火力發(fā)電廠廢水零排放技術(shù)研究

魏軍

摘 要：本文研究了火力發(fā)電廠廢水零排水技術(shù)，介紹了火力發(fā)電廠水平衡測(cè)試方法和內(nèi)容，節(jié)水潛力分析，反滲透技術(shù)和蒸發(fā)結(jié)晶技術(shù)在廢水零排放領(lǐng)域的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：零排放；反滲透；蒸發(fā)結(jié)晶

為滿足“水十條”的要求，火力發(fā)電廠全面開展水平衡測(cè)試，對(duì)全廠用水流程優(yōu)化，挖掘節(jié)水潛力，節(jié)水減排，最終達(dá)到廢水零排放已迫在眉睫。

節(jié)水用水過(guò)程控制是火力發(fā)電廠廢水零排放的前提，水平衡測(cè)試及節(jié)水潛力分析是為節(jié)水用水過(guò)程控制的提供技術(shù)指導(dǎo)，末端廢水經(jīng)處理全部回收利用是火力發(fā)電廠廢水零排放的關(guān)鍵。目前，大多數(shù)火電廠末端廢水主要有脫硫廢水、循環(huán)水排污水及少量再生廢水。脫硫廢水具有含鹽量高、腐蝕性強(qiáng)、重金屬超標(biāo)、懸浮物濃度高等特點(diǎn)，是火電廠中水質(zhì)最惡劣的廢水，因此脫硫廢水的處理回收利用是火電廠實(shí)現(xiàn)廢水零排放的關(guān)鍵，也是火電廠規(guī)劃設(shè)計(jì)、環(huán)保升級(jí)改造工作面臨的新挑戰(zhàn)。

1.火力發(fā)電廠的水平衡測(cè)試方法及內(nèi)容

1.1測(cè)試方法

以2013年我廠水平衡測(cè)試為例，水平衡測(cè)試分為靜態(tài)分區(qū)查漏及動(dòng)態(tài)用水平衡測(cè)試兩部分，測(cè)試完成后對(duì)發(fā)現(xiàn)的漏點(diǎn)進(jìn)行治理，對(duì)全廠用水合理性進(jìn)行分析，提出節(jié)水改進(jìn)建議。其中水平衡動(dòng)態(tài)測(cè)試采用以在線計(jì)量?jī)x表測(cè)試為主。臨時(shí)測(cè)試和理論計(jì)算作必要的補(bǔ)充。在測(cè)試開始前對(duì)現(xiàn)有的在線流量計(jì)進(jìn)行了校驗(yàn)。未安裝固定流量計(jì)的管道測(cè)點(diǎn)在機(jī)組負(fù)荷和系統(tǒng)用水穩(wěn)定期間，用便攜式超聲波流量計(jì)測(cè)量管道的瞬時(shí)流量。流量相對(duì)穩(wěn)定、連續(xù)用水的管道，選取不同時(shí)間或工況重復(fù)測(cè)試3～5次.統(tǒng)計(jì)時(shí)取其平均值。高壓沖洗水總流量、爐底渣水緩沖水池補(bǔ)水流量、消防水池補(bǔ)水流量等采取此方法測(cè)量。

對(duì)一些管徑較小、流量不大的用水，采用容積法。對(duì)于一些無(wú)法測(cè)量的用水點(diǎn)，根據(jù)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)或水量平衡法進(jìn)行計(jì)算.如機(jī)組蒸汽損失、脫硫煙氣帶水損失等。

雨水泵房在無(wú)雨時(shí)段的排水量代表了淡水系統(tǒng)的一部分廢水排放和滲漏量.雨水泵房排水量的測(cè)量采用統(tǒng)計(jì)泵運(yùn)行時(shí)間和測(cè)量瞬時(shí)流量相結(jié)合的方法。

1.2測(cè)試內(nèi)容

（1）全廠淡水總消耗量及去向調(diào)查。包括總?cè)∷俊⒂盟?、循環(huán)水量、復(fù)用水量、串用水量、消耗水量、排放水量等，計(jì)算全廠發(fā)電耗水量、復(fù)用水率等。

