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全膜法水處理技術在火電廠的應用

時間:2014-08-08 08:11來源:網絡 作者:網絡 點擊:
隨著新建大型火力發電機組鍋爐對用水品質的提高,以及節能減排和降低環境污染環保政策的實施下,膜技術因其具有非常穩定可靠的出水水質、簡單便捷的運行方式等優點,在電廠化學水處理中得到廣泛的重視,“全膜法”水處理技術已成為電廠鍋爐補給水水處理技術研
目前火電廠鍋爐補給水處理中比較常用“全膜法”處理技術主要包括:預處理―超濾裝置(UF)-反滲透(RO)-電去離子(EDI)等工藝。鍋爐補給水處理是火電發電企業進行電能生產的首要控制環節,也是關系到鍋爐能否具有較高安全穩定、節能經濟運行水平的重要保障工作,對火力發電企業的運行成本和節能降耗水平有著非常重要的關系。隨著工業水處理技術研究發展的不斷深入,火力發電企業在選擇鍋爐補給水處理工藝方面,已經逐步趨向采用以反滲透技術為核心的膜法水處理工藝。尤其是集水處理技術先進、自動化水平高、出水水質穩定性好、綜合費用較低、節能環保等優點為一體的“全膜法”水處理工藝,被認為是鍋爐水處理技術發展的主要方向,也是電廠鍋爐補給水處理技術中深度脫鹽研究的重要課題,具有非常大的研究意義[1]。
  1、電廠鍋爐補給水處理重要性分析
  鍋爐補給水水處理工藝的設計選擇,是根據不同的預處理和脫鹽技術要求形成的一整套完整制水工藝和控制流程。電廠補給水系統和水汽系統中如果存在有機雜質等異物將會對機組的安全穩定、節能經濟運行帶來非常大的影響。目前,水體污染程度較為嚴重,這樣火電廠在進行電能生產過程中所使用的水資源其有機物含量也在不斷增加,從而造成補給水系統中的活性炭成分含量減少,樹脂污染較為嚴重,直接影響到機組運行用水的性能水平,大大降低了機組熱力設備的綜合使用性能和壽命,出現提前報廢等不利情況發生;進入發電機組水汽系統中的化學有機物受熱分解后,就會產生低分子有機酸和CO2,不僅會導致汽水系統中出現氫電導率超標和水質pH值不斷下降外,同時有機化學物揮發形成的有機酸,還會對機組蒸汽流通系統和汽輪發電機組產生嚴重腐蝕作用,從而降低機組運行經濟穩定性。環保要求越來越嚴格以及國家環保政策制度不斷制定和修正完善,電廠化學水廢液達不到相應排放標準必將受到重罰,嚴重時還可能出現叫停整頓等情況,大大降低了電廠電能生產的社會經濟效益。另外新建火電廠發電機組的參數越來越高,其對鍋爐給水水質要求也越來越高。電廠鍋爐給水水處理技術從常規需用大量化學藥劑和酸堿且存在大量污水的不環保處理工藝,向全膜分離的環保節能工藝迅速發展,使電廠水處理逐步邁向綠色環保行業,真正實現電廠化學水水處理的無污染特性要求,不僅解決了環境污染問題,同時還可以通過多種廢水回收利用措施,取得較好的社會經濟效益[2]。
  2、全膜法水處理技術探討
  所謂“全膜法”工藝一般是指全過程采用膜分離技術的水處理工藝。工業水從清水水箱由清水水泵送到過濾器進行過濾預處理,然后進入到超濾裝置中,經過常規反洗和化學反洗去除水中大部分的懸浮物、膠體、細菌、有機物等危害物。然后進入RO反滲透裝置,通過加入還原劑和阻垢劑,去除水中游離氯并降低反滲透膜堵塞幾率。最后反滲透產水通過EDI電去離子裝置進行除鹽處理。EDI與RO相互配套使用,可以通過調節電流的方式來改變水處理裝置的出水質量,以滿足電廠鍋爐補給水要求。“全膜法”水處理工藝在除鹽過程中不用再生樹脂,從而免除了常規水處理工藝中樹脂再生配套設施,使制水系統結構變得更加簡單,操作維護更加靈活,運行費用降低。“全膜法”水處理工藝環境效益較為顯著,避免了常規水處理工藝樹脂再生造成的酸堿廢水排放引起的環境污染,同時EDI排放的濃水返回到超濾裝置前可以被再利用,確保系統沒有廢水排放。以反滲透設備作為預脫鹽,以EDI離子交換設備作為精除鹽相結合的“全膜法”水處理工藝具有除鹽率高、產水水質穩定、無再生廢液、環保經濟效益高等優點,在電廠鍋爐給水處理行業中具有非常強大的發展前景[3]。
  3、全膜法水處理技術在電廠中的實際應用
  3.1 工程概況
