旁流弱酸处理技术在火电厂循环水处理工艺中的应用

火电厂循环冷却水处理技术研讨会论文集2006.9西安旁流弱酸处理技术在火电厂循环水处理工艺中的应用张兴仁于全宁（华能平凉电厂甘肃·平凉744000）[摘要]本文介绍了华能平凉电厂循环水旁流弱酸处理技术的运行状况、节水效果，为火电厂的节水工作提供参考。[关键词]循环水旁流弱酸处理节水效果1.引言华能平凉电厂装机4×300MW凝汽式湿冷燃煤发电机组。首台机组于2000年9月6日投产发电，2003年11月30日四台机组全部建成投产。水源为水库地表水和河谷浅层地下水联合供给。设计中采用了干除灰、大部分工业冷却水回用、循环水补充水部分弱酸处理等综合性节水技术，在循环水补充水由水库（水质较好）供给的情况下，设计循环水浓缩倍率4.8倍，平均补充水量为3489m3/h，平均装机耗水率为0.808m3/s·GW；是一座大型坑口节水型火力发电厂。华能平凉电厂地处我国西北干旱地区，水资源匮乏。投产发电以后，十分重视水务管理及节水工作。根据本厂供用水系统的特点，在加强水务管理工作的同时，不断对供用水系统进行改造，对运行方式进行优化调整，使发电耗水率逐年下降。为了进一步提高用水水平，采用了弱酸旁流处理技术对循环水处理工艺进行了改造，使发电取水大大下降，节水效果十分显著。2.原设计系统及运行情况2.1设计用水参数设计全厂平均新鲜水用量为3489m3/h，排水量约990m3/h，工业冷却水回收利用率为61％。具体情况见下表1：表14×300MW容量补给水量一览表需水量（m3/h）耗水量（m3/h）工况参数年均夏季年均夏季冷却塔蒸发损失1624199616241996冷却塔风吹损失148148148148冷却塔排污水量367467100主厂房内工业用水6541174124124主厂房外工业用水247467227447除渣装置用水320320320320输煤喷洒冲洗除尘用水47474747锅炉补给水250286250286生活杂用水50505050净化站及弱酸处理自用水217217217217未预见水量482432482432总计4506560434894167耗水量（m3/s·GW）0.8070.96538火电厂循环冷却水处理技术研讨会论文集2006.9西安2.2运行情况＃1、＃2机组投产时，用水均为地下水。根据＃1、＃2机组建成后的用水系统和其运行方式，四台机组全部建成投产后，除工业水回收利用550m3/h之外，循环水还需补充水处理量平均达到2241m3/h。弱酸处理系统运行情况。原设计对循环水补充水进行弱酸处理，系统出力1264m3/h。当两台机组运行时，实际昀大出力已达到1300m3/h以上。此时，由于该系统出口母管管径的限制，系统已存在严重憋压运行的状况。而且，为了维持循环水控制指标，排污量大，极大的浪费了大量的水资源。循环水系统供用水情况。由于地表水建设工期长，投资大，首期＃1、＃2机组用水由地下水供给。水质较设计使用地表水质严重劣化，根本无法平衡循环水系统的进出盐量。按补充水中［Cl-］计算进出盐量平衡，只能维持浓缩倍率1.74倍。除输煤系统及除渣装置冲洗用水外，还需增加排污量2×341m3/h，夏季达到了2×628m3/h，才能维持原设计方案中循环水系统的进出盐量平衡。仅此一项，就可使耗水量分别增加0.316m3/s·GW和0.581m3/s·GW，＃1、＃2机组平均需水量将达到5.93×104m3/d，夏季昀大工况下达8.37×104m3/d。供用水状况分析。地下水源理想供水能力仅为4.0×104m3/d，是＃1、＃2机组设计平均需水量的93.2％。在实际使用水质较设计水质严重劣化的情况下，地下水供水能力仅为实际平均需水量的67.5％；在夏季工况下，需水量短缺达4.37×104m3/d。相当于又要增加一套与目前供水能力相当的水源系统。因此，为了降低单位发电量取水量，确保四台机组全部建成投产后的生产用水，2002年，开始了节水技改工程的论证，确定了对循环水采用旁流弱酸处理的工艺。