基于水平衡测试的火电厂水务管理与优化.pdf

第 二十卷 第三期 安徽电气工程职业技术学院学 报 2 0 1 5年 9月 V o 1 ． 2 0， N o ． 3 J O UR N A L O F AN H U I E L E C T R I C AL E N G I N E E R I N G P R O F E S S I O N A L T E C HN I Q U E C O L L E G E S e p t e m b e r 2 0 1 5 基于水平衡测试 的火电厂水务管理与优化 陈 皓 中国大唐集 团科学技术研究 院有 限公司 华东分公 司 ，安徽合肥2 3 0 0 3 1 摘 要 通 过 对安徽 省各 电厂 水平衡 测 试 结果 的分析 ， 指 出安徽 区域 火电厂水 务 管理 工作 的现 状 ， 总结 区域 内火 电厂水 资 源利 用不合 理 的共 同之 处 ， 并针 对性 的提 出合 理 的优 化 方 案 ， 为 火 电厂 实施 真 正意 义的 “ 零排 放 ” 打 下基础 。 关键 词 水 平衡 测试 ； 水务 管理 ； 节水 ； 零排 放 中 图分类 号 T K 2 2 3 ． 5 文献标 识码 A 文章 编 号 1 6 7 2 - 9 7 0 6 2 0 1 5 0 3 0 0 6 9 0 5 M a na g e m e n t a n d Op t i mi z a t i o n o f Th e r ma l Po we r Pl a nt s Ba s e d o n W a t e r Ba l a nc e Te s t CHE N Ha o C h i n a Da t a n g C o r p o r a t i o n S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y Re s e a r c h I n s t i t u t e C o ． ，L t d ． E a s t e r n C h i n a B r a n c h， H e f e i 2 3 0 0 3 1 ， C h i n a Abs t r a c t I t i n t r o d u c e s wa t e r ma n a g e me n t o f t h e r ma l p o we r p l a nt s i n An hu i r e g i o n b a s e d o n wa t e r b a l a n c e t e s t ． I t a l s o p o i n t s o u t t h a t t h e u n r e a s o n a bl e us e o f wa t e r r e s o ur c e s i n c o mmo n，a n d pr o v i d s a t a r g e t e d r a - t i o na l o p t i mi z a t i o n p r o g r a m．At t he s a me t i me，i t l a y s a f o u n d a t i o n f o r t h e t r u e z e r o d i s c h p o we r p l a n t ． Ke y wor ds wa t e r b a l a n c e t e s t ；wa t e r ma na g e me n t ；wa t e r c o n s e r v a t i o n；z e r o di s c h a r g e O 引 言 火电厂作为用水大户 ， 节约用水不但与企业的经济利益息息相关 ， 而且具有深远的社会意义。随着 国家 节 能减 排工 作 的深 人推 进 ， 火 电 厂在 设 计 时 就充 分 地 考虑 到 水 务管 理 问题 ， 按 照 “ 零 排 放 ” 进 行 设 计已经成为一种必然。在安徽地 区， 大部分电厂也 已经是“ 零排放 ” 的设计 ， 但从 目前火 电厂的用水现 状来看 ， 水资源浪费的现象仍比较普遍 ， 而且并不能做到真正 的“ 零排放 ” ， 随着 2 0 1 5年 国家水污染防 治行 动计 划 的开 展 ， 火 电厂 真正 意义 上 的零排 放 已成 为必 然趋 势 。