火力發(fā)電廠循環(huán)水排污水處理工藝的實施

1、火力發(fā)電廠循環(huán)水排污水處理 工藝的實施火力發(fā)電廠循環(huán)水排污水處理工藝的實施天津華能楊柳青電廠鄭衛(wèi)東摘 要：華北地區(qū)缺水形勢日趨嚴重，處理循環(huán)水排水并重復利用是電廠節(jié)水工作的重要內(nèi)容。本文結(jié)合本廠水質(zhì)及設備實際情況，如何合理的確定循環(huán)水排污水處理工藝進行了探討。關(guān)鍵詞：火力發(fā)電廠；循環(huán)水排污水；處理工藝天津華能楊柳青熱電有限責任公司地處嚴重缺水的京津地區(qū)，電廠總裝機容量為2X 300MV，二臺機組分別于1998年12月及1999年9月投運，鍋爐為德國產(chǎn)液態(tài)排渣爐，凝汽器銅管為HAL77-2A及B30 （空抽區(qū)），其它冷卻器材質(zhì)為B10。冷卻水系統(tǒng)為開式循環(huán)冷卻系統(tǒng)，循環(huán)水系統(tǒng)補充水為子牙河水。通

2、過動態(tài)模擬試驗，目前循環(huán)水系統(tǒng)的濃縮倍率控制在2.5倍左右運行。2000年楊柳青電廠委托西安熱工院，著手進行循環(huán)水排污水處理可行性研究工作。從經(jīng)濟 運行和保護環(huán)境岀發(fā)，初步設想循環(huán)水排污水處理目標為：結(jié)合本廠水質(zhì)及運行設備情況，從 減少河水的取水量及減少循環(huán)水排水量著手，確定了一種科學合理的處理工藝，達到節(jié)水的目 的。1全廠用水、排水現(xiàn)狀分析1.1全廠補水總量2000年全廠取子牙河水總量統(tǒng)計見表1，根據(jù)表中數(shù)據(jù)統(tǒng)計結(jié)果，2000年全廠平均取水量為13392.5m /h。表1 2000年循環(huán)水補充水量統(tǒng)計結(jié)果韶貝j/h2000/11071341, 101.4E7. 972000/283TS10.

3、9011S3L 832000/3943495.101310.412000/4755990.101049. 992000/E848890. E01179. 022000/6105344Z S01.46X 122000/71208501.401678. 562000/E114890401595. 702000/91184697, 001645.41氨環(huán)水霆m/h200Q/129069789 40374.7 3990191387.E31.66200Q/227972360 38850.S 7752221076.70L 912000/3235L0193 3653.1 8979361247.141. 71

4、2000/412循環(huán):t200表22002001892192S 26280.5 739741027.437574 26S02.2 825S® 1152.732. 08的濃縮倍率的統(tǒng)計數(shù)據(jù),平均循環(huán)水補充水量為根據(jù)表中數(shù)據(jù)統(tǒng)計結(jié)果20趾年平均循環(huán)水量為創(chuàng)割97期飭統(tǒng)平均濃縮倍率為御瞪；冷胖的風吹損失按循環(huán)水量統(tǒng)計值的31343.6m /h，循環(huán)水系0.1%即 38.2m 3/h 計，則可遜以推算出循環(huán)水系統(tǒng)的年平均排水量為創(chuàng).658.0 m /h，蒸發(fā)損失為3647.4 m /h。系統(tǒng)補充水量要占到全廠總耗水量的90%以上。2000/1228750483 3K31-2 86435712

5、28.271.3化學制水系統(tǒng)化學制水車間用水為子牙河水，2000年化水車間的除鹽水供水量通過全年統(tǒng)計，平均除鹽水供水量為25.8m3/h ;化學制水車間的自用水率按30%計，則年平均用水量為25.8 m 3/h心-30%)=336.8 m /h。aiv. 132取自循環(huán)水，澆花水量估計值為1.4.2、熱網(wǎng)系統(tǒng)宜站嚴俅 詡00承年熱網(wǎng)系統(tǒng)供水水量為 1.4.3生、制；j恬占卻水為河水， 召噴淋補卜水36.3 m /h 。沖廁所水量古計值為 6.5 m /h。制氫站冷144、至煤 亍用尸 取自循,水量約曲、至粒化水補補水取自循環(huán)水，水量約1.5水平衡現(xiàn)狀根據(jù)上述數(shù)據(jù)繪制的2J8' m.3/

