火电厂废水零排放改造思路及工程实例课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2015/11/25,ESIT2015,#,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,#,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,四,、烟道蒸发技术应用及案例,内,容,三,、蒸发,-,结晶技术应用及案例,五,、总结及技术展望,1,概述,政策要求：?水污染防治行动方案?“水十条等,法律要求：?环境保护法?，?水污染防治法?等,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。,WESP,废水、脱硫抛浆、氨氮废水。,1,概述,原那么：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：防止水质混杂，增加处理难度,末端减量：尽量减少末端废水量，降低处理本钱,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，这局部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，需要进展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别离。,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、场地条件等进展确定。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场应用；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,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。,四效蒸发结晶工艺流程图,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展循环并屡次重复利用，以减少热能消耗，降低运行本钱。,3,蒸发,-,结晶技术应用及案例,机械蒸汽再压缩蒸发结晶工艺,示意,图,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中进展浓缩。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，固体盐分经离心别离、枯燥后外运回用。,3,蒸发,-,结晶技术应用及案例,低温常压蒸发结晶工艺,示意,图,废水首先经过换热器被加热至一定温度4080oC，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(2050oC)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，到达饱和溶解度的盐从溶液中析出形成固体颗粒，并最终从水中别离出去。,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,多效强制循环蒸发结晶,机械蒸汽再压缩蒸发结晶,低温常压蒸发结晶工艺,工艺特点,热利用率高，,消耗蒸汽,热利用率高，,消耗电能,蒸发温度低，能耗,低,，,消耗电能,进水要求,较高,高,较低,结垢、堵塞,较严重,严重,轻微,运行可靠性,平均,5,1,5,天清洗一次,平均,7,20,天清洗一次，压缩机定期维护,平均,3,6,个月天清洗一次，压缩机定期维护,投资费用,较低,一般,较高,运行费用,80,120,元,/m,3,（,含结晶器）,6,0,9,0,元,/m,3,（,含结晶器）,2,0,8,0,元,/m,3,（,含结晶器）,设备稳定性,较差,差,较好,技术成熟度,高,高,较低,占地面积,较小,一般,较大,应用情况,电厂有应用,电厂应用较少,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。对高盐废水进展预处理和减量处理后的末端废水进展蒸发-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,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响池和第二反响池，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，用管式微滤膜进展固液别离。高盐水在废水浓缩池和管式膜之间循环去除悬浮固体，局部膜透过水经 pH 调整后进入中间水池，送往后续处理系统。,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,管式微滤处理系统,沉淀,-,过滤,-,超滤处理系统,过滤孔径,0.051.2,m,0.0020.1,m,抗污染能力,抗腐蚀，耐酸碱，抗氧化,抗腐蚀，耐酸碱，抗氧化,清洗方式,正向清洗,反向清洗,占地面积,较小,较大,使用寿命,57,年,23,年,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，需要对高盐废水进展浓缩减量处理。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。,3,蒸发,-,结晶技术应用及案例,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，也可局部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，操作压力低使得别离过程动力消耗低，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局部盐分，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,电渗析（,EDR,）,工艺,纳滤,-,海水反渗透（,NF-SWRO,）,工艺,工艺说明,预处理出水进精滤器，精滤器产水去,EDR,脱盐处理,预处理出水进,NF,，,NF,产水去高压海水反渗透进行脱盐处理,回收率,55%,总体,75%,脱盐率,50%-85,%,98%,以上,预处理要求,较低，预处理流程短，常规预处理即可达到要求,较高,，预处理,流程相对较长,产水去处,产水含盐量较高，不能作为工业用水和循环水补,水,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,技术可行性,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,经济可行性,投资较低,，,但运行,费用较高,。产,水氯根较高,，水,回收率较低，末端废水量,较大。,运行,费用低，但设备投资相对较高，水回收率较高，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。,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。,此2*600MW机组电厂全厂废水“零排放改造1.5亿元，年运行本钱3000万元，年减排高盐废水109万吨，发电水耗可降低9% 。,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历和处理效果。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展处理。,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；也可以引出局部烟气到喷雾枯燥器中，利用烟气的热量对末端废水进展蒸发。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，冷凝后形成纯洁的蒸馏水，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。,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130C ，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122C ，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历，没有出现烟道腐蚀等问题出现。,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根底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,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,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,。,直径,60,m,的末端废水液滴,在,120C,的烟气中,，完全,蒸发需要,0.94,秒；在,130C,的烟气中,，完全,蒸发需要,0.83,秒；在,140C,的烟气中,，完全,蒸发需要,0.72,秒。,120C,130C,140C,烟道蒸发技术应用及案例,40,m,的液滴完全蒸发所需的时间为,0.73,秒,，,60,m,的液滴完全蒸发所需的时间为,0.83,秒,，,80,m,的液滴完全蒸发所需的时间为,0.92,秒，,而,100,m,的液滴完全蒸发所需的时间为,1.08,秒。,烟道蒸发技术应用及案例,综合考虑系统运行的平安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 m左右。,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,。,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，年运行本钱743万元，年减排高盐废水8万吨，发电水耗可降低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、一厂一策的原那么根底上，需要针对不同的工艺技术进展详细计算、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本钱高、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，降低投资本钱，并优化工艺设计，降低运行本钱。,末端高盐废水的烟道雾化蒸发处理技术具有投资运行本钱低、无盐饼产生等优点，但是作为一种新的处理技术，存在运行经历欠缺、应用案例少等问题，在工程实施前需要进展深入计算、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、运行经历，提高系统的有效性和可靠性。,