- 上一篇電廠化學(xué)水處理技術(shù)的進(jìn)展與應(yīng)用發(fā)布時間:2015-06-29隨著國內(nèi)火電機(jī)組的不斷擴(kuò)建,機(jī)組的參數(shù)與容量不斷提高,電廠化學(xué)水處理發(fā)生了深刻的變化。電廠化學(xué)水處理在技術(shù)選用方式、設(shè)備布置、工藝流程、控制監(jiān)測、運(yùn)行維護(hù)、生產(chǎn)管理等環(huán)節(jié)均發(fā)生了深刻的變化。 1.鍋爐補(bǔ)給水處理 傳統(tǒng)的鍋爐補(bǔ)給水預(yù)處理通常采用混凝與過濾處理。國內(nèi)大型火電廠澄清處理設(shè)備多為機(jī)械加速攪拌澄清池,其優(yōu)點(diǎn)是:反應(yīng)速度快、操作控制方便、出力大。近年來,變頻技術(shù)不斷地應(yīng)用到混凝處理中去,進(jìn)一步提高了預(yù)處理出水水質(zhì),減少了人工操作。在濾池的發(fā)展方面,以粒狀材料為濾料的過濾技術(shù)經(jīng)歷了慢濾池、快濾池、多層濾料濾池等發(fā)展階段,在改善預(yù)處理水質(zhì)方面發(fā)揮了一定的作用。但由于粒狀材料的局限性,使過濾設(shè)備的出水水質(zhì)、截污能力和過濾速度均受到較大的限制。目前,以纖維材料代替粒狀材料作為濾源的新型過濾設(shè)備不斷地出現(xiàn),纖維過濾材料因尺寸小、表面積大及其材質(zhì)柔軟的特性,具有很強(qiáng)的界面吸附、截污及水流調(diào)節(jié)能力。代表性的產(chǎn)品有纖維球過濾器、膠囊擠壓式纖維過濾器、壓力板式纖維過濾器等。 在鍋爐補(bǔ)給水預(yù)脫鹽處理技術(shù)方面,反滲透技術(shù)(簡稱RO)的發(fā)展已成為一個亮點(diǎn)。反滲透最大的特點(diǎn)是不受原水水質(zhì)變化的影響,反滲透具有很強(qiáng)的除有機(jī)物和除硅能力,COD的脫除率可達(dá)83%,滿足了大機(jī)組對有機(jī)物和硅含量的嚴(yán)格要求。反滲透由于除去了水中的大部分離子(一般為90%左右),減輕了下一道工序中離子交換系統(tǒng)的除鹽負(fù)擔(dān),從而減少酸、堿廢液排放量,降低了排放廢水的含鹽量,提高了電廠經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。 在鍋爐補(bǔ)給水除鹽處理方面,混床仍發(fā)揮著不可替代的作用,而混床本身的發(fā)展主要體現(xiàn)在兩個方面:環(huán)保與節(jié)能。填充床電滲析器(電除鹽)CDI(EDI)是將電滲析和離子交換除鹽技術(shù)組合在一起的精脫鹽工藝,樹脂的再生是由通過H2O電離的H+和OH-完成,即在直流電場中電離出來的H+和OH-直接充當(dāng)樹脂的再生劑,不需再消耗酸、堿藥劑。同時,該裝置對弱電離子,如SO2、CO2的去除能力也較強(qiáng)。 2.鍋爐給水處理 鍋爐給水目前用氨和聯(lián)氨的揮發(fā)性處理較成熟,但它比較適用于新建的機(jī)組,待水質(zhì)穩(wěn)定后可轉(zhuǎn)為中性處理和聯(lián)合處理。加氧處理改變了傳統(tǒng)的除氧器、除氧劑處理,創(chuàng)造氧化還原氣氛,在低溫狀態(tài)下即可生成保護(hù)膜,抑制腐蝕。此法還可以降低給水系統(tǒng)的腐蝕產(chǎn)量,減少藥品用量、延長化學(xué)清洗間隔、降低運(yùn)行成本。氧化性水化學(xué)運(yùn)行方式在歐洲的應(yīng)用較為普及,國內(nèi)基本處于研試階段。