火电厂脱硫废水零排放研究和实施分析.pdf
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1、第30卷 第11期2023年11月仪器仪表用户INSTRUMENTATIONVol.302023 No.11火电厂脱硫废水零排放研究和实施分析王胜虎(国能陈家港发电有限公司,江苏 盐城 224631)摘 要:水资源时空分布不均,人均水资源量较低,供需矛盾突出,高效合理利用水资源成为国内可持续发展和生态文明建设的重要内容。火电厂零排放是一种理想的闭式用水系统,系统内的水不断进行循环或处理后回用,从而节约水资源和保护环境,以某电厂机组烟气脱硫系统为例,基于脱硫废水零排放系统工艺流程设计原则,设计了软化预处理、膜浓缩处理和蒸发结晶处理相结合的脱硫废水零排放处理工艺,并在实施过程中进行了整个系统的脱硫
2、废水零排放控制、调试和故障处理等的分析研究,为电厂脱硫废水零排放提供了指导和参考。关键词:废水零排放;脱硫废水工艺;膜浓缩;蒸发结晶中图分类号:X773 文献标志码:AResearch and Implementation Analysis of Zero Discharge of Desulfurization Wastewater in Thermal Power PlantWang Shenghu(Guoneng Chenjiagang Power Generation Co.,Ltd.,Jiangsu,Yancheng,224631,China)Abstract:The spatial
3、 and temporal distribution of water resources in China is uneven,the per capita water resources are low,and the contradiction between supply and demand is prominent.Efficient and rational use of water resources has become an important part of China s sustainable development and ecological civilizati
4、on construction.Zero emission of thermal power plant is an ideal closed water system.The water in the system is continuously recycled or reused after treatment,so as to save water resources and protect the environment.Taking the flue gas desulfurization system of a power plant unit as an example,bas
5、ed on the process design principle of zero emission system of desulfurization wastewater,a zero emission treatment process of desulfurization wastewater combining softening pretreatment membrane concentration treatment evaporation crystallization treatment is designed.In the implementation process,t
6、he zero emission control,debugging and fault treatment of desulfurization wastewater in the whole system are analyzed and studied,which provides guidance and reference for zero emission of desulfurization wastewater in power plant.Key words:zero discharge of wastewater;desulfurization wastewater pro