6、h。38.1m /h ，100m/d，冷卻后水排至水塔。50m/d，即極需。*658.沖用FB水2000年全廠實際水量平衡簡圖見圖 樹伽K4-Z1.4其它系統(tǒng) 、澆花草及沖廁用水叵121)00殳全廠空際水云平賽面廚1380.9由此可見，全廠 2000年平均補水量為1384.4m3/h，不包括熱網(wǎng)供水的年平均耗水量為30.4 m /h。根據(jù)統(tǒng)計的 2000年平均負荷為 398MW/由此可以計算岀2000年的平均耗水率為6ni/GW.s，這與國外先進水平的耗水率0.50m3/GW.s有較大的差距，可見節(jié)水潛力很大。2循環(huán)水處理方案分析 楊柳青電廠循環(huán)水處理選擇了兩個技術(shù)方案進行分析，二個初步方案為

7、：1) 對全部循環(huán)冷卻系統(tǒng)的補充水進行過濾一弱酸離子交換處理，將循環(huán)水系統(tǒng)的濃縮倍率 提高至4。2) 循環(huán)水系統(tǒng)維持目前水質(zhì)不變，對循環(huán)水排水進行RO處理后，RO產(chǎn)水回至循環(huán)水系統(tǒng) 下面就上述2個方案進行技術(shù)分析2.1循環(huán)水補充水過濾-弱酸處理方案、方案概要子牙河水經(jīng)過濾除去懸浮物并經(jīng)弱酸離子交換降低具有結(jié)垢性的離子成分的含量后， 作為循環(huán)冷卻水系統(tǒng)的補充水，由于補充水中的結(jié)垢性離子成分的降低，可以使冷卻水在 較高濃縮倍率下運行，從而達到降低循環(huán)水系統(tǒng)補充水量及減少排污水量的目的。由于弱酸氫離子交換處理只能除去水中的暫硬，因此，為了保證處理效果，通常要求進水中的全堿度/全硬度0.60。統(tǒng)計19

8、99年2001年河水、循環(huán)水的水分析記錄， 循環(huán)水系統(tǒng)補充水全硬度范圍為3.8mmol/L12.0mmol/L ，全堿度為 2.4mmol/L8.0mmol/L ，水質(zhì)變化較大，但其全堿度/全硬度均在0.65左右，因此，在技術(shù)上是可行的。樣品輕稱：子牙河水釆祥日期:宋樣地點;生水母管（引黃水停）報吉日捆; 項目 2瑤、方案技 phUT 處理單位術(shù)特點及應考結(jié)臬 項目勺問題2001.2.132001.3.單償mg/1nuiv?l/L結(jié)臭微量電導需用耙E子牙理后循曰、一將對冷卻設備產(chǎn)生極大的腐蝕隱患。二二.懸徉物隔LIS 對落硅灼悼澆花草及沖廁水源需更改，循環(huán)水水質(zhì)已不符合要 全團于以上考慮，I不

9、考慮該技術(shù)方案?；绕茝B 鐵稠表軌鈣黒酸進行再生，再生廢水較難處理;考慮到無水沖灰系統(tǒng)，環(huán)水河水氯離子含量一般在永久100Pp m以 C宓鹽量及1腐蝕性離子將成倍的增加, 啤幾 71y硏醍根離干” i-m / 卜1izxv/ / r-y°j，. r*a-r-L.,3鎂離予鈉離予鉀離子楊柳青電廠接近 2000年平均水質(zhì)的 子牙河水水質(zhì)全分析碳醱根離千 陋ZL27 重破酸根離手嘔幾山2萌酸根離亍輕幾24. 77_磷醱根離千對冷卻設備mg/LThg/1求。1/Lnuiv>VL&分析報告nuncjl/LnL的腐蝕力口166.252.0C4.8:費用高。量超過 500PPm弱酸處

