CN100355663C - 火电厂废水循环利用处理技术 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于火电厂废水循环利用处理技术。它是将火电厂循环冷却水的排污水进行过滤处理后，再次作为高效能机组循环冷却水系统的循环补充水，经循环利用浓缩产生pH值在9.0～12之间的碱性排污水，并将该碱性排污水输送至湿法烟气脱硫系统作为脱硫吸收液。以自生碱性废水治理自产锅炉的烟气，以废治废大幅度降低循环冷却水的处理成本和脱硫成本，不仅实现废水的循环利用，而且还减少了废水废气对环境的污染，具有节水、节能、废水治理和烟气脱硫等多种功效。

Description

火电厂废水循环利用处理技术

技术领域

本发明涉及一种用于火电厂废水循环利用处理技术。

背景技术

火力发电低水平的爆发性增长，超出了资源和环境的承受能力，面临着水资源的缺乏、能源枯竭和环境污染的三重压力，特别是水资源的短缺和环境的污染，已成为整个国民经济和社会发展的瓶颈。火力发电不得不投巨资，采用空冷机组和脱硫设备，大幅度增加发电的运行成本来满足经济发展和国民的生活用电需求，电力工业面临着电煤价格上涨，水价提高和环境污染治理的严峻挑战。

《国家中长期科学和技术发展规划纲要》中指出，“根据全面建设小康社会的紧迫需求、世界科技发展趋势和我国国力，必须把握科技发展的战略重点。一是把发展能源、水资源和环境保护技术放在优先位置，下决心解决制约经济社会发展的重大瓶颈问题”。把能源、水资源和环境保护放在重点领域及其优先主题首位。鉴于此，已成为业内人士迫切解决的课题。

火电湿冷机组的循环冷却水系统和湿法脱硫系统，分别为两个独立的水循环系统，循环冷却水系统的水处理采用加酸控制ph值降低，目的是防止循环冷却水系统结垢和腐蚀，满足机组的高效运行；湿法脱硫系统的水处理采用加石灰石控制ph值升高，目的是使高碱性水与酸性的烟气充分的接触吸附发生中和反应，得到脱硫的目的。一个加酸控制ph值降低，一个加石灰石控制ph值升高，那么是否可以将循环冷却水系统加酸控制ph值降低改为不加或少加酸，使ph值随浓缩倍率的升高，产生满足脱硫要求的高碱性水输送给湿法脱硫系统，湿法脱硫系统不加或少加石灰石达到其脱硫目的。是研究的主要技术背景。

发明内容

本发明的目的在于提供一种将废水再次循环利用，以自生碱性废水治理自产锅炉的烟气，以废治废的火电厂废水循环利用处理技术。

本发明的目的是这样实现的，本发明将循环冷却水的排污水经过滤处理后作为高效能机组循环冷却水系统的循环补充水，经高效能机组循环冷却水系统的循环利用，浓缩产生ph值在9.0～12之间的碱性排污水，并将该碱性排污水输送至湿法烟气脱硫系统作为脱硫吸收液。

上述过滤的排污水是指ph值在7～9之间循环冷却水的排污水过滤的排污水经高频电场水处理器处理或石灰软化澄清过滤处理后再作高效能机组循环冷却水系统的循环补充水。

为了使高效能机组循环冷却水系统安全高效运行，并浓缩产生满足脱硫水质要求碱性的排污水，高效能机组循环冷却水系统中的凝汽器传热管内的水流速度设计值为(3.5m-6m)/s，其水流为涡流方式。

本发明取的技术进步是：该火电厂废水循环利用处理技术，将电厂废水通过高效能机组的循环冷却水系统再次循环利用，浓缩产生满足脱硫要求的碱性水，采用自生碱性废水作为湿法烟气脱硫系统的脱硫吸收液；以自生碱性废水治理自产锅炉的烟气，以废治废大幅度降低循环冷却水的处理成本和脱硫成本，不仅实现废水的循环利用，而且还减少了废水废气对环境的污染，具有低投入高效益，不足两个月即可收回投资；节水、节能、废水治理和烟气脱硫等多种功效。具体节水、节能和降低环境污染及运行成本原理如下：

(1)节水

采用高效能机组的循环水系统，既能高效的循环运行碱性排污水，又能浓缩产生满足脱硫水质要求的pH值在9.0～12之间的碱性排污水废水用于脱硫。不仅使难易处理的废水得到了利用，而且节省“石灰石-石膏法”脱硫所用的新鲜水，节水约是电厂用水量的10％以上，可使电厂的水耗降到0.5M³/GW.s以下，远优于国家标准0.8M³/GW.s。2400MW规模电厂可节水500m³/h左右，年节水3500000立方米。水费按工业用水3.7元m³计算，年直接经济效益为：3.7×3500000＝1295万元

