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電廠“零排放”技術探討
來源:轉載:百度文庫    發布時間:2017-05-24

1、“零排放”的意義和可行性

在電廠設計和實際運行的水務管理中,常常提出“零排放”的概念和要求,這是對資源使用和管理的傳統模式的變革,也是在電廠設計中設計理念和設計原則的變革?!傲闩欧拧笔窃谒Y源日益匱乏和惡化的狀況下提出的,是合理利用水資源和保護環境的手段之一,可以促進電廠對水資源的合理利用,促進廢水的資源化,消除向水體排污造成的水源物理、化學、生物性質的改變,保持可持續性發展,同時也可以促進節水和排水重復利用技術的科技進步。


2、“零排放” 技術方案

2.1項目背景和基本要求

某電廠裝機容量為 2X600MW 超超臨界機組,使用的水源為國家二級水源地,電廠的建設必須做好環境保護工作。在“× × 電廠項目建議書”中提出了多項環境保護的措施,如采用國外高度工業化發達國家建設新燃煤電廠的模式;脫硫;脫硝;二次循環供水;廢水零排放;灰渣綜合利用等,由此創建國家環保型示范電廠。


2.2 水務管理設計原則

針對本工程,國家環境保護總局在批文中規定“本工程不得新建污水排放口”;“設立足夠容量的事故水池,事故情況下排放的廢水進入事故貯水池,經處理后排入× ×污水處理廠,在該污水處理廠未建成投運前,必須有可靠的措施,確保任何情況下廢水不外排”。根據上述規定,本工程用水的原則一是采取有效措施降低電廠的用水量,進而減少各類排水、廢(污)水的產生量,二是對電廠產生的各類排水、廢(污)水通過適當的技術控制手段使其得到重復利用,實現“零排放”的目標。


2.2.1 循環水系統補水量的控制

對于濕冷發電機組,循環水因其用水量巨大,占據了全廠 95%以上的用水,成為影響電廠水耗及環境資源的重要因素。本工程循環水量熱季約為 124000t/h,蒸發損失高達1840t/h,在“零排放”的條件下占了全廠補水量的 80%以上。由于蒸發損失是受環境(季節變化)和機組負荷變化等因素決定的,不能人為改變,因此在設計中對不同季節和不同負荷下的蒸發損失進行詳細的分析對比,以確定合理準確的耗水量,并在此基礎上計算濃縮倍率和排污率,以獲得合理的用水指標,并對最不利工況下的水務管理采取措施予以控制和調節。

根據全廠水量平衡,通過提高循環水的濃縮倍率減少排污損失來降低電廠的耗水率。本工程正常工況下循環水濃縮倍率按 6.5 設計,冷卻塔排污量約為 210t/h 左右。


2.2.2 優化用水流程

電廠工業設備和工藝系統用水有不同的水質要求,根據各用水點的要求,優化用水流程,采用梯級供水方式將全廠分為三大供水系統,即對水質要求較高的用水設備采用第一級供水,由凈水站凈化后的清水供給;第二級供水系統的對象為循環水,采用一級供水系統中設備的排水,不足部分由一級供水系統提供;第三級供水系統的水源主要為冷卻塔排污水和經處理合格后的工業廢水、生活污水等,供水對象為鍋爐補給水處理系統(僅使用循環水排水)、脫硫系統、輸煤系統、除灰、渣系統等對水質要求不高的系統。分級供水系統的建立實現了合理分配水資源、一水多用和廢水資源化的目標,大大降低了電廠耗水指標。