10、孔如果控制不力，4.BC.E2. 2循環(huán)水排污水 R0處理方案221、方案概要采用反滲透技術(shù)對循環(huán)水排水進行處理，循環(huán)水排水中的絕大部分鹽分隨R0系統(tǒng)濃水排岀循環(huán)水系統(tǒng)，R0產(chǎn)水大部分回至循環(huán)水系統(tǒng)，使循環(huán)水維持在較低的含鹽量水平；R0產(chǎn)水一部分至化學鍋爐補給水處理系統(tǒng)經(jīng)離子交換處理后作為鍋爐補給水，一部分作為熱網(wǎng)系統(tǒng)補充水，在熱網(wǎng)不需要供水時，則返回至冷卻塔。R0濃水排水作為煤場噴淋補水及?；a充水，多余部分水量排至原排水系統(tǒng)。、方案的技術(shù)特點及應考慮的問題 可以利用原化學水處理車間及化學熱網(wǎng)軟化水系統(tǒng)的現(xiàn)有預處理設備。 循環(huán)水水質(zhì)較好，對冷卻設備的腐蝕減緩，系統(tǒng)運行較安全。循環(huán)水處理方案

11、可以維 持現(xiàn)有的方案不變。 在維持目前循環(huán)水水質(zhì)的情況下，系統(tǒng)的實際濃縮倍率可以得到提高。 處理工藝較為復雜，對運行工況的要求高。基于以上考慮，重點考慮該技術(shù)方案。3 循環(huán)水排水 R0處理系統(tǒng)計算及工藝3.1、系統(tǒng)岀力計算、計算依據(jù)1）循環(huán)水水質(zhì)維持在目前濃縮倍率2.0倍左右時的水質(zhì)，以表 3水質(zhì)為計算水質(zhì)，則循環(huán)水補充水的 TDS為737 mg/L，循環(huán)水的 TDS為1474mg/L。2) RO系統(tǒng)脫鹽率為 97%,回收率為80%3) 由于計算的為夏季工況，因此，熱網(wǎng)供水量未考慮。岀力計算RO處理循環(huán)水排水時，循環(huán)冷卻系統(tǒng)的水量、鹽量平衡關(guān)系見圖2圖2循環(huán)冷卻系統(tǒng)水量、鹽量平衡關(guān)系根據(jù)圖2冷

12、卻塔的水量平衡關(guān)系為：Qm+Qo=Q+Qw+Q+Qt (3)QJ=QRo+QRoi+QRob (4)將式(4)代入式(3)得CQi=QV+QW+QRoi+QRob+Qqt (5)循環(huán)水系統(tǒng)達到動態(tài)平衡時的鹽量平衡關(guān)系為:(6)Qm * TDS+Qo TDSRc= ( Qt +Qv+Q) TDSC式(5)中：3Q=647.4 m /h ;3Q=38.2m /h ;根據(jù)表3，沖廁平均水量6.5m3/h，澆花草平均水量 6.3m3/h，因此 Qt =6.5m 3/h+6.3m 3/h=312.8 m /h ；根據(jù)統(tǒng)計化學除鹽水2000年平均供水量為25.76m3/h，推算至滿負荷供水量38.9m3/

13、h，RO33后繼除鹽系統(tǒng)自用水量按1.5 m /h計，貝U Qo=40.4 m /h ；設RO系統(tǒng)的回收率為80%,則(RO預處理系統(tǒng)自用水量未計入)：QRob= ( QR+Q01) /4=0.25 Q ro+10.1 (7)將以上數(shù)據(jù)及式(7)代入式(4)Q=QRo+QRo1+QRoe= Q ro+40.4+0.25 Q ro+10.1=1.25 Q ro+50.5 ( 8)將以上數(shù)據(jù)及式(7)代入式(5)得：Qii= Qv+QW+Qo+QoB +Qqt=647.4+38.2+40.4+(0.25 Qro+10.1)+12.8=0.25 Qro+748.9 (9)式(6)中TDS=737mg

14、/L ;TDS=1474 mg/L ;TDSo=1474 ( 1-97%) =44.22將以上數(shù)據(jù)及式(8)、式(9)代入式(6)(0.25 Q ro+ 748.9 ) 737+ Qro- 44.22=(12.8+38.2+1.25 Qro+50.5) 1474計算得Qro =250.0m 3/h，即循環(huán)水排水 RO處理系統(tǒng)產(chǎn)水需補至循環(huán)水系統(tǒng)的最大水量為2350.0m /h。3將Qo =250.0m /h代入式（8）及式（9）計算得:/"IL珈1陣純罕卬Fy3'QB=1.25 Q ro+50.5=363 m /h 百斥 沖囲Jd貳3ILL氣3/h ,即循環(huán)水系統(tǒng)河水的最大補

