火电厂废水零排放改造思路及工程实例

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120°C 130°C 140°C
直径60 µ m的末端废水液滴在120°C的烟气中,完全蒸发需 要0.94秒;在130°C的烟气中,完全蒸发需要0.83秒;在140°C 的烟气中,完全蒸发需要0.72秒。
4 烟道蒸发技术应用及案例
40 µ m的液滴完全蒸发所需的时间为0.73秒,60 µ m的液滴完 全蒸发所需的时间为0.83秒,80 µ m的液滴完全蒸发所需的时间 为0.92秒,而100 µ m的液滴完全蒸发所需的时间为1.08秒。
此2*600MW机组电厂全厂废水“零排放”改造1.5亿元,年运行成 本3000万元,年减排高盐废水109万吨,发电水耗可降低9% 。
4 烟道蒸发技术应用及案例
全厂废水“零排放”改造从根本上是对高盐末端废水 的处理。烟道蒸发处理技术已有处理脱硫废水的实施案例 ,并取得了一定的运行经验和处理效果。脱硫废水也是一 种高盐废水,因此也可以考虑将电厂末端高盐废水也通过 烟道蒸发技术进行处理。
WESP废水、脱硫抛浆、氨氮废水。。。
1 概述
原则:梯级利用,分类处理,末端减量,一厂一策
梯级利用:“高水低用”,节约用水
分类处理:避免水质混杂,增加处理难度
末端减量:尽量减少末端废水量,降低处理成本 一厂一策:根据水源条件、燃煤条件等确定改造方案
2 改造路线简介
火电厂水资源经过梯级利用后会产生一定量水质条 件极差,不能直接回用的末端废水,这部分末端废水 的处理回用是实现全厂废水“零排放”关键点。经过 梯级利用及浓缩减量后的末端废水中含有高浓度的氯 离子,需要进行脱盐处理后才能回用。末端废水的处 理方法有灰场喷洒、蒸发塘蒸发、蒸发-结晶、烟道蒸 发等,其本质均为通过末端废水的物理性蒸发实现盐 与水的分离。
技术可行性
经济可行性
通过增加级数和段数可以提高系统回收率和 脱盐率,系统可以实现模块化运行
运行稳定,产水品质高
投资较低,但运行费用较高。产水氯根较高, 运行费用低,但设备投资相对较高,水 水回收率较低,末端废水量较大。 回收率较高,末端废水产量较小。
推荐采用NF-SWRO工艺作为高盐废水浓缩减量的处理工艺。
4 烟道蒸发技术应用及案例
废水液滴越小,烟气温度越高,越有利于废水液滴的蒸发。然而 烟气温度通常是给定的,只能通过调整雾化废水粒径来调整蒸发时间 。废水雾化主要依靠压缩空气来实现,获得较小的雾化液滴需要消耗 较多的能量。
综合考虑系统运行的安全性和雾化蒸发系统的运行能耗,可 将末端废水雾化粒径定为60 µ m左右。
管式微滤膜具有强度好、耐摩擦、可在极高悬浮固体浓度下 稳定运行、可耐受进水水质波动等优良性能,采用错流方式运行, 在运行和反冲洗时并无水的损耗。推荐管式微滤处理系统作为高 盐废水预处理工艺。
3 蒸发-结晶技术应用及案例
为了减少末端废水处理量,需要对高盐废水进行浓缩减量处理。高 盐废水浓缩减量处理提出电渗析和纳滤-海水反渗透两种处理技术。 电渗析是在直流电场的作用下,水中阴阳离子分别通过阴离子膜 和阳离子膜而分开。淡水室中的阴离子向阳极方向迁移,透过阴膜进 入浓水室,阳离子向阴极方向迁移,透过阳膜进入浓水室。浓水室因 阴、阳离子不断进入而使得盐浓度提高,实现高盐废水的浓缩减量。
4 烟道蒸发技术应用及案例
将末端废水雾化后喷入除尘器入口前烟道内,利用烟气余热将雾 化后的废水蒸发;也可以引出部分烟气到喷雾干燥器中,利用烟气的 热量对末端废水进行蒸发。在烟道雾化蒸发处理工艺中,雾化后的废 水蒸发后以水蒸气的形式进入进入脱硫吸收塔内,冷凝后形成纯净的 蒸馏水,进入脱硫系统循环利用。同时,末端废水中的溶解性盐在废 水蒸发过程中结晶析出,并随烟气中的灰一起在除尘器中被捕集。
2 改造路线简介
末端废水蒸发处理技术的选择需要根据电厂末端废 水的水量及所在地的气候条件、场地条件等进行确定。 灰场喷洒和蒸发塘由于受气候条件影响较大并存在污染 地下水的风险,其应用受到限制。蒸发结晶技术作为一 种较为成熟的高盐水脱盐技术,在化工领域已有较多应 用,在电力行业的应用也开始应用;烟道蒸发处理技术 经过多年的研究,目前在脱硫废水处理中也有一些应用 ,也有可能用于全厂末端废水的处理。
