电厂水处理节能技术.doc

SHAAN XI LONG YUAN ELECTRICAL CO.,LTD 陕西龙源电气科工贸有限公司电厂化水系统节能减排服务、产品及改造方案介绍陕西龙源电气科工贸有限公司2011年西安一、 企业及服务简介1. 龙源公司简介陕西龙源电气科工贸有限公司（系原国家电力公司所属龙源电气集团的成员单位）公司设立于古城西安国家级高新技术产业开发区，是以提供整体节能减排解决方案为主要技术方向的高新技术企业，陕西龙源立足于电力行业，依托于各省电力公司和科研院（所）,特别是我公司现任总工程师芮侨生教授，曾是陕西省电力科学试验研究院化水技术方面的学科带头人，芮总毕生从事电厂水处理工艺技术的研究，目前拥有多项国家专利，多次获得国家科技进步类奖励，芮侨生教授加盟陕西龙源后，又倾注大量心血，将他的主要技术发明和创新转化为标准化的工业产品，逐步投放市场陕西龙源持有压力容器、锅炉制造、特种起重等多个特种行业生产许可证，具备全面的工业设备加工实力，公司同时拥有先进的软件开发管理思想，控制系统的开发管理参照国际规范，从方案设计到最终包装发行，完全按照先进的软件工程流程进行，采用先进的设计、开发、测试工具，能够快速完成专业软件的开发和升级。公司拥有专业过硬的研发、设计、制造队伍，保证了陕西龙源目前有大量配备自主知识产权的智能化设备在国内多个电力系统单位稳定运行。并受到用户的广泛好评。依托芮侨生总工程师的专利技术设计、开发生产的节能型水处理设备目前已经在国内多个电厂获得应用，节能、节费、节约资源效益显著。2. 服务内容简介节能减排技术改造不同于新建系统，需要专业公司提供包括分析老系统、设计新系统、优化对接方案等专业的技术服务，据此，我公司专为在运行的发电企业设计了如下服务项目：诊断、设计类服务a. 电厂现有化水系统能耗与效率分析b. 节能减排技术改造方案设计c. 系统改造方案对接优化设备、系统供应服务a. 提供设备b. 系统改造总包投资、运行类服务a. BOT总承包-我公司投资改造-运行收费-系统移交b. 合同能源管理-我公司投资改造-节费分成-系统移交二、 节能技术改造龙源自有核心设备1. 一级除盐水处理设备-高流速双室床： 高流速双室床是以芮侨生教授的发明专利技术为基础，设计、开发的，处于国际领先水平的一级除盐水处理设备（见2004年8月23日新华社通讯稿和2005年3月10日发表的2004国家科技计划成果大盘点发布稿）；2. 补给水二级除盐和凝结水精除盐水处理设备精除盐复床：精除盐复床是芮侨生教授集毕生精力设计，具有国际领先水平的补给水二级除盐和凝结水精除盐水处理设备。三、 节能改造龙源自主核心工艺1. 电厂补给水处理阶段工艺a) 由高流速双室床（一级除盐）和精除盐复床（二级除盐设备）完成水处理的制水，其工艺系统如下：地下水（如是河水需设置预处理系统）生水泵双介质过滤器阳高流速双室床除碳器中间水箱中间水泵阴高流速双室床（一级除盐）精除盐复床（二级除盐）。b) 由反渗透膜应用物理除盐原理完成水的预脱盐后，再由高流速双室床一级除盐加精除盐复床二级除盐或直接应用精除盐复床二级除盐设备完成水的精除盐，其工艺系统如下：地下水（如是河水需设置预处理系统）生水泵加入凝聚剂双介质过滤器加热器清水箱加入杀菌剂清水泵活性碳过滤器加入阻垢剂HCI5m保安过滤器高压泵反渗透膜除碳器（需要时设）中间水泵高流速双室床一级除盐加精除盐复床二级除盐或直接应用精除盐复床二级除盐。由于反渗透使用的流程较长，现也有采用流程较少的微滤或超滤预处理技术，但投资高。2. 电厂凝结水精处理阶段核心工艺工艺系统如下：凝结水前置过滤阳精除盐复床阴精除盐复床阳精除盐复床。四、 目前电厂化水系统常用的技术1. 采用离子交换树脂化学除盐技术，按先进性进行排列其顺序为a) 双室浮动床；b) 逆流再生固定床；c) 串联复床。2. 采用物理方法除盐的技术只有反渗透一项该技术适用于含盐量较高的水源（见2007年国家发改委发布实施的火力发电厂化学设计技术规程，以下简称国家规程）。五、 龙源节能技术与目前常规技术的主要差别1. 一级除盐水处理设备为了能够比较清晰的了解当前国内外除盐水处理工艺技术和经济性方面的情况，现列出表1比较如下。