电厂要 想做 到零 排放 ， 必须 杜绝 由于 设计或运行不合理造成的水资源不合理利用现象 。本文 以安徽地区各厂水平衡测试为基础⋯ ， 找 出电 厂存在的水资源利用不合理的共性问题 ， 为电厂水务管理工作提供事实依据 ， 并在此基础上提出可行 的 节 约用 水 的措施 。 1 安徽地 区火力发 电厂水务 管理 现状 安徽省地处 中纬度 ， 按水系分属淮河 、 长江及新安江流域。安徽省火电厂主要集中在淮河及长江流 域 ， 水资源相对较丰富 ， 各 电厂取 、 排水费用相对较低 ， 所以各厂水资源的重复利用率普遍不高。下图 1 收稿 日期 2 0 1 5 - 0 6 ． 1 0 作者简介 陈 皓 1 9 8 4 一 ， 男， 湖北襄 阳人 ， 中国大唐 集团科 学技 术研 究院有 限公 司华 东分公司 ， 助理工程师 。 69 安徽 电气工程职业技术学院学报 第二十卷第 三期 为某 厂 2 0 1 5年 夏季水 平衡 测试 简 图 。 图 1 表明该 电厂在水资源利用方面存在许多不合理的地方 大量处理后的废水外排 ， 造成水资源的 浪费并增大了总排污量 ； 工业水及消防水等存在不合理用户且不 回收； 回用水用水量偏低造成水资源溢 流外排 等 。下 面分 系统将 安 徽省 火 电厂水 务 管理 现状 进行 总结 说 明。 1 ． 1 原 水 预 处理 系统 安徽地区超超临界机组原水预处理系统主要包括混凝 、 澄清和过滤设备 ， 一般采用反应沉淀池加空 气擦洗滤池 的设计 ， 大部分电厂原水采用长江水、 淮河水或其他地表水 。原水预处理系统混凝 、 澄清设 备运行期间会定期进行排泥 ， 过滤设备也会根据运行压差或时间进行反洗 ， 这些都会产生一定量的排 水 ， 这 类排 水 的特 点是悬 浮 物含量 较 高 。 原水 预 处理 系统 一般设 计 污泥 沉淀 池及 污 泥 脱 水 系统 ， 先 对 此 类 废水 进 行 沉 淀处 理 ， 通 过 回收 水 泵将上清水回收至反应沉淀池进 口重新利用 ， 污泥进行脱水后则外运填埋处理 。 长 江 永 图 1 某电厂夏季水 平衡 测试 简图 单位 m ／ h 电厂 在运 行期 间 ， 因系 统设 计不 合理 或设 备操 作 不规 范 ， 会 经 常导致 脱水 系统 污 泥堵塞 而不 能正 常 运行 ， 且此现象 比较普遍 。久而久之有的电厂就将此系统闲置 ， 污泥水经沉淀后上清水直接外排 ， 淤泥 采 用人 工 定期 清理 的方 式 。 1 ． 2 锅 炉补 给 水 系统 “ 十一 五 ” 与 “ 十二 五 ” 期 间 ， 安徽 省火 力发 电发 展 迅速 ， 水处 理技 术 应用也 快 速转 变 ， 新 投 产 发 电企 业 锅 炉补 给水 系统 基本 配 备超 滤 、 反 渗 透系统 。前期 一般 设计 超 滤反洗 排水 、 反 渗透 浓水及 再 生废水 直 接 排放 至 工业 废水 池 。 近年来随着火 电厂环境和节水问题的突出 ， 电厂在设计时或通过改造加强 了超滤反洗排水及反渗 透浓水的重复利用， 例如将超滤反洗排水 回收至原水预处理进 口； 将反渗透浓水作 为脱硫系统补水 、 输 煤系统补水等。水平衡测试结果表明 ， 大部分 电厂超滤 、 反渗透系统排水能得到很好 的回用 ， 仅再生废 水排至工业废水处理系统。 1 ． 3 工 业 水 系统 安徽 省 内火 电厂 工业 水 系统用 水管 理普 遍 较差 ， 主要 表 现在 两方 面 第 一工 业水 用户 较 多且存 在不 合理的现象 ， 比如湿除渣系统补水采用新鲜工业水 、 输煤 系统用水使用新鲜工业水 、 循泵冷却水使用大 ． 70 ． 陈皓 基于水平衡测试的火电厂水务管理与优化 量新鲜工业水等 ； 第二工业水使用后 回收量少甚至不 回收。如图 1中该电厂循泵冷却水设计启动期间 使用工业水 ， 正常运行期间采用循环水 自冷却 ， 但是 电厂在正 常运行期间仍有大量工业水去循泵冷却 水 ， 造成工业水量大增 ； 另外工业水 至原水预处理及其他用户的水量均未回收 ， 不但增加 了外排水量也 造成 了水资源的浪费。 水平衡测试结果及工业水用水量统计情况表明 ， 安徽地区火电厂工业水最大 的两个用户分别为循 泵冷却水和脱硫系统用水。