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燃煤電廠通過內部循環實現廢水近零排放的設想
時間:2019-04-08 09:05:13

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摘要:燃煤電廠屬于用水大戶,但每個專業的用水對水質的要求差別很大,完全可以通過內部分類處理,分級使用,消耗內部的廢排水。主要介紹了某燃煤電廠根據自己的實際情況,設想如何挖掘電廠節水內部潛力,通過節水減排及利用電廠內部各專業資源,對廢水分類處理后,再分級循環使用,最終達到燃煤電廠廢水近零排放目的。

關鍵詞: 燃煤電廠 工業廢水 零排放 水平衡 分級利用

0 引言

隨著《環保法》《水污染防治行動計劃》(水十條)等相關法律法規的出臺,國家對水資源利用及污染防治提出了更高的標準。燃煤電廠屬于用水大戶,首先燃煤電廠要在生產發電過程中節水減排,減少原水取用量;其次從可持續發展和節能降耗的角度考慮,需對燃煤電廠的取水、用水進行合理科學地規劃,對排水和廢水進行分級、分類處理,回水分級、分類全部重復使用,通過此種內部循環使用的方式,實現燃煤電廠廢水零排放或近零排放,所謂“零排放”水處理技術即通過自然閉式循環和強制閉式循環相結合的方法,消除水污染和廢水排放,提高資源利用率。

1 燃煤電廠主要用水過程簡介

以江蘇長江南岸某燃煤電廠為例,此廠為20世紀50年代建立的燃煤電廠,經幾次擴建改造和關停后,現役機組總容量為2×330MW+2×1000MW。目前全廠4臺機組采用直流冷卻方式,通過循環水泵從長江南岸取水,經凝器冷卻后深排長江,電廠自用水取自循環水泵出口母管,經過化學預處理后,分別供全廠工業水、消防水、生活水及鍋爐補給水處理水源;工業水作為輔機冷卻水及脫硫工藝補充水、含煤廢水處理補充水及其他雜用水。具體取用水流程如圖1所示。

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2 燃煤電廠各類廢、污水的來源

2.1 經常性廢水

(1)工業廢水。

主要由化學預處理澄清池排水、過濾設備反洗水、反滲透濃水、水處理樹脂再生酸堿廢水,機組泄漏和停爐排水、工業冷卻水、鍋爐及廠房沖洗水,脫硝氨站排水,此類廢水成分很雜,懸浮物及含鹽量高,并含有一定量的氨氮。

(2)生活污水。

主要是廠區各建筑物、生活區、食堂內排出的生活污水,此類污水有機物、COD、氨氮含量較高。

(3)含煤廢水。

電廠內的輸煤系統除塵、輸煤棧橋沖洗水、煤場初期雨水等區域的含煤廢水,此類廢水水質渾濁,主要含煤粉、煤渣。

(4)脫硫廢水。

主要來源石灰石—石膏法脫硫外排和石膏沖洗廢水,此類廢水含鹽量高水質渾濁,主要含石膏漿液,懸浮物,并含有毒、有害的重金屬。

(5)污泥水。

原水預處理污泥沉淀池、工業廢水處理站、脫硫廢水處理站等處理的水中懸浮物沉淀后產生一定的污泥水,此類廢水渣泥含量高。

2.2 非經常性廢水

(1)鍋爐化學清洗廢水。新建鍋爐或大修鍋爐化學清洗廢水(含有機酸)此類水質很差,泥渣、COD、氨氮含量較高。

(2)鍋爐沖洗水??掌と繞?、省煤器和鍋爐煙氣側等設備沖洗排水,灰渣含量高。

(3)含灰渣廢水。主要是電除塵、灰管道、排渣系統、儲灰系統沖洗的廢水,水質渾濁,主要含灰渣。

(4)含油廢水。油庫區油罐沖洗、機房油箱、油站漏油的沖洗水。

3 水平衡測試及用水調查

在進行燃煤電廠廢水綜合治理之前,需通過水平衡測試對全廠的用水情況進行摸底,為后期節水用水、廢水綜合治理、廢水分級、分類循環利用過程提供技術指導。測試內容如下:

(1)全廠原水總消耗量及用水調查。包括總取水量、用水量、循環水量、回用水量、串用水量、消耗水量、排放水量等,計算全廠發電耗水量、回用水率等。

(2)各分系統耗水量的測定。包括低壓工業水系統、雜用沖洗水系統、脫硫工藝用水、生活用水、消防用水等。

(3)排放廢水量、回用水量的測定。測試廢水處理系統的水量及處理后清水的回用、排放水量。

4各類廢水處理及回收利用的設想

根據水平衡測試的結果對全廠用水合理性進行分析,做到水資源“分級、分類”利用,實現“清污分流、雨污分流”,各種廢水分級、分類處理,處理過程中避免各類廢水混合,造成二次污染,增加處理難度和處理成本;同時各專業實現資源與設備共享,相互補充,避免重復建設;從全廠的角度提高水資源利用率,使廢水資源化、減量化,做到全廠廢水綜合利用,實現火力發電廠廢水零排放或近零排放。

