火力发电厂废水回用探讨

(整期优先)网络出版时间:2023-02-08
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火力发电厂废水回用探讨

王喜,刘敏

中国轻工业长沙工程有限公司

摘要:发电厂节水与废水利用是一项综合工程,火力发电厂作为用水大户,需要在整个项目的设计、安装及运行等过程对废水进行阶梯利用、分类处理及分质回用,从而实现水资源的重复利用。文章根据火力发电厂各类废水的特点,讨论了其相应的回用方式,并结合某两个企业自备电厂,研究了废水回用的空间。

关键词:火力发电厂;废水回用;节水

水是人类赖以生存和发展的源泉,但近年来,水体污染和水资源紧缺愈发严重,已成为制约经济发展的重要因素。火力发电厂在运行过程中需要消耗大量的水资源且产生大量废水,较低的污染治理效果和重复利用率,也间接加剧了水资源匮乏的局面。火电厂作为用水和排水大户,如何在安全生产的前提下,充分利用水资源、实现节水减排和废水综合利用,已是我国火电行业面临的紧迫任务。

1、火力发电厂废水特性

与其他废水相比,火力发电厂的废水主要存在以下特点:

(1)废水种类多、水质和水量差异大;根据来源,火力发电厂的废水主要包括循环水排污水、化水车间废水、冷却水排水、机组杂排水、含煤废水、生活污水等。

(2)废水中污染物质主要是无机物;废水中的有机污染物主要是油,其他有机成分相对较少。

(3)间断性排水较多。

2、废水的分类

对废水进行恰当的分类是实现火力发电厂合理用水、一水多用、进而达到节水减排的基础。根据各类废水的水质和水量特点,可将其分为以下几类:

1)低含盐量废水。这类废水主要是机组杂排水、设备冷却水排水等。这部分水在使用过程中含盐量无明显升高,回用处理系统可不考虑脱盐,处理后的水质可以达到或接近工业水水质标准,甚至可以替代新鲜水源。这类水的深度处理成本相对较低,因此目前在电厂运行中,此部分水回用比例较高。

2)高含盐废水。生产过程中,这类废水主要是因为浓缩或加入了药剂,从而使含盐量大幅升高,达到工业水的数倍以上。此类废水主要有除盐水系统产生的浓水、循环水排污水等。此类废水主要回用于对含盐量要求不高的生产过程,如冲洗、煤场喷淋等。若回用于其他系统,则需经过脱盐处理,但因深度处理成本较高,目前对该部分废水回收利用率相对较低。

3)高悬浮物废水。这类废水主要是指含煤废水、冲灰除渣废水。含煤废水的悬浮成分主要是煤粉,灰水则主要是灰粒。由于组分比较特殊,因此通常不与其他废水混合处理,而是单独处理后循环使用;处理工艺以沉淀为主,目的是除去水中的悬浮物。

4)部分水质极差不能回用的废水。这些废水因水质极差、回用处理成本高,因而一般不在电厂内单独设置回用处理系统。例如脱硫废水,其含盐量、悬浮物、重金属离子含量都很高,但水量较小,一般单独处理后达标排放。另外,一些非经常性废水一般也不对其重复利用,如化学清洗废水、空预器烟气侧冲洗废水等。

3、不同废水的回收利用

3.1低含盐量废水的回用

该部分废水因含盐量不高,可较易进行回收利用。最典型的即设备冷却水和锅炉排污水。因设备冷却水主要为热污染,其他水质指标与工业水相差无几,故可回用于循环水系统,作为其补水;锅炉排污水经降温冷却后也可作为循环水补水重复利用。同时,排污降温水也可回用作为脱硫系统工艺用水。因脱硫系统药剂溶解为吸热过程,排污降温水回用时,既重复利用了水资源,也回收了其热能。以江西某自备电厂为例,空压机及设备冷却水回用于循环水系统,锅炉排污降温水回用于脱硫系统,共可节约用水约166m3/h,约占总用水量的41.02%。在湖北某自备电厂中,将设备冷却用水及锅炉排污降温水回用于循环水系统,共可节约水资源约266m3/h,约占总用水量的17.38%。