循泵冷却水冷却后一般直接排入循环水 ， 脱硫系统用水被消耗， 其他工业水 一 般作为冷却水使用后 回收至复／ 杂用水池或者循环冷却水池或直接排放 。现阶段各电厂使用的工业 水基本都是取用 的新鲜水， 极少有 电厂取用合适的回用水， 极大的增加 了新鲜水的取用量 ， 并且有大量 用作冷却的工业水被排放 ， 造成水资源的大量浪费。 1 ． 4 工 业废 水 处理 系统 工业废水处理系统是主要处理全厂经常性废水和非经常性废水 ， 其出水一般设计 回用。 目前安徽 地区电厂工业废水仅小部分 回用 ， 多数电厂则是处理合格后达标排放。 1 ． 5 回 用 、 杂 用 水 系统 回用 、 杂用水系统是火电厂主要 的复用水系统 ， 一般其水源为工业废水处理系统处理合格的澄清 水 ， 或 者 回收 的工业 水 ， 或其 他 系统 排放 的水 质 较好 的水 。 水平衡测试结果表明 ， 安徽各电厂 回用水 系统运行情况并不是很好 ， 在水平衡测试的过程中经常发 现有复用水池溢流或者采用工业水补水的情况 ， 这些都是由于水资源重复利用过程 中对各用户用水量 错误估算导致的 ， 间接的反应了水务管理工作不到位的现象。复用水系统正常运转是火力发电厂真正 实现“ 零排放” 的重要步骤。 1 ． 6输 煤 、 除渣 系统 输煤 、 除渣系统是现阶段各 电厂处理后的工业废水或者复用水的最大用户。 各厂输煤系统 自设含煤废水处理设备 ， 其使用过的水经 回收处理后循环使用 ， 其补给水源一般设计 为经工业废水处理站处理后的废污水 、 锅炉补给水系统反渗透浓水等。除渣系统若采用刮板捞渣机湿 式除渣方案 ， 则除渣水循环利用 ， 间歇性补水。一般采用 回用水或处理后的工业废水补充。 目前 ， 已经有不少 电厂采用了更 为节水 的干除灰 、 干除渣方式， 极大的节约了水资源。但在输煤系 统 ， 仍有不少电厂直接采用工业水补水 ， 造成工业水 的浪费。 1 ． 7 脱 硫 废 水 处 理 系统 脱硫废水 中不仅含有悬浮物 、 过饱和亚硫 酸盐 、 硫酸盐， 还含有包括如 F 、 C d 、 H g 、 P b 、 N i 、 A s 、 S e 、 C r 等重金属元素在内的多种元素， 是火电厂重点需处理废水之一。电厂一般按如下图2进行处理 ， 其最终 水质达标后排放或送至重复利用系统 。 脱硫系统废水虽然流量不大 ， 但其水质较差 ， 目前能重复利用脱硫废水的用户很少 ， 现 国内有 电厂 对此部分废水进行蒸发结晶等终端处理 ， 实现真正意义上的零排放。 2 水务 管理优化 建议 水资源的优化利用根据各厂的实际情况应有所区别 ， 但都必须建立在对全厂取 、 用、 排水水量及水 质充分掌握的情况下进行 ， 并且要充分考虑各系统的用水平衡 ， 这也是电厂实现“ 零排放” 的基础。 2 ． 1 工 业 水 系统 优 化 作为火力发电厂新鲜取水量的大户， 工业水取用量必须合理 ， 可以通过“ 开源节流” 的方式减少工 业 水 用量 。 首先“ 开源” ， 现阶段各电厂使用 的工业水基本都是新鲜水 ， 极少有电厂取用合适的回用水。根据 工业水的水质要求 ， 有些系统 回水是完全可以满足的， 比如化学再生过程中的洁净水等 ， 如果将这些 回 用水与新鲜水混兑使用 ， 可以大量减少新鲜水的取用量 。 71 ． 安徽 电气 工程 职业技术学 院学报 第二 十卷第三期 脱 硫 排 放 废 水 达 标 排 放 外 、 ． 述 处 理 图 2典 型 脱 硫 废 水 处 理 工 艺 流 程 图 其次 “ 节 流 ” ， 在工 业水 用户 方 面 ， 可 以选 择 使用 闭式 水 或 开式 水 替 代 工业 水 来 冷 却部 分 各 辅 机 设 备 ； 脱硫系统 、 输煤系统补水可 以选择合适的复用水等 ； 循环水泵可以使用 自冷却或者建立机力通风 冷却塔等； 作为冷却用且未受到污染 的工业水尽量回收后合理化利用。 2 ． 2 复 用水 系统优化 复用 水 系统 主要 是处 理后 的工 业废 水 或其他 废水 的 回用 系统 ， 目前 火 电厂 可 以 完全 以复 用 水 为水 源的用户主要有输煤系统 、 湿式捞渣机系统等。有些 电厂 已经将除灰除渣系统改造成干式除灰除渣 ， 更 减少 了复 用水 用户 ， 因此 ， 电厂 必须 根据 本 厂的实 际情 况 ， 综合 考虑 全 厂各 系统水 质水 量 ， 减少 复用 水量 的产 生并 寻 找新 的复 用水 用户 ， 以保 证 复用 水系 统 的正 常运行 。 