7、cess;membrane concentration;evaporative crystal-lization收稿日期:2023-05-16作者简介:王胜虎(1986-),男,江苏盐城人,本科,工程师,研究方向:热工自动化。DOI:10.3969/j.issn.1671-1041.2023.11.020文章编号:1671-1041(2023)11-0082-050 引言随着国家对于工业生产的环保要求愈发严格,部分地区要求火电厂实现废水零排放,新建的电厂将不在预留排污口。废水零排放是一种理想的闭环用水系统,系统内的水循环使用或将废水处理后回用,不向外排放废水1。这种对水资源的优化利用要求火电厂
8、对不同环节、不同工况的废水进行分析,利用先进的水处理技术,将废水处理达到能够重复使用的标准,进而实现废水零排放。这将是火电厂节水减排,推动可持续发展的重要研究方向2。国外废水零排放研究以美国 GE、aquatech 等公司为代表,通过高含盐废水的蒸发结晶等核心工艺,于 20 世纪70 年代着手研发应用,实际涉及应用的包括造纸、化工、电力等众多领域。美国德克萨斯州的两座燃气电厂应用 GE公司的盐水浓缩和结晶处理工艺来处理循环冷却水,其回用率超过 98%3。王胜虎火电厂脱硫废水零排放研究和实施分析第11期83当前废水零排放的核心技术主要在于蒸发结晶工艺。其中,盐浓缩包括热法蒸发浓缩和膜发浓缩,热浓
9、缩主要有 MED 多效蒸发技术和 MVR 机械蒸汽压缩蒸发技术4;而膜法浓缩则主要有正渗透、反渗透、电渗析和膜蒸馏等方法5。当前国内火电厂废水零排放因技术仍不是很成熟,尚处于逐步兴起阶段。真正实施火电厂废水零排放的主要包括 3 家电厂:河源电厂、三水恒益电厂以及长兴电厂。广东河源电厂采用的是“二级预处理+多效蒸发结晶”工艺,整套系统投资达 9750 万元,于 2009 年投入运行,是国内第一家真正意义上实现废水零排放的电厂。其预处理系统采用“两级反应+沉淀、澄清”处理工艺6。三水恒益电厂应用的废水零排放技术是“两级卧式机械蒸汽再压缩+两级多效蒸发”工艺,总投资达 6000 万元。华能长兴电厂废
10、水零排放系统于 2015 年 4 月投运,其工艺系统由预处理、膜浓缩以及蒸汽压缩蒸发结晶等工艺组成,总投资达 8000 万元7。火电厂实施废水零排放工艺后,末端产生的废水量较少,2600MW 的机组末端废水总量约22m3/h;末端高盐废水处理设备投资的费用比较高,每吨废水在 300 万元 400 万元左右,相比正常运行而言,费用每吨要高出 100 元。所以火电厂应用废水零排放技术将会带来较大的经济压力,这为技术创新带来了新的需求8。本文结合某电厂脱硫废水零排放设计原则,提出了“软处理+膜浓缩处理+蒸发结晶”的废水零排放处理工艺措施,并结合全厂当前各系统 DCS 控制情况,对脱硫废水零排放系统整
11、体 DCS 控制策略和具体顺序控制步序进行了设计。1 脱硫废水系统分析内蒙古某电厂 1 号机组和 2 号机组脱硫系统都是使用的石灰石-石膏湿法脱硫工艺。两个机组脱硫废水量的理论设计值是 6m3/h,系统最大出力为 10.48m3/h,已釆用“中和(碱化)+絮凝+澄清”方案投运。原脱硫系统设置有三联箱、澄清器、清水池、板框压滤机等设备。主要流程如图 1 所示。2 脱硫废水零排放系统工艺流程设计原则根据火电厂末端脱硫废水的水质和水量特点,脱硫废图1 原脱硫废水系统处理流程Fig.1 Treatment process of the original desulfurizationwastewate
12、r system图2 脱硫废水零排放处理工艺流程Fig.2 Zero discharge treatment process flow ofdesulfurization wastewater水零排放系统工艺设计流程应优先考虑如下原则:一是尽最大可能实现脱硫废水的脱盐处理和回收利用;二是将固体废弃物的排放量降至最低;三是将脱硫废水进行软化预处理后的污泥实行分质处理与综合利用,并将氯化钠与硫酸钠进行分离,达到循环经济的目的;四是尽可能使用膜浓缩处理技术对脱硫废水进行浓缩减量处理。此技术能最大程度地降低蒸发结晶系统的建造规模,减少投资和降低运行成本。最后是要将脱硫废水水质和水量的波动给系统运行带来
13、的影响考虑充分,对系统整体、各单元运行及控制方式进行优化,保证脱硫废水零排放系统可以根据水质和水量的波动实行灵活调整,从而实现稳定可靠地运行,并尽可能降低系统运行成本,脱硫废水排放参数要求见表 1。3 脱硫废水零排放处理技术3.1 脱硫废水零排放处理工艺脱硫废水零排放系统是电厂水系统内具有相对独立功能的部分,其主要用途是对现有脱硫废水系统进行改造,采用蒸汽进行蒸发结晶后达到全厂废水零排放目的,同时结晶出的盐作为工业盐产品。根据第 2 节的脱硫废水零排放系统工艺设计原则,确定采取的脱硫废水零排放系统方案为“软化预处理+膜浓缩处理+蒸发结晶干燥-零排放”工艺,工艺流程如图 2所示。如图 2 所示,
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