必須強(qiáng)調(diào)的是,氧化性水化學(xué)運(yùn)行方式僅適用于高純度的給水,并應(yīng)注意系統(tǒng)材質(zhì)與之的相容性。 3.鍋爐爐水處理 爐內(nèi)磷酸鹽處理技術(shù)已有70余年的歷史,現(xiàn)在全世界范圍內(nèi)有65%的汽包鍋爐使用過爐水磷酸鹽處理。由于以前的鍋爐參數(shù)較低,水處理工藝落后,爐水中常常出現(xiàn)大量的鈣鎂離子,為防止鍋爐結(jié)垢,不得不向鍋爐中加入大量的磷酸鹽以去除爐水中的硬度,這樣,爐水的pH值就非常高,堿性腐蝕問題顯得特別的突出。在這樣的情況下,協(xié)調(diào)磷酸鹽處理應(yīng)運(yùn)而生,并取得了一定的防腐效果。但隨著鍋爐參數(shù)不斷的提高,磷酸鹽的“隱蔽&dquo;現(xiàn)象越來越嚴(yán)重,由此引起的酸性腐蝕也越來越多。而在另一方面,高參數(shù)機(jī)組的鍋爐補(bǔ)給水系統(tǒng)已全部采用二級除鹽,凝結(jié)水系統(tǒng)設(shè)有精處理裝置。這樣,爐水中基本沒有硬度成分,磷酸鹽處理的主要作用也從除硬度轉(zhuǎn)為調(diào)整pH值防腐。因此,近10年來,人們又提出低磷酸鹽處理與平衡磷酸鹽處理。低磷酸鹽處理的下限控制在0.3~0.5mg/L,上限一般不超過2~3mg/L。平衡磷酸鹽處理的基本原理是使?fàn)t水磷酸鹽的含量減少到只夠與硬度成分反應(yīng)所需的最低濃度,同時允許爐水中有小于1mg/L的游離NaOH,以保證爐水的pH值在9.0~9.6的范圍內(nèi)。 4.凝結(jié)水處理 目前絕大部分300MW及以上的高參數(shù)機(jī)組均設(shè)有凝結(jié)水精處理裝置,并以進(jìn)口為主,其再生系統(tǒng)的主流產(chǎn)品是高塔分離裝置與錐底分離裝置。但真正能實現(xiàn)長周期氨化運(yùn)行的精處理裝置并不多,僅有廈門嵩嶼電廠等少數(shù)幾家,嵩嶼電廠混床的運(yùn)行周期在100天以上,周期制水量達(dá)50萬以上。從環(huán)保與經(jīng)濟(jì)的角度出發(fā),實現(xiàn)氨化運(yùn)行將是今后精處理系統(tǒng)的發(fā)展方向。另外,在設(shè)備投資、設(shè)備布置與工藝優(yōu)化方面,應(yīng)考慮盡可能多地利用電廠原有的公用系統(tǒng),如減少樹脂再生用的風(fēng)機(jī)及混床的再循環(huán)泵等,盡可能把系統(tǒng)的程控裝置和再生裝置安裝在鍋爐補(bǔ)給水側(cè),以利實現(xiàn)集中化管理。 另一方面,具有過濾與除鹽雙重功能的粉末樹脂(POWDEX)精處理系統(tǒng)也逐步得到應(yīng)用,如福州華能二期、南通華能二期等電廠。但由于粉末樹脂的價格較高,主要依賴于進(jìn)口,使得粉末樹脂精處理裝置的推廣應(yīng)用受到了一定的限制。 5.循環(huán)水處埋 采用閉式循環(huán)冷卻的火電廠,冷卻水的循環(huán)回用和水質(zhì)穩(wěn)定技術(shù)的開發(fā)是水處理工作的重點(diǎn)。發(fā)達(dá)國家循環(huán)水濃縮倍率已達(dá)6~8倍,國內(nèi)大多數(shù)電廠的循環(huán)水濃縮倍率在2~3倍左右,國內(nèi)火電廠應(yīng)在提高循環(huán)水重復(fù)利用效率上下功夫。為避免磷系水處理藥劑對環(huán)境水體的二次污染,低磷和非磷系配方的高效阻垢分散劑、多元共聚物水處理藥劑逐漸得到應(yīng)用。采用開式排放冷卻的火電廠,特別是以海水作為冷卻水的濱海電廠,冷卻水一般采用加氯處理,其常見的裝置是美國CapialConol公司的產(chǎn)品。但是,也有部分電廠采用電解海水產(chǎn)生次氯酸鈉作為殺生劑。