- 上一篇电厂化学水处理技术的进展与应用发布时间:2015-06-29随着国内火电机组的不断扩建,机组的参数与容量不断提高,电厂化学水处理发生了深刻的变化。电厂化学水处理在技术选用方式、设备布置、工艺流程、控制监测、运行维护、生产管理等环节均发生了深刻的变化。 1.锅炉补给水处理 传统的锅炉补给水预处理通常采用混凝与过滤处理。国内大型火电厂澄清处理设备多为机械加速搅拌澄清池,其优点是:反应速度快、操作控制方便、出力大。近年来,变频技术不断地应用到混凝处理中去,进一步提高了预处理出水水质,减少了人工操作。在滤池的发展方面,以粒状材料为滤料的过滤技术经历了慢滤池、快滤池、多层滤料滤池等发展阶段,在改善预处理水质方面发挥了一定的作用。但由于粒状材料的局限性,使过滤设备的出水水质、截污能力和过滤速度均受到较大的限制。目前,以纤维材料代替粒状材料作为滤源的新型过滤设备不断地出现,纤维过滤材料因尺寸小、表面积大及其材质柔软的特性,具有很强的界面吸附、截污及水流调节能力。代表性的产品有纤维球过滤器、胶囊挤压式纤维过滤器、压力板式纤维过滤器等。 在锅炉补给水预脱盐处理技术方面,反渗透技术(简称RO)的发展已成为一个亮点。反渗透最大的特点是不受原水水质变化的影响,反渗透具有很强的除有机物和除硅能力,COD的脱除率可达83%,满足了大机组对有机物和硅含量的严格要求。反渗透由于除去了水中的大部分离子(一般为90%左右),减轻了下一道工序中离子交换系统的除盐负担,从而减少酸、碱废液排放量,降低了排放废水的含盐量,提高了电厂经济效益和环境效益。 在锅炉补给水除盐处理方面,混床仍发挥着不可替代的作用,而混床本身的发展主要体现在两个方面:环保与节能。填充床电渗析器(电除盐)CDI(EDI)是将电渗析和离子交换除盐技术组合在一起的精脱盐工艺,树脂的再生是由通过H2O电离的H+和OH-完成,即在直流电场中电离出来的H+和OH-直接充当树脂的再生剂,不需再消耗酸、碱药剂。同时,该装置对弱电离子,如SO2、CO2的去除能力也较强。 2.锅炉给水处理 锅炉给水目前用氨和联氨的挥发性处理较成熟,但它比较适用于新建的机组,待水质稳定后可转为中性处理和联合处理。加氧处理改变了传统的除氧器、除氧剂处理,创造氧化还原气氛,在低温状态下即可生成保护膜,抑制腐蚀。此法还可以降低给水系统的腐蚀产量,减少药品用量、延长化学清洗间隔、降低运行成本。氧化性水化学运行方式在欧洲的应用较为普及,国内基本处于研试阶段。必须强调的是,氧化性水化学运行方式仅适用于高纯度的给水,并应注意系统材质与之的相容性。 3.锅炉炉水处理 炉内磷酸盐处理技术已有70余年的历史,现在全世界范围内有65%的汽包锅炉使用过炉水磷酸盐处理。由于以前的锅炉参数较低,水处理工艺落后,炉水中常常出现大量的钙镁离子,为防止锅炉结垢,不得不向锅炉中加入大量的磷酸盐以去除炉水中的硬度,这样,炉水的pH值就非常高,碱性腐蚀问题显得特别的突出。