火力發(fā)電廠煤污水綜合回收利用初探

杜嘯天

摘 要：煤污水是火力發(fā)電廠輸煤系統(tǒng)中的一個嚴重污染源，同時火力發(fā)電廠是一次能源的消耗大戶，為了更好地降低運營成本，提高經(jīng)濟效益，為了達到國家環(huán)境保護的標準，介紹

了火力發(fā)電廠煤污水綜合回收利用設備改造與技術更新的經(jīng)驗，供煤污水系統(tǒng)設備技術改造時借鑒。

關鍵詞：煤污水；電子絮凝；“零”排放

1 前言

上海吳涇第二發(fā)電有限責任公司位于浦江上游的西南，作為滬產(chǎn)首臺600MW亞臨界燃煤汽輪發(fā)電機組機組是國家重點工程和上海市重大工程，是具有1200MW發(fā)電容量的大型電廠。兩臺機組分別于2000年7月10日和2001年5月6日提前投入運營。公司領導以高效、精干、主動、超前的創(chuàng)新思路，結(jié)構設置科學，人員配備合理，體現(xiàn)現(xiàn)代企業(yè)特征。

火力發(fā)電廠一向是物耗和能耗的大戶，伴隨設備運行，產(chǎn)生一定的工業(yè)廢棄物，這些如污水及排放，在影響環(huán)境的同時，也形成了大量的能源資源的浪費。

2 成果實施背景

火力發(fā)電廠是一次能源的消耗大戶，有證據(jù)顯示目前已探明的煤炭儲量僅能供人類使用不到100年。在政府大力提倡可持續(xù)發(fā)展的大政方針下，能源產(chǎn)業(yè)也正逐步注重并采取內(nèi)外兼重的成本管理技術。要進行成本控制，撇開受端因素不談，內(nèi)挖潛力，層層分解，逐級落實才是實施節(jié)能降本的開始。本著降低經(jīng)營成本，保護環(huán)境，節(jié)約水資源，提高資源綜合利用率的目的特此立項進行該項目的實施。

3 項目實施

3.1 現(xiàn)狀調(diào)查

上海吳涇第二發(fā)電有限責任公司地處黃浦江上游，其燃料部設備#1～#8轉(zhuǎn)運站、#1～#9皮帶機棧橋沿線及煤碼頭清潔工作全部是用水沖洗，在該項目實施前上述沖洗水也稱為煤污水，是靠煤場兩側(cè)四只煤泥沉淀池和兩只澄清池，經(jīng)重力機械式澄清后，用泵抽入黃浦江。這樣既造成水資源的浪費也會使水環(huán)境造成污染。

雖然目前水處理的技術較為成熟，加藥、加膜運行化學處理，但存在著較大的廢棄物處理，必然會增加廢棄物的處理費用，雖然起到了環(huán)保節(jié)能作用，但投入費用較大，我們本著降低生產(chǎn)成本、保護環(huán)境的出發(fā)點，來攻克本公司燃料煤污水處理“零”排放項目，使以往的廢水經(jīng)處理后達到循環(huán)再利用，真正達到環(huán)保（零排放）節(jié)能（再循環(huán)利用）。從這兩個思路出發(fā)，經(jīng)過調(diào)研、文獻查閱。一種用電子絮凝方式來處理污水的方式進入我們的眼簾，該方式使用物理方法來處理污水。這是一種通過在水中通入電流，從而打破水中懸浮物、乳化或溶解狀污染物的穩(wěn)定狀態(tài)的污水處理方法。通入水中的電流產(chǎn)生的電能將驅(qū)動物質(zhì)之間的化學反應。當化學反應被驅(qū)動或被強制啟動后，各種成分及化合物在電流的作用下將趨向?qū)ふ易罘€(wěn)定的狀態(tài)。通常，這種趨向穩(wěn)定狀態(tài)的結(jié)果會形成一個固體狀物質(zhì)：這種固體狀物質(zhì)將以非膠體或非溶解狀態(tài)存在，因而容易被下級分離技術去除。

在這種狀況下，經(jīng)過兩年時間調(diào)研，對比兩種水處理方式既化學加藥和電子絮凝。經(jīng)過論證化學加藥處理存在藥品殘留廢棄物會造成二次污染，電子絮凝物理方法處理煤污水的廢棄物為高濃度的煤污水無二次污染。最終選擇了用電子絮凝方法處理煤污水。