(2)节能

凝汽器传热管内增加塑料螺旋纽带装置和增加水泵功率，使凝汽器传热管内的水流速度提高到4m/s以上，并不断改变水流状态，将直流水改为涡流，不断冲刷传热面，达到防垢与强化换热的双重效果，避免碳酸钙水垢和污垢不易在管壁上滞留而带出，满足机组高效运行。与传统的化学清洗处理相比，增加了换热功能，使单位时间内吸收的热量增加，出水口温度可上升4℃以上，可提高凝汽器真空度达5Kpa，冷凝能力提高了20％。单机效率提高约1％以上，使汽轮机的出力得到强化，煤耗减少。按300MW机组年运行6000小时计算，多发电约18000MW；按0.3元上网电价计算，提高效率产生的经济效益为180000000KW/h×0.3＝5400万元。

(3)环保效益

用自生碱性废水治理自产锅炉烟气，解决难易处理的废水治理的难题，以废治废。(脱硫效率可达70％～80％)。既消除了锅炉烟气中SO₂对大气的污染，又减少了碱性循环冷却废水外排对自然水体的污染，总体效益达170％以上。

(4)降低成本

采用高效能机组，浓缩的循环水的pH值不进行人为调节，而任其自然变化，自然pH值随着浓缩倍数增加而升高，减少循环冷却水的加酸处理和节省脱硫系统投加的石灰量，用自生碱性废水治理自产锅炉烟气，大幅度降低循环水处理成本和脱硫成本。以2400MW规模电厂为例：1MW/n加药处理费约1万元，按30％计算节约水处理费720万元；节省脱硫系统投加的石灰量，  (吨煤消耗石灰约1.5元)，2400MW规模电厂煤耗800t/h，年节省投加的石灰量费用1036.8万元，合计1736.8万元。

附图说明

图1为本发明的流程图。

图2为本发明实施例流程图。

图3为塑料纽带使用结构示意图。

1一管口轴承，2-转轴，3一传热管，4一塑料纽带

具体实施方式

下面以附图为实例对本发明进一步描述：如图1、2所示，本发明将电厂循环冷却水的排污水，经过滤和高频电场水处理器后处理作为高效能机组循环冷却水系统的循环补充水，经高效能机组循环水系统循环使用，浓缩产生ph值在9.0～12之间的碱性排污水，用泵输送到湿法烟气脱硫系统作为脱硫吸收液；用自生碱性废水治理自产的锅炉烟气，以废治废大幅度降低循环冷却水的处理成本和脱硫成本，使废水废气达标排放或“零排放”，从而实现废水的循环利用。具体的工艺过程及各部分的工作原理如下：

电厂循环冷却水的排污水(其中也包括作为循环冷却补充水的城市中水和其他新水)，水质总硬度＜7000mg/l(以CaCO3计)。由水泵送往过滤器，过滤器的作用除去排污水中的悬浮物满足再次循环利用水质要求，使出水悬浮物小于5mmol/L，过滤器采用高效纤维球过滤器。过滤处理后的电厂循环冷却水的排污水经高频电场水处理器输送到高效能机组循环冷却水系统的冷却塔底池，作为高效能机组循环冷却水系统循环补充水。高频电场水处理器串接在过滤器与高效能机组循环冷却水系统的冷却塔池的输水管道中，在选型时与管径相匹配，流速超过1.5m/s时应选大一挡的型号，(高频电场水处理器系列由LF-H系列和禹牌系列)高频电场水处理器的作用在于使排污水中的水分子作为偶极子被反复极化，水中各种链状、团状大分子团解离成单个水分子，从而防止高效能机组循环冷却水系统水垢的形成，(其防垢除垢率在95％以上，杀菌、灭藻率也在95～97％之间)。高效能机组循环冷却水系统，由冷凝器、循环水泵和循环冷却水塔组成。高效能机组循环冷却水系统的作用：既能循环运行经过滤和高频电场水处理器处理后的排污水，又能浓缩产生满足脱硫水质要求ph值在9.0～12之间的碱性排污水，还能使机组能够安全高效运行。为了保证高效能机组循环冷却水系统的作用，本发明在满足机组高效、安全的运转，在凝汽器采取有效的防垢防腐措施，提高循环水浓缩倍率和ph值，满足脱硫效果的要求。采取的防垢防腐措施主要有：

1、提高凝汽传热管内水流速度

本发明采用在凝汽器传热管内增加塑料螺旋纽带装置和增加水泵功率，使凝汽器传热管内的水流速度提高到3.5m/s以上。

1.1增加塑料螺旋纽带装置

在凝汽器传热管内增装自转塑料螺旋纽带装置，自转式塑料螺旋纽带装置安装在凝汽器传热管内，如图3所示，当汽轮机运行时，冷却水在传热管内流动，利用水的流速驱动纽带长期在传热管内自动旋转，旋转着的螺旋纽带改变了传热管内水的流动状态，扩大了紊流区，缩小了层流边层和过渡层。传热管内冷却水在纽带的作用下形成涡流，对层流边层产生扰动，使碳酸钙水垢和污垢不易在管壁上滞留而带出，起到长期保持传热管内壁在高碱性水运行的情况下干净无垢。

