大型热电联产电站水处理技术研究 4页

'2010年O4月吉林电力Apr．2010第38卷第2期(总第207期)JilinElectricPowerVo1．38No．2(Ser．N0．207)大型热电联产电站水处理技术研究ResearchonWaterTreatmentTechniqueforLargeScaleCo—generationPowerPlant常爱国，王桂华(东北电力设计院，长春130021)摘要：针对大型热电联产电站利用城市再生水作为电厂补给水水源，以及300MW及以上超临界供热机组水处理容量大，水质要求高的现状，通过对国内运行的利用经二级处理并达到一级B排放标准的城市再生水经深度处理后作为补给水的供热机组水处理技术工艺的分析对比，论述了水源及水处理工艺的选择原则及最佳方案的确定，为类似工程设计提供借鉴。关键词：水处理技术；热电联产；电站中图分类号：TK223．5文献标志码：B文章编号：1009—5306(2010)02-0005—04随着国民生活水平的提高以及节能减排要求，行，再生水深度处理方案的选择，应在取得污水处理我国北方城市热电联产电站逐年增加，以替代城市厂排水一年水质资料、掌握水质变化规律的基础上，内的小锅炉供热，为提高机组的经济及环境效益，根据腐蚀试验和动态模拟试验，并借鉴已运行电厂300Mw及以上机组成为了热电厂主力机型。高参的实际经验来确定。在电力工程项目中已有许多成数热电联产机组水处理容量大，超临界机组没有汽功利用再生水的实例，如北京热电厂、邯郸热电厂、包，给水中的杂质无法通过锅炉排污去除等对化学衡水电厂等均采用了将二级处理后的城市再生水经石灰深度处理后作为电厂冷却水系统的补充水。通水处理从处理工艺、处理精度、监督维护都提出了更过近几年的运行，再生水深度处理具有了初步的运高的要求。热电厂因靠近城市，水源复杂，对水资源行经验。和水环境污染加重，对首选水源的城市再生水深度选择再生水深度处理工艺应根据再生水的水质水处理提出了更高的要求。华能长春热电厂、华能大及水量、补充水水质指标、循环水浓缩倍数和换热设庆热电厂均采用350Mw超临界供热机组，在化学备的材质以及结构型式等条件进行技术经济比较，水处理工艺选择原则及最佳方案的确定等设计方面并借鉴类似工程的运行经验加以确定。有条件时应进行了探索实践。进行再生水深度处理工艺试验，根据试验结果优化和完善处理工艺方案。目前可供选择的处理工艺有：1再生水深度处理过滤一消毒、混凝一沉淀一消毒一过滤、石灰混凝一沉淀一消毒～过滤、生物滤池一石灰混凝一沉淀～随着城市用水的日益紧张，利用城市再生水深消毒一过滤、超滤或微滤、生物滤池或生物膜度处理后作为电厂水源目前已经成为一种发展趋(MBR)处理、超(微)滤～反渗透／电渗析除盐。势，城市再生水的成分比较复杂，含盐量较高，氯离城市污水二级处理后的深度处理目的是进一步子和氨直接腐蚀换热器管材，有机类污染物、菌藻去除污水中的悬浮物(ss)、脱色、除臭、澄清、降低5类、胶体物质等可以在系统中生长、繁殖、聚集后形日生化耗氧量(BoD)、化学耗氧量(COD)、总有机成有机粘泥，对金属直接产生腐蚀或分解后产生腐碳(TOC)等指标，使水质进一步稳定。脱氮、除磷以蚀物质等，这些物质以悬浮状颗粒存在于水中，去消除能够导致水体富营养化的因素，消毒、杀菌以除难度较大，处理效果也不好，为确保机组的安全运去除水中的有毒有害物质。按照GB18918-2002收稿日期：2010—01—12作者简介：常爱国(1968一)，男，高级工程师，从事发电厂水处理设计与管理工作。