4.1 工業的廢水處理及回收利用的設想

4.1.1 化學預處理系統實現閉式循環運行的設想

燃煤電廠全廠的清水全部由化學專業對原水凈化處理后供給,因此化學水處理的取水量決定全廠總耗水量,所以節水要從源頭開始,首先化學預處理和預脫鹽系統要實現閉式水循環運行,排水分級回用,不外排處理(此技術已申請專利),實現分系統的近零排放,具體設想如圖2所示。

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如圖2所示化學預處理正常運行時,澄清池排污水、過濾設備反洗水水質較好,主要為原水中的懸浮物,無其他污染,可全部排至污泥沉淀池,經自然沉降后清水全部回收,重新作原水使用,減少原水取用量;反滲透濃水水質很清、含鹽量偏高,可以全部回收至工業水池和回用水池稀釋,作為工業冷卻水、脫硫工藝水、煤場沖洗水等其他雜用水;污泥全部排至煤泥水處理系統,經處理后清水回煤場自用或排至回用水池,泥渣與煤泥混合送至煤場。該廠取水為長江水,年自用水取水量約1000萬m3,近幾年平均懸浮物含量50mg/L;每年產生污泥約500t,按照50%含水率,每年產生的泥水為1000t,煤泥水處理系統完全可以接受。所以,燃煤電廠通過此種方式運行可實現預處理制水系統的閉式循環運行,既可以減少原水取用量,又可以減少廢水處理設施的投資及運行費用。

4.1.2 工業廢水處理及回用的設想

燃煤電廠產生的工業廢水主要有鍋爐補給水一級除鹽、混床、凝水精處理混床再生酸堿廢水、酸堿儲罐區和次氯酸鈉儲罐區沖洗廢水、機組排水、鍋爐及廠房沖洗水,以及2.2部分描述的部分非經常性廢水,此類廢水成分很雜,含鹽量高。統一排至廢水儲存池后,經過曝氣混合氧化,再經過酸堿中和、絮凝、沉淀處理后出水達到《污水綜合排放標準》(GB8978-1996)一級排放標準,清水循環回用至工業水池和回用水池,如果處理的后清水有余量不能及時使用,可以回到工業廢水池應急儲存。濃縮污泥排至煤泥水處理系統與煤泥水一起處理。工業廢水回收利用工程流程如圖3所示。

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4.2 生活污水處理及回用設想

全廠生活污水處理系統可以分區設點處理,避免管道長距離輸送,造成管道堵塞。生活污水處理系統可以設置2~3個點,各區生活污水送至就近處理系統。生活污水處理系統采用生物接觸氧化法,生活污水處理后的清水氨氮含量較高可以作為綠化用水、廠區沖洗和馬路除塵用水,在各區生活污水處理站清水回用水泵出口預留接口給廠區沖洗和綠化灑水車,多余的送至工業廢水處理站進一步處理。生活污水處理回用工藝流程如圖4所示。

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4.3 含煤廢水處理及閉式循環運行的設想

煤場周圍、輸煤棧橋內設計了含煤廢水收集池,含煤廢水進入含煤廢水收集池后,進行初步沉淀,上清液通過管道自流或泵輸送進入含煤廢水前池,并溢流到含煤廢水沉淀池,沉淀后的廢水經過絮凝、沉淀處理后進入清水池,循環使用;除此以外,煤泥水處理系統還要收集化學預處理的泥水和工業廢水處理的站的污泥,含煤泥廢水前池和含煤廢水沉淀池內沉淀的煤泥通過抓斗撈起堆積在池邊煤泥晾曬,瀝清水分后煤泥返回煤場重新利用。含煤泥廢水處理系統可以實現閉式循環運行,并且可以收納化學制水系統不能處理的污泥,減少全廠排放總量,系統內消耗的水量由化學回用水補充。具體處理及回用流程見圖5。

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4.4 工業冷卻水處理與回用設想

在考慮工業冷卻水回用之前,首先要把主廠房和脫硫區的輔機冷卻水盡量改為閉式循環冷卻水,減少自用水量。然后考慮工業冷卻水的回收,工業冷卻水水質較好,無需處理即可收集、分級回用,提高水資源利用率;但工業水冷卻水用戶分散,相距較遠,因此需分區域統籌規劃,就近回收。主廠房區的工業冷卻水排至機組回收水池,再排至化學預處理回用水池統一回用;當回收水池不能容納時應急排入機組排水槽,再排至工業廢水處理站統一處理回收。脫硫區域工業冷卻水可直接回收至脫硫工藝水箱。在回收過程中盡量避免與酸堿性廢水或其他廢水混合,避免二次污染,導致處理難度和處理成本增加。工業冷卻水回用如圖6所示。