  廣州恒運企業集團有限公司共有4臺供熱發電機組,總裝機容量為1020MW,其中C廠有兩臺210MW超高壓再熱凝汽式汽輪機組;D廠有兩臺300MW亞臨界中間再熱兩缸兩排氣凝汽式汽輪機組。在D廠擴建前,原水處理車間采用傳統的離子交換水處理工藝,設計出力只有200t/h,而D廠擴建后系統設計出力需達到320t/h。經過電廠現場場地,以及擴建機組等鍋爐水處理工藝等技術要求的綜合調研分析后,采用“全膜法”水處理工藝對原水處理工藝進行技術升級改造,既滿足了擴建后水處理出力需求,亦取消常規離子交換水處理工藝中的再生用酸堿系統,從而可以為“全膜法”水處理工藝提供布設預處理系統的場地。
  3.2 “全膜法”水處理工藝改造方案
  工程改造在原水處理位置上進行,為確保C廠發電機組在水處理工藝技改過程中能夠正常穩定運行,采用先建兩套臨時的“全膜法”水處理工藝系統,設計出力為160t/h。待臨時系統投入穩定運行后,將室內離子交換工藝系統全部拆除,再在室內建造2套永久“全膜法”水處理系統,設計出力為160t/h。室內永久系統調試投運正常后,將臨時系統退出運行,將相應設備拆除移至原水處理車間,水處理工藝系統技術升級改造工程結束,4套永久“全膜法”水處理系統采用并聯運行方式,確保電廠鍋爐具有較高穩定運行性能水平。
  3.3 “全膜法”水處理系統設計
  進行技術升級改造的“全膜法”水處理系統主要包括:UF超濾、RO反滲透、以及電去離子等先進技術工藝。考慮到珠江水水質在海水倒灌期含鹽量高等因素影響,在設計時采用了一級和二級反滲透裝置,即允許水源最高含鹽量可以在9500mg/L范圍內。系統改造完成后,因其具有無廢酸堿排放特性,減少和避免電廠化學廢水排放對環境的污染,同時電廠全年均可以采用珠江水直接制水,每年大約可以減少購自來水量在150萬t左右。“全膜法”水處理系統在這幾年的實際運行中,成功解決了全年制水量大、出水水質穩定、無再生廢液排放、低制水成本等重大問題,對電廠的安全、綠色生產及經濟運行提供了有力的保障。
  3.4 “全膜法水處理”系統改造技術經濟效益分析
  3.4.1 技術性分析
  水處理系統工藝進行技術升級改造后,系統因自動化程度高,能及時將出水水質不符合要求的設備從系統中隔離,產水水質得到有效保障。按目前所監測到出水水質的指標中,未發現水質指標不合格項。系統的穩定性在這幾年的運行中也得到驗證,在海水倒灌期,由于珠江水的含鹽量大,按以往的離子交換處理工藝,樹脂周期制水量很小,再生頻繁,嚴重影響到系統的制水量,在運行床失效時,短時的水質惡化間接影響到產水水質。現在用“全膜法”工藝,已不存在該問題。
  3.4.2 經濟性分析
  “全膜法”水處理系統設備與傳統離子交換水處理設備相比,一次性投入資金較大,且膜的運行壽命較離子交換樹脂短,折算到制水成本約較高。按目前恒運電廠的運行模式,膜壽命按3年計算,年平均制水成本約為8.0元•t-1,而傳統離子交換水處理設備折舊年限較長,制水成本相對較低。但因離子交換水處理工藝,在海水倒灌時,必需采用自來水作為水源進行制水,每年需要從自來水水廠購買500萬元以上的自來水,而改用“全膜法”后,雖每年仍會產生約100萬元自來水費用,可已大量節約了該筆費用,從而提高了“全膜法”制水的經濟性。除此以外,“全膜法”在運行過程中不產生廢酸堿,減少了電廠排污治污的費用,且可以回收廢水,大大提高了電廠水資源的綜合利用效率和經濟效益。
  3.5長距離供熱擴建需求
  恒運電廠正準備實行對開發區東區長距離供熱,供熱量將從目前100t•h-1增加至400t•h-1左右,化學水處理再次面臨擴建需求,按目前提供的設計方案中,仍將“全膜法”處理工藝作為主要考慮對象。
  4、結束語
  電廠鍋爐補給水水處理系統采用全膜法水處理工藝,尤其是采用EDI裝置與RO反滲透裝置相互聯合使用,與常規“反滲透+離子交換二級除鹽”相比,可取得非常良好運行環境和社會經濟效益。從“全膜法”水處理工藝流程看,RO反滲透裝置居前,EDI裝置居后,將二級反滲透裝置作為EDI裝置的預脫鹽工序,首先用反滲透裝置除去水中95%以上的鹽分,然后用EDI進行深度脫鹽處理,從而實現處理后的水具有高純度特性。RO反滲透裝置對二價以上離子,如Ca2+、Mg2+等有非常高的去除率,既而可以有效降低EDI裝置進水的硬度,有效防止或減少EDI膜堆濃水室及極水室的結垢程度,促進EDI裝置高效穩定的運行。
  
  原文地址:http://www.xzbu.com/6/view-2257954.htm
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