火电厂零排放与节水技术_火电厂废水零排放
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火电厂零排放与节水技术 水资源短缺的问题和外排废水的污染问题已成为世界性问题,随 着废水排放标准的要求日益严格及用水,排水收费制度的建立,火电 厂作为用水,排水大户,从经济运行和保护环境出发,节约用水和减 少外排废水已显得十分必要.节水技术研究的任务是:(1)合理的选择和利用水资源做到既保证满足计划发电容量的 用水需要,又尽量少用水,排水,水质及水温也不污染环境.(2)合理循环,处理,重复使用水源,即合理的安排各工艺系 统的生产用水及排水,减少电厂的用水量和排水量.按照各用水系统 对水质的需要,分级用水,即将原水给需要优级水的系统使用,然后 将其排水经过处理(或不经过处理)在本系统内循环使用或送给要求 水质较差的系统重复使用.(3)研究各用水系统的排水量和水质,提出最佳的排水处理系 统,以合理经济的满足下一级系统的水质要求,或达到排放环境水体 的要求.在研究排放水处理系统时,将能互相合并的废水流通过平衡 池合并在一起,集中处理,节约处理费用,对最终排出的废水,废渣 进行处置.(4)运行中经常监测和控制排水水质.一, 火电厂用水 1.冷却水 火力发电厂冷却水分为间接冷却水和直接冷却水两种.(1)间接冷却水.其特点是通过热交换器换热,冷却水基本上 不受传热介质污染.间接冷却水对水质的要求是对换热器不腐蚀,不 结垢.间接冷却水主要用于凝汽器,主冷油器,发电机空气冷却器,氢 气冷却器,辅机冷油器等设备.(2)直接冷却器 其特点是冷却水和散热介质直接接触冷却, 如轴承冷却水.一般来来, 直接冷却水应无杂质, 低温, 不腐蚀设备.2.冲灰(渣)水 冲灰(渣)水用于冲灰,渣,其对水质要求不高.有时为防止结 CaCO3 垢,可考虑用低碳,微酸性水.3.锅炉补给水 锅炉补给水主要用来补给汽,水系统的汽水损失.原水经除盐后 送入锅炉.4.生活,消防用水 厂区生活用水可取自地下或由市政给水系统供给.消防用水一般 直接使用原水或取自市政给水系统.5.其他用水 包括厂区杂用水,机房杂用水,输煤系统冲洗水等.这类用水对 水质无特殊要求.综上所述,火电厂可能回收的水损失中,循环冷却水排污损失, 冲灰水损失,工业冷却水损失所占比例最大,成为节水和减少外排废 水研究工作的重点.二,火力发电厂废水零排放系统(zero discharge)火力发电厂各用水和排水系统,依其水量,水质情况,采用合理 的流向,一水多用,重复利用,处理后再利用,以及考虑“以分废治 废”等措施,不使废水外排入水体,即实现零排放.这对水资源的充 分利用,加强环境保护,有着重要意义.废水零排放火力发电厂节水管理技术, 其主要特点是在不污染电 厂环境的同时,能最大限度地使用日益紧张的水资源,减少电厂的总 用水量,从而可有效地缓解火电厂水资源短缺所产生的问题,提高电 厂周围的环境质量.火电厂废水零排放系统的设计主要体现在下列几方面:(1)选择最合适的水源 保护水资源是基本出发点,应尽量减少用 水量.可结合当地的地理环境,对电厂的水和废水的来源,流程及其 对策有一综合性的考虑,并尽量使用较低质量的水,对废水再利用, 降低系统运行的费用,提高水资源的重复利用率均有益.必要时,可 考虑使用该地市政污水处理装置的排出水作为水源.(2)兼顾水系统的设计和整个电厂生产系统的运行 设备系统的 设计需与指定的水源相适应, 整个系统必须总体布局合理, 结构紧凑, 运行经济,维修方便.(3)充分地使用水资源 最大程度地对水进行回收,重复循环使用 水,还可通过提高冷却塔循环水浓缩倍率等方法来达到目的.(4)保护性设计 即当水和废水系统运行状况改变时,要能较为自 如地调整适应之,设计方案要留有余地.如作为冲灰水,洗涤水,再 循环水,煤堆和固体填埋物的排出水的汇集处的池系统,要求保持水 量和水质的平衡, 以增加电厂在零液体排放条件下运行的经济性和可 靠性.