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1、火力发电电厂循环环水排污污水处理理工艺的的实施 天津华能能杨柳青青电厂 郑卫东东摘 要：华北地地区缺水水形势日日趋严重重，处理理循环水水排水并并重复利利用是电电厂节水水工作的的重要内内容。本本文结合合本厂水水质及设设备实际际情况，如如何合理理的确定定循环水水排污水水处理工工艺进行行了探讨讨。关键键词：火火力发电电厂；循循环水排排污水；处理工工艺天津华华能杨柳柳青热电电有限责责任公司司地处严严重缺水水的京津津地区，电电厂总装装机容量量为23000MW，二二台机组组分别于于19998年112月及及19999年99月投运运，锅炉炉为德国国产液态态排渣炉炉，凝汽汽器铜管管为HAAL777-2AA及B3
2、30（空空抽区），其其它冷却却器材质质为B110。冷冷却水系系统为开开式循环环冷却系系统，循循环水系系统补充充水为子子牙河水水。通过过动态模模拟试验验，目前前循环水水系统的的浓缩倍倍率控制制在2.5倍左左右运行行。20000年杨杨柳青电电厂委托托西安热热工院，着着手进行行循环水水排污水水处理可可行性研研究工作作。从经经济运行行和保护护环境出出发，初初步设想想循环水水排污水水处理目目标为：结合本本厂水质质及运行行设备情情况，从从减少河河水的取取水量及及减少循循环水排排水量着着手，确确定了一一种科学学合理的的处理工工艺，达达到节水水的目的的。1 全厂用用水、排排水现状状分析11.1全全厂补水水总量
3、220000年全厂厂取子牙牙河水总总量统计计见表11，根据据表中数数据统计计结果，2000年全厂平均取水量为1392.5m3/h。表1 2000年循环水补充水量统计结果1.2循循环水系系统表22为20000年年循环水水量、补补充水量量及冷却却系统的的浓缩倍倍率的统统计数据据，根据据表中数数据统计计结果220000年平均均循环水水量为3381997.77m3/h，平平均循环环水补充充水量为为13443.66m3/h，循循环水系系统平均均浓缩倍倍率为11.933；冷却却塔的风风吹损失失按循环环水量统统计值的的0.11%即338.22m3/h计计，则可可以推算算出循环环水系统统的年平平均排水水量为6
4、658.0 mm3/h，蒸蒸发损失失为6447.44 m33/h。对对于杨柳柳青电厂厂，由于于无水冲冲灰系统统，循环环水系统统补充水水量要占占到全厂厂总耗水水量的990%以以上。表表2 20000年循循环水量量、补充充水量及及冷却系系统的浓浓缩倍率率统计结结果1.3化化学制水水系统化化学制水水车间用用水为子子牙河水水，20000年年化水车车间的除除盐水供供水量通通过全年年统计，平平均除盐盐水供水水量为225.88m3/h；化学制制水车间间的自用用水率按按30%计，则则年平均均用水量量为255.8 m3/h /(11-300%)=36.8 mm3/h。1.4 其它系系统1.4.11、浇花花草及冲
5、冲厕用水水取取自循环环水，浇浇花水量量估计值值为6.3 mm3/h 。冲厕厕所水量量估计值值为6.5 mm3/h。11.4.2、热热网系统统 20000年热热网系统统供水水水量为22.8 m3/h。11.4.3、制制氢站冷冷却水制氢氢站冷却却水为河河水，水水量约88.1mm3/h，冷冷却后水水排至水水塔。11.4.4、至至煤场喷喷淋补水水取取自循环环水，水水量约1100mm3/d，即即4.22m3/h。11.4.5、至至粒化水水补水取自自循环水水，水量量约500m3/d，即即2.11m3/h。11.5水水平衡现现状根据上上述数据据绘制的的20000年全全厂实际际水量平平衡简图图见图11。由此可