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4.5 脫硫廢水的處理與回用設想

4.5.1 脫硫區取用水及廢水特點

石灰石-石膏濕法脫硫技術是國內外燃煤電廠最常用的脫硫技術,不但能脫除鍋爐煙氣中的二氧化硫,還能有效的控制漿液中灰塵顆粒的濃度。脫硫工藝水主要用于石灰石制漿,對水質要求不高,為全廠回用水的主要用戶,不夠時用工業水補充;損耗主要隨煙氣蒸發帶走,因此屬于耗水大戶。脫硫過程中為了維持設備中物質的平衡,就必須排放一定的廢水,主要來自于旋流器的溢流水。脫硫廢水具有高含鹽量、高含氯量、高硬度、易結垢、強腐蝕性的特點,并且含有大量的懸浮物及重金屬,是燃煤電廠廢水處理的難點與重點,要真正的實現燃煤電廠的廢水綜合治理和零排放,需要對脫硫廢水進行深度處理。

4.5.2 脫硫廢水處理及回用設想

目前還沒有高效、經濟、可靠的脫硫廢水處理方法,很多工藝處于摸索、試驗階段,成功的案例幾乎沒有,但筆者認為目前主要研究的主要方向為:

(1)去除重金屬。要想去除重金屬必須要使用堿性試劑,這些堿性試劑會把廢水中的許多重金屬生成沉淀,從而去除重金屬。在去除重金屬的同時,還能提升廢水中的pH。

(2)中和廢水。首先要將脫硫廢水排到混合池中,之后在將石灰和堿性化學藥劑放入。通過混合池水的酸堿調和,就能去除里面的氟離子。

(3)絮凝澄清。做完以上兩個步驟之后,還要向混合池里放入一定量的絮凝劑。這些絮凝劑可以讓一些重金屬沉淀形成較大的沉淀,自然沉降在混合池底部,容易分離。上部清水回用至脫硫工藝水箱,循環使用,不得排放。

(4)污泥處理。最后的污泥是脫硫廢水處理的難點,也是燃煤電廠實現廢水零排放的關鍵。這些污泥含有毒重金屬,目前主要的研究方向是采用績效濃縮和蒸發處理,但費用很高,最后產生少量的固體廢棄物。脫硫區取用水及廢水處理回用工藝流程如圖7所示。

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4.6 非經常性廢水的處理及回用設想

鍋爐化學清洗廢水為新建鍋爐或鍋爐大修化學清洗的初放水,一般含有檸檬酸、EDTA(乙二胺四乙酸)等其他復合有機酸,處理方法為先排放到工業廢水儲存池,然后由清洗單位通過槽罐車送到有資質的單位處理,不得外排。鍋爐沖洗水主要是機組大修時空氣預熱器、省煤器和鍋爐煙氣側等設備沖洗排水,水量較少,灰渣含量高,此類廢水統一排至工業廢水處理站。含灰渣廢水屬于非經常性廢水,現代電廠包括老廠改造后均可實現干除灰和干排渣,并對灰渣回收利用,因此廢水主要是電除塵、灰管道、排渣系統、儲灰系統沖洗的廢水,量很少,可以在干渣庫和干灰庫周圍設置沉渣池和回收清水池?;以虻某逑此勻渙髦臉獵鼐勻懷兩島笄逅厥罩燎逅鼗蜆ひ搗纖碚?,沉渣定期回收。含油廢水屬于非經常性廢水,量很少,除非發生油箱泄漏。燃煤電廠均設置廢油池,油水分離后,廢油回收,廢水排至煤場,噴灑在煤堆上,送入鍋爐燃燒。

5 燃煤電廠取用水及廢水處理回用

綜述燃煤電廠雖然屬于耗水大戶,但充分利用各專業的用水特點和有效資源,對各類廢水分級、分類處理,處理后的水分級、分類各專業之間綜合回收、循環使用,是可以到達近零排放的目標。如經上述的設想處理,所有專業的廢水都可以回收循環使用,最后的只有脫硫區少量的固體廢棄物,即所謂近零排放。燃煤電廠一般性全廠取用水及廢水處理回用流程如圖8所示。

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燃煤電廠節水的建議對燃煤電廠節水提出以下建議:

(1)雨排水的回收利用,在廠各區建設雨水收集池,用于廠區沖洗和綠化用水。

(2)對消防水管網查漏消缺,或進行改造,消除漏點,降低消防水耗量,正常運行是消防水是沒有損耗的,系統維持穩壓。

(3)降低鍋爐補水率。在保證設備正常運行前提下降低除鹽水用量。如降低機組排氣損失、調小各種儀表取樣流量和人工取樣流量,提高機組水汽品質,減少鍋爐化學清洗次數。300MW亞臨界等級及以下機組凝結水精處理氨化運行,300MW等級以上超(超)臨界機組給水加氧處理,減低加氨量,減少凝結水精處理再生次數,減低水耗。

(4)降低工業冷卻水用量,廠區各輔機冷卻水盡量用閉式循環冷卻水,不得已用工業水冷卻時,冬季時適當降低冷卻水流量,并對工業冷卻水回收。

(5)節水生活用水,動員全廠職工樹立節水意識,避免長流水,可以采用節水型水龍頭及腳踏板開關,減少生活水用水量。


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