化學(xué)制水處理系統(tǒng)制水工藝研究與節(jié)能實(shí)踐_圖文

1、化學(xué)制水處理系統(tǒng)制水工藝研究與節(jié)能實(shí)踐楚德全(山東兗礦集團(tuán)公司東灘電廠,山東鄒城273512摘要:結(jié)合東灘電廠實(shí)際對(duì)電廠化學(xué)制水工藝的研究改進(jìn)進(jìn)行了介紹,實(shí)踐證明該改進(jìn)方案對(duì)原水高電導(dǎo)率情況下的制水工藝的選取、降低運(yùn)行成本具有借鑒意義。關(guān)鍵詞:電廠;化學(xué)制水工藝;節(jié)能中圖分類號(hào):T M62119文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B 文章編號(hào):1004-7948(200608-0034-031工藝概況及問題的提出111東灘電廠化學(xué)制水處理系統(tǒng)于1997年10月投入運(yùn)行,擔(dān)負(fù)全廠3臺(tái)75t/h 煤泥循環(huán)流化床鍋爐(我國(guó)第一臺(tái)循環(huán)流化床煤泥鍋爐的用水、制水任務(wù)。眾所周知,電廠制水系統(tǒng)是電廠安全生產(chǎn)的一個(gè)極其重要的生產(chǎn)環(huán)節(jié)

2、,該系統(tǒng)能否安全、高效、穩(wěn)定運(yùn)行,直接關(guān)系到電廠全廠能否實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)的問題?；瘜W(xué)制水系統(tǒng)存在制水量不足、運(yùn)行成本居高不下等一系列問題,已經(jīng)嚴(yán)重制約到鍋爐安全、可靠及穩(wěn)定用水,尤其在鍋爐負(fù)荷調(diào)整狀態(tài)下,矛盾更加突出。112化學(xué)制水系統(tǒng)存在和需研究解決的主要問題該系統(tǒng)采用二級(jí)復(fù)床除鹽設(shè)計(jì),即:陽(yáng)床除碳器陰床陽(yáng)床陰床。投運(yùn)7年來主要存在以下問題:(1一級(jí)除鹽系統(tǒng)運(yùn)行周期已由投運(yùn)初期的8h 降為現(xiàn)在的315415h ,再生極為頻繁。(2樹脂的機(jī)械強(qiáng)度、性能劣化使得工作交換容量大大降低,樹脂破碎率明顯增加。(3一級(jí)陽(yáng)床周期制水量已由原來的500550m 3/h 降至現(xiàn)在的280350m 3/h ;一級(jí)陰

3、床的周期制水量由原來的350400m 3/h 降至現(xiàn)在的180200m 3/h 。(4陽(yáng)床再生酸耗量由原來的2kg/噸水增加至413kg/噸水;陰床再生堿耗量由原來的213kg/噸水增加至415kg/噸水。(5噸水成本由2148元增加到近6154元。(6酸、堿廢水排放量大增,環(huán)保效益越來越差。(7越來越多地影響到鍋爐給水水質(zhì):在鍋爐啟爐、檢修、調(diào)試、冬季供暖或事故狀態(tài)大量用水情況下,除鹽水供應(yīng)嚴(yán)重不足,常常因除鹽水不足,影響鍋爐的正常運(yùn)行,由于頻繁連續(xù)地制水,運(yùn)行人員勞動(dòng)強(qiáng)度很大,致使電廠水處理系統(tǒng)多項(xiàng)工作被動(dòng),激增的年制水成本,也直接影響到電廠的整體效益。因此,通過化水系統(tǒng)的制水工藝研究,解