表1 国内外除盐水处理工艺技术和经济比较序号比较项目高流速双室床双室浮动床逆流再生固定床串联复床反渗透技术1设备系统简单复杂，增设树脂捕捉器和倒U型管较复杂，须增设空压系统很复杂，强、弱型树脂设置成二个设备最复杂，辅助系统多2运行再生程序简单，6阀4个程序较复杂，7阀5个程序复杂，9阀8个程序很复杂，13阀10个程序最复杂，8个以上系统程控运行3最高运行40m/h40m/h25m/h25m/h固定4再生时清除体内悬浮物能不能不能不能5树脂大反洗3601100天1次约20天1次约20天1次约每天1次6树脂小反洗无约1天1次约1天2次无7间断运行能、不乱层不能、易乱层，须重复再生能、不乱层能，不乱层不宜间断8运行可调性可随意调节出力运行流速，必须1520m/h可随意调节出力可随意调节出力不能超出力运行9对进水悬浮物要求可放宽到5mg/L2mg/L2mg/L5mg/L要求很高5m粒径10单位投资费100%110%100%120%约180%11单位运行费100%约110%约100%120%约130%12自用水率5%10%10%15%33%13树脂损耗（年）2%15%10%1015%注：上表所列数据为原水含盐量500mg/L左右时的单位运行费用比较。如原水含盐量1000mg/L时，反渗透运行费用会开始小于先进的离子交换除盐系统。由上述比较可知，最先进的设备为高流速双室床，它能够再生好树脂，同时又能够清洗好树脂，既能够清除掉进入树脂层内的悬浮物和破碎的细小树脂等杂物，它的自洁净、抗污染功能是当前国内外所有水处理工艺都无法替代的。有了这项功能可以使运行流速高（最高达40m/h），出水质量好，酸碱耗量少，清洗周期长，运行13年才进行一次树脂体外大反洗，树脂损耗最低，可2%。操作程序最少，省掉了清洗操作，即减少了自用水耗，自用水率一般为5%。它可以随时启停和间断运行。应用该技术后，可使设备安全可靠运行，可以减低运行费用、投资费用和节省水资源。双室浮动床技术有其优点，也有不少缺点，主要缺陷有：约运行20天就要进行一次树脂体外大反洗，以清除运行时带入的固体悬浮物和破碎的细小树脂等杂物。设备出口必须设置一个树脂捕捉器和一个比本体高的倒U型管，以保持设备正常运行。比高流速双室床多了一个成床（清洗）程序，即要多耗自用水。运行时树脂浮动和树脂体外大反洗周期短，树脂更会受到撞击，因而树脂损耗大，一般要高达15%。运行时不能任意启停和间断运行，否则易引起乱层，要重新再生，浪费再生液。运行时对成床流速有严格要求，要高于1520m/h，否则会影响出水质量。反渗透技术属于一种预脱盐，对进水预处理要求高，预脱盐后要进行精除盐，所以除盐流程长，辅助系统多，投资费用要高。反渗透是以物理原理，按进水含盐量的百分比例进行除盐的，如果进水含盐量多，则除掉的盐量多，运行费用会低，如果进水含盐量少，则除掉的盐量少，运行费用要高。反渗透除盐的最大优点是酸碱用量少了，它的最大缺点是耗水太大了，运行时排的25%浓缩水再加上其他辅助系统用水要高达33%，要比先进离子交换设备多消耗28%的用水，这是对水资源的极大浪费。所以在国家规程中，对于反渗透除盐的适用范围作了明确的规定，反渗透技术适用于较高含盐量的水源，在国家规程6.1.2节和7.1.5节是这样规定的。“对于含盐量较高的水源或机组对给水品质有特殊要求时，一般采用反渗透工艺进行预脱盐”，“当采用反渗透预脱盐时，一级反渗透后处理宜采用一级除盐加混床系统。当酸碱供应困难或受环境要求限制时，宜选用两级反渗透加电除盐系统”。所以对于含盐量不高的水源或不适宜使用反渗透技术时，如果使用了，除了将会带来投资大，运行费用更高的问题外，同时又要白白浪费掉多少人类懒以生存的水资源。中国是世界上最为严重缺水的国家之一，人人都是应该为节省水资源作出贡献的。2. 二级除盐（精除盐）水处理设备由于一级除盐出水质量满足不了生产需要时，要进行二级除盐，使出水电导率0.2S /cm。常用的二级除盐设备为美国柯宁发明的混床设备（见图1），已历经60年，一直沿用到今天。对于大型电厂的凝结水精除盐过去也都使用了美国发明的混床设备（见图2）。在这数十年期间国内外曾为此技术的发展，做了很多的工作，取得了成效，然而至今还存在着树脂交叉污染和需要进行复杂的树脂分离和混合操作等诸多问题。由芮侨生教授发明的，经国家知识产权局授权的，用于天然水二级除盐（例如电厂的补给水处理）和凝结水处理的精除盐复床专利，可以解决混床运行中存在的多项缺陷。