本工程于2003年3月与＃3、＃4机组基建同步开工建设，同年9月22日投入运行。3循环水旁流弱酸处理3.1系统工艺流程循环水旁流处理系统是将一部分循环水从系统中引出，经混凝过滤、弱酸阳床软化处理后再返回到循环水系统中。而循环水补充水直接向塔池补入生水。其工艺流程如下：凝聚剂供水系统:补给水池:补给水泵;循环水系统来水:重力式纤维过滤器:清水池:清水泵:弱酸交换器:循环水系统3.2设备技术规范在改造过程中，除将原双流式弱酸阳离子交换器改为单流式外，还新增单流式弱阳离子交换器6台，重力式纤维过滤器4台。主要设备技术规范如表2和表3：39火电厂循环冷却水处理技术研讨会论文集2006.9西安表2原系统主要设备及技术参数名称型号及规范数量备注清水池V=1000m326×21m1清水泵14SA-10CQ=600-1000m3/h3双流式弱阳离子交换器33000树脂层高500+800mmQ=250-350m3/h7改造为树脂贮存罐33000树脂层高1300mm1自用水泵CZ80-250Q=130m3/h2空压机MH22-2Q=2.9m3/minP=0.98Mpa2油雾分离器AM550-10DQ=3.5m3/min1空气干燥器HAD-20030Q=3.0m3/min1贮气罐C-8V=8m32废水池V=210m32000×6000×4000mm3改造后退出运行硫酸吸入箱3812H=1276mmV=0.63m31改造后退出运行废水泵100LZY90-29Q=50-110m3/h3改造后退出运行高位酸贮存罐33224L=7900mmV=50m32改造后退出运行浓硫酸计量箱31300V=2.5m32退出运行表3新增主要设备及技术参数名称型号及规范数量阳离子交换器33000树脂层高2300mmQ=140m3/h6重力式纤维过滤器Q=400m3/h4800×5100×48504反洗水池V=400m31反洗回收水池V=400m31反洗回收水泵DFW100-160/2/15Q=120m3/hH=0.245MPa2反洗水泵DFW250-250/4/45Q=400m3/hH=0.35MPa2罗茨风机Q=84m3/hH=0.35Mpa2浓硫酸计量箱31300V=2.5m34硫酸计量泵Q=2m3/hH=0.196Mpa43.3设计用水情况地下水生水中的平均碳酸盐硬度5.21mmol/L。若循环水不进行降低碳酸盐硬度的处理，只加稳定剂，循环水的浓缩倍率只能维持在2倍左右。循环水排污量大，不利于节水。要维持循环水系统的碳酸盐硬度10mmol/L，又要获得较高的浓缩倍率，使排污率降低，就必须将多余的碳酸盐硬度除掉。要维持循环水系统的碳酸盐硬度10mmol/L，在循环水系统水容量不变的情况下，需要去除相当于循环水补充水的碳酸盐硬度。当采用旁流弱酸处理系统的情况下，旁流弱酸处理出水残留碳酸盐硬度按1mmol/L计算，旁流系统应处理的水量为885m3/h。按照设计，在该系统建成投用后，四台300MW机组平均新鲜水用量为2225m3/h，排水量下降为200m3/h左右，工业冷却水回收利用率为92％，平均耗水量为0.515m3/s·GW；夏季昀大耗水量0.607m3/s·GW。40火电厂循环冷却水处理技术研讨会论文集2006.9西安表44×300MW循环水旁流弱酸处理补给水量一览表需水量(m3/h)耗水量(m3/h)工况参数年均夏季年均夏季备注冷却塔蒸发损失1624199616241996年均1.106％，夏季1.36％冷却塔风吹损失1481481481480.1％冷却塔排污水量19622219622215做为冲渣水，127用于除灰和输煤主厂房内工业用水55710772626用于循环水补充水，26仅指损失水量主厂房外工业用水57572222空压机冷却水20做为循环水补充水，15回收净化站除渣装置用水28281313输煤喷洒冲洗除尘和除灰用水12712700锅炉补给水65656565生活杂用水3030101020回收净化站未预见水量121121121121总计22252623百万千瓦耗水量(m3/s)0.5150.6074循环水旁流弱酸处理系统运行分析4.1运行情况循环水旁流弱酸处理系统于2003年9月20日调试完毕后投入使用。