辽宁阜新发电有限责任公司锅炉补给水处理工程.doc

辽宁阜新发电有限责任公司锅炉补给水处理工程
工程概况
　　辽宁阜新煤矸石热电厂新建工程于2004年正式立项。项目装机容量为2×12MW中温次高压机组，3×75m3/h循环流化床锅炉，发电机冷却机方式为空冷。项目的设计贯彻国家的能源、产业、环保政策和电力建设的基本方针、法规和规程，在已批复的可行性研究报告的基础上，采取有效的节能、节水、节约用地和原材料的措施，通过优化设计，努力控制工程造价和运行成本，充分利用各方面的优势，使本项目建成投产后具备竞价上网的能力，为电厂的现代化文明生产创造条件。本工程燃用阜新矿务局新邱矿、海州矿煤矸石，工程计划总资金17717万元。
此工程于2005年1月签定锅炉补给水处理系统采购合同，系统锅炉补给水量为40m3/h，循环冷却水补给水为20m3/h,水源为海洲矿井排水。主体设备供货日期为2005年10月，2006年4月开始调试， 2006年5月开始供水投运，至今运行稳定。
工程设计单位：化学工业第二设计院

工程供货、施工、调试单位：北京格兰特膜分离设备有限公司
本工程以矿井排水再利用和全膜法水处理为主要特征。
设计概要
场　　所：项目厂址位于辽宁省阜新市城南区水泉镇境内，现有煤矸石热电厂的西北部，与老厂区仅一墙之隔，北距城南车站约0.2km，距矿区铁路专用线0.15km，　　　　　距离海州矿区约7km，东距阜新十二厂0.4km。
原水情况：水源为海洲矿井排水，经厂外预处理后送入厂内生产消防蓄水池，锅炉补给水和循环补充水处理系统均采用该水质。水质分析报告中总含盐量为　　　　　1764mg/l，总硬度为11.5mmol/l，属于高含盐量、高硬度的水，其水质分析见表1。因矿井开采工作的特殊性，水质波动范围较大。生水池给水在试运行　　　　　时期浊度非常高，给水含盐量则在800-1000mg/l范围内波动。
产品水要求：锅炉补给水质量标准。硬度0μmol/l；二氧化硅≤20μg/l；电导率≤0.2μs/cm(25℃)。
工艺流程：射流曝气装置→生水池→供水泵→板式换热器 →杀菌剂添加装置→絮凝剂添加装置→锰钞除铁过滤器→不锈钢丝网过滤器→超滤→RO供水泵→阻垢剂添　　　　　加装置→还原剂添加装置→一级反渗透保安过滤器→一级反渗透设备→中间水箱分成两路
其中一路→输送水泵→循环水补充水
另一路→中间供水泵→除碳器→PH调节系统→二级反渗透保安过滤器→二级反渗透设备→EDI给水泵→EDI主机→除盐水池→除盐水泵→加氨装置→锅炉补　　　　　给水
供货范围置：化学水处理系统由锰砂过滤系统、超滤系统、一级RO系统、二级RO系统、EDI系统、加氨系统、仪表、阀门、控制设备和附属设施等组成。
平面布置：见图1。
设施规模：预处理流量110m3/h；超滤流量为90m3/h； 一级反渗透流量为2×36m3/h (设计温度：25°C)；二级反渗透流量为45m3/h (设计温度：25°C)； EDI产水　　　　　量为40m3/h。

膜单元设备配置：
超滤装置
数量：
3套
膜件型号：
SV-1060C
生产厂家：
加拿大/Savier
组件数量：
每套8支，共24支
使用年限：
≥5年
中空膜内/外径：
1.2mm/1.8mm
每支膜过滤面积：
40m2
过滤分子量：
45000道尔顿
膜材质：
PS（modified）
单膜件出力：
3-6 m3/hr
最大工作压力：
0.4Mpa
最高工作温度：
45.0℃
工作形式：
内压式
pH范围：
2.0-13.0
反冲洗过程总耗时：
30-60sec
反洗强度：
298-340 L/㎡h
反冲洗周期：
15-60min
反冲洗过程投加药品：
NaClO
化学清洗周期：
>180天
化学清洗时间：
30-60min
外壳材质：
PVC/ABS

一级反渗透膜装置
数量：
2套
膜件型号：
CPA3-8040
生产商：
美国/Hydranautics
数量：
每套36支，共72支
透过水量：
11000GPD（225psi测试条件）
除盐率：
99.7%
有效膜面积：
400ft2
材质：
芳香族聚酰胺
最高操作压力：
600psi
最高进口温度：
45℃
使用PH值范围：
3.0-10.0
膜壳数量
每套6支，共12支
排列方式
4-2