4、決化水系統(tǒng)長(zhǎng)期以來存在的上述問題,對(duì)保證鍋爐用水安全、降低運(yùn)行成本、降耗節(jié)能、減少?gòu)U水排放、潔凈生產(chǎn)、降低勞動(dòng)強(qiáng)度、改善職工勞動(dòng)條件均具有重要的實(shí)際意義。2存在問題的原因分析針對(duì)化學(xué)制水系統(tǒng)存在的上述問題,我們進(jìn)行了大量的調(diào)查、分析及研究,進(jìn)行了詳細(xì)生產(chǎn)統(tǒng)計(jì)后認(rèn)為,造成目前化學(xué)制水系統(tǒng)現(xiàn)狀的主要原因如下:(1系統(tǒng)配置不合理?，F(xiàn)系統(tǒng)二級(jí)除鹽僅作為一級(jí)除鹽的輔助設(shè)備使用,常常23個(gè)月才需要再生一次,不能有效緩解一級(jí)除鹽交換壓力。(2無(wú)頂壓逆流再生固定床工作交換容量低。目前運(yùn)行的無(wú)頂壓逆流再生固定床采用強(qiáng)酸和強(qiáng)堿兩種樹脂,工作交換容量低,按國(guó)家設(shè)計(jì)規(guī)程規(guī)定工交量分別為800900m ol/m 3和2

5、50300m ol/m 3。如此低的工交量對(duì)處理含鹽量高的原水必然引起制水周期短、酸堿耗量高的問題。(3電廠原水水質(zhì)劣化(通過多次的權(quán)威部門水質(zhì)化驗(yàn)得到進(jìn)一步證實(shí)。(4樹脂的機(jī)械強(qiáng)度、性能劣化使得工作交換容量大大降低,樹脂破碎率明顯增加。3化學(xué)制水處理系統(tǒng)制水工藝方案的選擇根據(jù)我公司的水質(zhì)情況,我們先后提出了三個(gè)可選方案:在原系統(tǒng)上進(jìn)行大修方案;采用“反滲透+固定床”工藝;采用滿室床制水工藝。經(jīng)過對(duì)上述三個(gè)方案從投資回收、適用現(xiàn)場(chǎng)水質(zhì)狀況、運(yùn)行成本、技術(shù)先進(jìn)性、酸堿消耗、日常維護(hù)工作量、制水系統(tǒng)流量、制水指標(biāo)等多個(gè)方面進(jìn)行了對(duì)比研究與論證認(rèn)為:雙室滿室床制水工藝具有投資省、制水工藝先進(jìn)、運(yùn)行成

6、本低、維護(hù)量小、制水指標(biāo)好、設(shè)備占地空間小等優(yōu)勢(shì),因此確定采用雙室滿室床制水工藝對(duì)電廠化學(xué)制水系統(tǒng)進(jìn)行工藝技術(shù)改造。43節(jié)能E NERGY C ONSERVATI ON 2006年第8期(總第289期4雙室滿室床制水工藝411滿室床技術(shù)簡(jiǎn)介滿室床是美國(guó)羅門哈斯公司(R ohm &Haas C o 1針對(duì)其均粒樹脂(Amberjet 而發(fā)明的專利技術(shù)(滿室床結(jié)構(gòu)見圖1。具有結(jié)構(gòu)和操作簡(jiǎn)單、運(yùn)行費(fèi)用低、再生劑耗量少、再生效率高、自用水量少,交換容量高、出水水質(zhì)好(電導(dǎo)率011110S/cm ,硅含量10g/l 等優(yōu)點(diǎn)。在正常條件下,18個(gè)月內(nèi)無(wú)需反洗 。圖1滿室床結(jié)構(gòu)圖412羅門哈斯均粒樹

7、脂特性41211均粒樹脂先進(jìn)的聚合工藝均粒樹脂克服了傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝的攪拌反應(yīng)靜態(tài)聚合球體所造成的受力不均現(xiàn)象,采用連續(xù)孔道噴射成型工藝,使得樹脂粒徑均一,控制在0162501025mm 范圍內(nèi),且樹脂內(nèi)部網(wǎng)孔通道更加均化,其物理、化學(xué)性能更加優(yōu)良。41212更高的交換容量粒徑均勻(均一系數(shù)112,工作交換容量大,在全再生條件下,以穿透100ppb 的Na +為泄漏點(diǎn),與傳統(tǒng)的001×7#普通陽(yáng)樹脂相比,制水量可提高20%以上。41213Amberjet 均粒樹脂強(qiáng)度高、不易破碎,具有性能卓越的機(jī)械強(qiáng)度,良好的抗?jié)B透沖擊性能;樹脂之間空隙一致,設(shè)備壓降減小,故障率大大降低。41214更低

