火电厂废水综合利用技术经济分析

时间:2020-02-13 10:35:08

来源:电力设备

作者:庞博

摘要:就水资源而言,其在我国社会可持续发展过程中属于基础性与战略性的资源,直接影响我国社会可持续发展的进程,因此国家有关部门严格把控工业方面的用水。火力发电厂作为工业领域的用水大户,必须严格控制电厂内各级废水的综合利用率,争取提升水资源的有效利用。鉴于此,本文就火电厂废水梯级利用进行相对全面的技术与经济比较,并结合实际状况找寻可降低新鲜水资源取用量的途径,不仅有利于废水排放量的降低,而且可以做到水资源消耗量的减少,于我国生态型环境的构建有积极意义。

关键词:火电厂;废水综合利用技术;经济分析

水资源作为社会发展过程中不可缺少的资源之一,其直接影响我国各行各业的发展。近些年来我国处于高速发展阶段,其中当属工业领域的发展瞩目,火电厂在工业领域高速发展的背景下迈入全新阶段,其对水资源的需求量不断提升,在此种背景下其废水量和废水处理难度均一定程度提升,所以必须就火电厂废水综合利用技术展开全面分析,旨在降低废水处理的成本,并提升水资源的利用率。

一、概述火电厂主要废水系统

就火电厂而言,排污水和循环水是其主要废水组成,锅炉补给水处理系统将不同工艺流程作为依据会有悬浮性废水、酸碱再生废水、反渗透排脓水等产生,凝结水精处理系统再生废水、生活污水、含煤废水以及脱硫废水等,此些废水均将工艺特征作为依据进行进一步的分类收集和分质回用,进而达成梯级利用的目的。借助水资源的梯级使用与循环利用将其重复利用率进行提升,并基于各类废水分类收集与分质回用的基础上将废水回收率进行提高。此外,就少量难以回用的末端废水而言,在蒸发结晶处理后再进行回收利用,进而达成火电厂全厂废水“零排放”的目的。

二、梳理全厂废水梯级利用设计思路

综合考量火电厂各类废水的水质特征之后可以得出,悬浮性废水、高含盐量废水、生活污水以及脱硫废水是火电厂废水的主要类别。就悬浮性废水而言,其主要组成部分为锅炉补给水处理系统过滤系统反洗排水、非经常性的空预器冲洗水、凝结水精处理系统除铁装置反洗废水以及含煤废水等;就高含盐量废水而言,辅机循环水排污水、锅炉补给水处理系统反渗透排脓水、离子交换器再生废水、凝结水精处理除盐系统再生废水、非经常性锅炉酸洗废水等都是其主要来源;电厂厂区内生活用水产生的污水是生活污水的主要来源。就悬浮性废水而言,通过工业废水集中处理系统的除浊处理后再次于循环水系统进行应用;高含盐量废水需要将其进行脱盐和除硬处理,处理完成后再次应用于循环水系统,或者对其PH值进行有效调整,调整完成后于水质要求相对较低的系统进行应用,常见的低要求水系统为灰常喷洒水、渣仓冲洗水以及脱硫系统等。脱硫废水的水质受到脱硫工艺、烟气成分、脱硫工艺用水水质等多种因素的直接影响,所以其相比火电厂的其它废水具有较大差别,其处理难度大幅度提升,而且其处理工艺中设备设计条件与使用药品存在一定差异,因此需要对其进行单独处理,并且需要末端处理。

三、详述脱硫废水处理系统

脱硫系统属于末端用水点,其废水排放量于全场废水排放水平产生直接影响,脱硫废水的消纳于发电厂通常用于灰库搅拌,但是干灰综合利用途径中脱硫废水无法消纳,或者对废水进行梯级利用后其水质出现恶化,导致后续工艺无法对其进行有效应用。此外,还存在一种情况即废水本身水质相对恶劣,无法对其进行梯级利用,因此需要对其进行进一步的处理。对于湿冷机组而言,其具有废水排放量较大的特征,废水几乎无法在厂内达成完全平衡的现象,所以说必须重视脱硫废水的有效处理。选择脱硫废水系统时需要满足技术性和经济性原则。