6、见见，全厂厂20000年平平均补水水量为113844.4mm3/h，不不包括热热网供水水的年平平均耗水水量为113800.4 m3/h。根根据统计计的20000年年平均负负荷为3398MMW。由由此可以以计算出出20000年的的平均耗耗水率为为0.996m33/GWW.s，这这与国外外先进水水平的耗耗水率00.500m3/GWW.s有有较大的的差距，可可见节水水潜力很很大。2循环环水处理理方案分分析杨柳青青电厂循循环水处处理选择择了两个个技术方方案进行行分析，二二个初步步方案为为：1） 对全部部循环冷冷却系统统的补充充水进行行过滤弱酸离离子交换换处理，将将循环水水系统的的浓缩倍倍率提高高至4。
7、2）循环水系统维持目前水质不变，对循环水排水进行RO处理后，RO产水回至循环水系统。下面就上述2个方案进行技术分析2.1 循环水水补充水水过滤-弱酸处处理方案案2.11.1、方方案概要要子子牙河水水经过滤滤除去悬悬浮物并并经弱酸酸离子交交换降低低具有结结垢性的的离子成成分的含含量后，作作为循环环冷却水水系统的的补充水水，由于于补充水水中的结结垢性离离子成分分的降低低，可以以使冷却却水在较较高浓缩缩倍率下下运行，从从而达到到降低循循环水系系统补充充水量及及减少排排污水量量的目的的。由于弱弱酸氢离离子交换换处理只只能除去去水中的的暂硬，因因此，为为了保证证处理效效果，通通常要求求进水中中的全碱碱度
8、/全全硬度0.660。统统计19999年年20001年年河水、循循环水的的水分析析记录，循循环水系系统补充充水全硬硬度范围围为3.8mmmol/L112.00mmool/LL，全碱碱度为22.4mmmoll/L8.00mmool/LL，水质质变化较较大，但但其全碱碱度/全全硬度均均在0.65左左右，因因此，在在技术上上是可行行的。2.1.2、方方案技术术特点及及应考虑虑的问题题 处理工工艺简单单。 需用酸酸进行再再生，再再生废水水较难处处理；考考虑到无无水冲灰灰系统，处处理费用用高。 子牙河河水氯离离子含量量一般在在1000PPmm以上，特特殊时期期氯离子子含量超超过5000PPPm，弱弱酸处
9、理理后循环环水中含含盐量及及腐蚀性性离子将将成倍的的增加，对对冷却设设备的腐腐蚀加剧剧，如果果控制不不力，将将对冷却却设备产产生极大大的腐蚀蚀隐患。 浇花草草及冲厕厕水源需需更改，循循环水水水质已不不符合要要求。基基于以上上考虑，不不考虑该该技术方方案。附附表3为为杨柳青青电厂接接近20000年年平均水水质的全全分析报报告表33 子子牙河水水水质全全分析2. 22循环水水排污水水RO处处理方案案2.22.1、方方案概要要采用反反渗透技技术对循循环水排排水进行行处理，循循环水排排水中的的绝大部部分盐分分随ROO系统浓浓水排出出循环水水系统，RRO产水水大部分分回至循循环水系系统，使使循环水水维持
10、在在较低的的含盐量量水平；RO产产水一部部分至化化学锅炉炉补给水水处理系系统经离离子交换换处理后后作为锅锅炉补给给水，一一部分作作为热网网系统补补充水，在在热网不不需要供供水时，则则返回至至冷却塔塔。ROO浓水排排水作为为煤场喷喷淋补水水及粒化化水补充充水，多多余部分分水量排排至原排排水系统统。2.2.22、方案案的技术术特点及及应考虑虑的问题题 可以利利用原化化学水处处理车间间及化学学热网软软化水系系统的现现有预处处理设备备。 循环水水水质较较好，对对冷却设设备的腐腐蚀减缓缓，系统统运行较较安全。循循环水处处理方案案可以维维持现有有的方案案不变。 在维持持目前循循环水水水质的情情况下，系系统
11、的实实际浓缩缩倍率可可以得到到提高。 处理工工艺较为为复杂，对对运行工工况的要要求高。基于以上考虑，重点考虑该技术方案。3循环环水排水水RO处处理系统统计算及及工艺33.1、系系统出力力计算33.1.1、计计算依据据11）循环环水水质质维持在在目前浓浓缩倍率率2.00倍左右右时的水水质，以以表3水水质为计计算水质质，则循循环水补补充水的的TDSS为7337 mmg/LL，循环环水的TTDS为为14774mgg/L。2）RO系统脱盐率为97%，回收率为80%。3) 由于计算的为夏季工况，因此，热网供水量未考虑。3.1.2 出力计算RO处理循环水排水时，循环冷却系统的水量、盐量平衡关系见图2。图2