·5’ 2010年04月Apr．2010第38卷第2期(总第207期)Vo1．38No．2(Ser．No．207)《城镇污水处理厂污染物排放标准》，污水处理厂排的二次循环冷却水系统的电厂普遍采用了循环水排放应达到一级B。因此为简化厂内深度处理系统，减污水回用技术，供热电厂锅炉补给水处理系统用水少占地面积和投资，建议城市热电厂再生水深度处量大，相应增加了循环水排污量，使得循环水浓缩倍理项目只需设置石灰处理系统即可满足要求。率降低(经计算，循环水浓缩倍率为2左右)，采用反理论上经石灰软化后水的硬度能降低到渗透预处理经深度除盐后水中的含盐量能够满足锅CaCO。和Mg(oH)。溶解度，但实际上钙、镁离子的炉补给水要求，这样既解决了循环水排放的问题，也残留量常高于理论值，反应所生成的沉淀中会有少大大改善了循环水的水质，减少了循环水阻垢剂的量胶体悬浮于水中。为尽量降低残留的碳酸盐硬度，加药量，降低了运行成本。在全厂水平衡允许的情况可同时加入聚合硫酸铁作为絮凝剂，在去除碳酸盐下，供热电厂采用循环水排污水作为锅炉补给水是硬度的同时去除一部分悬浮物。可行的。石灰及聚合硫酸铁处理后加入硫酸，以调节加2．2锅炉补给水处理系统入石灰造成的pH值升高，将石灰没有去除的碳酸选择一个合适的水处理系统必须根据原水的水盐转化为溶解度较大的非碳酸盐。质情况；用水设备对水处理系统出水水质的要求；设深度处理可以去除90以上的碱度、磷酸盐、备和药品(包括酸碱、氧化剂、阻垢剂等)的供应情浊度、铜、铝、重金属和亚硝酸盐，去除硅酸盐、铁、况；当地的环保要求；场地布置条件；水处理系统的CoD的能力在3O％以上，8O以上的B0D可以得定员等因素综合确定。循环水排污水水质较差，水到去除，氨氮的去除能力较差。中的有机物、悬浮物、铁含量均较高，因此预处理系在循环冷却系统中，由于循环冷却水循环过程统采用混凝澄清过滤系统，并设置了加氯、加混凝中不断蒸发与浓缩，污水中的结垢物质很容易生成剂、助凝剂及加碱系统。其优点是反应速度快、操作水垢。经过石灰混凝处理，可去除污水中碳酸盐硬控制方便、出力大，同时加碱可进一步降低排污水中度，消除了凝汽器管结垢的隐患。同时还可去除悬浮的残余硬度，稳定水质。的有机物、无机物和溶解性磷酸盐。去除钙、镁、硅超滤可以截留所有大于0．01m的颗粒，包括石、氟化物，以及重金属，如隔、铬、镍、铅和银等，降胶体硅，其出水水质稳定，出水污染指数(sDI)不大低污水中细菌、病毒与脱色，是一种效率高且稳定性于2，这对后级反渗透处理工艺是非常有利的，可以好的处理方式。提高后级反渗透的回收率和膜设计通量，能有效防对于城市污水处理厂排放水作为电厂冷却水系止后级反渗透膜的胶体、有机物、微生物的污染，延统补充水源，当排放水水质达到一级B时，建议采长了膜的使用寿命，可降低反渗透的投资和运行费用石灰处理工艺，当排放的中有机物含量较高时，可用，并提高反渗透系统设计的安全可靠性。采用曝气生物滤池加石灰处理工艺。2．3除盐系统的选择城市热电厂采用循环水的排污水作为锅炉补给2锅炉补给水水源选择及处理系统水水源，浓缩后的水质非常复杂，水中的含盐量、硬度、有机物、胶硅等较高，所以结合超临界机组的特2．1水源的选择点及水源水质状况，必须采用反渗透预脱盐系统，反城市热电厂可供选择的锅炉补给水水源有城市渗透技术具有运行环境好、运行连续、工作强度低、自来水、再生水深度处理后的清水和循环水排污水。污染物排放少等优点。