在投运初期，由于需要对系统进行完善，运行一直时断时续，在2004年开始正常投入了运行。当四台机组满负荷发电时，弱酸处理系统昀大处理量为650m3/h左右，即使在夏季，其处理能力完全能够满足机组用水要求；循环水旁流弱酸处理系统正常投运时，除锅炉捞渣机、输煤系统冲洗用水，除灰拌湿系统用循环水外，循环水冷却塔排污门全关，单位发电量取水量明显下降，节水效果显著。表5弱酸处理系统处理水量同期比较装机容量发电量弱酸处理水量硫酸用量循环水平均浓缩倍率年月MW亿kw·hm3吨＃1机组＃2机组＃3机组＃4机组2003/16004.5239350793.4443.632003/26004.06401299814.934.472003/36004.3647193284.685.015.242004/112008.63425200226.44.334.64.922.972004/212008.484190001985.185.374.665.232004/312007.73425210254.74.555.834.345.0841火电厂循环冷却水处理技术研讨会论文集2006.9西安表6投产以来用水情况统计表装机容量发电量新鲜水用量发电取水量备注年度MW亿kw·h万m3kg/kW·h20003005.12200.83.929月6日＃1机组有产200160018.74623.053.326月30日＃2机组有产200260037.58958.722.552003120060.581397.02.31＃3机组6月5日投产。＃4机组11月30日投产2004120089.781681.91.872005120080.731562.41.934.2水平衡试验2006年3月8日－20日，对全厂水平衡进行了测试。测试期间，机组平均负荷100MW左右。其结果如下：全厂平均总取水量为1852.5m3/h。全厂循环水量为101308.5m3/h；回用水量为888.5m3/h；复用水量为104856m3/h；浓缩倍率5.78。全厂总用水量为104856m3/h（总取水量+循环水量+回用水量）。全厂总损失水量为1550m3/h，全厂外排水总量为305.5m3/h。全厂复用水率98.3%；远远大于国家规定汽轮机循环水为闭式循环的电厂应大于95%的要求。全厂平均单位发电取水量1.71kg/kW·h，较国内平均发电水耗相比较低，达到或优于国外同类型发机组的耗水指标。4.3节水减污效益分析2001年10月，两机组全厂水平衡试验，平均单位发电取水量为2.41kg/kW·h。2006年3月，四台机组全厂水平衡试验，平均单位发电取水量仅为1.81kg/kW·h。2004年度至2005年，全厂发电量170.51亿kW·h，减少新鲜水量1023万m3。按现行水价0.65元/m3、水资源费0.15元/m3和排污费0.10元/m3计算，每年可节约费用支出920.75万元。扣除设备折旧和运行费用，实际收益额已达665.39万元。华能平凉电厂循环水旁流弱酸处理系统工程的建成投产，使全厂单位发电取水量显著下降。不但为本厂的可持续发展奠定了良好的基础，而且在节约水资源、保护当地生态环境等社会效益方面起到了不可估量的作用，实现了经济效益和社会效益双丰收。随着我国经济和社会的不断发展，工业用水方面的各种收费会逐年上升，届时经济效益会更加显著。5结论（1）循环水采用旁流弱酸处理技术，可以有效地去除循环水中的悬浮物及有机物、胶体、铁、锰等，提高弱酸系统的处理效率，降低循环水的碳酸盐硬度，维持循环水高浓缩倍率运行，大大减少循环水的排污量，节约用水；同时提高循环水的清洁度，改善凝汽器铜管的运行水环境，减轻或防止凝汽器铜管的腐蚀。（2）采用旁流处理可以根据循环水碳酸盐硬度的不同，