12、 循环冷冷却系统统水量、盐盐量平衡衡关系根据图22冷却塔塔的水量量平衡关关系为：Qm+QQRO=QQV+QW+QB+Qqtt （3）QB=QQRO+QQRO11+QROOB（4）将式（44）代入入式（33）得Qm=QQV+QW+QROO1+QQROBB +QQqt（5）循环水系系统达到到动态平平衡时的的盐量平平衡关系系为：QmTTDSmm+QROOTDSSRO=（Qqt +QW+QB）TDSSC（6）式（5）中中：QV=6647.4 mm3/h；QW=338.22m3/h；根据表33，冲厕厕平均水水量66.5mm3/h，浇浇花草平平均水量量6.3m33/h，因因此Qqt =6.55m3/h+6
13、.33m3/h=12.8 mm3/h；根据统计计化学除除盐水220000年平均均供水量量为255.766m3/h，推推算至满满负荷供供水量38.9m33/h，RO后继继除盐系系统自用用水量按按1.55 m33/h计，则则QRO11=400.4 m3/h；设RO系系统的回回收率为为80%，则（RRO预处处理系统统自用水水量未计计入）：QROBB =（QRO+QQRO11）/4=0.225 QQRO+110.11（7）将以以上数据据及式（7）代入式（4）QB=QQRO+QQRO11+QROOB= QROO+400.4+0.225 QQRO+110.11=1.25 QROO+500.5（8）将以上数
14、数据及式式（7）代入入式（55）得：Qm= QV+QW+QROO1+QQROBB +QQqt=6477.4+38.2+440.44+(00.255 QRRO+110.11)+112.88=0.25 QROO+7448.99（9）式（6）中中TDSmm=7337mgg/L；TDSCC=14474 mg/L；TDSRRO=114744（1-997%）=444.222将以上数数据及式式（8）、式式（9）代入入式（66）（0.225 QQRO+ 7488.9）7377+ QQRO44.22=(122.8+38.2+11.255 QRRO+550.55)14774计算得QQRO =2500.0mm3/h
15、，即即循环水水排水RRO处理理系统产产水需补补至循环环水系统统的最大大水量为为2500.0mm3/h。将QROO =2250.0m33/h代入入式（88）及式式（9）计算算得：QB=11.255 QRRO+550.55=3663 mm3/hQm=00.255 QRRO+ 7488.9=8111.4 m3/h，即即循环水水系统河河水的最最大补水水量为8811.4 mm3/h。在此工况况下循环环水的实实际浓缩缩倍率KK为：K=（QQm +QQRO）/（QW+QB+Qqtt）=2.63.1.3 方方案2实施后后的全厂厂水量平平衡及水水耗见图图3图3 循环水水排水RRO处理理系统方方案实施施后的水水量
16、平衡衡图由此可见见，在循循环水排排水ROO处理方方案实施施后，在在平均负负荷工况况下耗水水量为8811.4m33/h，较较原平均均负荷工工况取水水量减少少5733 m33/h，排排水量减减少5883 mm3/h，耗耗水率由由0.996 mm3/GWW.s降降至0.57mm3/GWW.s。3.2、循环水水排水RRO处理理系统工工艺及设设备根据上述述计算，在在仍维持持目前循循环水系系统水质质不变的的条件下下，则在在平均负负荷工况况时，循循环水排排水ROO处理系系统产水水需补至至循环水水系统的的最大水水量为2250.0m33/h，考考虑到至至化学除除盐车间间40.4 mm3/h（后后继除盐盐系统自自