2.2.3 與電廠工藝流程相結合的水處理系統

為了實現“零排放”的目標,新型節水和水處理技術得以發展和應用,同時也存在經濟能力和技術手段之間的矛盾,需要在工程實踐中認真解決。


(1)循環水處理

按照用水流程,循環水的排水將作為其它工藝系統的用水水源,其中包括鍋爐補給水處理系統的水源。循環水濃縮倍率的確定既要滿足全廠水平衡的要求,又要考慮到后續用水系統處理工藝的要求,避免造成經濟或技術上的不合理,最終確定循環水濃縮倍率為 6.5 倍。為了滿足 6.5 倍濃縮倍率的要求,循環水處理的方式為:

a)對循環水的補充水進行混凝、過濾處理,以消除在較高濃縮倍率下循環水系統出現的污堵問題,改善工業設備的用水條件。

b)對循環水進行加穩定劑處理,因本工程水源含鹽量較低,采用加穩定劑處理可滿足濃縮倍率的要求。

c)殺生處理,保證對循環水中 COD 值的控制。


(2)鍋爐補給水處理系統

考慮到機組參數、水源和環保的特殊要求,鍋爐補給水處理系統采用全膜處理工藝:循環水排水→清水箱→清水泵→機械過濾→超濾裝置→超濾水箱→超濾水泵→保安過濾器→一級高壓泵→一級 RO裝置→脫碳器→一級淡水箱→二級高壓泵→二級反滲透裝置→二級淡水箱→二級淡水泵→連續電除鹽裝置→除鹽水箱→除鹽水泵→主廠房用水點。結合水源中硅含量較高,同時反滲透的排水供脫硫工藝補充水使用,設計中相應降低了反滲透的回收率,控制在 65%左右,對膜系統的安全運行更為有利,可減少加藥量及化學清洗。雖然膜系統本身有較高的水耗,其排放的濃水用于脫硫、除渣、灰加濕等仍然是合適的。因此反滲透濃水由收集池收集后直接送入復用水池與循環水排水混合供脫硫等系統使用。鍋爐補給水處理系統的其它排水主要為過濾器、超濾裝置的反洗水送入工業廢水處理站處理合格后進入復用水池重復使用。


(3)工業廢水處理

工業廢水處理遵循“清污分流”“以廢治廢”的原則,按廢水的性質分別儲存、處理和、重復使用。

目前電廠采用的工業廢水處理系統較為成熟,可以滿足復用和排放的要求,存在的問題是非經常性廢水水量的沖擊性,如機組的啟動、酸洗、沖洗等,此時由于無運行的機組或只有一臺機組運行,無法實現對排水的回用,需有足夠的儲存設施調節水量。


(4)脫硫廢水處理系統

與火電廠其它系統所產生的廢水相比,脫硫廢水水質較為特殊,它與脫硫工藝、煙氣成份、灰份、吸收劑等多種因素有關,即使是同一電廠在不同時期亦有較大差異。從定性上分析,脫硫廢水通常含有高濃度的懸浮物、無機鹽以及各種重金屬等,對環境有很強的污染性,對復用設備的侵蝕性很大,處理難度大,也使其復用的范圍受到限制,目前脫硫廢水的主要去處是灰渣系統。本工程脫硫廢水的去向是灰加濕,但在通常情況下要求干灰直接運走不加濕,脫硫廢水將無處使用。為解決此問題,設計考慮對脫硫廢水作深度處理,處理后的水回到循環水或其它工藝系統重復使用。處理方案的選擇包括:

a)鹽水濃縮結晶法

該方案蒸發器采用一種獨特的晶核漿液蒸發工藝,來克服困擾傳統蒸發器中低溶解度結垢鹽分飽和度限制的問題。脫硫廢水在鹽水濃縮器完成大部分水的蒸發,鹽水濃縮器排放的鹽水,在結晶器內進一步濃縮、蒸發,將鹽水濃縮成相當稠重的結晶漿液和母液。這些結晶漿液和母液被送入噴干給水箱,將其干燥成為粉末,并分離出干的鹽粉,收集后送至處置場掩埋。該方案的優點是將脫硫廢水全部蒸干,無殘留量。

b)蒸發濃縮法

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該方案與方案 a)相比,沒有結晶器,因此不能完全將脫硫廢水蒸干,仍然有約 50%被再次濃縮的廢水量。

c)反滲透濃縮法

該方案處理工藝較復雜,且由于脫硫廢水的水質變化范圍很大,系統的運行存在較多的不定因素,濃水的排放也是無法克服的。通過設計分析,脫硫廢水深度處理投資較高,因此應考慮正確選擇煙氣脫硫工藝流程和運行控制條件,應將處理脫硫廢水的高費用考慮在內。

