火電廠水處理系統(tǒng)擴(kuò)容方案研究與設(shè)計(jì)

火電廠水處理系統(tǒng)擴(kuò)容方案研究與設(shè)計(jì)

供熱水系統(tǒng)改造成為以供熱為主、發(fā)電為輔的運(yùn)營(yíng)模式動(dòng)力設(shè)備的生產(chǎn)過(guò)程需要水和蒸汽作為水和蒸汽循環(huán)系統(tǒng)的質(zhì)量。而且水的質(zhì)量對(duì)鍋爐和汽輪機(jī)的壽命、安全及效率有非常大的影響，因此熱力循環(huán)的用水必須進(jìn)行妥善處理。尤其隨著高溫、高壓、大容量機(jī)組的投運(yùn)，對(duì)水質(zhì)指標(biāo)提出了更高的要求。隨著城市工業(yè)的發(fā)展，工業(yè)蒸汽用量不斷增加，使得各城市設(shè)置在熱負(fù)荷中心的熱電廠供熱比不斷增加，此外小型熱電廠抽凝機(jī)組發(fā)電煤耗高，與國(guó)家的節(jié)能減排要求不符，且發(fā)電虧損影響效益。因此多數(shù)小型熱電廠的運(yùn)營(yíng)模式從供電為主、供熱為輔的模式，通過(guò)汽輪機(jī)技術(shù)改造，轉(zhuǎn)變?yōu)橐怨釣橹?、發(fā)電為輔的模式。外供蒸汽通過(guò)熱力管網(wǎng)輸送到各熱力負(fù)荷處后一般不再回收，因此熱電連供電廠的化學(xué)水系統(tǒng)的出力遠(yuǎn)大于比純凝和抽凝運(yùn)行。因此隨著用熱量的攀升，熱電廠的化學(xué)水系統(tǒng)必須進(jìn)行擴(kuò)容升級(jí)。本文對(duì)某熱電廠化學(xué)水系統(tǒng)增加預(yù)處理水量400t/h、鍋爐補(bǔ)給水產(chǎn)量100t/h擴(kuò)容需求為依托，通過(guò)對(duì)該項(xiàng)目取水水質(zhì)以及現(xiàn)有處理設(shè)施的情況分析，介紹了該擴(kuò)容改造項(xiàng)目的工藝流程以及主要設(shè)備處理的設(shè)計(jì)計(jì)算，使出水水質(zhì)滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《火力發(fā)電機(jī)組及蒸汽動(dòng)力設(shè)備水汽質(zhì)量》（GB/T12145—2016）的有關(guān)要求1施工條件1.1鍋爐預(yù)處理能力某熱電有限公司近年來(lái)供熱量不斷增加，廠內(nèi)現(xiàn)有化學(xué)水系統(tǒng)生產(chǎn)能力無(wú)法滿足供熱用水需求，因此需要對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行擴(kuò)容，以滿足日益正常的供熱需求。本次項(xiàng)目最終需新增400t/h的預(yù)處理能力以提供鍋爐補(bǔ)給用除鹽水的處理系統(tǒng)的原水以及廠內(nèi)其他工業(yè)用水的需求。新增100t/h的除鹽水生產(chǎn)能力以滿足外供蒸汽的增加量。由于該廠原有化學(xué)水系統(tǒng)經(jīng)過(guò)多次改造升級(jí)，擴(kuò)建用地有限，所以本次擴(kuò)建工程在現(xiàn)有設(shè)施和處理工藝的基礎(chǔ)上，新增一部分水處理設(shè)施和流程，盡可能做到改擴(kuò)建部分的水處理系統(tǒng)與原有系統(tǒng)緊密結(jié)合，且與原有工藝和設(shè)備相互補(bǔ)充。同時(shí)在處理流程的選擇上，盡量選擇新工藝、新技術(shù)，提高處理流程的運(yùn)行水平。1.2設(shè)計(jì)輸入水水質(zhì)該熱電廠的生產(chǎn)用水源為廠區(qū)周邊河道，由于地處河道下游，且屬于內(nèi)河，受上游企業(yè)排污的影響以及水體本身流動(dòng)性差，水質(zhì)長(zhǎng)期處于Ⅳ、Ⅴ類水狀態(tài)，通過(guò)對(duì)近幾年的水質(zhì)分析記錄可知，河水中各項(xiàng)指標(biāo)隨月份不同波動(dòng)較大，為保證設(shè)計(jì)計(jì)算滿足水質(zhì)最差時(shí)出水水質(zhì)的穩(wěn)定，因此取近兩年數(shù)據(jù)中的最大值作為計(jì)算輸入條件，pH取平均值，本項(xiàng)目設(shè)計(jì)輸入水質(zhì)如表1所示。1.3產(chǎn)水水質(zhì)要求該熱電廠鍋爐為高溫高壓過(guò)濾，依照標(biāo)準(zhǔn)《火力發(fā)電機(jī)組及蒸汽動(dòng)力設(shè)備水汽質(zhì)量》（GB/T12145—2016），給水質(zhì)量要求如表2所示2水處理系統(tǒng)的工藝介紹2.1水質(zhì)懸浮物和膠體處理預(yù)處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)出力為400t/h，工藝采用加藥混凝沉淀，去除原水中的泥沙、黏土、腐殖質(zhì)等懸浮物和膠體，以便于后期對(duì)原水進(jìn)行深度處理。該系統(tǒng)處理流程：河水來(lái)水→全自動(dòng)二次濾網(wǎng)→原水泵→加殺菌劑、PAC混凝劑、PAM助凝劑→管道混合器→渦流反應(yīng)沉淀池→出水至清水箱。該系統(tǒng)出水水質(zhì)目標(biāo)為濁度≤3(NTU）。