8、的水耗由于Amberjet 均粒樹脂內(nèi)部結(jié)構(gòu)均化,顆粒一致,所以再生劑擴(kuò)散時(shí)間縮短,再生劑用量減少, 水耗降低50%(見圖2。41215有良好的水力學(xué)特性,壓降低,摩擦少,易轉(zhuǎn)化,更充分的離子交換,不易產(chǎn)生偏流(見圖3。41216洗淋水少(見圖441217使用壽命長(zhǎng)均粒樹脂使用壽命是國(guó)產(chǎn)普通樹脂的310倍。41218良好的抗有機(jī)污染性能隨著水中有機(jī)物含量的增高, 均粒樹脂的抗污圖2 傳統(tǒng)樹脂與均粒樹脂再生劑的洗脫示意圖圖3 普通樹脂與均粒樹脂水力及分布特點(diǎn)示意圖圖4滿室床與普通床淋水示意圖染能力將更加明顯。Amberjet 系列樹脂通過強(qiáng)化污染試驗(yàn)表明,該樹脂具有比普通樹脂更強(qiáng)的抗污染能力。4

9、1219優(yōu)異的性能指標(biāo)Amberjet 1200Na 樹脂的體積交換容量高達(dá)212mm ol/ml ,而001×7#樹脂一般為117mm ol/ml ,最大不會(huì)超過119mm ol/ml ;Amberjet 1200Na 的磨后圓球率高達(dá)99%,而001×7#一般為95%98%;Amberjet 4200Cl 的體積交換容量高達(dá)113mm ol/ml ,而201×7#一般為110111mm ol/ml 。5制水工藝流程設(shè)計(jì)結(jié)合電廠的水質(zhì)情況設(shè)計(jì)的制水工藝流程(見圖5,將原來的4個(gè)陰陽(yáng)床罐減少到2個(gè)。圖5雙室滿室床制水工藝流程511技術(shù)特點(diǎn)采用目前國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平的雙室

10、滿室床水處理技術(shù),具有結(jié)構(gòu)和操作簡(jiǎn)單、運(yùn)行費(fèi)用低、出水水質(zhì)好、制水量大、再生劑耗量少、交換容量大、廢水產(chǎn)生量少等諸多優(yōu)點(diǎn)(一般電廠水質(zhì)電導(dǎo)率不超過1000S/cm ,532006年第8期(總第289期節(jié)能E NERGY C ONSERVATI ON 而東灘電廠地下水電導(dǎo)率高達(dá)1500S/cm 。512工藝創(chuàng)新51211均粒樹脂的應(yīng)用均粒樹脂克服了傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝的攪拌反應(yīng)靜態(tài)聚合球體所造成的受力不均現(xiàn)象,采用連續(xù)孔道噴射成型工藝,具有優(yōu)點(diǎn)如下:(1更高的交換容量(制水量可提高20%以上;(2具有良好的機(jī)械強(qiáng)度及抗灑滲透沖擊性能,水耗降低50%,故障率大大降低;(3優(yōu)異的性能指標(biāo),體積交換容量高達(dá)2

11、12mm ol/ml ,磨后圓球率則高達(dá)99%。51212雙室滿室床制水工藝該技術(shù)是目前最先進(jìn)的制水工藝,效率高、運(yùn)行穩(wěn)定可靠、成本低、幾乎沒有維護(hù)量,該技術(shù)與電廠原水水質(zhì)的科學(xué)、合理結(jié)合(經(jīng)過反復(fù)幾十次的磨合試驗(yàn),最終獲得成功是東灘電廠化學(xué)制水系統(tǒng)制水工藝改進(jìn)創(chuàng)新的關(guān)鍵點(diǎn)。6改進(jìn)后技術(shù)性能指標(biāo)及參數(shù)對(duì)比該研究改進(jìn)方案實(shí)施前、后主要參數(shù)對(duì)比見表1。系統(tǒng)運(yùn)行綜合數(shù)據(jù)對(duì)比見表2。表1改進(jìn)方案實(shí)施前、后主要參數(shù)對(duì)比主要項(xiàng)目參數(shù)實(shí)施前實(shí)施后電導(dǎo)1400S/cm 時(shí)運(yùn)行要求電導(dǎo)1550S/cm 時(shí)運(yùn)行要求水質(zhì)指標(biāo)電導(dǎo)率/S cm -1225二氧化硅/g l -1505050pH 值71597159715

