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火力发电厂废水零排放技术研究

魏军
摘 要：本文研究了火力发电厂废水零排水技术，介绍了火力发电厂水平衡测试方法和内容，节水潜力分析，反渗透技术和蒸发结晶技术在废水零排放领域的应用。
关键词：零排放；反渗透；蒸发结晶
为满足“水十条”的要求，火力发电厂全面开展水平衡测试，对全厂用水流程优化，挖掘节水潜力，节水减排，最终达到废水零排放已迫在眉睫。
节水用水过程控制是火力发电厂废水零排放的前提，水平衡测试及节水潜力分析是为节水用水过程控制的提供技术指导，末端废水经处理全部回收利用是火力发电厂废水零排放的关键。目前，大多数火电厂末端废水主要有脱硫废水、循环水排污水及少量再生废水。脱硫废水具有含盐量高、腐蚀性强、重金属超标、悬浮物浓度高等特点，是火电厂中水质最恶劣的废水，因此脱硫废水的处理回收利用是火电厂实现废水零排放的关键，也是火电厂规划设计、环保升级改造工作面临的新挑战。
1.火力发电厂的水平衡测试方法及内容
1.1测试方法
以2013年我厂水平衡测试为例，水平衡测试分为静态分区查漏及动态用水平衡测试两部分，测试完成后对发现的漏点进行治理，对全厂用水合理性进行分析，提出节水改进建议。其中水平衡动态测试采用以在线计量仪表测试为主。临时测试和理论计算作必要的补充。在测试开始前对现有的在线流量计进行了校验。未安装固定流量计的管道测点在机组负荷和系统用水稳定期间，用便携式超声波流量计测量管道的瞬时流量。流量相对稳定、连续用水的管道，选取不同时间或工况重复测试3～5次.统计时取其平均值。高压冲洗水总流量、炉底渣水缓冲水池补水流量、消防水池补水流量等采取此方法测量。
对一些管径较小、流量不大的用水，采用容积法。对于一些无法测量的用水点，根据设计数据或水量平衡法进行计算.如机组蒸汽损失、脱硫烟气带水损失等。
雨水泵房在无雨时段的排水量代表了淡水系统的一部分废水排放和渗漏量.雨水泵房排水量的测量采用统计泵运行时间和测量瞬时流量相结合的方法。
1.2测试内容
（1）全厂淡水总消耗量及去向调查。包括总取水量、用水量、循环水量、复用水量、串用水量、消耗水量、排放水量等，计算全厂发电耗水量、复用水率等。
（2）各分系统耗水量的测定。包括低压工业水系统、高压冲洗水系统、脱硫工艺用水、生活用水、消防用水等。
（3）排放废水量、回用水量的测定。测试废水处理系统的水量及处理后清水的回用、排放水量。
1.3 火力发电厂节水潜力分析
（1）雨排水的回收利用。将雨水井雨水由外排改为绿化用水，将雨排水外排管路与厂区绿化用水管路相关，每天可节约用水10t。
（2）在保证设备正常运行前提下降低用水量。如降低机组排气损失、调小仪表取样流量、冬季时适当降低冷却水流量等。
（3） 建议对存在泄漏消防水管网查漏消缺，或进行改造，消除漏点，降低消防水耗量，预计可节约用水200t/d 。
（4）降低锅炉补水率。经计算，各机组凝汽器补水率分别为：#1机组0.31%，#2机组0.34%，#3机组0.68%，#4机组0.61%，均小于优于《火力发电厂节水导则》200MW以上机组低于锅炉额定蒸发量（1.5%）要求，但#3、#4机组补水率相比#1、#2机组偏大，合理对锅进行运行调节和技术改进，从而降低除盐水补水量，既有节水效益，又节约材料和降低发电成本的作用。
（5）生活用水。生活水系统用水总量53.6m3/h，其中厂区生活水实用水量为38.6 m3/h，人均用水量为440L/人·日，远高于浙江省用水定额（城市居民生活用水120—180L/人·日），生活用水存在浪费及一定的漏损 ，对生活水管网进行技术改造升级及采用节水型设备能有效降低生活水漏泄及浪费。目前，生活用水中节水型的卫生器械和阀门在电厂受到重视和采用，包括采用节水型水龙头及脚踏板开关等。