3.2高含盐量废水的回用

在各种高含盐量废水中,循环水系统的排污水量很大,对全厂的水平衡影响也最大,循环水浓缩倍率的大小直接影响着发电水耗的高低。另外,当除盐水处理系统采用反渗透工艺时,其产生的浓水水量在全厂废水量中也占比较高。两者在江西和湖北两个自备电厂废水总量中占比分别为21.4%和33.72%,只有将这些废水进行回收利用,才能有效提高全厂用水的重复利用率。

对于水力冲灰的电厂,高含盐废水可不经处理直接用于冲灰和除渣。但是随着水资源的日益紧张,目前基本很少采用水力除灰系统,因而高含盐废水可直接使用的场合很少。目前除了回用于煤场喷淋、干灰调湿、地面冲洗外,仍有大量废水未得到合理回用。

随着企业造纸规模的增大,造纸工艺段用水量也显著增加,因造纸段用水量远高于自备电厂部分,且造纸工艺对水中含盐量要求相对宽松,当原水含盐量较低时,可考虑将反渗透浓水回用于净水站。湖北某自备电厂项目中,原水TDS为218mg/L,将浓水与新制工业水混合后,离子浓度为原水的1.2倍,混合后TDS为261.6 mg/L,仍能满足厂区工业用水的水质需求。另外,在该项目中,因原水水质较好,故将循环水排污回用于脱硫系统,多余的排污水作为地面冲洗和浇洒道路与绿化用水。经过回用,共可节约水量约340m

3/h,约占总用水量的22.22%。

3.3其他废水的回用

含煤废水是电厂悬浮物含量最高的废水,主要来自主厂房输煤皮带层及输煤栈桥冲洗、煤场排水等,其主要污染物为煤微粒、胶体、油,处理工艺一般以沉淀为主。江西某自备电厂中,含煤废水经煤水沉淀池沉淀后,上清液回用于煤场加湿。在湖北另一自备电厂中,含煤废水经电子絮凝器-离心沉淀器-多介质过滤器处理后即送入系统回用。尽管此部分水量相对较少,但对于节省水资源来说,仍具有重要意义。

通过对不同废水进行分质回用,江西及湖北两自备电厂用水情况详见表1和表2。通过根据不同用水需求进行废水的回用,两自备电厂节省水量分别为170.2m3/h和370.8m3/h。

表1 江西某企业自备电厂用水量及回用回水

      水量(m3/h)

项   目

需水量

回用水补充

工业水补充

备注

循环水补水

136.05

135.2

0.85

由空压机冷却水、辅机冷却水、锅炉排污降温池排水和工业水补充

空压机冷却用水

44

0

44

辅助设备冷却用水

90

0

90

排污降温池冷却水

29.4

29.4

0

循环水系统补充

化学水系统补充水

67.6

0

67.6

脱硫系统

32

0

32

排污降温池排水补充

浇洒道路与绿化

2

2

0

RO浓水补充

除灰系统

2

2

0

栈桥冲洗

1.6

1.6

0

合  计

404.65

170.2

234.45

表2 湖北某企业自备电厂用水量及回用回水

      水量(m3/h)

项   目

需水量

回用水补充

工业水补充

备注

循环水补水

331.04

266

65.04

辅机冷却水、锅炉排污降温池排水和工业水补充

辅助设备冷却用水

159

0

159

排污降温池冷却水

99

99

0

循环水补充

化学水系统补充水

803.32

0

803.32

脱硫系统

132

0

132

循环水补充

浇洒道路与绿化

2

2

0

栈桥冲洗

3.8

3.8

0

合  计

1530.16

370.8

1159.36

4、结语

1)火力发电厂废水种类繁多,需要根据水质水量及回用目的分类进行回收及处理;

2)在废水回用过程中,要注意根据水质及用水需求逐级进行废水的回用,避免废水的降级使用。如使用高含盐量废水来进行地面冲洗,从而将低含盐量废水用于其他水质要求较高的工艺流程中;

3)对于含盐量高的废水,因回收处理工艺较复杂,处理成本较高,因此在设计和运行过程中,应首先从源头上减少废水的产生,从而降低投资和运行成本。

总之,提高工业废水的重复利用率,减少水资源的消耗,需要各层次工程人员在设计和施工运行过程中,充分考虑并实施各种工业废水的回用,以缓解日趋紧张的淡水资源。

参考文献

[1]GB50335-2016,城镇污水再生利用工程设计规范[S];

[2]DL/T783-2018,火力发电厂节水导则[S];

[3]DL/T5046-2018,发电厂废水治理设计规范[S]。