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火力发电厂循环水零排放的实现及经济效益分析
时间:2018-05-09 09:31:01

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一、大环境大趋势

在严峻的环保形势下,火电厂废水排放问题越来越受到关注,从长远和山东省环保政策(要求2018年1月1日起外排水总磷小于1.0mg/L,含盐量小于2000mg/L)的角度看,火力电厂实施全厂废水零排放是大势所驱。目前,火力电厂面临的外排水磷含量、含盐量超标等实际问题。外排水中循环水占比最大,其次是弱酸系统再生水,因此,循环水系统深度节水技术的应用是实现全厂废水零排放的关键点。目前,弱酸系统再生废水水质较差,难以直接回用,需采用膜浓缩及蒸发结晶处理后才能回用,而膜浓缩存在投资大、运行费用高、运行维护困难等问题(吨水投资约10万元)。蒸发结晶技术的一次性投入更大(设备吨水投资约250万元),运行费用60元-80元/吨水,还需增岗增员,后期要持续地投入管理及维护费用,增加了企业的运行成本。如果使用山东晟茂新材料科技有限公司的“零排放”专用剂,在不增加设备投入,不增加人员,不改变现有工艺及运行状况的情况下,可为企业轻松实现循环水系统的“零排放”(使用该药剂后,不再使用弱酸系统及投加硫酸,免除了强酸在运输、存储、使用等过程中的设备维护及使用安全隐患,减少了弱酸设备的维修和树脂的补充及更换),大大降低电厂的实际运行成本和运行安全风险。

(来源:热电行业 作者 山东熙能热电公司)

二、全厂废水零排放技术路径设想

在全厂梯级用水基础上,循环水浓缩倍率由目前的低倍率可提高至15倍以上,预计循环水浓缩倍率控制在9-10倍时,循环水排污水可全部作为脱硫系统工艺用水消耗,实现循环水系统零外排。其余废水作为除渣系统用水,渣溢水送至灰场,实现厂内消耗不外排。

电厂产生的主要废水有:工业废水,弱酸系统再生水,生活污水,脱硫废水,循环水排污水(部分回用后)等。

电厂可以消耗废水的系统:脱硫系统,除渣系统,输煤系统、净水站、灰场等。

三、循环水深度节水技术的应用

本循环水深度节水技术关键点在于创新型药剂的应用,该新型药剂除具备常规循环水水稳剂的功能外,还具备对循环水中碳酸钙等垢的溶解功能,从而大幅提高循环水的浓缩倍率。同时,该药剂能在金属表面形成极致密的保护膜,从而防止金属的腐蚀。最后,该技术对水源水质要求较低,电厂的水源不需经过慢速脱碳或弱酸软化处理就可以实现浓缩倍率10倍以上运行。

四、某电厂实际使用情况:

某电力有限公司现机组容量为2×320MW,取水水源为地下岩溶水,机组循环冷却水为带冷却塔的循环水系统,冷却后闭式循环。由于地下水硬度高、碱度大,为保证循环水浓缩倍率在3.5左右,原设计有四台弱酸阳床制取软化水,正常情况下,厂外供水管道将不同的三个水源地地下岩溶水补入厂区蓄水池,工业原水泵将蓄水池内生水一部分打入生水箱再补入冷却塔,一部分生水经过弱酸阳床处理成软化水后进入软化水箱补入冷却塔,生水和软化水的比例一般按1:1控制。

循环水运行浓缩倍率控制在3.5左右,水塔排污量远远大于循环水的用户所需的用水量(循环水用于脱硫、除渣、湿电等),所以水塔长期进行连续排污。

另外循环水需要补充部分软化水,弱酸阳床运行成本高,并且再生废液含盐量大,重复利用率低,回收成本高,只能外排,同时为减少弱酸再生废液排放时生成硫酸钙堵塞沟道和水池,弱酸阳床再生时一直用循环水对再生废液进行稀释再排放。

综上所述,循环水浓缩倍率低和弱酸阳床再生废液排放既增加运行成本,又大大增加运行水耗,而且由于循环水中总磷含量超过环保要求,也增加环保负担。

为此建议:

1)由于弱酸阳床再生废液含盐量大,重复利用率低,回收成本高,也是水耗大根源之一,所以建议通过提高药剂性能解决使用软化水问题。

2)建议通过提高阻垢剂的性能提高循环水的控制浓缩倍率,尽量使水塔排污与现在循环水的用户用水量(循环水用于脱硫、除渣、湿电等)平衡,以实现循环水不外排。经过计算如果循环水浓缩倍率控制7-8之间,水塔排污量与脱硫与湿电用水量将达到平衡,如果没有特殊情况,水塔不需要排污,同时减少环保负担。

预计效果(单机):

通过以上措施的落实,循环水不再补加软化水,同时循环水浓缩倍率得达到7.5-8.5,水塔排污与循环水的用户用水量达到(循环水用于脱硫、湿电等)平衡,实现循环水不外排,减少总排口排水量。降低了发电水耗,通过计算预计年节水约100万吨,节电约50万度。

实际使用后效果:

公司从7月22日开始用具备除垢、阻垢、缓蚀等功能的新型药剂,至今运行比较稳定,具体效果如下:

1、#1、#2机组循环水系统运行良好,浓缩倍率在7.46-9.25倍之间波动,水质稳定,机组停运检查凝汽器铜管没有结垢。按原运行循环水浓缩倍率3.5倍至现在8倍计算,在年发电量25亿情况下每年节约用水量约80万吨(单机)。

2、循环水全部补充地下水(Ca2+105.17mg/l,总硬度6.04mmol/l),不再使用软化水,节水效果十分显著.减少弱酸阳床再生废液排放,经计算节省弱酸阳床再生用软化水和弱酸再生废液稀释用循环水量共计约40万吨。

3、以#1、#2机组负荷率80%左右时为例,循环水排污水全部作为脱硫系统和湿电补充水,则循环水浓缩倍率在7.46倍-9.25倍之间时,循环水排污水量与消耗水量即可匹配,实现循环水“零排放”,同时减少环保负担。

4、弱酸阳床停运,撤销化学弱酸运行岗位,减少运行人员约10人,每年节省人工费约200万元。

5、弱酸阳床停运,每年节省弱酸阳床再生用浓硫酸约1000吨,共计约50万元。

6、循环水总铁均满足GB50050-2007的相关要求;总铜测试合格。

7、药剂同时具备除垢、阻垢、缓蚀等功能,操作简便,#1、#2机组循环水的菌落总数满足GB50050-2007中“间冷开式系统的异养菌总数不大于1×105个/mL”的要求。对系统粘泥控制效果较好。

8、#1、#2脱硫工艺水水源切换为高浓缩倍率的循环水后,对脱硫吸收塔浆液水质、石膏品质及脱水效果、脱硫废水水量等主要控制指标均未产生影响。

9、试验期间,#1、#2汽机侧凝汽器端差、真空,主机冷油器调节阀开度,出口油、水温差,发电机热氢、冷氢的平均温度等主要相关参数无明显变化。

通过使用新型药剂,大幅提高循环水浓缩倍率,达到了明显的节能降耗的目的,目前公司单机运行水耗从以前30吨/万KWh降至20吨/万KWh,通过计算年节约用水量约120万吨,节电约60万度,同时节省人工成本200万元。同时为公司废水“近零排放”提供了条件。

综上所述,使用新型药剂具有较好的经济价值和社会价值。

1、使用新型药剂节水效果明显。

2、使用新型药剂减少了取水用电与排污用电,节电效果明显。

3、使用新型高效药剂凝汽器及辅机冷却器不需要再进行清洗,减少维护成本。

4、停止软化水系统,可以降低了人力资源成本。

5、为发电企业实现“零排放”奠定了基础。

6、改变了传统的循环水处理模式,对传统的循环水处理是一种颠覆性的创新,具有较好的社会推广价值。

五、结论:

火电厂循环水零排放是能实现的,用山东晟茂新材料科技有限公司的新型药剂实现循环水零排放不但不花钱,反而还挣钱。

六、惊喜

山东熙能热电服务有限公司携手山东晟茂新材料科技有限公司一道,共同推广的新型零排放药剂针对已经有脱硫系统的热电厂及电厂,可以实现循环水浓缩外排水与脱硫系统补水保持一致,真正彻底实现循环水零排放。此种新型零排放药剂打破了常规药剂无法解决的难题,颠覆了传统水处理药剂的理念,是革命性的原创技术,在国内外尚属首例。


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