如漳州后石電廠、北侖港電廠等。 6.廢水處理 目前,國內(nèi)大型的電廠工業(yè)廢水處理的布置基本套用寶鋼電廠的廢水處理模式,即采用廢水集中匯集,分步處理的方式。一般采用以鼓風(fēng)曝氣氧化、pH調(diào)整、混凝澄清、污泥濃縮處理等為主的工藝。但這種處理方式的缺點(diǎn)是對水質(zhì)復(fù)雜且變化范圍大的來水的處理難度較大,并影響到廢水的綜合回收利用。近年來,兩相流固液分離技術(shù)逐步得到應(yīng)用,該技術(shù)采用一次加藥混凝、在一個組合設(shè)施內(nèi)完成絮凝、沉淀、澄清、浮渣刮除和污泥濃縮等工藝過程,使水中的泥沙、懸浮固體物、藻類懸浮物和油在同一設(shè)施內(nèi)分離出來。該處理技術(shù)提高了出水水質(zhì),降低了處理成本,擴(kuò)大了回用范圍。
水處理化學(xué)品機(jī)遇蘊(yùn)藏何處?
自去年6月以來國際油價大跌,可能會抑制全球水處理市場的增長,但世界水處理化學(xué)品生產(chǎn)商卻紛紛表示看好2015年前景。IHS化學(xué)公司也估測,在2014年全球水處理化學(xué)品消費(fèi)市場約為122億美元的基礎(chǔ)上,2019年之前該市場將維持年均3.6%的增速,與2014年的增長水平相當(dāng)。
到底增長的機(jī)遇蘊(yùn)藏何處?穩(wěn)步增長的信心何來?知名企業(yè)給出的判斷是:工業(yè)客戶不斷采用新技術(shù)、新建電廠投資增加、市政污水處理需求增多正是水處理市場穩(wěn)增的三大牽引力。
能源領(lǐng)域:
電力行業(yè)成就巨大新市場
過去幾年,能源市場中的油氣生產(chǎn)和電力行業(yè)一直呈現(xiàn)健康發(fā)展趨勢。特別是北美水力壓裂技術(shù)蓬勃發(fā)展帶動了水處理化學(xué)品的需求,大量水處理化學(xué)品供應(yīng)商調(diào)整戰(zhàn)略以服務(wù)這個市場。但是自去年6月以來,國際油價大跌可能會抑制這一市場的增長。
Solenis公司(原亞什蘭水處理業(yè)務(wù)部)總裁兼首席執(zhí)行官JohnPanichella預(yù)測今年石油和天然氣行業(yè)將放慢發(fā)展速度,從而影響水處理市場。目前市場人士普遍預(yù)計,2015年油氣行業(yè)新鉆井?dāng)?shù)量將比前幾年顯著減少。根據(jù)IHS能源公司的預(yù)測,今年布倫特原油均價為66美元/桶,低于支持新井鉆探所需70~75美元/桶的水平。然而,對于已經(jīng)投產(chǎn)的鉆井,尤其是水壓裂鉆井,仍然需要使用大量的水。所以這一塊仍然是一個巨大市場。
對于美國來說,雖然上游市場可能受到抑制,但油氣行業(yè)的中游市場—管道、采集系統(tǒng)和氣體處理廠需求仍然很穩(wěn)定。
從長遠(yuǎn)來看,油氣行業(yè)甚至在新井方面,仍然是水處理化學(xué)品需求的一個增長動力。Panichella表示,目前國際油價正處于一個周期的底部,未來幾年將開始走出低谷恢復(fù)上漲。
實際上石油和天然氣價格走低對于發(fā)電行業(yè)來說是一個利好。由于發(fā)電廠需要使用大量的水,因此對于水處理化學(xué)品的需求也比較大。市場人士普遍認(rèn)為,未來電力行業(yè)將成為水化學(xué)品新的巨大增長市場。
目前世界許多地區(qū)都在計劃新建發(fā)電廠。除北美地區(qū)外,新興市場如中國和東南亞地區(qū)電力需求還將繼續(xù)快速增長,不管是新電廠的建設(shè)還是老電廠的改造,都會帶動水處理化學(xué)品需求增長。
工業(yè)應(yīng)用:
新技術(shù)點(diǎn)亮前進(jìn)道路