2 ． 3“ 零 排 放 ” 新技 术 应 用 近两 年 ， 随着 国家 对废 水排 放 日益 严格 的要 求 ， 新 型 工 业废 水 处 理技 术 的研究 成 果 逐 渐得 到应 用 ， 为火 电厂实现真正意义上的“ 零排放” 提供了技术保障。 1 超浓缩蒸发结晶系统一s ME c s系统 超浓缩蒸发结 晶系统一s ME c s系统是以超级膜浓缩 K DU C W 和外换热式机械蒸汽再压缩蒸发 结 晶系统 V A C O M 系统 为核心 的废 水零 排 放技 术 。 S ME C S系统进水可以是高含盐量 、 高硬度 、 高悬浮物 、 高含油及 高有机物等各种 高浓度难处理废 水 ， 它通过膜法超浓缩和蒸发结 晶， 将废水最终蒸干并几乎全部回用 ， 仅产出含水率极低 的盐固体打包 外送 ， 从而实现废水真正意义的零排放。其工艺主流程示意图如图 3和图4 。 废水超浓缩I a D u c 1 『 系统 回用水池 回用水池 化学废液去浓缩痰液池 图 3超 浓缩 K DU C W 系统主 流程示意图 目前 ， 蒸发结 晶技术 在 国 内电厂 已有 应用 的实 例 。 7 2 图 4超浓缩蒸发 结晶 S ME C S系统 主流程示意图 为有效 、 稳定处理脱硫废水 ， 实现脱硫废水循环 陈 皓 基于水 平衡 测试的火 电厂水务管理与优化 利 用 ， 广东 河 源 电厂采 用 “ 二 级 预处 理 蒸 发结 晶深 度 处理 ” 工 艺 对 脱硫 废 水 进行 终 端 处 理 ， 制 出优 质 冷凝水和结 晶盐 ， 冷凝水回冷却塔循环利用 ， 结晶盐资源化综合利用 。 2 正 渗透 膜处 理技 术 正 渗 透膜处 理 技术 美 国 O a s y s 公 司在 其 P e r m i a n盆地 的页岩 气 开发 中 ， 在 全球 范 围内首次 应用 的石 油 化工 废水 处理 ， 并 实 现 了零排 放 。此项 技术 由北京 沃特 尔公 司引入 中国 。 正 渗透 过程 是 以选 择性 分离 膜 两侧 的渗 透 压差 为 驱 动 力 ， 溶 液 中 的水 分 子从 高水 化 学 势 区 原 料 液侧 通过选择性分离膜 向低水 化学势区 汲取液侧 传递 ， 而溶质 分子或离子被阻挡的一种膜分离 过程 。 2 0 1 4年 8月， 北京沃特尔水技术股份有限公司与华能国际就长兴 电厂“ 上大压小” 工程脱硫废水零 排放 项 目正 式签 约 。该项 目是 国 内首个运 用 正渗 透技 术 的废 水零 排 放 项 目， 其 采 用 了 国 际领先 的正 渗 透技术浓缩结晶工艺处理脱硫废水 。 作为废水处理的前沿技术 ， 目前在新技术的应用过程中还存在着设备成本投入高， 运行维护费用高 等问题。建议厂里在对新技术充分调研的情况下 ， 根据厂里的资金 、 场地等 因素 ， 选择合理的终端处理 技术 。 3 总 结 节水是一项长期的系统工程 ， 需要合理的工程设计和科学的水务管理 ， 同时也离不开采用高效的节 水 技术 和先 进 的水 处理 设 备 。 目前 ， 安徽地区火电厂在水资源管理方面多多少少都存在一些问题 ， 面对 E l 益紧张的水资源取用和 排 放 问题 ， “ 零排 放 ” 必 然成 为火 力 发 电 厂 的趋 势 。 因此 电厂必 须 对 本 厂水 资 源利 用 情 况 充分 掌 握 ， 合 理设计各用户水源及水量 ， 提高水资源重复利用率 ， 并积极引进先进节水技术 ， 实现真正的“ 零排放” 。 参 考 文献 [ 1 ]刘伟 ， 高海瑞．基 于水 平衡 测试 的 火电厂 节水技 术 分析 [ J ] ．内蒙古 电力技 术， 2 0 1 3 ， 3 1 2 1 03 1 06． [ 2 ]莫华， 吴来贵 ， 周加桂．燃煤 电厂废水零排放 系统开发与工程应用[ J ] ．合肥 工业大学学报 ， 2 0 1 3 ， 3 6 1 1 1 3 6 8 1 3 7 2． [ 3 ]杨佳 珊， 黄涛．火 电厂 废 水 处理后 回用 于烟 气脱硫 系统 的 可行 性 [ J ] ． 东北 电h技 术， 2 0 0 7， 1 13 5- 3 7． [ 责任编辑 薛宝] 7 3