这就需要池系统的设计要灵活机动,要能容许各种水流在一定 范围内的变化(水量,水质等).(5)采用空气质量控制,水管理及固体废物排放一体化的方案 在一座全部满足环保要求,真正实现了水的零排放的现代化电厂中, 水的唯一损失就是蒸发, 此外还有进入电厂的水通常含有蒸发不掉最 终作就地填埋处理的溶解性固体 物质和悬浮物质.因而,电厂的空 气质量控制, 水和废水的控制及固体废物处理系统相互之间都是密切 相关的.(6)严格控制进入非循环池(蒸发池)的流量 非循环池应安装监督 和报警系统.(7)尽量采用先进的运行管理方法 如可适当采取先进的取样监 测手段,配备足够的监测仪器(累积流量表,水位计,流量计等),微 机调控设备等,以提高整个水系统的运行效益.(8)质量保证及经济性考虑 试车时应能达到设计指标要求,控制 应能满足实际运行的需要.同时,要充分考虑到电厂本身及其周围环 境的一些有利条件(地理,设备,技术,人员等因素),尽量使整个电 厂水管理系统的建造,运行和维修费用最经济.废水零排放系统的成功设计主要表现在: 对冷却塔排污水进行串 级使用或处理后再用;对灰渣处置系统排污水进行处理再用或处置;对系统的高浓度废水最终处置.下面简要地介绍这三种废水的再用和 处理处置途径.(一)冷却塔排污水串级使用或处理后再用 火电厂循环冷却水量很大,约占总水量的 90%.冷却塔的排污 水量也较大,其数值取决于循环冷却水运行的浓缩倍率.因此,能否 对冷却塔排污水进行串级使用或处理后再用对废水零排放的实现起 着极为重要的作用.冷却塔排污水串级使用主要有以下几方面:(1)作灰渣处置系统补充水;(2)烟气脱硫装置用水;(3)煤处理系统用水一用于灰尘抑制;(4)其他使用低质水的场合.冷却塔排污水的处理一般是采用电渗析,反渗透,蒸汽压缩蒸发 等脱盐装置,脱盐后的水可作为除盐器的补充水或冷却塔的补充水.另外,也可通过对冷却塔补充水进行软化除盐处理,或采用高效 水质稳定剂,以提高循环水浓缩倍率,减少冷却塔排污量,为零排放 创造条件.(二)灰渣处置系统水的处理,再用及处置(1)飞灰处置系统水的回收利用 如果采用干储灰或干灰调湿碾 压灰场处置飞灰,则不存在灰水的回收利用问题.而灰水回收利用应 用较为广泛的湿式输灰系统主要分为两种类型: 灰水在灰场内澄清分 离,澄清水一部分由于蒸发,渗漏损失了,另一部分回收利用.灰水 在电厂内浓缩池澄清分离,澄清水经调 pH 值后再循环使用.(2)炉底灰(大渣)处置系统水的回收利用 输送炉底灰主要有两种 方法: 一种是压力水冲洗的方法, 在脱水罐或一个池中进行灰水分离, 国内大多数电厂采用此类系统;另一种是机械方法,将整体脱水与连 续排水相结合,典型设备是浸入水式刮板捞灰机,这种方法在国外电 厂有应用.水的再循环可以配置上述任何一种类型系统.(三)高浓度废水的处理,处置 高含盐量废水的最终处置一般通过蒸发途径.其他高浓度水可通 过特殊的处理技术加以处理, 如高浓度锅炉酸洗废液可以通过炉内焚 烧处置, 也可使用化学氧化剂将其氧化后再作进一步处理或去蒸发池 最终处置.三,电厂节水技术研究 节约用水和减少外排废水是火力发电厂水务管理的主要目标和 核心,如何在经济效益,环境效益,社会效益统一的条件下实现这两 个目标,是火力发电厂水务管理的主要任务.节约用水量和减少外排废水量是事物的两个方面, 有着不同的含 义和实现手段,但有时二者又是相互联系,相辅相成的.如用水系统 采用节水工艺措施后,可能使产生的废水量减少;对系统产生废水进 行处理(或不经处理)后再利用,有减少外排废水和节约新鲜用水的双 重作用.因此,节约用水和减少外排废水的途径有时是很难截然分开 的,这是两个不同方面但又联系密切的水务管理目标.1,水的循环使用 用水系统进行水的循环使用,其节水效果是十分显著的.