二级反渗透装置
膜件型号：
ESPA4
生产商：
美国/Hydranautics
数量：
24支
透过水量：
12000GPD（225psi测试条件）
除盐率：
99.2%
有效膜面积：
400ft2
材质：
芳香族聚酰胺
最高操作压力：
600psi
最高进口温度：
45℃
使用PH值范围：
3.0-10.0
膜壳数量
4支
排列方式
3-1

EDI装置
膜件型式及型号：
板式CP-3600
制造商：
加拿大/Canpure
膜组件总数量：
14支
最高操作压力：
60psi
最高进口温度：
45℃
进水TEA
£25ppm
进水PH
6.0-9.0
总硬度:
<0.5ppm
使用年限：
5年

工艺设计特点
针对低污染水源选取相应抗污染过滤元件

　　超滤组件选定品牌为加拿大Savier /SV-1060C，工作形式为内压，有利于污堵物质的反洗去除；截留分子量为45000道尔顿，产水质量好，有利于后续设备的稳定运行；膜丝采用软浇注专利技术，韧性更强；膜丝为电中性材质，通量恢复更容易；膜丝亲水性处理，过滤通量高，运行压力低；采用较粗内径的毛细管超滤丝，抗污染和可恢复能力更强。

一级反渗透膜选型兼顾脱盐性和透水性

　　针对高含盐量原水，一级反渗透膜元件选定美国海德能CPA3-8040。由于该组件的平均脱盐率为99.7%，且具有较高的透过水量（11000GPD，225psi，1500ppmNaCl溶液测试条件），是透水性和脱盐性的最佳组合。这一选择，使得一级反渗透系统脱盐率维持较高水平的同时，最大限度的降低了运行压力，节约电耗。

二级反渗透使用大通量膜组件降低成本

　　二级反渗透膜采用美国海德能低压大通量膜ESPA4，具有超低的运行压力，较高的水通量（12000GPD，225psi，1500ppmNaCl溶液测试条件），节省运行电耗。本项目二级反渗透系统经特殊设计，单支膜平均产水量达到1.875m3/h，减少了膜组件的数量，有效降低了投资成本和运行费用。

完善且先进的控制系统

　　本工程在化水车间设集中控制室，采用上位机与分站式PLC相结合的方式实现自动控制，留有与主控室DCS、管理层MIS、以及其他辅助控制系统的接口。在集控室内设1台操作员站作为主要的人机接口方式，通过CRT画面、键盘和鼠标对过程进行监视和控制，在CRT上能显示工业用水预处理和化学水处理工艺流程画面和相关运行参数，在记录和管理所有运行参数、报警信息的同时，均能通过打印机进行制表。

　　对于电动阀门、电磁阀、泵等转动机械除了程序自动控制和在CRT上进行远方手动控制外，还可在就地控制箱信号灯指示下，通过必要的操作按钮、控制开关进行操作。三种控制方式的选择，有力的保证了系统和设备的安全性。

有效的节水措施
节水的设计思想

　　业主和设计单位在提高水的重复利用方面作了大量工作，且收效显著。比如：为减少冷却塔风吹水量损失，塔内加装了除水器，从而使风吹水量损失由循环水总量的0.5%降低至0.1%；工业水系统中使用后清洁的排水尽量回收利用，作为循环水系统的补充水；对输煤系统、除灰系统、灰场喷洒的用水采用循环排污回收水，以减少新鲜水耗量等等。根据业主提供的水质资料及该机组对锅炉补给水要求，水处理工艺设计在尽可能的范围内，做到了节约用水。水量平衡图见图2。其中将EDI浓水和二级反渗透浓水全部回用，和一级反渗透浓水全部再利用是本工程的节水亮点。

补给水系统的节水措施
1. 将EDI系统浓水回流至超滤产品水箱，为3.7m3/h。
2. 二级反渗透系统浓水回流至超滤产品水箱，为7.9m3/h。
3. 反渗透一级浓水汇集至水箱为24.1m3/h，用于反洗锰砂过滤器为6.25m3/h，用于反洗超滤为6.9m3/h，其余10.95m3/h用于冲洗厕所、浇花和其它用途。
4. 换热器冷凝水回流到生水箱，原水温度变化会导致使冷凝水量发生变化，平均为2.5m3/h。
5. 超滤错流反馈水回到生水箱7.2m3/h
水量计算数据
EDI进水量

　EDI设备水利用率为90﹪，产水量为40m3/h。极水排放0.8 m3/h，其余浓水全部回用至超滤产水箱3.7 m3/h。则EDI进水量：40/0.9=44.5m3/h。