3.2 設定目標

電子絮凝處理的優(yōu)點：

自動：整個系統(tǒng)由PLC控制器全程自動控制

高效：95%的處理水量可以被循環(huán)使用

低耗：消耗品僅為電極

環(huán)保：相比于化學加藥處理不會在處理過程中產(chǎn)生二次污染。

履行社會責任，實現(xiàn)煤污水“零”排放：通過可行性研究，認為能通過項目的實施能確保煤污水不排入黃浦江，避免造成黃浦江上游環(huán)境的破壞，同時也避免水處理的廢棄物造成的二次污染，從而實現(xiàn)真正意義上的環(huán)保。在項目實施調(diào)研中，國內(nèi)電廠煤污水的處理，有兩種方法，一種是新建電廠，在建廠設計中，把煤污水排入電廠廢水系統(tǒng)統(tǒng)一處理，另一種是已建電廠煤污水單獨加藥、加膜處理，存在較大的工作量，需要大量的化學藥品進行中和處理，同時也產(chǎn)生大量化學廢棄物需要進行處理，就調(diào)研的結(jié)果看：對于吳涇二發(fā)電，第一種形式是不可能的，只有采用煤污水單獨處理，但從調(diào)研結(jié)果看，化學加膜、加藥處理煤污水存在大量的廢棄物，有存在二次污染的可能性，沒有從根本上起到環(huán)保作用。

項目組大膽設象一種既能起到凈化水又沒有污染的水處理方式，經(jīng)過大量的資料文獻查閱，找到了一種電子絮凝方式來處理煤污水，既滿足我們對污水處理的水質(zhì)要求，又滿足了我們對廢棄物排放的要求，同時電子絮凝不存在加藥，它產(chǎn)生的廢棄物，是少量濃縮的煤污水?？膳诺匠恋沓貢窀珊笫窃簾o任何污染。

該項目改造前我公司燃料部原煤污水處理是通過1-8#轉(zhuǎn)運站以及1-9#皮帶機棧橋沖洗水匯總至四只沉淀池經(jīng)過初步沉淀后排入黃浦江。按照上海電力試驗研究院對我公司水平衡計算，燃料部日沖洗水量為400噸，因此“零”排放對水資源來說意義重大。按每年251個工作日計算共計節(jié)約原水：400×251=100400噸 。

項目實施前排入黃浦江煤污水懸浮物濃度為：860ppm（860mg/L）按照項目實施前每年排入黃浦江煤污水100400噸計算，共計節(jié)約原煤：100400×0.86/1000=86.344噸。

因此，該項目實施后既節(jié)約了原水又節(jié)約了原煤降低了生產(chǎn)成本。

3.3 項目創(chuàng)新性

創(chuàng)新性： 用物理方法的電子絮凝技術處理煤污水降低成本。

電子絮凝技術與化學加藥絮凝的相比其區(qū)別和優(yōu)點如下：

3.3.1技術比較

（1）環(huán)保方面：

加藥絮凝在絮凝過程中加入了大量的離子，使水中的離子增加，使水的腐蝕性增加，產(chǎn)生二次污染，一般來說在絮凝后需要加入酸或者堿中和。

電子絮凝技術在處理過程中主要為物理過程，對于水的本來離子狀況并無多大改變，不會影響水的PH值，可以做到真正的環(huán)保。

（2）處理效果方面：

由于系統(tǒng)所處理廢水本身的SS（懸浮物濃度）、NTU（濁度）等是不斷的變化的，而一般的加藥絮凝系統(tǒng)的加藥比例要么一成不變，要么只是根據(jù)處理水量的變化來改變加藥量，所以其處理效果并不能持續(xù)穩(wěn)定。

