- 上一篇電廠化學水處理技術的進展與應用發布時間:2015-06-29隨著國內火電機組的不斷擴建,機組的參數與容量不斷提高,電廠化學水處理發生了深刻的變化。電廠化學水處理在技術選用方式、設備布置、工藝流程、控制監測、運行維護、生產管理等環節均發生了深刻的變化。 1.鍋爐補給水處理 傳統的鍋爐補給水預處理通常采用混凝與過濾處理。國內大型火電廠澄清處理設備多為機械加速攪拌澄清池,其優點是:反應速度快、操作控制方便、出力大。近年來,變頻技術不斷地應用到混凝處理中去,進一步提高了預處理出水水質,減少了人工操作。在濾池的發展方面,以粒狀材料為濾料的過濾技術經歷了慢濾池、快濾池、多層濾料濾池等發展階段,在改善預處理水質方面發揮了一定的作用。但由于粒狀材料的局限性,使過濾設備的出水水質、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備不斷地出現,纖維過濾材料因尺寸小、表面積大及其材質柔軟的特性,具有很強的界面吸附、截污及水流調節能力。代表性的產品有纖維球過濾器、膠囊擠壓式纖維過濾器、壓力板式纖維過濾器等。 在鍋爐補給水預脫鹽處理技術方面,反滲透技術(簡稱RO)的發展已成為一個亮點。反滲透最大的特點是不受原水水質變化的影響,反滲透具有很強的除有機物和除硅能力,COD的脫除率可達83%,滿足了大機組對有機物和硅含量的嚴格要求。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的除鹽負擔,從而減少酸、堿廢液排放量,降低了排放廢水的含鹽量,提高了電廠經濟效益和環境效益。 在鍋爐補給水除鹽處理方面,混床仍發揮著不可替代的作用,而混床本身的發展主要體現在兩個方面:環保與節能。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。 2.鍋爐給水處理 鍋爐給水目前用氨和聯氨的揮發性處理較成熟,但它比較適用于新建的機組,待水質穩定后可轉為中性處理和聯合處理。加氧處理改變了傳統的除氧器、除氧劑處理,創造氧化還原氣氛,在低溫狀態下即可生成保護膜,抑制腐蝕。此法還可以降低給水系統的腐蝕產量,減少藥品用量、延長化學清洗間隔、降低運行成本。氧化性水化學運行方式在歐洲的應用較為普及,國內基本處于研試階段。必須強調的是,氧化性水化學運行方式僅適用于高純度的給水,并應注意系統材質與之的相容性。 3.鍋爐爐水處理 爐內磷酸鹽處理技術已有70余年的歷史,現在全世界范圍內有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較低,水處理工藝落后,爐水中常常出現大量的鈣鎂離子,為防止鍋爐結垢,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,協調磷酸鹽處理應運而生,并取得了一定的防腐效果。但隨著鍋爐參數不斷的提高,磷酸鹽的“隱蔽&dquo;現象越來越嚴重,由此引起的酸性腐蝕也越來越多。而在另一方面,高參數機組的鍋爐補給水系統已全部采用二級除鹽,凝結水系統設有精處理裝置。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為調整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爐水磷酸鹽的含量減少到只夠與硬度成分反應所需的最低濃度,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。 4.凝結水處理 目前絕大部分300MW及以上的高參數機組均設有凝結水精處理裝置,并以進口為主,其再生系統的主流產品是高塔分離裝置與錐底分離裝置。但真正能實現長周期氨化運行的精處理裝置并不多,僅有廈門嵩嶼電廠等少數幾家,嵩嶼電廠混床的運行周期在100天以上,周期制水量達50萬以上。從環保與經濟的角度出發,實現氨化運行將是今后精處理系統的發展方向。另外,在設備投資、設備布置與工藝優化方面,應考慮盡可能多地利用電廠原有的公用系統,如減少樹脂再生用的風機及混床的再循環泵等,盡可能把系統的程控裝置和再生裝置安裝在鍋爐補給水側,以利實現集中化管理。 另一方面,具有過濾與除鹽雙重功能的粉末樹脂(POWDEX)精處理系統也逐步得到應用,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,主要依賴于進口,使得粉末樹脂精處理裝置的推廣應用受到了一定的限制。 5.循環水處埋 采用閉式循環冷卻的火電廠,冷卻水的循環回用和水質穩定技術的開發是水處理工作的重點。發達國家循環水濃縮倍率已達6~8倍,國內大多數電廠的循環水濃縮倍率在2~3倍左右,國內火電廠應在提高循環水重復利用效率上下功夫。為避免磷系水處理藥劑對環境水體的二次污染,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公司的產品。但是,也有部分電廠采用電解海水產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,國內大型的電廠工業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。一般采用以鼓風曝氣氧化、pH調整、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是對水質復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逐步得到應用,該技術采用一次加藥混凝、在一個組合設施內完成絮凝、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施內分離出來。該處理技術提高了出水水質,降低了處理成本,擴大了回用范圍。
水處理化學品機遇蘊藏何處?