15、水量為nn.nQ=0.25 Q ro+ 748.9=811.4 m811.4m 3/h。在此工況下循環(huán)水的實爲 K為4 2爛場啞詡補水K= ( Qm +QrO / ( QW+Q+Qt) =2.63.1.3方案2實施后的全廠水量平衡及水耗-3圖3循環(huán)水排水R0處理系統(tǒng)方案實施后的水量平衡圖3 由此可見，在循環(huán)水排水R0處理方案實施后，在平均負荷工況下耗水量為811.4m /h，較原平均負荷工況取水量減少573 m3/h，排水量減少 583 m3/h，耗水率由0.96 m 3/GW.s降至0.573 m/GW.s。3.2、循環(huán)水排水R0處理系統(tǒng)工藝及設備根據(jù)上述計算，在仍維持目前循環(huán)水系統(tǒng)水質(zhì)不變

16、的條件下，則在平均負荷工況時，循環(huán)水排水R0處理系統(tǒng)產(chǎn)水需補至循環(huán)水系統(tǒng)的最大水量為250.0m 3/h，考慮到至化學除鹽車間40.4 m3/h (后繼除鹽系統(tǒng)自用水量按1.5 m3/h計)，因此反滲透處理循環(huán)水排水系統(tǒng)最大產(chǎn)水量應為 290.4 m 3/h。、水處理工藝模擬試驗結(jié)論由于循環(huán)水中雜質(zhì)被濃縮，其中致結(jié)垢、致污染成分含量將大大超過通常R0膜元件對進水水質(zhì)要求，因此必須選擇適當?shù)念A處理工藝，將這些成分降低至符合反滲透膜元件要求的進水水質(zhì) 范圍。而對高濃縮的循環(huán)水排水進行R0脫鹽處理，在國內(nèi)應用實例較少，且因循環(huán)水水質(zhì)的不同，反滲透前處理工藝的可借鑒性也不大。因此，為了保證反滲透系統(tǒng)的

17、安全、可靠運行，確 保系統(tǒng)岀水水質(zhì)，進行了此次R0前處理的現(xiàn)場模擬試驗，以選擇適當?shù)?R0前處理工藝，確定RO前處理系統(tǒng)的運行條件，為設計、調(diào)試和運行提供依據(jù)。2001年10月30日至11月30日，西安熱工院技術(shù)人員在我公司現(xiàn)場實際取循環(huán)水，進行了反滲透處理循環(huán)水排水前處理模擬試驗，通過試驗確定了反滲透處理循環(huán)水排水的前處理工藝流程，得岀了 RO前處理的運行方法和經(jīng)前處理后的水質(zhì)指標。試驗結(jié)論如下：、 試驗結(jié)果表明，在現(xiàn)階段的循環(huán)水水質(zhì)條件下，循環(huán)水經(jīng)NaOH軟化、PFS混凝澄清、 澄清水pH調(diào)節(jié)、NaOCI殺菌、PAC二次混凝、細砂過濾、活性炭吸附的預處理工藝處理后，系統(tǒng)岀水水質(zhì)符合 RO復

18、合膜元件對進水水質(zhì)的要求，系統(tǒng)岀水的SDI測定值可以穩(wěn)定在 45。在實際工業(yè)應用時，建議通過適當和嚴格的運行調(diào)整試驗，使各階段處理過程在較好的條件下運 行，從而取得較模擬試驗更好的系統(tǒng)岀水水質(zhì)。323、在現(xiàn)階段循環(huán)水水質(zhì)條件下，經(jīng)試驗確定的系統(tǒng)各種藥劑的最佳加入量為：NaOH加入量為 2.5倍的循環(huán)水中 HCO的mol數(shù)；PFS加入量30mg/L ； H2SQ （或HCI）加入量4mmol/ L； NaQCl加入量為5.0mg/L ;直流凝聚劑 PAC加入量為9mg/L。、 根據(jù)以上試驗結(jié)果，并對照電廠現(xiàn)有的RO預處理設備及系統(tǒng)，提岀以下預處理系統(tǒng)設備的設置及各水處理劑加入點的建議：增設加Na