電子絮凝技術物理絮凝的特殊性使得在處理不穩(wěn)定的水質(zhì)時，其處理效果能夠保持穩(wěn)定。

（3）使用電子絮凝技術可以提高工業(yè)污水的循環(huán)使用率：經(jīng)過電子絮凝系統(tǒng)處理的污水97%以上可以得到再利用。

（4）對污水有消毒作用：電子絮凝技術同時可以殺死污水中的細菌和病毒

（5）防止結(jié)垢：電子絮凝技術可以去除水中的部分鈣離子。

3.3.2經(jīng)濟性能比較

運行費用（ 以50T/H處理量的一套系統(tǒng)為例）：

傳統(tǒng)加藥系統(tǒng)：

（1）每年的藥品（以聚合氯化鋁為例）消耗量大約為RMB12—15萬元/年，同時藥品的管理、購買等也需要耗費大量的人工。

（2）設備管理：整個系統(tǒng)的運行需要專人管理和操作，需要定額1—2人的費用。

（3）消耗電量：由于需要加藥、混凝、中和等過程，其輔助設備較多，電消耗量也就較大，一噸水的耗電量在1度左右

3.3.3電子絮凝系統(tǒng)的設備運行費用綜合如下：

（1）電子絮凝器的耗電費用，電子絮凝器的功率為1.5KW。年耗電量為1.5*24*365=13140KW/H， 年處理水量為20*24*365=175200T ，推算出處理每噸水的耗電量為13140/175200=0.075度/噸

原水提升泵電耗：功率為1.5KW，每噸水耗電為：0.075度/噸

中間水提升泵：功率為7.5KW，每噸水耗電為：0.375度/噸

過濾器：總功率為24W，每噸水耗電為：0.0012度/噸

電動閥門：功率為370W，每噸水耗電量為：0.0185度/噸

綜上：系統(tǒng)每噸水耗電為：0.5447度/噸

（2）極板更換費用，一套極板的費用為4000美元左右，折和人民幣約為32000元，推算出極板處理每噸水的費用為32000/175200=0.18元/噸。

（3）設備檢修費用： 電子絮凝系統(tǒng)的系統(tǒng)穩(wěn)定性決定，設備在大修周期內(nèi)幾乎不需要檢修，從現(xiàn)場的運行情況來看，已經(jīng)運行的系統(tǒng)沒有產(chǎn)生檢修費用。

（4）管理成本：傳統(tǒng)加藥系統(tǒng)的后期運行維護工作量大，管理成本較高，而電子絮凝系統(tǒng)全自動穩(wěn)定運行，無須投入人工管理。

3.4 實施對策：

3.4.1技術路線與運行原理：

對煤污水綜合回收利用的系統(tǒng)改造后如下所示：

各轉(zhuǎn)運站煤污水——2#、3#、4#煤泥污水沉淀池——匯總#2煤泥污水沉淀池——初級沉淀池——電子絮凝器——澄清反應罐——中間水池——介質(zhì)過濾器——清水收集池——各轉(zhuǎn)運站水沖洗系統(tǒng)

3.4.2技術關鍵點：

在項目開展前期，對上海吳涇第二發(fā)電有限責任公司煤污水綜合回收利用的可行性進行了詳細研究，在可研過程中基本完成了系統(tǒng)的煤污水處理方式，基本方案設計，電子絮凝器型號選擇、介質(zhì)過濾器數(shù)量型號選擇、預留管道接口、經(jīng)濟性分析計算等工作。

4 實施效果

4.1 經(jīng)濟效益

從現(xiàn)場實際效果看，煤污水除自然損耗外，全部回收利用，使污水得到循環(huán)利用，實現(xiàn)了污水處理的零排放，不僅節(jié)約了水能源同時也節(jié)約了大量的排污費和設備損耗費，從污水處理方法來看：物理方法優(yōu)越性化學加藥法，不僅解決了大量加膜費用、設備損耗費同時也防止了處理水的二次污染，其經(jīng)濟效益和社會效益是巨大的。

該項目總投資228.34萬元，以我廠每年節(jié)約的水費和排污費54.08萬元，年節(jié)約原煤費用4.3172萬元，合計節(jié)約費用為58.3972萬元。計該項目投資回收期為3.91年（直線法）。

4.2 社會效益

通過技術設備投資與改造.這些污水進行反復回收與綜合利用.再投入生產(chǎn)運行。使每一滴水在這里得到妥善的利用真正實現(xiàn)了污水零排放，形成了一個和諧良好綠色的循環(huán)產(chǎn)業(yè)鏈，特別是我廠處黃浦江上游避免了對母親河的污染。其社會效益遠遠大于其經(jīng)濟效益。當前國家大力提倡節(jié)能減排，節(jié)能降耗.而我公司正是從實際出發(fā)，投資此套污水閉式循環(huán)處理系統(tǒng)設備，從發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟、走節(jié)約型發(fā)展道路，建設環(huán)保型企業(yè)，穩(wěn)步推進節(jié)約型企業(yè)建設，無疑是大有益處。

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