(一)冷却水的循环使用 提高循环冷却水系统的浓缩倍率途径及其技术经济分析提高循 环冷却水的浓缩倍率, 可减少补水率和排污率, 达到较高的节水程度, 但浓缩倍率与补充水水质及预处理工艺, 水质稳定方式以及凝汽器允 许水质(或其材质)等因素有关,这些因素限制了浓缩倍率的无限制提 高.当以地表水为补充水水源时, 进行预处理主要是降低水中的悬浮 物(或浊度).因为悬浮物会在系统内沉积,影响冷却效果.采用混凝 沉淀处理工艺可有效地降低补充水中的悬浮物(或浊度),以使循环冷 却水系统能保证有良好的传 热冷却效果,保持较高的浓缩倍率.当选用地下水作为补充水水源时,由于地下水较清洁,只是硬度 稍高,一般可不进行预处理直接作为循环冷却水系统的补充水.为了 使循环冷却水系统能在较高的浓缩倍率下运行,节约补充水量,现在 也经常对补充水进行石灰软化,弱酸树脂离子交换处理.采用这些处 理方法后,可使浓缩倍率提高到 3.5 左右,节水效果明显.通过投加缓蚀,阻垢剂,可使循环冷却水系统的浓缩倍率得到提 高.随着节水和环保要求日益严格,研制高效水质稳定剂,发展水质 稳定处理技术正日益引起人们的重视, 将成为循环冷却水系统节水的 重要手段.循环水通过冷却塔时,把空气中的灰尘洗涤在水中,使循环水的 浊度增加;另外补充水中的泥砂,粘土,难溶盐类,腐蚀产物,生物 粘泥,藻类等都会造成循环水的浊度增加.水中易沉降的悬浮物会在 冷却系统中水流速度较小的部位沉降下来,粘附在金属表面上.这种 情况发生在换热器内时,就会影响传热效果,造成污垢和腐蚀,因此 必须设法降低循环水的浊度.加大排污量是一种途径,但同时也需要 增加补充水量,不利于节水.通过旁滤池过滤的方法,即在循环水系 统中引出一部分冷却水进行过滤(或称分流过滤), 将浊度(截留的悬浮 物)排出循环冷却水系统外,过滤出水再回到循环冷却水系统中,以 保持循环水在合理的浊度下运行, 同时电达到了循环冷却水系统节水 的目的.旁滤软化的目的是减小循环冷却水中钙, 硅浓度, 提高浓缩倍率, 以达到降低冷却塔排污和节约系统补充水的目的.2,水的循序使用 水的循序使用是指高级用水系统的排水作为低级用水系统的用 水,即所谓的分级用水系统或串级用水系统.水的循序使用可使用水 系统产生废水资源化,从而从整体上达到了节水目的.(一)循环冷却系统排污水的循序使用 循环冷却系统排污水循序使用的主要场合有:冲灰系统,烟气脱 硫系统,煤处理与灰尘抑制系统等.使用循环水的排污水冲灰时, 由于排污水中含有一定量的水质稳 定剂,可起到减轻灰管结垢的作用.因此,提高循环水的浓缩倍率, 并使用带有水质稳定剂的排污水作冲灰水, 有利于防止或减缓灰管结 垢.国外发达国家有的电厂将循环水的排污水用于湿式烟气脱硫系 统,而且煤质的含硫不同,脱硫需水量也不同,从而对循环水的浓缩 倍率提出要求,使之与其匹配.循环水的排污水也可用于煤处理系统,抑制煤处理系统的灰尘, 如卸车点喷水,不同传送点的喷水等,冲洗设备和地板的灰尘.(二)化学废水的循序使用 化学废水包括锅炉补给水处理系统的再生废水, 凝结水处理系统 的再生废水,锅炉排污水,试验室废水,锅炉水侧酸洗后的后半部分 冲洗废水,澄清池的回流澄清水(无机废水系统回流水),冷却塔的冲 洗废水.这些废水主要是 pH 值和悬浮物不合格,而冲灰水对 pH 值 和悬浮物要求不高,因此这些废水可直接用于冲灰系统.化学废水中的锅炉排污水,由于水质较好,也可直接作为循环冷 却水的补充水.(三)灰渣处置系统排水的循序使用 冲灰水在灰场澄清后除循环使用外, 还可用于其他使用低质水场 合.灰水再循环系统排污水可用作脱硫系统补充水.3,水的再用 水的再用是指将用水系统产生的废水处理后重新加以利用.系统 产生废水处理后的再利用, 一方面可以解决排放废水所产生的污染问 题,另一方面由于废水再生后的资源化,可以节约新鲜水资源,达到 节约用水缓解水资源短缺的目的.(一)循环冷却水排污水的再用 国内外常在设计中考虑将循环冷却水排污水作为水力除灰之用, 由于冲灰水的闭路循环,高浓输灰系统的应用,干除灰及干灰调湿碾 压灰场的采用,减少了除灰系统的用水,为了节水和环保,国内外已 开始重视排污水的处理再用.