12、9210960805最大制水能力/m 3h -1607080過濾器制水周期反洗周期/h4855表2改進(jìn)方案實(shí)施前、后系統(tǒng)運(yùn)行綜合數(shù)據(jù)對(duì)比周期制水量/m 3自耗水量/m 3酸耗/kg m -3水堿耗/kg/m -3水噸水成本/元實(shí)施前8057521772185311通過以上數(shù)據(jù)對(duì)比,研究項(xiàng)目實(shí)施前、后各項(xiàng)指標(biāo)計(jì)算:酸耗降低:413-2177=1153kg/m 3水;堿耗降低:415-2185=1165kg/m 3水;噸水成本降低:6154-311=3144元;生產(chǎn)廢水量明顯減少。以2004年10月1020日的典型三次制水周期計(jì)算,平均制水量805t ,達(dá)到原水電導(dǎo)率1550S/cm 制水780t

13、 的要求(原水電導(dǎo)率1430S/cm 制水960t ,最大制水能力已超過預(yù)期(80t/h ,達(dá)到90t/h ,863高效過濾器各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到設(shè)計(jì)要求,制水周期超過設(shè)計(jì)要求達(dá)到55h 。由上述運(yùn)行統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)及分析計(jì)算看出:化學(xué)制水系統(tǒng)制水工藝研究成果實(shí)施后,制水各項(xiàng)指標(biāo)優(yōu)良,均已超過預(yù)期指標(biāo)及目標(biāo)。7經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益分析711安全效益通過該研究項(xiàng)目的實(shí)施,排除了化水系統(tǒng)周期制水不足引起的頻繁停爐、停機(jī)或降負(fù)荷運(yùn)行帶來的生產(chǎn)安全隱患,該化學(xué)制水系統(tǒng)制水工藝的改進(jìn)實(shí)施經(jīng)驗(yàn)對(duì)同類電廠具有重要的借鑒及推廣意義。712社會(huì)效益通過采用先進(jìn)制水工藝與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際相結(jié)合進(jìn)行研究及試驗(yàn),積累了大量的工藝研究、運(yùn)行控制經(jīng)

14、驗(yàn),不僅達(dá)到了鍋爐用水的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo),而且極大地延長(zhǎng)了制水周期,制水成本也大大下降,節(jié)支降耗效益突出,降低了職工的勞動(dòng)強(qiáng)度,廢水排放大大減少,環(huán)保效益明顯。713經(jīng)濟(jì)效益此次化學(xué)制水系統(tǒng)工藝研究成果實(shí)施后,其經(jīng)濟(jì)效益顯著。項(xiàng)目實(shí)施后系統(tǒng)制水周期長(zhǎng)、制水量大,完全可滿足3臺(tái)鍋爐的煮爐、啟爐、校安全閥或緊急狀態(tài)下的大量用水需求,確保了機(jī)組的安全運(yùn)行,大大減少了不必要的負(fù)荷損失,年效益增加。(1噸水成本由6154元降為311元,年產(chǎn)水量按實(shí)際需求75000t 計(jì),僅此一項(xiàng)年可節(jié)約75000×(6154-311=2518萬(wàn)元。(2每臺(tái)鍋爐按2個(gè)月啟停一次,每次因除鹽水不足影響其他2臺(tái)鍋爐正常帶負(fù)荷4h 計(jì)4000kW (每爐影響負(fù)荷4000kW ,由此可減少發(fā)電損失效益為4000kW ×2臺(tái)×4h ×18次×015元/kWh =2818萬(wàn)元。(3每臺(tái)鍋爐6個(gè)月校一次安全閥,每次影響其他2臺(tái)鍋爐正常帶負(fù)荷4h (每爐影響負(fù)荷3000kW ,減少影響發(fā)電效益為3000kW ×2臺(tái)×4h ×6次×015元/kWh =712萬(wàn)元。(4因運(yùn)行周期加長(zhǎng),制水量增大,可保證熱網(wǎng)系統(tǒng)補(bǔ)充軟化水,由此可大大延長(zhǎng)熱網(wǎng)交換器的清洗費(fèi)用,年節(jié)約費(fèi)用約3萬(wàn)元。(5減少?gòu)U水排放環(huán)保交費(fèi)。年減