阳、阴二种树脂分别置于单独的离子交换器内，可以从根本上解决混床树脂分离、混合、输送而引起的树脂交叉污染问题，从而提高了树脂再生度、出水质量和周期制水量。树脂再生可以采用最简单的体内再生方式，凝结水处理也是不需要使用具有树脂分离罐、阳再生罐、阴再生罐、树脂贮存罐等复杂设备的体外再生系统和空气压缩系统。当前国内外用得最多的是美国专利凝结水处理的体外再生系统，在运行再生中需要使用的阀门约51个（见图3），本专利精除盐复床再生时不需要进行树脂分离、混合和树脂输送等的操作，因而操作简单方便，程序少，安全可靠，节省厂房和投资，能够可靠的实现程控自动运行，整个运行再生操作只需要使用1 4个阀门（见图4）。树脂再生时可以清除掉进入树脂层内的微粒固体和破碎的细小树脂等杂物，因而可使出水质量好，自用水耗少，再生酸碱比耗低。可以增加树脂装填量，一般可以比混床设备多装树脂1倍以上，因而可以提高周期制水量和提高出水质量。由于阳、阴二种树脂分别装填在单独的离子交换器内，树脂不会受到强力撞击和渗透压的冲击，树脂年损失率小，一般仅3左右。凝结水处理体外再生使用的凝胶型树脂一般年损耗率高达3040。另外，树脂的粒径范围和沉降速度没有特殊要求，不需要使用价格昂贵的均粒树脂。近几年来，我国科技人员对水处理的研究获得了一项重要的科研成果，成果的要点是：在进水含盐量很低的情况下（例如电厂的凝结水处理），它的出水质量与使用的床型（混床或单床）无关，而与树脂的再生度和出水PH值有关。由于混床本身存在着较多缺陷，对提高树脂再生度很不利，因而混床不可能是最佳的精除盐工艺，最佳精除盐工艺应该是能够提高树脂再生度，而且在运行再生中不需要进行树脂分离和混合的操作，具有这项功能的只能是单床串联系统。单床串联系统替代混床系统已经成为今后精除盐发展的必然趋势。在这方面近几年来，国内外已经积累了较多的成熟经验，前面说的阳、阴精除盐复床就是最佳的、最先进的单床串联系统。在国外研究凝结水精处理方面,最具成效的应是德国使用的浮动床串联系统。在我国于2004年首次从德国全套引进了该工艺的凝结水精处理技术，并在天津华能杨柳青电厂投入了运行，其工艺系统为：机械过滤器阳离子交换浮动床阴离子交换浮动床后置阳床。运行效果良好。北京国电华北电力工程有限公司在大唐国际托克托发电有限公司首次自行设计，并于2005年投运了国产的单床串联设备，取得了可靠的实践经验，这是一个大的进步。但由于浮动床本身尚存在着一定缺陷，见本文表1中的工艺性能比较，可以看出浮动床串联系统还不是最佳的工艺，最佳的、最先进的工艺应是精除盐复床串联系统，因为精除盐复床专利吸取了高流速双室床最先进的部分机理和功能，在这基础上创新完成精除盐复床发明专利的。高流速双室床属于国际领先水平，从理论和实践比较来看，精除盐复床亦是属于国际领先水平的行列。精除盐复床二级除盐专利已经得到国家知识产权局的授权，从而可以和处于国际领先水平的高流速双室床一级除盐专利配套使用，又可以和反渗透设备配套使用，从此可以不再使用美国60年前发明的、存在多项缺陷的混床精除盐设备和美国发明的异常复杂的树脂体外再生系统。六、 电厂化水系统节能减排改造实例为了利于了解改造效果现列出如下表2。表2： 3个不同工艺系统的电厂化水改造效果电厂名秦岭电厂鄂尔多斯热电厂渭南热电厂改造前改造后改造前改造后改造前改造后水处理工艺逆流再生固定床双室床浮动床高流速双室床串联复床双室床原水含盐量，mg/L300700480754设备出力，t/h1601802009018070100酸耗，g/mol107471104811247.4碱耗，g/mol95501075313852.8周期制水量，t阳床2000530021014007001300阴床13005000自用水率，%105115155年树脂损耗率，%102101523102出水电导率，s/cm0.80.5100.21010018012.5年节省费用（万元）211万元(其中酸碱费146,水费65)135万元(其中酸碱费105)160万元(其中酸碱费139)投资费用（万元）180126158投资回收期（年）111七、 我公司开展在运行电厂化水系统节能减排分析，需要从电厂获取的基础数据与资料1. 生水（原水）水质全分析分析报告（近一年内每季度有一份全分析报告）。2. 水处理工艺流程（工艺系统图和平面布置图），主要运行设备规范、数量和设备工艺名称（从