17、用水量量按1.5 mm3/h计），因因此反渗渗透处理理循环水水排水系系统最大大产水量量应为2290.4 mm3/h。3.2.1、水水处理工工艺模拟拟试验结结论由于循环环水中杂杂质被浓浓缩，其其中致结结垢、致致污染成成分含量量将大大大超过通通常ROO膜元件件对进水水水质要要求，因因此必须须选择适适当的预预处理工工艺，将将这些成成分降低低至符合合反渗透透膜元件件要求的的进水水水质范围围。而对对高浓缩缩的循环环水排水水进行RRO脱盐盐处理，在在国内应应用实例例较少，且且因循环环水水质质的不同同，反渗渗透前处处理工艺艺的可借借鉴性也也不大。因因此，为为了保证证反渗透透系统的的安全、可可靠运行行，确保保
18、系统出出水水质质，进行行了此次次RO前前处理的的现场模模拟试验验，以选选择适当当的ROO前处理理工艺，确确定ROO前处理理系统的的运行条条件，为为设计、调调试和运运行提供供依据。20011年10月30日至至11月30日，西西安热工工院技术术人员在在我公司司现场实实际取循循环水，进进行了反反渗透处处理循环环水排水水前处理理模拟试试验，通通过试验验确定了了反渗透透处理循循环水排排水的前前处理工工艺流程程，得出出了ROO前处理理的运行行方法和和经前处处理后的的水质指指标。试试验结论论如下：3.2.2、试试验结果果表明，在在现阶段段的循环环水水质质条件下下，循环环水经NNaOHH软化、PPFS混混凝澄
19、清清、澄清清水pHH调节、NNaOCCl杀菌菌、PAAC二次次混凝、细细砂过滤滤、活性性炭吸附附的预处处理工艺艺处理后后，系统统出水水水质符合合RO复合合膜元件件对进水水水质的的要求，系系统出水水的SDDI测定定值可以以稳定在在455。在实实际工业业应用时时，建议议通过适适当和严严格的运运行调整整试验，使使各阶段段处理过过程在较较好的条条件下运运行，从从而取得得较模拟拟试验更更好的系系统出水水水质。3.2.3、在在现阶段段循环水水水质条条件下，经经试验确确定的系系统各种种药剂的的最佳加加入量为为： NNaOHH加入量量为2.5倍的的循环水水中HCCO3-的moll数；PFSS加入量量30mmg
20、/LL；H2SO4（或HCCl）加加入量4mmmol/L；NaOOCl加加入量为为5.00mg/L；直直流凝聚聚剂PAAC加入入量为99mg/L。3.2.4、根根据以上上试验结结果，并并对照电电厂现有有的ROO预处理理设备及及系统，提提出以下下预处理理系统设设备的设设置及各各水处理理剂加入入点的建建议：增增设加NNaOHH系统：NaOOH的加加入量（在在不考虑虑增设石石灰系统统的情况况下的加加入量）以以现阶段段的水质质条件应应不低于于1718mmol/m3H2O，相当当于每吨吨循环水水排水的的NaOOH加入入量为7000g（1000%NaaOH计计）；NNaOHH的加入入点建议议设在澄澄清池进
21、进水母管管。3.2.5、增增设直流流凝聚加加药系统统：试验验结果表表明，在在加入PPAC二二次混凝凝时，SSDI测测定膜的的膜面状状况较未未加PAAC二次次混凝时时为好；另一方方面增设设直流凝凝聚加药药系统可可以适应应因原水水水质的的变化而而可能引引起的加加药方式式的变化化。PAAC的加加入量按按3mgg/L（以以固体PPAC为为1000%计）进进行控制制，加入入点建议议设在过过滤器进进水母管管。3.2.6、选选用双滤滤料机械械过滤器器：此一一般为与与直流凝凝聚的配配套通用用设置，主主要是增增加过滤滤器的截截污量（反反洗周期期延长）。在在双滤料料过滤器器投运时时投入直直流凝聚聚系统，可可以缩短
22、短过滤器器的正洗洗时间，提提高系统统出水水水质。建建议双滤滤料过滤滤器滤料料的配置置为细砂砂0.330.5mmm/8000mmm，无烟烟煤0.611.2mmm/4400mmm。3.2.7、加酸点点建议设设在清水水箱至清清水泵的的管路上上（加NNaOCCl前）；pH调节节用酸选选用硫酸酸或盐酸酸均可（试试验时采采用硫酸酸），一一般情况况下选用用硫酸较较为经济济，加硫硫酸可能能引起的的主要问问题是在在RO膜面面的硫酸酸盐析出出问题，以以目前的的水质情情况进行行计算，RO浓水中的硫酸盐均在可以控制的范围内。3.2.8、试试验期间间循环水水中的有有机物含含量较高高，试验验结果表表明经软软化、混混凝处理