但对于超临界供热机组，不论城市自来水作为电厂锅炉补给水运行成本较高，不使用何种高脱盐率的反渗透膜元件，反渗透出水都利于节水。污水处理厂排水经深度处理后作为锅炉要进行深度除盐。补给水，节约新鲜水的用量，但深度处理无法去除水2．3．1一级除盐加混床技术中全部的有机物和离子，因此即使经深度处理后的这是一种传统的离子交换除盐系统。一级除盐清水，也必须采用反渗透工艺方能满足高参数供热一般设计成串联系统，后继混床通常采用母管制，以机组对水质的要求。采用清水后，循环水排污水需排增加混床的灵活性。该技术成熟可靠，运行周期长，放，无法实现全厂废水的零排放。目前对于带冷却塔但系统过于复杂，占地面积略大。典型流程见图1。·6‘ 2010年04月吉林电力Apr．2010第38卷第2期(总第207期)JilinElectricPowerVo1．38No．2(Ser．No．207)．圈箱L过滤器}__]l排污水H澄清池H清水箱H过滤器剂剽剂剽臁酸碱一一剂劂剂删黼一一纛中间水箱II一——】I泵一透级水反箱渗I-1l反一渗级透妇热网补水或回至循环水系统热网补水或回至循环水系统图2EDI除盐系统工艺流程图1离子交换除盐系统工艺流程时应满足最大用水量，在设备套数选择时应尽可能2．3．2电去离子(EDI)技术同时满足冬季夏季运行时的灵活性。以下是某2×该技术又称电除盐、电去离子或电解式连续电300Mw超临界供热机组在以下3种运行工况下去除离子技术(CEDI、CDI)，是近年来出现的一项水量。利用离子交换选择性膜、离子交换树脂及直流电生a．冬季供热工况除盐水量约为172t／h，热网补产高纯水的新技术。EDI是传统的电渗析技术和离水量约为50t／h。子交换技术的有机结合，既克服了电渗析不能深度b．夏季抽汽工况除盐水量约为154t／h，无热网脱盐的缺点，又弥补了常规混床离子交换不能连续补水。f工作、需消耗酸碱再生的不足，其出水水质高且稳c．夏季纯凝工况除盐水量约为54t／h，无对外定，自动化水平高，安装运行操作维护方便简单，劳供汽损失及热网补水。动强度低，符合环保要求。由于采用结构紧凑的模块为减少投资、节省水资源及减少占地，锅炉补给化设计，其占地面积和厂房高度都小于一级除盐加水处理与热网水处理系统合并。非供热期时，热网补混床技术。EDI除盐系统典型工艺流程见图2。水作为循环水补充水回到循环水系统。锅炉补给水目前EDI设备价格较高，一定程度上限制了该处理系统出力基本可分为2部分，一部分作为机组技术的推广。但采用EDI新工艺可节约大量的配套除盐水补水，一部分作为热网补水或循环水补充水。设施，减少土建投资。应通过经济比较以确定该方案的可行性。3其他处理系统的选择以上2种水处理技术均能满足供热机组补给水水质的要求，但由于供热机组除盐补给水量较大，采3．1凝结水处理用两级反渗透+电除盐方案会增加电厂投资。凝结水精处理装置是用来在机组启动、正常运2．4锅炉补给水处理容量的确定行及凝汽器泄漏时，除去凝结水中微量硅、铜、铁和热电联产电厂的特点是除厂内正常汽水损失溶解盐类，保护锅炉和汽机汽水系统不受由于渗、漏外，还包括对外工业用汽以及热网补水等除盐水用入凝结水中杂质的污染，同时也从凝结水中除去大户，因此相对于凝汽式发电厂，水处理容量较大。而量的金属氧化物颗粒。且冬季和夏季水量差别较大，因此在系统容量选择对于超临界供热机组凝结水精处理系统应采用·，7。 2010年O4月Apr．2010第38卷第2期(总第207期)Vo1．38No．2(Ser．No．207)带前置过滤器的体外再生高速混床系统。