（2）各分系統(tǒng)耗水量的測(cè)定。包括低壓工業(yè)水系統(tǒng)、高壓沖洗水系統(tǒng)、脫硫工藝用水、生活用水、消防用水等。

（3）排放廢水量、回用水量的測(cè)定。測(cè)試廢水處理系統(tǒng)的水量及處理后清水的回用、排放水量。

1.3 火力發(fā)電廠節(jié)水潛力分析

（1）雨排水的回收利用。將雨水井雨水由外排改為綠化用水，將雨排水外排管路與廠區(qū)綠化用水管路相關(guān)，每天可節(jié)約用水10t。

（2）在保證設(shè)備正常運(yùn)行前提下降低用水量。如降低機(jī)組排氣損失、調(diào)小儀表取樣流量、冬季時(shí)適當(dāng)降低冷卻水流量等。

（3） 建議對(duì)存在泄漏消防水管網(wǎng)查漏消缺，或進(jìn)行改造，消除漏點(diǎn)，降低消防水耗量，預(yù)計(jì)可節(jié)約用水200t/d 。

（4）降低鍋爐補(bǔ)水率。經(jīng)計(jì)算，各機(jī)組凝汽器補(bǔ)水率分別為：#1機(jī)組0.31%，#2機(jī)組0.34%，#3機(jī)組0.68%，#4機(jī)組0.61%，均小于優(yōu)于《火力發(fā)電廠節(jié)水導(dǎo)則》200MW以上機(jī)組低于鍋爐額定蒸發(fā)量（1.5%）要求，但#3、#4機(jī)組補(bǔ)水率相比#1、#2機(jī)組偏大，合理對(duì)鍋進(jìn)行運(yùn)行調(diào)節(jié)和技術(shù)改進(jìn)，從而降低除鹽水補(bǔ)水量，既有節(jié)水效益，又節(jié)約材料和降低發(fā)電成本的作用。

（5）生活用水。生活水系統(tǒng)用水總量53.6m3/h，其中廠區(qū)生活水實(shí)用水量為38.6 m3/h，人均用水量為440L/人·日，遠(yuǎn)高于浙江省用水定額（城市居民生活用水120—180L/人·日），生活用水存在浪費(fèi)及一定的漏損 ，對(duì)生活水管網(wǎng)進(jìn)行技術(shù)改造升級(jí)及采用節(jié)水型設(shè)備能有效降低生活水漏泄及浪費(fèi)。目前，生活用水中節(jié)水型的衛(wèi)生器械和閥門在電廠受到重視和采用，包括采用節(jié)水型水龍頭及腳踏板開關(guān)等。

2.反滲透技術(shù)在廢水領(lǐng)域的應(yīng)用

反滲透（RO）技術(shù)是將水溶液中顆粒、有機(jī)物有選擇性地進(jìn)行過(guò)濾，從而達(dá)到凈化、分離等效果，其具有設(shè)備占地面積小、單位處理量高、能耗低等優(yōu)點(diǎn)，因此該技術(shù)在水處理過(guò)程中得到了廣泛應(yīng)用.由于反滲透對(duì)進(jìn)水的水質(zhì)要求嚴(yán)格，一般該技術(shù)與超濾、微濾等技術(shù)聯(lián)合使用，以達(dá)到更好的分離效果。

目前，在火電廠廢水處理應(yīng)用中，反滲透技術(shù)主要用于循環(huán)水排污水、鍋爐酸洗廢液和電廠綜合廢水等廢水處理。

某電廠采用連續(xù)微濾（CMF）+反滲透（RO）處理工藝處理循環(huán)冷卻水，處理水量達(dá)到8000 m3/d，回用水量7000 m3/d，出水水質(zhì)基本滿足循環(huán)冷卻系統(tǒng)補(bǔ)充水的水質(zhì)要求。北方某空冷機(jī)組電廠采用“氣浮除油→石灰軟化→重力濾池→離子交換軟化→反滲透”工藝處理電廠輔機(jī)冷卻系統(tǒng)排污水、化水車間排污水、沖洗水等廢水，該系統(tǒng)投運(yùn)后，系統(tǒng)整體出水水質(zhì)都滿足設(shè)計(jì)要求。

但實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，由于火電廠廢水的水質(zhì)差，尤其對(duì)于高含鹽量、高腐蝕性的脫硫廢水，其反滲透膜極易被污染，脫鹽性能急劇下降，導(dǎo)致清洗和再生頻繁，不僅減少了反滲透膜的使用壽命，降低廢水的回收率，同時(shí)也極大地增加了運(yùn)行成本，因此反滲透技術(shù)極少單獨(dú)應(yīng)用于脫硫廢水的處理。

