热电厂锅炉补给水处理系统的比较.pdf

2009年, 第 2期 - p | - 收稿日期: 2009- 01- 20 作者简介: 杨贵盛 ( 1978- ), 男, 江西临川人, 工程师,主要从事电厂水处理及烟气治理研究。 热电厂锅炉补给水处理系统的比较 杨贵盛 1, 蔡伟明2, 王文杰3 ( 1. 中国联合工程公司, 浙江 杭州 310022 ; 2. 杭州城建工程项目管理有限公司, 浙江 杭州 310001; 3. 天津天保热电有限公司, 天津 300000) 摘 要: 对两种锅炉补给水处理方案进行了技术、 经济上的比较, 结果表明反渗透 - 离子交换法在技术上优于 离子交换法, 但固定投资及运行费用高于离子交换法。 关键词: 锅炉补给水; 反渗透; 离子交换 中图分类号: TK223. 5 文献标识码: A 文章编号: 1004- 3950( 2009) 02- 0057- 03 Co mparison of two boilermakeup water treatment systems in co -generation power plant YANG Gui -sheng 1, CAI Wei- ming2, WANG Wen-jie3 (1. China United Engineering Corporation, Hangzhou 310022 , China ;2 . HangzhouU rban Construction Project ManagementCo . , Ltd , Hangzhou 310001 , China ; 3 . T ianjin Tianbao Co -generation Co . , Ltd, Tianjin 300000 , China) Abstract : Technique and economy comparisonwas described bet ween two sche mes of chemicalwater treatment . Results showed that the syste m of reverse osmosisw ith ion-exchange had advantages over ion-exchange process, but its fixed in- vestment and operation costwere higher than those of ion-exchange process . K ey words : boilermakeupwater ;reverse osmosis;ion-exchange 0 引 言 锅炉补给水对热电厂起着维持热力系统正常 的水汽循环运行以及补充对外供热损失的重要作 用。热电厂机组的参数高, 对外供热量大, 因此选 择补给水处理系统不仅要系统安全可靠, 还要技 术先进和运行经济。 目前常用的锅炉补给水处理工艺主要有以下 两种: ( 1)离子交换法 (包括强、 弱离子交换联合运 用 ); ( 2)反渗透 - 离子交换法。 前者单纯利用离子交换树脂的功能基团与水 中的阴、 阳离子进行交换, 起到脱除离子和净化水 质的作用。后者在前者的基础上做了一些改进, 利用反渗透脱除水中大部分离子, 再利用离子交 换树脂脱除剩下的离子。 本文根据某实际工程, 对上述两个水处理工 艺进行技术、 经济的比较, 力求真实全面反映这两 种系统的各自特点。 1 工程概况 某供热电厂锅炉为高温高压锅炉, 补给水量 为 300 t/h , 补水水质需达到标准 [ 1]为: 硬度: U 0 Lmol/L, SiO2: [ 20 Lg/L, 电导率: [ 0 . 3 LS/cm。 原水水质如表 1所示。 表 1 原水水样水质分析报告mg/L 阳离子阴离子其他项目 Ca2+2 . 72Cl - 3. 95 游离 CO2 - M g2+1 . 12 SO2- 4 2. 5耗氧量5 . 6 Na+ K+ 3 . 23 HCO - 3 1. 55SiO2- 3 5 . 