二级反渗透的进水量

　二级反渗透的产水44.5m3/h，水利用率为85﹪，另15%浓水全部回用至超滤产水箱。则二级反渗透的进水量：44.5/0.85=52.4m3/h。
一级反渗透的进水量

循环水补充水为20m3/h，二级反渗透的进水量52.4m3/h，一级反渗透水利用率为75﹪，另25%浓水全部再利用。则一级反渗透的进水量：（52.4+20）/0.75=96.5 m3/h。
超滤有效产水量

　　一级反渗透的进水包括三部分：超滤产水、二级反渗透浓水、EDI装置浓水。其中：二级反渗透浓水反馈为52.4×15%=7.9 m3/h ， EDI装置浓水反馈总量为44.5×10% -0.8 = 3.7m3/h。则超滤有效产水量为：96.5 -7.9 – 3.7 = 84.9 m3/h。

超滤进水量

　超滤排放水和正洗消耗水量共计9.43m3/h，错流反馈水量：0.3×8×3=7.2m3/h；则超滤系统的进水量为：84.94 +9.43 +7.2 = 101.6 m3/h。

锰砂过滤器进水量

　锰砂过滤器正洗平均消耗水量为2.6 m3/h，锰砂过滤器进水量为101.6 + 2.6 =104.2m3/h。

水处理系统进水量

　生水池进水包括三部分：水处理系统进水量、超滤错流反馈水7.2m3/h、换热器冷凝水约2.5m3/h。所以水处理系统进水量为94.5m3/ h。

总结

　　此工程于2006年5月投运，并向后续设备供应合格水。稳定运行数据如下：锰砂过滤器产水量105m3/h，铁≤0.1mg/L；超滤系统入水压力0.1MPa，浓水0.08MPa，产水0.04MPa，产水量90m3/h，SDI平均值为1.0；一级反渗透入水压力1.1MPa，浓水出0.85MPa，产水量73 m3/h，入水电导1380μS/cm，产水电导10.6μS/cm，脱盐率为99.2%；二级反渗透入水压力1.0MPa，浓水出0.6MPa，产水量45m3/h，加碱后入水电导为21μS/cm，产水电导1.1μS/cm，脱盐率为94.8%；EDI系统直流电压180V，单组电流1.0A，产水量40m3/h，电阻率17MΩ•cm，二氧化硅8μg/L。如果将再利用水计算在内，系统回收率为：（40+20+10.95）/（94.5+2.5）= 73.14%。

膜法水处理工艺在此工程取得了令人满意的效果，也为矿井排水以及类似水源的合理利用做了非常有益的尝试。

图1：平面布置

图2：水量平衡图

表1：水质分析
名称：海洲矿井水
采样日期：3月24日
采样地点：海洲矿井排放水
分析日期：2004年3月24日
报告日期：2004年3月30日
序号
分析项目
单位
分析结果
序号
分析项目
单位
分析结果
1
混浊度
mg/l
混浊
20
耗氧量
mg/l
5.44
2
游离二氧化碳
mg/l
60.5
21
硝酸根
mg/l
0.8
3
PH
mg/l
7.19
22
亚硝酸根
mg/l
0
4
全固形物
mg/l
1785.0
23
磷酸根
mg/l

5
悬浮物
mg/l
20.5
24
铵离子
mg/l

6
溶解固形物
mg/l
1764.5
25
硫化物
mg/l

7
燃烧减量
mg/l
311.0
26
全铁离子
mg/l
0.7662
8
全 硅
mg/l
20.36
27
铝离子
mg/l

9
钙离子[1/2Ca2+]
mg/l
129.3
28
铜离子
mg/l
0.001
10
镁离子[1/2Mg2+]
mg/l
61.35
29
锌离子
mg/l

11
氯离子
mg/l
113.0
30
亚硫酸根
mg/l

12
硫酸根
mg/l
736.99
31
活性氯
mg/l

13
全碱度
mmol/l
9.11
32
溶解氧
mg/l

14
氢氧根
mmol/l
0
33
含油量
mg/l

15
碳酸根
mmol/l
0
34
导电度

2220
16
重碳酸根
mmol/l
9.11
35
钠离子
mg/l
318.4
17
全硬度[1/2 Ca2++1/2Mg2+]
mmol/l
11.5
36
活 硅
mg/l
12.84
18
暂时硬度
mmol/l
9.11
37
不活性硅
mg/l
7.52
19
永久硬度
mmol/l
2.39
38

备
注
σ=-0.59%
含盐量=1.13%
取样时水样混浊、臭，放置半天后水样澄清、臭味变小
水样各项目分析方法依据——《火力发电厂水汽试验方法标准规程汇编》

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