3 蒸发-结晶技术应用及案例Leabharlann Baidu
纳滤膜可以有效地去除二价和多价离子以及分子量大于200的各 类物质(截留率可达90%以上),也可部分去除单价离子和分子量低 于200的物质。纳滤对疏水型胶体、油、蛋白质和其它有机物有较强 的抗污染性,具有操作压力低、水通量大等特点。纳滤膜的操作压力 一般低于1MPa,操作压力低使得分离过程动力消耗低,对于降低设 备的投资费用和运行费用是有利的。采用纳滤去除废水中的有机物和 部分盐分,纳滤产水进高压反渗透(海水反渗透SWRO)系统,反渗 透浓水进入后续处理系统。
3 蒸发-结晶技术应用及案例
两种高盐废水浓缩减量处理工艺比较
项目 工艺说明 回收率 脱盐率 预处理要求 产水去处 电渗析(EDR)工艺 纳滤-海水反渗透(NF-SWRO)工艺 预处理出水进精滤器,精滤器产水去EDR脱 预处理出水进NF,NF产水去高压海水反 盐处理 渗透进行脱盐处理 55% 50%-85% 较低,预处理流程短,常规预处理即可达到 要求 产水含盐量较高,不能作为工业用水和循环 水补水 总体75% 98%以上 较高,预处理流程相对较长 产水含盐量低,不含二价离子,可以作 为循环水补水、工业用水
生产要求:生产对水质的要求,节约水资源
1 概述
火电厂的污废水主要有循环水排污水、化学水处理车间 废水、脱硫废水、生活污水、含煤废水、含油废水、灰渣系 统排水、锅炉酸洗废水等,种类多、水质水量波动大,并与 具体生产情况(煤质)、工艺相关。 循环水排污水水量较大,通常占到全厂废水量的70%以 上,是全厂废水处理的关键;化学水处理车间的反渗透浓水 、酸碱再生废水水量较小,但是含盐量较高;脱硫废水具有 高含固量、高含盐量等特点,偶尔出现重金属超标,处理难 度较大;生活污水、含煤废水等用常规设备即可完成处理。
4 烟道蒸发技术应用及案例
以末端废水雾化蒸发的物理过程为基础建立废水液滴蒸发数学模 型,并计算烟气温度与液滴直径对末端废水雾化液滴蒸发的影响。
直径60 µ m末端废水液滴蒸发 时间随烟气温度的变化
130℃下末端废水蒸发时间随液 滴直径的变化
4 烟道蒸发技术应用及案例
以Fluent程序模拟末端废水雾化蒸发,考察了烟气温度与液滴直径 对末端废水雾化液滴蒸发的影响。
运行可靠性
投资费用 运行费用 设备稳定性 技术成熟度
平均5~15天清洗一次
较低
80~120元/m3(含结晶器) 60~90元/m3(含结晶器) 较差 高 差 高
占地面积
应用情况
较小
电厂有应用
一般
电厂应用较少
较大
电厂无应用
3 蒸发-结晶技术应用及案例
以某2*600MW机组电厂全厂 废水零排放改造为例,电厂水源 为城市中水,经过水资源梯级利 用、分类处理后产生120m3/h高盐 废水。对高盐废水进行预处理和 减量处理后的末端废水进行蒸发结晶处理。 高盐废水预处理提出两种 处理工艺:化学软化-沉淀-超 滤处理工艺以及化学软化-管 式微滤处理工艺。 化学软化-沉淀-超滤处理工艺流程图
3 蒸发-结晶技术应用及案例
蒸发-结晶技术:多效强制循环蒸发(MED)、机械蒸汽再压缩( MVR)和低温常压蒸发结晶技术等。 多效强制循环蒸发是以生蒸汽进入的那一效作为第一效,第一效 出来的二次蒸汽作为加热蒸汽进入第二效∙∙∙∙∙∙∙依次类推。多效蒸发 技术是将蒸汽热能进行循环并多次重复利用,以减少热能消耗,降低 运行成本。
机械蒸汽再压缩蒸发结晶工艺示意图
3 蒸发-结晶技术应用及案例
废水首先经过换热器被加热至一定温度(40~80oC),然后进入 蒸发系统,水分蒸发形成水蒸汽,在循环风的作用下被移至冷凝系统, 含有饱和水蒸气的热空气与冷凝系统内的冷水(20~50oC)相遇而凝结 成水滴,并被输送至系统外。经蒸发后的废水浓度不断升 高,达到饱 和溶解度的盐从溶液中析出形成固体颗粒,并最终从水中分离出去。
低温常压蒸发结晶工艺示意图
3 蒸发-结晶技术应用及案例
三种蒸发结晶处理技术比较
蒸发方式 工艺特点 进水要求 结垢、堵塞 多效强制循环蒸发结晶 热利用率高,消耗蒸汽 较高 较严重 机械蒸汽再压缩蒸发结晶 热利用率高,消耗电能 高 严重 平均7~20天清洗一次, 压缩机定期维护 一般 低温常压蒸发结晶工艺 蒸发温度低,能耗低,消耗电能 较低 轻微 平均3~6个月天清洗一次,压缩 机定期维护 较高 20~80元/m3(含结晶器) 较好 较低