在这样的情况下,协调磷酸盐处理应运而生,并取得了一定的防腐效果。但随着锅炉参数不断的提高,磷酸盐的“隐蔽&dquo;现象越来越严重,由此引起的酸性腐蚀也越来越多。而在另一方面,高参数机组的锅炉补给水系统已全部采用二级除盐,凝结水系统设有精处理装置。这样,炉水中基本没有硬度成分,磷酸盐处理的主要作用也从除硬度转为调整pH值防腐。因此,近10年来,人们又提出低磷酸盐处理与平衡磷酸盐处理。低磷酸盐处理的下限控制在0.3~0.5mg/L,上限一般不超过2~3mg/L。平衡磷酸盐处理的基本原理是使炉水磷酸盐的含量减少到只够与硬度成分反应所需的最低浓度,同时允许炉水中有小于1mg/L的游离NaOH,以保证炉水的pH值在9.0~9.6的范围内。 4.凝结水处理 目前绝大部分300MW及以上的高参数机组均设有凝结水精处理装置,并以进口为主,其再生系统的主流产品是高塔分离装置与锥底分离装置。但真正能实现长周期氨化运行的精处理装置并不多,仅有厦门嵩屿电厂等少数几家,嵩屿电厂混床的运行周期在100天以上,周期制水量达50万以上。从环保与经济的角度出发,实现氨化运行将是今后精处理系统的发展方向。另外,在设备投资、设备布置与工艺优化方面,应考虑尽可能多地利用电厂原有的公用系统,如减少树脂再生用的风机及混床的再循环泵等,尽可能把系统的程控装置和再生装置安装在锅炉补给水侧,以利实现集中化管理。 另一方面,具有过滤与除盐双重功能的粉末树脂(POWDEX)精处理系统也逐步得到应用,如福州华能二期、南通华能二期等电厂。但由于粉末树脂的价格较高,主要依赖于进口,使得粉末树脂精处理装置的推广应用受到了一定的限制。 5.循环水处埋 采用闭式循环冷却的火电厂,冷却水的循环回用和水质稳定技术的开发是水处理工作的重点。发达国家循环水浓缩倍率已达6~8倍,国内大多数电厂的循环水浓缩倍率在2~3倍左右,国内火电厂应在提高循环水重复利用效率上下功夫。为避免磷系水处理药剂对环境水体的二次污染,低磷和非磷系配方的高效阻垢分散剂、多元共聚物水处理药剂逐渐得到应用。采用开式排放冷却的火电厂,特别是以海水作为冷却水的滨海电厂,冷却水一般采用加氯处理,其常见的装置是美国CapialConol公司的产品。但是,也有部分电厂采用电解海水产生次氯酸钠作为杀生剂。如漳州后石电厂、北仑港电厂等。 6.废水处理 目前,国内大型的电厂工业废水处理的布置基本套用宝钢电厂的废水处理模式,即采用废水集中汇集,分步处理的方式。一般采用以鼓风曝气氧化、pH调整、混凝澄清、污泥浓缩处理等为主的工艺。但这种处理方式的缺点是对水质复杂且变化范围大的来水的处理难度较大,并影响到废水的综合回收利用。近年来,两相流固液分离技术逐步得到应用,该技术采用一次加药混凝、在一个组合设施内完成絮凝、沉淀、澄清、浮渣刮除和污泥浓缩等工艺过程,使水中的泥沙、悬浮固体物、藻类悬浮物和油在同一设施内分离出来。该处理技术提高了出水水质,降低了处理成本,扩大了回用范围。
水处理化学品机遇蕴藏何处?