循环冷却水排污水中除了含大量盐分外,还有为防垢,防腐而加 入的药剂,这些药剂有一部分是有毒的,因而排污水处理与再用是电 厂废水处理设计中一个新课题.排污水处理的原则是尽量减少排放 量,以降低处理废水费用,其处理方法是除盐或软化.主要脱盐处理 设备包括反渗透器,电渗析器,离子交换器,蒸汽压缩蒸发器.(二)含油污水处理后再用 含油污水经处理后可以再用于冲灰系统.(三)生活污水处理后再用 电厂生活污水有条件的可进市政污水系统统一处理, 否则需进行 单独处理.国外一般对电厂生活污水进行二级生物处理,出水排放或 再用于冲灰等场合.为降低生活污水再用处理的投资和运行费用, 可考虑将电厂生活 污水经简单处理后(化粪池或一级沉淀处理)直接用于冲灰,在再用于 冲灰的过程中, 生活污水通过粉煤灰的吸附作用又得到了进一步的净 化,灰水在灰场澄清后可以排放或再循环使用.生活污水用于冲灰要比循环冷却水排污水用于冲灰更有利, 因为 生活污水 TDS(总溶解固体物)及 Ca2+, Mg2+含量分别低于循环冷 却水排污水,因此在再用过程中不易产生腐蚀,结垢危害.(四)灰场澄清水的处理再用 为防止灰水循环或再用于其他系统产生结垢危害, 美国依柏斯公 司建议用加石灰和苏打方法去除冲灰水溶解的钙,镁离子.其处理流 程为:灰水->石灰+苏打软化单元->再碳酸化池->出水再用.为保证澄清池的工作效率,需在灰水中加入凝聚剂,再加 C02 气体,是为了把经过软化和澄清的水 pH 值降至 8.5±0.2,软化处 理后的水中钙镁浓度(硬度)可以降低到 80mg/L(以 CaC03 计).经 过处理的冲灰水回收后供除灰用.该处理系统产生的固体废料含量为 2%～5%,若采用重力浓缩稠化和真空过滤法,固体废料含量可达 10%—25%,过滤器出水可再送回除灰系统.系统产生固体废料也 可考虑提供给脱硫装置使用,这样可省去浓缩和真空过滤.(五)凝结水的处理与再用 发电厂的凝结水有汽轮机的凝结水,热力系统的各种疏水,在热 电厂还有从热用户返回的凝结水.汽轮机的凝结水是给水中最优良的 组成部分,通常也是给水的组成部分中数量最大的.凝结水同补充水 汇合成锅炉给水, 所以保证凝结水和补充水的水质是使锅炉给水水质 良好的前提.凝结水是由蒸汽凝结而成的,水质应该是极纯的,但是实际上这 些凝结水往往由于下列原因而有一定程度的污染:(1)在汽轮机凝汽器的不严密处,有冷却水漏入汽轮机凝结水中;(2)在凝结水系统及疏水系统中,有的设备或管路因金属腐蚀产 物而污染了凝结水;(3)由于热用户的热网加热器不严密,有水或其他溶液漏入加热 蒸汽的凝结水中;使用蒸汽的企业在生产过程中污染了加热用蒸汽;此外,返回凝结水在收集,储存和返回电厂的路程中,也会带进大量 的金属腐蚀产物.凝结水净化系统的组成可分为前置过滤,除盐,后置过滤三个部 分.这里所说前置与后置是对除盐设备而言,在它的前面称前置,后 面称后置.前置过滤用来去除凝结水中悬浮杂质,以保护除盐设备不 受污染;后置过滤用来保证进人 锅炉的给水水质.在后置过滤设备 中所过滤的水常常不单是凝结水,而是全部给水.这三个组成部分并不是每个凝结水净化系统都必须具备的, 在有 些系统中设置前置和后置过滤设备.凝结水净化系统的选取是一个复 杂的技术经济问题.目前,在不同的国家往往有不同的倾向性,如美 国有 75%的电厂采用无前置过滤的高速混床,进行凝结水净化.(六)电厂废水处理后再用 性质类似或可以互补的电厂废水集中处理后再用, 有时要比单独 处理再用有更高的经济性.目前国内电厂废水集中处理系统还比较 少, 新建大机组电厂一般只在美国依柏斯公司提供的石横电厂工业废 水集中处理技术的基础上进行了一 些改进,但这些系统都是为达到 排放标准而设计的处理系统.
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