23、理后，其其CODDMn仍在在6mgg/L左左右，为为了保证证活性炭炭去除有有机物的的效果，保保证水与与炭滤层层的接触触时间，建建议活性性炭过滤滤器选用用较高的的炭滤层层（118000mm），并并在设计计时选取取较低的的运行流流速（110m/h左右右）。3.2.9、根根据经验验，软化化澄清池池的运行行效果对对后续处处理过程程的出水水水质有有较大的的影响。在在工业应应用时软软化处理理的效果果与处理理设备的的运行条条件有关关，在相相同的软软化剂量量条件下下，出水水水质有有差别。因因此，工工业应用用时应通通过调试试确定。为为了保证证澄清池池的运行行效果，应应保证澄澄清池进进水有足足够的停停留时间间，建
24、议议澄清池池的停留留时间1.552hh。3.2.10循循环水RRO处理理工艺流流程根据西安安热工院院水综综合利用用技术咨咨询报告告及现现场实际际模拟试试验结果果，确定定了如下下工艺流流程：此方案主主要特点点如下：1、可以以完全使使用现有有的热网网软化水水及锅炉炉补给水水系统的的预处理理系统、排排水系统统及富裕裕容量的的反渗透透系统。同同时，能能够满足足四期扩扩建锅炉炉补给水水的用水水量问题题，避免免重复投投资。2、整个个系统的的取水、回回水均就就近实现现，减少少工程投投资。3.2.11、水水处理设设备原化学水水处理车车间全部部用作处处理循环环水排水水，原热热网供水水车间的的预处理理设备也也全部
25、用用作处理理循环水水排水，可可用设备备及出力力为：凝聚-澄澄清-初滤设设备：锅炉补给给水水处处理设备备：31000m3/h=3000 m33/h热网软化化水处理理设备： 3310000m33/h=3000 m33/h合计6000m33/h，根根据图33水量平平衡图，需需处理的的最大循循环水排排水量为为3633 m33/h，因因此不需需要新增增凝聚-澄清-粗滤设设备，可可使用原原锅炉补补给水水水处理系系统及热热网软化化水处理理系统的的预处理理设备即即可，避避免重复复投资。已运行的的RO设备备：锅炉补给给水水处处理设备备：340mm3/h=1200 m33/h根据图22水量平平衡图，RO系统的总出
26、力为290.4 m3/h，考虑到四期扩建的要求，因此在热网软化水处理车间新增加RO系统出力380 m3/h，可在原锅炉补给水处理车间预留位置增设出力50 m3/h 的RO设备一套，总计新增290 m3/hRO设备。华北电力力设计院院据此进进行了设设计。4 水处理理系统出出水水质质20033年4月份整整个节水水工程安安装完毕毕进入整整体调试试阶段，经经过一个个月的调调试，系系统运行行基本上上达到了了预期的的目的。水处理系系统处理理前后主主要水质质如下：从以上数数据可以以看出来来，系统统的脱盐盐率基本本上达到到了955。5 经济效效益评估估华北电力力设计院院经过经经济效益益评估，得得出如下下结论：
27、第一， 每年年少取水水3722万吨，按按照人均均每天用用水2000升计计算，可可供5万万1千人人一年的的用水量量。每年年直接节节约水费费3388万元。第二，从从技术角角度考虑虑，热网网补给水水使用恶恶化后的的水质，由由于氯离离子急剧剧增加，软软化后的的水质已已经严重重威胁热热网系统统的安全全运行，大大大缩短短热网系系统及换换热器的的使用寿寿命。节节水系统统投运后后，热网网补给水水水质极极大改善善，热网网运行安安全性大大幅度提提高。第四，节节水项目目最大限限度的利利用了原原热网预预处理澄澄清、过过滤设备备，如果果不加以以利用，该该部分设设备每年年的折旧旧费很高高，也不不能发挥挥经济效效益。长长此下去去，该设设备将逐逐渐损坏坏。节水系统统使用反反渗透系系统，适适用性强强，子牙牙河水含含盐量自自6000mg/L急剧剧恶化至至20000mgg/L，该该节水系系统仍然然可以发发挥作用用，是其其他水处处理系统统所不能能达到的的。第五，对对于严重重缺水的的天津市市，对循循环水排排水进行行处理，减减少河水水的消耗耗，具有有巨大的的社会效效益。