不同行業(yè)的水處理化學(xué)品市場需求增速各不相同。對于包括食品和飲料、紙漿和造紙、化學(xué)加工的工業(yè)水處理市場來說,新技術(shù)最為關(guān)鍵。工業(yè)客戶往往率先采用尖端技術(shù)進(jìn)行水回用,追求水的零排放。對于工業(yè)用戶來說,采取新技術(shù)最關(guān)鍵的動力還是經(jīng)濟(jì)方面的考量,因為減少用水就意味著更高的投資回報率。市政用戶考慮更多的是當(dāng)?shù)厮Y源的稀缺性或法律影響。當(dāng)然,當(dāng)?shù)厮Y源稀缺和法規(guī)監(jiān)管也是工業(yè)客戶的主要推動力。在美國西南部,比如得克薩斯州和加利福尼亞州由于水資源稀缺,這些地區(qū)的工業(yè)用戶通常會考慮全部水資源重復(fù)使用而且?guī)缀醪煌馀诺拈]環(huán)系統(tǒng)。
隨著工業(yè)化進(jìn)程和社會發(fā)展,人們對水回用和零排放的興趣不斷增大。美國水務(wù)公司營銷和戰(zhàn)略副總裁拉馬爾˙巴恩斯表示,現(xiàn)今工業(yè)生產(chǎn)實現(xiàn)零排放和回水使用越來越多。
法規(guī)通常也是重要的驅(qū)動因素。加利福尼亞州已宣布到2020年將削減用水20%。威斯康星州則已經(jīng)頒布嚴(yán)格的磷排放新規(guī),使某些水處理配方很難得到應(yīng)用。
傳統(tǒng)的石化工業(yè)則對零排放方案更加感興趣,如乙醇生產(chǎn)需蒸發(fā)大量的水,如果執(zhí)行零排放法規(guī)就不用購買昂貴的結(jié)晶設(shè)備。另外,北美制造業(yè)回歸對于水處理化學(xué)品供應(yīng)商來說也是一個福音。美國大量新項目需要更多的工業(yè)水。
新興市場:
經(jīng)濟(jì)增長帶動需求放量
新興市場地區(qū)除了發(fā)電行業(yè)將帶動水處理化學(xué)品需求增長之外,新興市場的快速發(fā)展將成為推動市場增長的主要因素。Panichella分析指出,盡管新興市場地區(qū)增速放緩,但仍然比西方世界要快速,因而會帶動許多行業(yè)的水處理化學(xué)品消費(fèi)增長。比如像廢水排放和再利用等法規(guī)都將成為推動水處理化學(xué)品需求增長的有利因素。
對于中國來說,水法規(guī)特別重要。盡管中國經(jīng)濟(jì)增長放緩和基礎(chǔ)設(shè)施投資在下降,但是中國政府越來越重視環(huán)境保護(hù),因而水處理項目尤其是市政污水工程項目并沒有放慢發(fā)展速度,特別是在水資源短缺的許多地區(qū)將建設(shè)更多的水處理項目。
在中國以外的新興市場,情況則顯著不同。Solenis公司非??春美朗袌龅脑鲩L潛力。印度AquaPharm公司總經(jīng)理DharmeshMangwani則稱,印度正在加快工業(yè)化發(fā)展,但水處理化學(xué)品使用量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于其期望的值。AquaPharm是一家產(chǎn)值7000萬美元水處理化學(xué)品供應(yīng)商,也是磷酸鹽主要供應(yīng)商。該公司業(yè)務(wù)主要集中在印度,客戶都在洗衣粉市場,而水處理客戶則在美國和歐洲。在他看來,目前印度法律對于水的重復(fù)利用或化學(xué)品的使用還支持得不夠。他希望隨著法規(guī)的進(jìn)一步建設(shè),未來印度企業(yè)也將減少用水量和增加回水使用,從而帶動水處理化學(xué)品市場增長。
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