2.2陰陽(yáng)床+混床水處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)出力為100t/h，采用一級(jí)反滲透除鹽+陰陽(yáng)床+混床，以滿足鍋爐補(bǔ)水要求，同時(shí)陰陽(yáng)床+混床主要考慮方便接入原有的離子交換水處理系統(tǒng)。處理流程：清水箱→超濾水泵→自清洗過(guò)濾器→超濾→超濾產(chǎn)水箱→活性炭過(guò)濾器→換熱器→一級(jí)反滲透→陽(yáng)離子交換器→除CO3系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1主水預(yù)處理系統(tǒng)的選擇預(yù)處理系統(tǒng)處理量為400t/h，故預(yù)處理系統(tǒng)設(shè)備選型如表3所示。3.2ro水處理系統(tǒng)由于反滲透（RO）膜孔徑小，水中顆粒物會(huì)使其膜表面產(chǎn)生污染堵塞，因此在反滲透之前應(yīng)盡可能降低反滲透進(jìn)水的濁度，同時(shí)將較大分子量的物質(zhì)截留，降低后期微小顆粒物及膠體對(duì)反滲透系統(tǒng)的污染，保證后續(xù)RO水處理系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定。本系統(tǒng)超濾方式為外壓式錯(cuò)流過(guò)濾，錯(cuò)流量最大為10%本項(xiàng)目的除鹽水的最終產(chǎn)水量為100t/h，且設(shè)計(jì)過(guò)程中取混床、陰床、陽(yáng)床的自用水率分別為5%,RO裝置的回收率取75%，活性炭過(guò)濾器自用水率為5%，超濾錯(cuò)流率為10%。因此超濾系統(tǒng)設(shè)計(jì)出力為162.06t/h。超濾系統(tǒng)選擇美國(guó)海德能公司生產(chǎn)的HYDRAcap?MAX60膜元件44只，其計(jì)算結(jié)果如表4所示。3.2活性炭過(guò)濾器活性炭過(guò)濾器設(shè)置在RO系統(tǒng)之前，可以通過(guò)活性炭的吸附、還原和過(guò)濾等作用，有效去除水體中的有機(jī)物、微生物，同時(shí)將水體中的余氯還原，避免反滲透膜因水體余氯的存在而被降解破壞。由于在預(yù)處理過(guò)程中會(huì)向水體中添加殺菌劑，因此在流程中設(shè)置活性炭過(guò)濾器主要目的是去除水中的余氯，以保護(hù)反滲透的安全運(yùn)行，同時(shí)去除水中的部分COD，減小RO膜的生物污染?；钚蕴窟^(guò)濾器的設(shè)計(jì)處理量為165t/h，活性炭過(guò)濾器去除水中有機(jī)物時(shí)設(shè)計(jì)流速為5～10m/h，在去除水中余氯時(shí)設(shè)計(jì)流速可提高至15～20m/h式中：v-活性炭床運(yùn)行流速（m/h);d—所選活性炭床直徑（m);Q-設(shè)計(jì)流量（m計(jì)算得n=1.55，因此本項(xiàng)目設(shè)置2臺(tái)活性炭過(guò)濾器，當(dāng)一臺(tái)檢修時(shí)可適當(dāng)提高另一臺(tái)的過(guò)流速率，以滿足供水需求。3.3膜元件參數(shù)設(shè)計(jì)本工藝RO為一級(jí)兩段反滲透，采用75%的標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)回收率。反滲透膜元件選用DOWFILMTEC?BW30-400/34，該膜元件參數(shù)如表5所示。由前文計(jì)算可知，一級(jí)反滲透進(jìn)水量為165t/h，則本項(xiàng)目中所需的膜元件數(shù)量n式中：n計(jì)算得到，n一級(jí)反滲透產(chǎn)水量為124t/h，出水水質(zhì)：pH:6～9，電導(dǎo)率：≤83ms/cm，硬度：≤2.6μmol/L(CaCO3.4陽(yáng)離子交換器由于反滲透出水水質(zhì)較好，反滲透出水再進(jìn)行一級(jí)除鹽可以只選用強(qiáng)酸-強(qiáng)堿離子交換，而不需要弱型樹脂。離子交換器選用逆流再生結(jié)構(gòu)，以提高交換劑(樹脂)的還原率，降低酸堿再生劑的用量。為了除去水中的游離二氧化碳、經(jīng)陽(yáng)離子交換器處理的出水再經(jīng)除二氧化碳器處理后進(jìn)入中間水箱，用中間水泵將中間水箱的水送至陰離子交換器。系統(tǒng)中設(shè)置強(qiáng)酸陽(yáng)離子交換器是為了提高強(qiáng)堿陰離子交換器的除硅效果，且陽(yáng)樹脂交換容量大，價(jià)格相對(duì)較低。設(shè)置除碳器是在H交換器后有效去除水中的HCO陽(yáng)離子交換器運(yùn)行終點(diǎn)的設(shè)備是控制出水中的鈉離子，用ρ3.5除鹽混合系統(tǒng)經(jīng)過(guò)一級(jí)復(fù)床除鹽的水質(zhì)已經(jīng)明顯改善，但其電導(dǎo)率只能達(dá)到5～10μs/cm,SiO4電廠現(xiàn)狀及目標(biāo)項(xiàng)目已經(jīng)完成施工和調(diào)試并正式投入運(yùn)行，運(yùn)行后的預(yù)處理工藝出水和水處理工藝出水均能達(dá)到預(yù)期設(shè)