 

2.2.4 水量的調節與儲存

廢水儲存設備在“零排放”電廠中有著重要的作用,在設計中應認真研究儲存設備的容量,滿足臨時大量排水的要求,防止廢水排入環境。通過對某同容量機組的了解,新建機組酸洗、沖洗等過程中,排水量達 40000m ,其中酸洗過程中廢水量為 7000m ,如此大的排水量如何存儲和利用,不但要考慮到臨時儲存大量排水的要求,還要兼顧在正常運行工況下儲存設備的利用率,儲存設備的費用應在技術經濟比較時考慮。本工程最終設置工業廢水儲存池(箱)共計 14000m3,主要用于收集酸洗廢水、較臟的沖洗水等,其它水質相對較好的排水可存入冷卻塔下的水池,煤水沉淀池等設備內。即使是 14000m3 的儲存容量在電廠正常運行時也是大部分閑置的,對于像本工程這樣降雨量遠遠大于蒸發量的南方電廠可用其收集雨水,可節省大量的取水。


2.2.5 廢水的分類與使用

電廠的實際運行中各類廢水應按廢水產生的系統及廢水的成分、組成實現分類使用,值得注意的是凝結水精處理、鍋爐補給水處理的再生廢水有較高的含鹽量,如某電廠精處理再生廢水含鹽量達 3.5g/L(NaCl),在電廠回用中發生復用水泵葉輪腐蝕斷裂,因此應考慮有條件時能將此類水專項使用,或將其小流量與其它低含鹽量廢水摻混后使用。對于脫硫廢水應單獨儲存、輸送和使用,接收脫硫廢水的系統應考慮適宜的防腐措施。有建議為了解決“零排放”問題,將脫硫廢水與循環水摻混以達到除鹽系統能夠處理的進水條件,這種做法使需處理的廢水量成倍增加,且因脫硫廢水的水質變化范圍太大,對除鹽系統和處理效果的影響較大,造成用水系統的不安全。故從經濟和技術可靠性上都需要慎重采用,尤其是當其產品水用于鍋爐補給水等對水質要求很高的系統時更不合適。


在節水要求較高的電廠,循環水的來源不再單一,如經處理的生活污水等,循環水的處理變的較為復雜,當循環水排水作為鍋爐補給水的水源時,要充分考慮循環水處理方式、投加藥劑等對補給水處理系統、處理方式的影響,避免造成經濟上的浪費和技術上的困難,在運行中一定要控制進入循環水系統的各復用水都達到工業設備用水的要求。應充分利用工藝系統對廢水的吸納,如脫硫系統可幫助消化大量的排水, “零排放”減少的壓力,降低廢水處理的難度,故在水務管理設計時應尋求電廠工藝系統與水處理工藝之間的協調配合,控制適宜的運行參數,避免片面追求某些工藝參數的高指標。


3、結語

在我國目前實際情況下,“零排放”的實現在經濟和技術上都存在一定的困難和問題,應以務實的態度處理“零排放”的問題。在目前經濟條件下可能達到的技術手段,各工藝系統節水、排水、用水的合理控制,排水分類、儲存、使用的規劃和管理,水務管理設備的再利用,緊急事故情況下排放的出路,電廠運行管理中水平衡的調度和調節,為滿足“零排放”而犧牲的經濟利益等,都應在具體工程項目的實施中根據實際情況認真分析、解決。

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