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,但世界水處理化學品生產商卻紛紛表示看好2015年前景。IHS化學公司也估測,在2014年全球水處理化學品消費市場約為122億美元的基礎上,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。
到底增長的機遇蘊藏何處?穩步增長的信心何來?知名企業給出的判斷是:工業客戶不斷采用新技術、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增的三大牽引力。
能源領域:
電力行業成就巨大新市場
過去幾年,能源市場中的油氣生產和電力行業一直呈現健康發展趨勢。特別是北美水力壓裂技術蓬勃發展帶動了水處理化學品的需求,大量水處理化學品供應商調整戰略以服務這個市場。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(原亞什蘭水處理業務部)總裁兼首席執行官JohnPanichella預測今年石油和天然氣行業將放慢發展速度,從而影響水處理市場。目前市場人士普遍預計,2015年油氣行業新鉆井數量將比前幾年顯著減少。根據IHS能源公司的預測,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,對于已經投產的鉆井,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,但油氣行業的中游市場—管道、采集系統和氣體處理廠需求仍然很穩定。
從長遠來看,油氣行業甚至在新井方面,仍然是水處理化學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上漲。
實際上石油和天然氣價格走低對于發電行業來說是一個利好。由于發電廠需要使用大量的水,因此對于水處理化學品的需求也比較大。市場人士普遍認為,未來電力行業將成為水化學品新的巨大增長市場。
目前世界許多地區都在計劃新建發電廠。除北美地區外,新興市場如中國和東南亞地區電力需求還將繼續快速增長,不管是新電廠的建設還是老電廠的改造,都會帶動水處理化學品需求增長。
工業應用:
新技術點亮前進道路
不同行業的水處理化學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、化學加工的工業水處理市場來說,新技術最為關鍵。工業客戶往往率先采用尖端技術進行水回用,追求水的零排放。對于工業用戶來說,采取新技術最關鍵的動力還是經濟方面的考量,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地水資源的稀缺性或法律影響。當然,當地水資源稀缺和法規監管也是工業客戶的主要推動力。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,這些地區的工業用戶通常會考慮全部水資源重復使用而且幾乎不外排的閉環系統。
隨著工業化進程和社會發展,人們對水回用和零排放的興趣不斷增大。美國水務公司營銷和戰略副總裁拉馬爾˙巴恩斯表示,現今工業生產實現零排放和回水使用越來越多。
法規通常也是重要的驅動因素。加利福尼亞州已宣布到2020年將削減用水20%。威斯康星州則已經頒布嚴格的磷排放新規,使某些水處理配方很難得到應用。
傳統的石化工業則對零排放方案更加感興趣,如乙醇生產需蒸發大量的水,如果執行零排放法規就不用購買昂貴的結晶設備。另外,北美制造業回歸對于水處理化學品供應商來說也是一個福音。美國大量新項目需要更多的工業水。
新興市場:
經濟增長帶動需求放量
新興市場地區除了發電行業將帶動水處理化學品需求增長之外,新興市場的快速發展將成為推動市場增長的主要因素。Panichella分析指出,盡管新興市場地區增速放緩,但仍然比西方世界要快速,因而會帶動許多行業的水處理化學品消費增長。比如像廢水排放和再利用等法規都將成為推動水處理化學品需求增長的有利因素。
對于中國來說,水法規特別重要。盡管中國經濟增長放緩和基礎設施投資在下降,但是中國政府越來越重視環境保護,因而水處理項目尤其是市政污水工程項目并沒有放慢發展速度,特別是在水資源短缺的許多地區將建設更多的水處理項目。
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公司總經理DharmeshMangwani則稱,印度正在加快工業化發展,但水處理化學品使用量遠遠低于其期望的值。AquaPharm是一家產值7000萬美元水處理化學品供應商,也是磷酸鹽主要供應商。該公司業務主要集中在印度,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利用或化學品的使用還支持得不夠。他希望隨著法規的進一步建設,未來印度企業也將減少用水量和增加回水使用,從而帶動水處理化學品市場增長。
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