6 CO2- 3 - 总硬度 (以 CaCO3计 ) 190 Fe3+- NO - 3 - 暂时硬度 (以 CaCO3计 ) 77. 5 Fe(总 )-NO - 2 -余氯- M n2F-- 总碱度 (以 CaCO3计 ) 77. 5 p H7 . 4PO 3- 4 -氨氮- 亚硝酸盐氮- TDS547 实用节能技术 - p } - 根据原水水质及补给水的水质要求, 离子交 换法及反渗透 - 离子交换法均可满足锅炉补给水 的水质要求, 两个方案具体流程如下。 离子交换法 (简称方案一 ): 活性炭过滤器 ( 8 @ <3200 , HCP= 2000 mm ) y 强酸阳离子交换器 ( 3 @ <3000, HCP = 2800 mm, 无顶压逆流再生 ) y 除二氧化碳器 ( 3 @ <2500 , HCP= 2500 mm ) y中间水箱 y中间水泵 y 弱碱阴离子交换器 ( 3 @ <3000, HCP = 2800 mm, 顺流再生 ) y强碱阴离子交换器 ( 3 @ < 3000 , HCP= 1400mm, 无顶压逆流再生 ) y混合离子交 换器 ( 3 @ <2500 , HRC/ HRA= 500/1000 mm ) y 除 盐水箱 ( 2 @ 1000 m 3 )。 反渗透 - 离子交换系统 (简称方案二 ): 清水y氧化剂加药y板式换热器 y多介质过 滤器 ( 8@ < 3200 , HCP = 2000 mm ) y还原剂加药 y阻垢剂加药y保安过滤器y一级高压泵 y一级 RO装置 ( 3 @ 82m 3 /h, 回收率 75 ) y RO产水箱 | { 浓水箱 ( 300 m 3 ) y二级高压泵 y二级 RO装置 ( 1 @ 54m 3 /h , 回收率 75 % ) RO产水箱 ( 1 @ 1000 m 3 ) y强酸阳离子交换 器 ( 3 @ <3000 , HCP= 2400mm, 无顶压逆流再生 ) y除二氧化碳器 ( 3 @ <2500 , HCP = 2500 mm ) y 中间水箱y中间水泵 y 强碱阴离子交换器 ( 3 @ <3000 , HCP= 2400mm, 无顶压逆流再生 ) y混合 离子 交换器 ( 3 @ <2500 , HRC/HRA= 500/1000 mm) y除盐水箱 ( 2 @ 1000 m 3 ) 两个方案的产水水质、 用水指标均相同, 为便 于比较, 两个方案均采用程序控制。 2 技术比较 方案一: 系统为传统处理工艺, 技术成熟可 靠, 但系统运行周期易受原水水质影响。当原水 含盐量超过适用范围时, 系统将难以运行。当水 质较差时交换器再生频繁, 工人劳动强度高, 因此 该系统宜程序控制运行。由于交换器需用频繁再 生, 系统酸碱耗量高, 对外界水质污染大。 方案二: 反渗透技术先进成熟, 易于程控。反 渗透膜是通过压力渗透的原理净化水质, 因此出 水水质主要受膜本身质量影响, 对外界水质波动 不敏感。本方案经反渗透预脱盐后, 水中盐分急 剧下降, 离子交换系统运行工况得到极大改善, 周 期也明显延长。 方案一和方案二的运行数据如表 2所示。 表 2 两个方案的运行数据 [ 2] 方案一方案二 阳床再生周期 /h12. 6420 阴床再生周期 /h18180 混床再生周期 /h500500 年酸耗量 /t3200120 年碱耗量 /t2400120 年耗阻垢剂 /t)) )5. 5 年耗氧化剂 /t)) )54 年耗还原剂 /t)) )8. 1 反渗透清洗周期 /mon)) )3 年电耗 /万 kWh216432 由表 2数据可知: 方案二采用反渗透预脱盐 后, 离子交换周期延长到方案一的 10~ 30倍, 酸 碱耗量下降到方案一的 5 % 左右, 其余化学品耗 量极为有限, 充分体现了反渗透的预脱盐优势。 但方案二的电耗比方案一大, 主要是因为离子透 过反渗透膜时需要克服较大的渗透压。 综合上述, 方案二在保护后续设备、 减轻工人 操作强度以及保护环境方面均要优于方案一。 3 经济比较 由于方案二相比方案一增加了完整的反渗透 处理单元, 将不可避免增加制水系统的固定投资 和运行成本。