3.蒸發(fā)結(jié)晶技術(shù)在廢水零排放領(lǐng)域的應(yīng)用

蒸發(fā)結(jié)晶技術(shù)是通過(guò)一系列方法將廢水濃縮，濃縮液蒸發(fā)結(jié)晶，蒸汽經(jīng)冷凝回收，而鹽結(jié)晶干燥成工業(yè)鹽，從而達(dá)到廢水零排放的目的。

3.1 多效蒸發(fā)技術(shù)

常規(guī)蒸發(fā)結(jié)晶技術(shù)為多效蒸發(fā)（MED）結(jié)晶技術(shù)，該技術(shù)一般分為熱輸入單元、熱回收單元、結(jié)晶單元和附屬系統(tǒng)單位4個(gè)單元.常規(guī)處理后的廢水經(jīng)過(guò)多級(jí)蒸發(fā)室的加熱濃縮后成為鹽漿，鹽漿經(jīng)離心、干燥后成為工業(yè)鹽運(yùn)輸出廠出售或掩埋。

2009年，廣東河源電廠應(yīng)用該技術(shù)建成了脫硫廢水零排放工程，設(shè)計(jì)處理量為20 m3/h，蒸發(fā)系統(tǒng)出水TDS小于30 mg/L，回用于電廠循環(huán)冷卻水，產(chǎn)生的固體結(jié)晶鹽達(dá)到二級(jí)工業(yè)鹽標(biāo)準(zhǔn)，以每噸約80元的價(jià)格出售.雖然該技術(shù)較為成熟，但極高的能耗還是限制了其發(fā)展和推廣。

3.2 機(jī)械蒸汽再壓縮技術(shù)

為減小能耗，科研工作者又研發(fā)出采用機(jī)械蒸汽再壓縮（MVR或MVC）技術(shù)的蒸發(fā)器.MVR（MVC）技術(shù)是將二次蒸汽經(jīng)絕熱壓縮后送人加熱室，壓縮后的蒸汽溫度升高，可重新作為熱源使用，從而大大降低了蒸汽用量，降低了能耗。

三水恒益電廠從美國(guó)引進(jìn)了國(guó)內(nèi)第一套MVR（MVC）技術(shù)設(shè)備，該技術(shù)采用兩級(jí)臥式MVC+兩級(jí)臥式MED工藝，設(shè)計(jì)處理量為20m3/h，用于處理樹脂再生廢水和脫硫廢水。采用的蒸發(fā)器是臥式噴淋水平管薄膜蒸發(fā)器，水平設(shè)置，廢水走管外，加熱蒸汽走管內(nèi)，液體經(jīng)噴嘴噴淋到換熱器管的外部形成薄膜，經(jīng)加熱后產(chǎn)生蒸汽，產(chǎn)生的濃縮液進(jìn)入結(jié)晶系統(tǒng)處理。該技術(shù)在能耗上相對(duì)較低，但在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，一方面，因?yàn)闆]有深度預(yù)處理系統(tǒng)，產(chǎn)品為復(fù)雜混合鹽，只能作為危險(xiǎn)固體廢棄物進(jìn)行處理，成本極高；另一方面，進(jìn)水未經(jīng)充分軟化，結(jié)垢嚴(yán)重，除垢清洗頻繁，同樣增加了成本.經(jīng)過(guò)國(guó)外公司的改良，采用立式降膜蒸發(fā)器可以有效解決臥式蒸發(fā)器結(jié)垢嚴(yán)重和能耗較大的問題，該技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于全球多個(gè)廢水零排放實(shí)際工程。

4. 結(jié)束語(yǔ)

隨著國(guó)家對(duì)環(huán)保要求的不斷提高，火電廠廢水零排放技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用勢(shì)在必行，對(duì)于火電廠，選擇合適的廢水零排放技術(shù)處理廢水至關(guān)重要。若采用的深度預(yù)處理+膜法高鹽水濃縮技術(shù)+熱力蒸汽再壓縮立式強(qiáng)制循環(huán)結(jié)晶器技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)廢水處理的零排放，而且該系統(tǒng)自動(dòng)化程度較高，具有低能耗和低成本運(yùn)營(yíng)的優(yōu)勢(shì)，為建設(shè)更加清潔、環(huán)保的火電廠提供了技術(shù)借鑒，可以預(yù)見，該系統(tǒng)在火電廠廢水的零排放上具有廣闊的應(yīng)用前景。