19、OH系統(tǒng)：NaOH的加入量（在不考慮增設石3 灰系統(tǒng)的情況下的加入量）以現(xiàn)階段的水質(zhì)條件應不低于1718mol/m fO,相當于每噸循環(huán)水排水的NaOH加入量為700g （ 100%NaOHt）; NaOH的加入點建議設在澄清池進水母管。、 增設直流凝聚加藥系統(tǒng)：試驗結(jié)果表明，在加入PAC二次混凝時，SDI測定膜的膜 面狀況較未加 PAC二次混凝時為好；另一方面增設直流凝聚加藥系統(tǒng)可以適應因原水水質(zhì)的變化而可能引起的加藥方式的變化。PAC的加入量按3mg/L （以固體PAC為100%計）進行控制，加入點建議設在過濾器進水母管。、選用雙濾料機械過濾器：此一般為與直流凝聚的配套通用設置，主要是增加

20、過濾器 的截污量（反洗周期延長）。在雙濾料過濾器投運時投入直流凝聚系統(tǒng)，可以縮短過濾器的正洗時間，提高系統(tǒng)岀水水質(zhì)。建議雙濾料過濾器濾料的配置為細砂0.30.5mm/800mm，無煙煤0.61.2mm/400mm、加酸點建議設在清水箱至清水泵的管路上（加NaOCI前）；pH調(diào)節(jié)用酸選用硫酸或鹽酸均可（試驗時采用硫酸），一般情況下選用硫酸較為經(jīng)濟，加硫酸可能引起的主要問題 是在RO膜面的硫酸鹽析岀問題，以目前的水質(zhì)情況進行計算，RO濃水中的硫酸鹽均在可以控制的范圍內(nèi)。、試驗期間循環(huán)水中的有機物含量較高，試驗結(jié)果表明經(jīng)軟化、混凝處理后，其CODn仍在6mg/L左右，為了保證活性炭去除有機物的效果，

21、保證水與炭濾層的接觸時間，建議活性 炭過濾器選用較高的炭濾層（1800mn），并在設計時選取較低的運行流速（10m/h左右）。、根據(jù)經(jīng)驗，軟化澄清池的運行效果對后續(xù)處理過程的岀水水質(zhì)有較大的影響。在工業(yè)應用時軟化處理的效果與處理設備的運行條件有關(guān)，在相同的軟化劑量條件下，岀水水質(zhì)有 差別。因此，工業(yè)應用時應通過調(diào)試確定。為了保證澄清池的運行效果，應保證澄清池進水有氈證二泌骰：川一曲W：.劭饑II尸足夠的停留時間，建議澄清池的停留時間玄1.52h3.2. 曲循環(huán)水 RO處理工藝流程*|丄1*列半置満出|根據(jù)西安熱工院水綜合利用技術(shù)咨詢報告及現(xiàn)場實際模擬試驗結(jié)果，確定了如下工藝流程：慮他if囂卜討

22、崢一過夠一J 帝豹林 一 曲邂雀砂|一+荊刊-耳旨屯耳址*疽此方案主要特點如下:1、可以完全使用現(xiàn)有的熱網(wǎng)軟化水及鍋爐補給水系統(tǒng)的預處理系統(tǒng)、排水系統(tǒng)及富裕容 量的反滲透系統(tǒng)。同時，能夠滿足四期擴建鍋爐補給水的用水量問題，避免重復投資。2、整個系統(tǒng)的取水、回水均就近實現(xiàn)，減少工程投資。3211、水處理設備原化學水處理車間全部用作處理循環(huán)水排水，原熱網(wǎng)供水車間的預處理設備也全部用作處 理循環(huán)水排水，可用設備及岀力為：凝聚-澄清-初濾設備：33鍋爐補給水水處理設備：3 X 100m/h=300 m /h熱網(wǎng)軟化水處理設備：3 X 1000m/h=300 m 3/h合計600m3/h，根據(jù)圖3水量平衡圖，需處理的最大循環(huán)水排水量為363 m3/h，因此不需要新增凝聚-澄清-粗濾設備，可使用原鍋爐補給水水處理系統(tǒng)及熱網(wǎng)軟化水處理系統(tǒng)的預處理 設備即可，避免重復投資。已運行的R0設備:33鍋爐補給水水處