提高水流速度受到了管材的限制，为了最大限度提高清洗力度和凝汽器传热效果，提高浓缩倍率碱度升高使pH值升高，满足脱硫效果要求。考虑碱性排污水水质差，结垢腐蚀性较强，依据DL/T712-2000《火力发电厂凝汽器管选材导则》中，对确认水质会长时期遭受污染或有恶化趋势而有无法改变时宜选用适合水质条件的不锈钢管或钛管，应保证足够的流速。以及各国流速选用推荐值的情况，故选择机械强度、光度、弹性模量高、耐腐蚀性能好的不锈钢管，管内水流流速4m/s以上，利用高速水流和不断改变的水流状态冲刷传热面，达到防垢与强化换热的双重效果，避免碳酸钙水垢和污垢不易在管壁上滞留而带出，防止高效能机组循环冷却水系统的关键设备运行的结垢，以保证清洁度和凝汽器传热效果。

纽带采用工程塑料制成，工程塑料与水的密度相仿，能较好地浮动在管的中心部位，在运行时可避免与金属的硬摩擦，使传热管内除垢均匀化，保护了金属表面的氧化膜。

螺旋纽带螺距的优化选择：纽带螺距对其转速一有重要影响，螺距越小，流体相对于纽带的切向速度大，传递给纽带的动量越大，纽带转速越高，水的流速越高，清洗效果越好。由于排污水(ph值在7～9之间)水质差，结垢腐蚀性较强，为保证纽带的旋转清洗功能，螺旋纽带螺距选择尽可能的小，一般选择螺距在70～95mm之间。在实际应用中根据水流的速度，选择螺距的长短。当螺距选定后，可改变水泵的功率的大小来满足传热管内流速的要求，另外当水泵的功率确定后，可改变螺距来满足传热管内流速的要求。

纽带宽度优化选择：在螺旋纽带螺距和长度相同的情况下，污垢清洗的能力大小，与纽带宽窄有关，纽带越宽污垢清洗的能力越大，宽度与传热管内径之比一般应使大于0.85，高效能机组循环冷却水系统考虑其水质恶化，结垢腐蚀性强，为保证清洗功能适度提高宽度与传热管内径之比。

1.2增加水泵功率

当螺距选定后，可用改变水泵功率的大小来满足传热管内流速的要求，当原管道水的流速设计值是2000mm时，选择安装螺距为80mm时，可将传热管内流速提高到3962mm左右。当原管道水的流速设计值提高到2300mm时，螺距不变时，传热管内流速提高到4500mm左右。增加水泵功率方案可通过增加开启水泵的台数实现，现已采用3台水泵维持循环冷却水运行的机组，夏季3台全运行，冬春季1台或2台运行，可改用冬春季2台或3台的运行方式，无需要改造就可满足水流速度的要求。

2、外加电流阴极保护

在外加电流阴极保护碱性水对水室壁和传热管两端(管径×10)的腐蚀。该技术可以提供充足的保护电流，保护范围大，并可根据运行工况变化进行适当调整，这种保护技术对抑制凝汽器管板腐蚀、脱锌腐蚀、冲刷腐蚀、砂蚀等效果明显。

高效能机组循环冷却水系统浓缩产生ph值在9.0～12之间的碱性排污水，由水泵送往湿法烟气脱硫吸收塔系统作为脱硫吸收液。湿法烟气脱硫是普遍采用的脱硫方法，它采用塔板喷淋的方式(脱硫塔内)，  吸收烟气中的SO₂，高效率的筛孔塔板和分布喷淋，使得碱性吸收液和烟气流动很均匀，脱硫吸收液在脱硫塔内对锅炉排放的烟气进行喷淋，SO₂随烟气与碱性吸收液接触，被吸附并发生中和反应，与尘粒一起从烟气中分离出来，从而达到脱流的目的。

碱性排污水通过酸碱中和后，中性水用于水力除灰，可降低输灰管道的结垢和腐蚀，废水的循环利用有利于实现零排放或达标排放。

Claims (4)

1、一种火电厂废水循环利用处理技术，其特征在于将循环冷却水的排污水经过滤器、高频电场水处理器处理后，再次作为高效能机组循环冷却水系统的循环补充水，经循环利用浓缩产生pH值在9.0～12之间的碱性排污水，并将该碱性排污水输送至湿法烟气脱硫系统作为脱硫吸收液。

2、根据权利要求1所述的火电厂废水循环利用处理技术，其特征在循环冷却水的排污水是指pH值在7～9之间循环冷却水的排污水。

3、根据权利要求1所述的火电厂废水循环利用处理技术，其特征在于采用高频电场水处理器处理防止系统结垢，当水质条件能够满足系统防垢要求时，也可省用高频电场水处理器  设备。

4、根据权利要求1所述的火电厂废水循环利用处理技术，其特征在于所说高效能机组是指在凝气器传热管内增装具有防垢与强化换热双重效果的变流态自转塑料螺旋纽带装置，由直流变涡流方式，水流速度为(3.5m-6m)/s。

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