2.反渗透技术在废水领域的应用
反渗透（RO）技术是将水溶液中颗粒、有机物有选择性地进行过滤，从而达到净化、分离等效果，其具有设备占地面积小、单位处理量高、能耗低等优点，因此该技术在水处理过程中得到了广泛应用.由于反渗透对进水的水质要求严格，一般该技术与超滤、微滤等技术联合使用，以达到更好的分离效果。
目前，在火电厂废水处理应用中，反渗透技术主要用于循环水排污水、锅炉酸洗废液和电厂综合废水等废水处理。
某电厂采用连续微滤（CMF）+反渗透（RO）处理工艺处理循环冷却水，处理水量达到8000 m3/d，回用水量7000 m3/d，出水水质基本满足循环冷却系统补充水的水质要求。北方某空冷机组电厂采用“气浮除油→石灰软化→重力滤池→离子交换软化→反渗透”工艺处理电厂辅机冷却系统排污水、化水车间排污水、冲洗水等废水，该系统投运后，系统整体出水水质都满足设计要求。
但实际运行过程中发现，由于火电厂废水的水质差，尤其对于高含盐量、高腐蚀性的脱硫废水，其反渗透膜极易被污染，脱盐性能急剧下降，导致清洗和再生频繁，不仅减少了反渗透膜的使用寿命，降低废水的回收率，同时也极大地增加了运行成本，因此反渗透技术极少单独应用于脱硫废水的处理。
3.蒸发结晶技术在废水零排放领域的应用
蒸发结晶技术是通过一系列方法将废水浓缩，浓缩液蒸发结晶，蒸汽经冷凝回收，而盐结晶干燥成工业盐，从而达到废水零排放的目的。
3.1 多效蒸发技术
常规蒸发结晶技术为多效蒸发（MED）结晶技术，该技术一般分为热输入单元、热回收单元、结晶单元和附属系统单位4个单元.常规处理后的废水经过多级蒸发室的加热浓缩后成为盐浆，盐浆经离心、干燥后成为工业盐运输出厂出售或掩埋。
2009年，广东河源电厂应用该技术建成了脱硫废水零排放工程，设计处理量为20 m3/h，蒸发系统出水TDS小于30 mg/L，回用于电厂循环冷却水，产生的固体结晶盐达到二级工业盐标准，以每吨约80元的价格出售.虽然该技术较为成熟，但极高的能耗还是限制了其发展和推广。
3.2 机械蒸汽再压缩技术
为减小能耗，科研工作者又研发出采用机械蒸汽再压缩（MVR或MVC）技术的蒸发器.MVR（MVC）技术是将二次蒸汽经绝热压缩后送人加热室，压缩后的蒸汽温度升高，可重新作为热源使用，从而大大降低了蒸汽用量，降低了能耗。
三水恒益电厂从美国引进了国内第一套MVR（MVC）技术设备，该技术采用两级卧式MVC+两级卧式MED工艺，设计处理量为20m3/h，用于处理树脂再生废水和脱硫废水。采用的蒸发器是卧式喷淋水平管薄膜蒸发器，水平设置，废水走管外，加热蒸汽走管内，液体经喷嘴喷淋到换热器管的外部形成薄膜，经加热后产生蒸汽，产生的浓缩液进入结晶系统处理。该技术在能耗上相对较低，但在实际运行过程中发现，一方面，因为没有深度预处理系统，产品为复杂混合盐，只能作为危险固体废弃物进行处理，成本极高；另一方面，进水未经充分软化，结垢严重，除垢清洗频繁，同样增加了成本.经过国外公司的改良，采用立式降膜蒸发器可以有效解决卧式蒸发器结垢严重和能耗较大的问题，该技术已经应用于全球多个废水零排放实际工程。
4. 结束语
随着国家对环保要求的不断提高，火电厂废水零排放技术的发展和应用势在必行，对于火电厂，选择合适的废水零排放技术处理废水至关重要。若采用的深度预处理+膜法高盐水浓缩技术+热力蒸汽再压缩立式强制循环结晶器技术，能够实现废水处理的零排放，而且该系统自动化程度较高，具有低能耗和低成本运营的优势，为建设更加清洁、环保的火电厂提供了技术借鉴，可以预见，该系统在火电厂废水的零排放上具有广阔的应用前景。

-全文完-