就当前阶段而言,我国技术方案主要是预处理+预浓缩+深度浓缩+结晶。脱硫废水具有硬度含量较高的特征,其总硬度甚至可高达上百毫摩尔每升,需要对其进行预处理软化操作,将脱硫废水中为钠、镁、钙混合的杂盐体系向阳离子以钠离子为主的钠盐体系进行转变,钠盐具有易溶性特征,可对后续浓缩处理系统、结晶设备的结垢现象进行有效预防。脱硫废水预处理通常对以下方案进行应用:石灰-碳酸钠软化-沉淀池-过滤器处理工艺;石灰-碳酸钠软化-管式微滤膜处理工艺。

预浓缩系统现阶段广泛应用膜法,其可对电渗析工艺(ED)、纳滤(NF)+反渗透工艺、高效反渗透工艺等进行应用,进而达成进一步浓缩废水的目的,含盐量处于50000-60000mg/L范围内。

深度浓缩技术包含热法与膜法,膜法可分为电渗析工艺、正渗透、叠管式反渗、纳滤等;热法包含蒸发塘、烟道雾化蒸发、多效强制循环蒸发系统、蒸汽机械再压缩蒸发以及低温常压蒸发技术等,其可将废水盐分一定程度浓缩,使其处于100000-150000mg/L范围内,然后通过结晶器进行固液分离操作。

四、分析脱硫废水处理系统的经济性

1.经济性分析预处理和预浓缩处理

由上述所言可以得知,预处理的目的是将结构性离子进行去除进而对后续系统的稳定运行进行保证。现阶段火电厂脱硫废水预处理过程中石灰-碳酸钠软化-沉淀池-过滤器处理工艺相对比较成熟,因此受到广泛应用。就预浓缩系统而言,其对反渗透工艺进行应用,为了对反渗透膜有机物污染因素与结构因素进行有效预防,需要于反渗透前进行纳滤膜的设置,或者将阻垢剂与消除有机物药剂的投入量进行增加,以达成去除和高倍率浓缩COD及其它有机污染物容易形成结垢的目的。对于投机药剂阻垢和消除有机物的影响而言,其控制精确度要求较高,于系统稳定运行产生较大影响,所以通常应用纳滤+反渗透工艺。下面以石灰-碳酸钠软化-沉淀池-过滤器(预处理)+纳滤+反渗透工艺为例展开经济性分析。

就预处理系统吨水建安工程费而言需要4.13万元;18万元是预浓缩系统吨水建安工程费;吨水土建工程费是10.8万元,由此计算得出32.93万元是吨水静态投资的总额。依照15年直线法计算折旧且不考虑残值,吨水年折旧额是2.2万元,年利息依照80%贷款和4.9%的年利率进行计算得出为862元,计算得出吨水运行成本为20.08元,其完全成本则为22.7元。

2.经济性分析深度浓缩+结晶系统

第一,膜法深度浓缩。本文以DTRO+强制蒸发结晶系统工艺为例开展经济性分析。

该系统吨水建安工程费分盐为310万元,不分盐是244万元;吨水土建工程费17万元;吨水静态投资合计分盐是327万元,不分盐则为261万元。计算得出其吨水年折旧额分盐是21.8万元,不分盐为17.4万元;年利息分盐是1.07万元,不分盐是0.86万元。由此计算得出吨水运行成本主要为膜更换费用7.6元、蒸汽耗量5元、电费15元、维护费1.7元、清洗费0.2元、药品耗量费0.2元,总计为29.4元。吨水完全成本不分盐是50.2元,分盐则为55.5元。

第二,热法浓缩。本文以垂直降膜蒸发器+FC强制循环结晶器为例进行经济性分析。40t/h为系统设计的处理水量,连续稳定运行中阻垢剂和消泡剂为主要消耗药剂,其运行费用为32.19元/吨,完全成本是44.57元。系统静态投资折算为吨水245万元。吨水年折旧额与年利息计算得出分别是16.3万元和0.8万元,所以说其吨水运行成本是32.19元,吨水完全成本为51.7元。

结束语

综合上述所言,火电厂的废水处理主要包含以下几种:废水预处理+预浓缩;深度浓度+结晶系统。火电厂的水质因来源和系统选择均存在差别,所以水质存在一定差异,本文以火电厂典型脱硫废水水质为例开展经济性分析,各火电厂需要结合自身需求选取适当的废水综合处理系统,进而确保满足处理需求的同时达成经济性目的。

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