设置前置汽。工业用汽用户复杂，需详细调查蒸汽用途、回水过滤器以保证机组停启时水质稳定，保护混床树脂水质、水量，根据水质、水量情况确定回水处理系统。不受污染，延长混床运行周期，降低酸碱用量，减少采暖用汽在首站内进行汽水换热。此部分蒸汽经换运行费用。另外还设置了再循环系统，这是由于混床热后的凝结水通常直接回到除氧器，但在汽水两相启动初期水质不能很快达到标准，不能立即向系统转换过程中会产生大量金属腐蚀产物(铁离子)，由送水，为此每组混床设1台循环泵。混床投入运行出于热网加热器系统及蒸汽管路每年仅运行半年的时水经过再循环泵送至混床入口待水质合格后正式投间，造成每次启动过程中水质不能马上达到机组给入运行。再循环系统不仅可以提高凝结水品质，而且水要求，需大量排水或进入本工程超临界直流炉，还可以减少清洗水耗。没有汽包进行调节水质的过程，如果该部分凝结水凝结水精处理系统应采用高分离技术，分离后进入到热力系统，势必会对整个系统造成损害，因此的阳树脂在阴树脂中的比例小于0．1％，阴树脂在设置除铁过滤器对该部分凝结水进行过滤处理，既阳树脂中的比例小于0．1。保证混床的出水水质保护后续系统稳定又回收了凝结水中的热量。满足超临界机组的给水要求。一旦热网首站中的换热器发生泄漏，热网循环3．2循环水处理水就会污染采暖疏水，此时受到污染的疏水不能直为了达到循环水浓缩倍率3．0的要求，在对循接返回除氧器，应进入锅炉疏水扩容器经凝结水精环水的补充水(城市二级污水)进行石灰处理的同处理后方可进入给水系统。因此，需做好热网回水水时，还需要对循环水进行如下处理。质监测工作，在回水系统上安装阳离子导电仪和pHa．循环水加稳定剂的处理，以防止循环冷却水表并将其引到水汽集中取样架上。系统结垢。b．为防止循环水系统微生物和藻类的生长，提4结论高其传热性，对循环水进行加氯处理。3．3给水处理方式大型热电联产电站中300MW及以上超临界根据直流炉给水处理技术的发展。热电厂设计供热机组的建设，在节能减排、改善城市环境中发挥考虑直流炉给水加氨、加氧联合水处理(CWT)方了重要作用。与纯凝机组相比其具有一些不同的特式，利用高的给水品质条件下，一定浓度溶解氧能使点，对设计者提出了更高的要求，通过总结近几年的钢铁表面形成致密的钝化保护膜，以降低给水含铁设计经验，提出以下参考性设计原则。量，防止炉前系统发生流动加速腐蚀(FAC)、降低a．城市污水处理厂排放的再生水(一级B)经深省煤器及炉管腐蚀结垢速率、减缓直流炉运行压差度处理后可作为热电厂的主要补充水水源。的上升速度、延长锅炉化学清洗周期，由于加氨量b．根据全厂水平衡尽可能做到全厂零排放，采小，可显著延长混床运行周期。超临界机组联合水处用循环水排污水作为锅炉补给水水源。理(CWT)要求给水电导率不超过0．15~s／cm。C．灵活选择水处理设备容量，以满足各种工况3．4热网补水处理下的水量要求。由于采用了循环水排污水作为锅炉补给水水d．凝结水精处理系统应采用带前置过滤器的混源，水中各种离子及有机物浓缩后，常规的软化处理床系统。系统不能够满足热网补水的要求，为减少运行费用、e．给水处理宜采用联合水处理，以减少机组的简化软化水处理系统及减少占地，热网补水处理系腐蚀及减少化学药品用量。统和锅炉补给水处理系统联合设置，采用反渗透产f．热网及生产回水设置除铁过滤器，对供热首水冬季作为热网补充水，夏季作为循环水补充水。站热交换产生的凝结水进行过滤。3．5生产回水处理城市热电厂对外供汽方式有工业用汽、采暖用(编辑韩桂春)·8。'