对水中的总有机碳进行初步氧化降解。臭氧气泡被破碎至微纳米尺度后，气液接触面积大幅增加，气泡溃灭时产生的局部高温高压环境可强化羟基自由基的生成效率，将水中腐殖酸等大分子有机物断链为小分子中间产物，为后续紫外氧化提供有利条件。

6、步骤3：二级氧化，将一级氧化后的出水送入紫外氧化装置，采用185nm和254nm的双波段紫外灯进行照射。通过残余臭氧检测仪实时监测水体中的残余臭氧浓度并根据监测结果自动调节紫外功率，利用紫外光与残余臭氧的协同作用持续产生羟基自由基，对水中残留的总有机碳进行深度氧化降解。一级氧化出水中携带的残余臭氧在紫外照射下发生光解，生成羟基自由基的反应速率较单独臭氧氧化大幅提高；185nm紫外光可将水中残余臭氧光解为羟基自由基，同时直接矿化部分小分子有机物；254nm紫外光能够断裂有机物分子中的碳碳键和碳氧键，将环状或长链有机物开环断链。两个波段协同作用时，254nm紫外光促进有机物结构松散，便于185nm紫外光及其诱导生成的羟基自由基进一步进攻分子活性位点；残余臭氧在两个波段的共同作用下持续生成羟基自由基，延长了氧化反应的有效时长。残余臭氧浓度与紫外功率的联动控制，目的在于使两者比例始终维持在羟基自由基生成效率最优的区间内。

7、步骤4：复合除氧，将二级氧化后的出水送入复合除氧器，采用热力除氧与化学除氧相结合的方式去除水中的溶解氧。紫外氧化后水体中可能溶入少量氧气，该步骤用于降低溶解氧含量，避免溶解氧进入后续热力系统后加重管道氧腐蚀，同时为后续吸附工序提供低氧环境。

8、步骤5：改性活性炭吸附过滤，将除氧后的出水送入改性活性炭过滤器，吸附去除氧化过程中生成的副产物，并进一步降低出水中的总有机碳含量。臭氧氧化和紫外氧化过程中可能生成溴酸盐、小分子有机酸等副产物，改性活性炭对这些物质具有选择性吸附作用，可作为最后一道把关单元确保出水水质。

9、步骤6：精处理对接，将吸附过滤后的出水接入电厂的原有混床系统或edi系统。

10、作为优选，步骤1中通过流量调节模块与主系统供水压力实时联动控制取水流量，并设置水质预处理缓冲罐。

11、作为优选，步骤2中微纳米气泡的粒径为50nm至3μm；臭氧投加量根据进水toc浓度在0.5mg/l至3mg/l范围内自动调节，水力停留时间为3min至10min，微纳米气泡的停留时间不低于总停留时间的80%。

12、作为优选，步骤3中紫外灯组的功率为100w至500w，水力停留时间为10s至80s。

13、作为优选，步骤4中复合除氧器采用热力除氧段和化学除氧段，设置do在线闭环控制系统，实时监测出水do浓度并自动调节除氧温度、压力及化学除氧剂投加量，除氧后出水温度控制在20-30℃。

14、作为优选，步骤5中活性炭采用负载改性活性炭，吸附单元设置压差监测与智能反洗系统进行自动反洗，使出水的总toc≤50μg/l。

15、作为优选，步骤6设置水质适配缓冲罐及智能调节阀门，实时监测对接点的总有机碳、溶解氧和电导率，当水质波动时自动调节出水流量或暂停对接。

16、本发明还提供一种用于实现上述工艺的燃煤电厂锅炉补给水toc旁路深度处理装置，包括依次连通的：

17、旁路取水单元，包括旁路取水管道、流量智能调节阀门和水质预处理缓冲罐；

18、微界面臭氧氧化单元，包括臭氧发生器、微界面发生器以及气液接触反应腔，微界面发生器内部设置有可拆卸式空化腔和分级剪切叶片；

19、紫外-残余臭氧协同氧化单元，包括双波段紫外灯组、密闭反应腔以及残余臭氧检测仪，残余臭氧检测仪与紫外灯组的功率调节器信号连接；

20、复合除氧单元，包括复合除氧器和溶解氧在线监测仪；

21、改性活性炭过滤单元，包括改性活性炭滤罐和压差监测装置；

22、精处理对接单元，包括水质适配缓冲罐和智能调节阀门；

23、以及在线监测与自控系统，包括plc控制器，plc控制器分别与上述各单元信号连接。

24、作为优选，微界面发生器的材质为哈氏合金，气液接触反应腔内设置有导流板。导流板用于引导水体在反应腔内形成折流路径，延长气液两相的接触时间。

25、作为优选，双波段紫外灯组采用185nm±5nm和254nm±5nm波长的紫外灯，灯组采用模块化结构

26、本发明与现有技术相比，具有以下非显而易见的技术优势：

27、1、本发明采用微界面臭氧预氧化与双波段紫外协同深度氧化构成两级处理，臭氧先将大分子难降解有机物断链为小分子中间产物，使后续紫外氧化能够有效作用于原本难以降解的腐殖酸等大分子有机物；双波段紫外与水中残余臭氧形成协同反应体系，持续产生羟基自由基，toc去除效果相比单一臭氧或单一紫外工艺均有明显提升。

28、2、本发明将残余臭氧检测仪与紫外功率调节器信号连接，根据实测残余臭氧浓度实时调整紫外照射剂量，使两者始终处于最优匹配区间。

29、3、本发明在微界面发生器内部设置可拆卸式空化腔和分级剪切叶片，进水有机物负荷升高时可通过剪切、空化作用强化分子链破碎效果；空化腔和叶片均为可拆卸结构，使用一段时间后取出清洗即可，无需整机拆卸，维护操作简便，适配电厂水质随季节变化的动态特征。

30、4、本发明的处理装置以旁路方式接入电厂原有水处理系统，取水流量控制在补水量的30%至50%，并通过水质适配缓冲罐和智能调节阀门实现水质波动时的自动调节或暂停对接，避免不合格出水进入混床或edi系统，保障主设备运行安全。