两个方案的固定投资及运行成本比 较分别见表 3及表 4 。 表 3 固定投资比较万元 项目方案一 ( 1)方案二 ( 2)差额 [ ( 1) - ( 2) ] 设备费7201200- 480 填料360180180 主材120150- 30 安装调试1001000 自动控制1501500 电气120200- 80 土建5205200 合计20902500- 410 实用节能技术 2009年, 第 2期 - p ~ - 表 4 年运行费用比较 项目 单价 /元# t - 1 方案一 ( 1) 用量 /t费用 /万元 方案二 ( 2) 用量 /t费用 /万元 差额 /万元 ( 1) - ( 2) 酸5123200164. 11206. 2157. 9 碱6412400153. 81207. 7146. 1 阻垢剂51282) ))) ))5 . 528. 2- 28. 2 氧化剂12820) ))) ))5469. 2- 69. 2 还原剂11965) ))) ))8 . 19. 7- 9. 7 电耗 /万 k W h0. 5元 /k W h216108432216. 0- 108 蒸汽40150062400096. 0- 90. 0 活性炭120001518)) ))) )18 阳树脂750064. 51 . 51. 13. 4 强碱阴树脂18000610 . 81 . 52. 78. 1 弱碱阴树脂25000512 . 5)) ))) )12 . 5 RO膜 (三年后 )6300元 /支) ))) ))11069. 3- 69. 3 合计477. 7506. 1- 28. 4 注: 1. 由于两个方案排水量相同 费用不参加比较; 2 . 蒸汽主要用于反渗透系统冬季生水加热, 当工程所在地冬季气 候暖和 (如广东、 海南等地 )时, 该费用可省。 由表 3及表 4可知, 方案一比方案二在固定 投资方面节约 410万元, 年运行费用节约 22. 1万 元。因此在当前价格水平下, 方案一的固定投资 和运行费用均低于方案二。当反渗透膜元件价格 下降三分之一时, 方案二与方案一的运行费用将 基本持平。需要特别指出的是, 如果不考虑反渗 透系统冬季生水加热的因素, 方案二的年运行成 本将比方案一节约近 60万元。 4 结 论 在对两个锅炉补给水处理方案进行比较后可 以得出以下结论: 反渗透 - 离子交换法在技术上 比离子交换法更为先进; 其固定投资和年运行成 本上高于离子交换法, 但两方案的运行成本差额 随反渗透膜元件价格的降低而缩小。在某些特定 地方, 方案二的运行成本有可能低于方案一。综 合考虑节能减排、 环境保护等方面的积极因素, 方 案二更值得推广。 参考文献: [ 1] GB/T12145- 1999 . 火力发电机组及蒸汽动力设备 水汽质量 [S]. [ 2] 丁桓如. 锅炉水处理初步设计 [M ]. 北京: 水力电力 出版社, 1995 . 报 道 今年重庆市市政车辆率先试用生物柴油 今年重庆市部分市政车辆将率先试用重庆本土生产的生物柴油, 这个项目近期将在第四届建科展 上模拟展出。 重庆本土生产的生物柴油, 是在餐饮废油的基础上提炼而成的, 由解放军后勤工程学院研制。这一 项目的负责人陈立功教授指出, 重庆火锅和川菜烹调用油量非常大, 一年全市至少要产生 20万 t餐饮 废油, 这为提炼生物柴油提供了相当大的基础油量。目前, 在实验室已经可以做到 1 h内利用 5 . 5 L餐 饮废油, 生产出 5 L生物柴油, 按照现在菜籽油的价格水平, 这种生物柴油的价格比现行成品柴油价格 低 5%左右。 据陈教授介绍, 今年重庆市部分市政环卫车将率先试用这种生物柴油, 使用生物柴油的车辆, 不用 更改车辆设计。根据生物柴油在重庆市的推广计划, 一旦重庆市的生物柴油生产量能达到一年 1000~ 1500 ,t 将进行大面积推广, 届时, 重庆市餐饮企业的餐饮废油将由市政部门统一回收, 家庭产生的餐饮 废油则有小区回收后, 送到指定的集中点, 相关的成本费用将从垃圾处理费中提取。 u 本刊 实用节能技术