自去年6月以来国际油价大跌,可能会抑制全球水处理市场的增长,但世界水处理化学品生产商却纷纷表示看好2015年前景。IHS化学公司也估测,在2014年全球水处理化学品消费市场约为122亿美元的基础上,2019年之前该市场将维持年均3.6%的增速,与2014年的增长水平相当。
到底增长的机遇蕴藏何处?稳步增长的信心何来?知名企业给出的判断是:工业客户不断采用新技术、新建电厂投资增加、市政污水处理需求增多正是水处理市场稳增的三大牵引力。
能源领域:
电力行业成就巨大新市场
过去几年,能源市场中的油气生产和电力行业一直呈现健康发展趋势。特别是北美水力压裂技术蓬勃发展带动了水处理化学品的需求,大量水处理化学品供应商调整战略以服务这个市场。但是自去年6月以来,国际油价大跌可能会抑制这一市场的增长。
Solenis公司(原亚什兰水处理业务部)总裁兼首席执行官JohnPanichella预测今年石油和天然气行业将放慢发展速度,从而影响水处理市场。目前市场人士普遍预计,2015年油气行业新钻井数量将比前几年显著减少。根据IHS能源公司的预测,今年布伦特原油均价为66美元/桶,低于支持新井钻探所需70~75美元/桶的水平。然而,对于已经投产的钻井,尤其是水压裂钻井,仍然需要使用大量的水。所以这一块仍然是一个巨大市场。
对于美国来说,虽然上游市场可能受到抑制,但油气行业的中游市场—管道、采集系统和气体处理厂需求仍然很稳定。
从长远来看,油气行业甚至在新井方面,仍然是水处理化学品需求的一个增长动力。Panichella表示,目前国际油价正处于一个周期的底部,未来几年将开始走出低谷恢复上涨。
实际上石油和天然气价格走低对于发电行业来说是一个利好。由于发电厂需要使用大量的水,因此对于水处理化学品的需求也比较大。市场人士普遍认为,未来电力行业将成为水化学品新的巨大增长市场。
目前世界许多地区都在计划新建发电厂。除北美地区外,新兴市场如中国和东南亚地区电力需求还将继续快速增长,不管是新电厂的建设还是老电厂的改造,都会带动水处理化学品需求增长。
工业应用:
新技术点亮前进道路
不同行业的水处理化学品市场需求增速各不相同。对于包括食品和饮料、纸浆和造纸、化学加工的工业水处理市场来说,新技术最为关键。工业客户往往率先采用尖端技术进行水回用,追求水的零排放。对于工业用户来说,采取新技术最关键的动力还是经济方面的考量,因为减少用水就意味着更高的投资回报率。市政用户考虑更多的是当地水资源的稀缺性或法律影响。当然,当地水资源稀缺和法规监管也是工业客户的主要推动力。在美国西南部,比如得克萨斯州和加利福尼亚州由于水资源稀缺,这些地区的工业用户通常会考虑全部水资源重复使用而且几乎不外排的闭环系统。
随着工业化进程和社会发展,人们对水回用和零排放的兴趣不断增大。美国水务公司营销和战略副总裁拉马尔˙巴恩斯表示,现今工业生产实现零排放和回水使用越来越多。
法规通常也是重要的驱动因素。加利福尼亚州已宣布到2020年将削减用水20%。威斯康星州则已经颁布严格的磷排放新规,使某些水处理配方很难得到应用。
传统的石化工业则对零排放方案更加感兴趣,如乙醇生产需蒸发大量的水,如果执行零排放法规就不用购买昂贵的结晶设备。另外,北美制造业回归对于水处理化学品供应商来说也是一个福音。美国大量新项目需要更多的工业水。
新兴市场:
经济增长带动需求放量
新兴市场地区除了发电行业将带动水处理化学品需求增长之外,新兴市场的快速发展将成为推动市场增长的主要因素。Panichella分析指出,尽管新兴市场地区增速放缓,但仍然比西方世界要快速,因而会带动许多行业的水处理化学品消费增长。比如像废水排放和再利用等法规都将成为推动水处理化学品需求增长的有利因素。
对于中国来说,水法规特别重要。尽管中国经济增长放缓和基础设施投资在下降,但是中国政府越来越重视环境保护,因而水处理项目尤其是市政污水工程项目并没有放慢发展速度,特别是在水资源短缺的许多地区将建设更多的水处理项目。
在中国以外的新兴市场,情况则显著不同。Solenis公司非常看好拉美市场的增长潜力。印度AquaPharm公司总经理DharmeshMangwani则称,印度正在加快工业化发展,但水处理化学品使用量远远低于其期望的值。AquaPharm是一家产值7000万美元水处理化学品供应商,也是磷酸盐主要供应商。该公司业务主要集中在印度,客户都在洗衣粉市场,而水处理客户则在美国和欧洲。在他看来,目前印度法律对于水的重复利用或化学品的使用还支持得不够。他希望随着法规的进一步建设,未来印度企业也将减少用水量和增加回水使用,从而带动水处理化学品市场增长。
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