4 烟道蒸发技术应用及案例
此2*300MW机组电厂全厂废水“零排放”改造 4850万元,年运行成本743万元,年减排高盐废水 8万吨,发电水耗可降低5% 。
5 总结及技术展望
全厂废水“零排放”改造在遵循水资源统筹利用、梯级利用、分 类处理、末端减量、一厂一策的原则基础上,需要针对不同的工艺技 术进行详细计算、深入论证,既要考虑技术可行性、可靠性,也要兼 顾经济性,从而实现节能减排的“可持续 ”性。 末端高盐废水的蒸发-结晶处理技术具有技术成熟、可靠性高等 优点,但是也存在投资运行成本高、产生盐饼销售难度大等问题,极 大制约了其在电厂的推广应用。需要加强技术攻关,提高核心设备国 产化率,降低投资成本,并优化工艺设计,降低运行成本。 末端高盐废水的烟道雾化蒸发处理技术具有投资运行成本低、无 盐饼产生等优点,但是作为一种新的处理技术,存在运行经验欠缺、 应用案例少等问题,在工程实施前需要进行深入计算、论证,并逐步 实施。需要进一步优化设计和运行参数,积累工程实施、运行经验, 提高系统的有效性和可靠性。
4 烟道蒸发技术应用及案例
以某2*300 MW机组电厂为例,论证烟道蒸发工艺处理高盐末 端废水,从而实现全厂废水“零排放”的可行性。此厂水源水为水 库水,水质条件优良,经过梯级利用后产生的末端废水量为15 m3/h ,主要为经过预处理及浓缩处理后的脱硫废水及化水车间废 水,水中氯离子含量为18000 mg/L。 机组除尘器入口烟气量为109万m3/h ( 60 %负荷),烟气温度 为130°C ,含尘量为37.6g/ m3 。经过计算,末端废水完全蒸发后 烟气温度降低8°C ,烟气湿度增加0.5% 。末端废水蒸发后盐分 结晶进入灰中,灰中氯含量为0.25% ,不会影响会的品质,不影响 灰的销售。 烟气温度降低至122°C ,仍远高于酸露点,不会对烟道、除 尘器的运行造成影响。末端废水蒸发形成的水蒸气在脱硫吸收塔冷 凝成新鲜水由于水量较小,不会对脱硫水平衡造成影响。根据烟道 蒸发技术处理脱硫废水的运行经验,没有出现烟道腐蚀等问题出现 。
四效蒸发结晶工艺流程图
3 蒸发-结晶技术应用及案例
常用的降膜式蒸汽机械再压缩蒸发结晶系统,由蒸发器和结晶器 两单元组成。废水首先送到机械蒸汽再压缩蒸发器(BC)中进行浓缩 。经蒸发器浓缩之后,浓盐水再送到强制循环结晶器系统进一步浓缩 结晶,将水中高含量的盐分结晶成固体,出水回用,固体盐分经离心 分离、干燥后外运回用。
3 蒸发-结晶技术应用及案例
高盐废水经过预处理和浓缩减量处理后产生的反渗透浓水水量为 为33m3/h,经过碟管式反渗透( DTRO )进一步浓缩减量处理,浓水 即为末端废水,水量为15.7 m3/h。经过前述对几种蒸发结晶处理工艺 的比选,选择采用蒸汽机械再压缩蒸发结晶技术,设计处理规模为 20m3/h。
3 蒸发-结晶技术应用及案例
在调节池内需要添加次氯酸钠用于抑制微生物生长;调节池 出水先后进入第一反应池和第二反应池,分别投加 NaOH 和 Na2CO3 溶液,使水中的硬度离子和硅等易结垢成分形成沉淀。之 后水溢流到管式微滤膜的浓缩池内,用管式微滤膜进行固液分离。 高盐水在废水浓缩池和管式膜之间循环去除悬浮固体,部分膜透 过水经 pH 调整后进入中间水池,送往后续处理系统。
火电厂废水零排放改造思路及工程实例
晋银佳 华电电力科学研究院 2015年11月26日 成都
一、概述 二、改造路线简介 三、蒸发-结晶技术应用及案例 四、烟道蒸发技术应用及案例 五、总结及技术展望
内 容
1 概述
法律要求:《环境保护法》,《水污染防治法》等
政策要求:《水污染防治行动计划》“水十条”等
化学软化-管式微滤处理工艺流程图
3 蒸发-结晶技术应用及案例
两种预处理工艺比较
项目 过滤孔径 抗污染能力 清洗方式 占地面积 使用寿命 管式微滤处理系统 0.05~1.2 μm 抗腐蚀,耐酸碱,抗氧化 正向清洗 较小 5~7年 沉淀-过滤-超滤处理系统 0.002~0.1 μm 抗腐蚀,耐酸碱,抗氧化 反向清洗 较大 2~3年
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