２０１１年第２期 （总第１３８期） 大众科技 ＤＡＺＨＯＮＧ ＫＥ Ｊ Ｎｏ．２。２０１１ （Ｃｕｍｕｌａｔｉｖｅｌｙ Ｎｏ．１ ３８） 中水作为热电厂锅炉补给水水源的研究与应用 李艳秋 （上海大屯能源股份有限公司发电厂，上海２０００００） 【摘要】大屯热电厂应用“超滤＋反渗透＋ＥＤＩ”的全膜法先进工艺来制备锅炉补给水，其水源为处理后的生活污水一中 水。全膜法良好的产水水质不仅完全满足了电站锅炉对补给水的要求，还彻底消除了酸、碱等物质对环境的污染，同时节约了 大量宝贵的地下水资源，经济效益和社会效益都非常可观。 【关键词】中水；热电厂；锅炉补给水 【中图分类号】 【文献标识码】 【文章编号】１００８—１１５１（２０１１）０２—０１１５—０２ １２ＭＷ抽汽凝汽式汽轮发电机组，年发电量约１．８亿ｋｗｈ，抽 汽主要用于大屯煤电公司生活区采暖，供汽量约７０ｔ／ｈ左右。 生产用燃料主要是由大屯选煤厂提供的洗次煤和煤矸石，生 产用锅炉补给水采用深井水经反渗透和阴阳离子交换处理工 艺，循环冷却水主要采用处理过的生活污水。二期扩建２× ９０ｔ／ｈ循环流化床锅炉配２ Ｘ ｌ５Ｍｗ抽汽凝汽式汽轮发电机组， 生产用燃料主要是由大屯选煤厂提供的煤泥，锅炉补给水处 （一）前言 随着水资源短缺问题日益突出，发展“污水处理回用” 实现水资源的可持续利用已明确写入《国民经济和社会发展 第十个五年计划纲要》中，水处理的趋势向污水处理循环再 利用发向发展。如今中水已被国际社会公认为第二水源。 中水综合利用本身蕴含着合理性和必然性，是减轻水体 污染、改善生态环境、污水循环再利用的有效途径之一。大 屯热电厂与污水厂相邻，回收利用中水可以减少污水厂的排 放费和深井水的取水费，有一定的优势。污水厂目前的日处 理量在６０００￣８０００ ｔ左右，完全可以满足热电厂的需求。污 水厂的生活污水在达到二级排放标准的基础上进行深度处 理，然后进入热电厂化学水处理及循环冷却水系统，中水利 用量约为３００ｔ／ｈ。 理系统按照２×６０ｔ／ｈ，总出力１２０ｔ／ｈ设计，水源为污水厂深 度处理后的中水。生活污水深度处理工艺流程图如下： 二级出水 氧化剂吸附剂加混凝荆 一 一 电厂锅炉补给水通常要求较高的水质，传统制备工艺主 要是通过一定的预处理去除水中的悬浮物、胶体、有机物等， 再通过离子交换的方法除去水中的盐离子，其工艺大致如下： 原水一多介质过滤器一活性炭一阴阳床一级除盐一混床 二级除盐一纯水 传统工艺存在的主要问题一是预处理系统的效率不高， 流程长：二是离子交换树脂需酸碱再生，大量排放酸碱废水， 污染环境。 氧化荆 一 氧化剂 一 一 一 一 一 一 一 作为电厂用水 近些年随着水资源的匮乏和环保呼声的提高，新的水处 理技术发展很快。利用各种膜分离技术可以构建如下的锅炉 补给水处理流程： 原水一超滤一反渗透－＂ＥＤＩ一纯水 其中，超滤与传统的预处理技术相比，其产水水质更好， 可以为下游反渗透膜提供最佳的保护，使得污水或者废水进 入反渗透脱盐成为可能；而反渗透则是这个工艺脱盐的核心， 它可以除去９８％以上的各种离子；ＥＤＩ新技术近几年来我国多 流程说明：生活污水经氧化沟、二沉池处理后出水自流进 入调节池（吸附池），调节池进水口位置设置格网，以拦截二 沉池进出中的漂浮物，并在进水口处投加复合药剂（ＰＰＣ），在 调节池内设置吸附池，吸附池内采用水力搅拌，并在吸附池内 投加粉状炭。调节池出水通过提升泵送至高效澄清池，澄清 个热电厂的锅炉补给水系统中得到应用，它取代传统的混床， 无需消耗酸碱就可连续制取高纯水，是一项环保的新技术。 这个“全膜法”工艺是一个“物理”净化过程，它高效、环 保，并且在投资、运行、维护方面拥有诸多优势。 池出水自流进入多介质滤池，多介质滤池前投加少量０。，滤 池出水自流进入氧化池，氧化池内投加０ ，氧化池出水自流 进入ＧＡＣ滤池，ＧＡＣ滤池出水进入清水池，最后由供水泵送 至电厂。 （二）全膜法工艺的应用 １．项目概况 大屯热电厂一期规模为３×７５ｔ／ｈ循环流化床锅炉配２× 【收稿日期】２０１０－１２－１９ 中水水质指标为： 【作者简介】李艳秋，供职于上海大屯能源股份有限公司发电厂。 ．１１５． 浊度≤ＩＯＮＴＵ，ＰＨ ６．５～９．０，ＳＳ＜５ ｍｇ／Ｌ，ＢＯＤｓ＜ｌＯｍｇ／Ｌ， 公司生产的ＳＦＲ２８６０型外压式中空纤维膜作为除盐系统的预 处理，ＯＭＥＸＥＬＬＳＦＲ２８６０超滤膜采用材质为ＰＶＤＦ中空纤维，其 ＣＯＤ ＜ｌＯｍｇ／Ｌ，原水水温：最高２６￣３５ ｏＣ，最低Ｏ～６℃，设 计水温：１８～２５℃。 表面活化层致密，支撑层为海绵状网络结构，故耐压、抗污 染、使用寿命长，且能长期保证产水水质，对胶体、悬浮颗 ２．工艺流程 大屯热电厂二期扩建工程结合项目的水源特点，确定了 一粒、色度、浊度、细菌、大分子有机物具有良好的分离能力， ＳＦＰ超滤装置采用全流过滤、频繁反洗的全自动连续运行方 式。 个较完善的锅炉补给水处理工艺流程，具体如下： 污水厂中水一清水池一清水泵一换热器一盘式过滤器一 氧化剂加药一超滤装置一超滤水箱一超滤水泵一还原剂加药 一超滤对原水进行预处理后，采用二级反渗透加ＥＤＩ系统 阻垢剂加药一保安过滤器一高压泵一一级反渗透（ＲＯ）装 进行除盐，相对于传统的离子交换除盐，具有以下优点： （１）可连续生产符合用户要求的合格超纯水，产水稳定。 （２）无需化学药品进行再生，没有化学废液排放，绿色 置一一级ＲＯ水箱一中间水泵～ＮａｏＨ加药一保安过滤器一高 压泵一二级反渗透（ＲＯ）装置一电除盐ＥＤＩ装置一除盐水箱。 ３．工艺说明 针对原水水质较差的现状，选用先进、合理的锅炉补给 水处理方案和工艺是至关重要的。若仅采用常规的离子交换 处理方式对源水进行锅炉补给水处理而不进行预脱盐，势必 造成离子交换器再生频繁，运行人员劳动强度大，酸、碱耗 量过大，环境污染严重。为此，根据规程、规范要求和机、 炉各项参数、水汽质量标准要求以及本工程的水源水质情况， 决定锅炉补给水处理采用反渗透预脱盐。反渗透设施可以达 到９７％以上的脱盐率，而且没有离子交换处理系统那样的酸、 碱污染，占地小，操作简便，自动化程度高，运行费用相对 较低，同时，减轻了运行人员的劳动强度，减少了环境污染。 反渗透系统运行良好的先决条件是必须做好系统进水的 预处理，避免发生反渗透膜污堵等问题，其中一项重要的指 标就是进水浊度小于１ＮＴＵ，污泥密度指数小于４。传统的预 处理设施如多介质过滤器、活性炭过滤器等属于相对过滤， 只能在一定程度上降低源水浊度，不能有效地去除胶体、大 分子有机物、微生物等，不能很好满足反渗透设施对进水浊 度的要求。若采用超滤设施对反渗透系统的进水先进行预处 理，则由于超滤膜组件采用高分子材料制成的中空纤维式超 滤膜，能有效去除大分子有机物、胶体硅，降低水中的ＣＯＤ 及细菌含量，悬浮物的去除率可达１００％，胶体的去除率一般可 达９９％，微生物的去除率一般可达９９．９９９％，而出水浊度一般 均可小于１ＮＴＵ，这就为反渗透系统的正常运行提供了可靠的 保证。 相对于传统的预处理系统，超滤系统作为反渗透预处理 系统的优点归纳如下： （１）出水水质稳定，水质良好，基本不受原水水质波动 的影响，出水浊度可保证在１ＮＴＵ，污泥密度指数可保证小于 ４。因此超滤特别适用于处理水质易波动、不稳定的地表水、 中水等水源。 （２）减少化学药剂的添加，有利于保护环境。 （３）可延长后续反渗透膜的使用寿命，降低反渗透膜清 洗的频率。源水经超滤处理后，反渗透膜的通透率显著提高， 反渗透系统膜的污染减少，从而降低了反渗透装置清洗次数， 延长反渗透膜使用寿命。 （４）操作简单，劳动强度小，运行费用低。 （５）占地面积小。 由于系统的水源为处理过的生活污水，为保证超滤出水 质量及运行过程中方便清洗及抗污染，超滤膜采用了ＯＭＥＸＥＬＬ ．１１６． 环保。 （３）结构紧凑，占地面积小，制水成本低。 （４）出厂前完成装置调试，现场安装调试简单。 （５）运行操作简单，劳动强度极低。 ４．运行工况 （１）预处理系统 预处理系统包括盘滤装置和超滤装置，主要去除水中的 颗粒、胶体、悬浮物、浊度、细菌、大分子有机物等，使出 水满足反渗透的进水条件（主要有浊度和ＳＤＩ值两个指标）。 盘滤器出水浊度受中水浊度的变化影响较大，主要去除 水中的大的颗粒、胶体、悬浮物，去浊率不高，超滤的去浊 率则非常明显，出水浊度也非常稳定，能满足出水浊度＜１ＮＴＵ 的要求。 ＳＤＩ值是污染指数的简称，在反渗透系统中，用来衡量反 渗透进水一个重要指标。反渗透系统进水要求ｌ５分钟ＳＤＩ值 ＳＤＩ ＜５，推荐值ＳＤＩ ＜４，透系统进水ＳＤＩ 值越小说明进水 对反渗透膜的污染程度越小。自系统投运以来，超滤出水ＳＤＩ 值最大在２．８，一般均＜３，优于ＳＤＩ ＜４的反渗透系统进水推 荐值。由此说明超滤对污染指数ＳＤＩ 值有很有效的降低作用。 超滤系统运行的方式为全流过滤，每４Ｏ分钟反洗气擦一 次，每２４小时进行一次分散洗，分散洗加入１０￣２０ ｐｐｍＮａＣｌＯ， 水的回收率＞９０％。在运行期间，超滤的运行压差大部分时间 稳定在０．５～Ｏ．７ｂａｒ，在冬季，由于加药间温度低，氧化剂结 晶，加氧化剂装置堵塞，氧化剂没有加进去，超滤的压差曾 经增加到２ ｂａｒ，经过化学清洗后恢复到投运初期的水平。在 近三年的运行中，仅进行了三次化学清洗，表明该外压式ＰＶＤＦ 超滤的抗污染性能很好，且被污堵后清洗恢复性能很好。 （２）除盐系统 除盐系统包括一、二级反渗透和ＥＤＩ。一级反渗透作为预 脱盐装置，脱除水中大部分的溶解盐类、颗粒、硬度、活性 硅，二级反渗透和ＥＤＩ作为精脱盐装置，进～步脱除水中微 量的溶解盐类、硬度、活性硅，使整个系统的出水水质达到 锅炉补给水的要求。自２００６年９月系统投运以来，中水电导 率在１５００￣１９００ ＩＪ ｓ／ｃｍ之间，一级反渗透产水电导率则均＜ ３０ ｕ ｓ／ｃｍ，二级反渗透产水电导率均＜４ ｕ ｓ／ｃｍ。在此进水条 件下，ＥＤＩ的产水电导率则均＜０．Ｏ１ ｕ ｓ／ｃｍ（国标要求电导率 ＜５ ｕ ｓ／ｃｍ），活性硅含量＜７ｕｇ／Ｌ（国标要求活性硅含量＜ ｌＯＯｕｇ／Ｌ），硬度接近于零，各项指标完全能满足锅炉补给水 的要求，且一、二级反渗透和ＥＤＩ设备性能也很稳定。 （下转第９２页） 生产燃料乙醇工艺。目前，该国有２／３的甘蔗用来生产燃料乙 素分解，利于动物的消化吸收。美国的农业专家发明一种利 用甘蔗渣加工成高蛋白饲料的技术。其生产工艺是：把尿素 或铵化合物加入甘蔗渣中，在高压锅中蒸煮，冷却以后再进 行发酵、干燥和研磨成粉，就成为一种高粗蛋白饲料，含有 的可消化粗蛋白质高迭２０％左右，而原蔗渣中只含有１０％左右。 此外，美国还研究开发出一种以甘蔗渣为主的虾饵料。 甘蔗渣经过粉碎以后再加兑适量的糖酵母、蛋白粉、油脂以 矿物质和微量元素，制成１～２衄的微粒状即可。该饵料最适 醇，已经有燃烧纯乙醇的车辆投入使用，摆脱了石油长期受 制于人的局面，被誉为“绿色能源之国”。日本３家公司建成 一个新型的拥有最先进设备的酒精厂。他们将蔗渣粉碎，然 后用产生纤维素酶的细菌处理，将纤维素分解为糖，再用固 定化酵母连续发酵生产酒精。每天利用７２０ｋｇ甘蔗渣可以生产 ２００Ｌ的酒精。 ８．甘蔗渣液化制备聚氨酯材料 甘蔗渣一个新的应用方法就是对其液化，制备甘蔗渣多 元醇，进而制备聚氨酯材料 甘蔗渣含有大量的木质素、纤 维素等多羟基成分，因此具备制备多元醇的条件。戈进杰等 宜于精细养虾，可降低虾饲料的成本５５％￣７０％。 （二）结束语 综上所述，甘蔗渣的高值化应用研究已经相当丰富，但 实现工业化产品还不多，因此，高值化利用以及理论向实际 应用转化并将实现于生产将是今后发展的主要方向。 通过对甘蔗渣液化反应的研究，探索一种甘蔗渣新的利用方 法。在以硫酸为催化剂的条件下讨论了液化试剂、液固比及 反应温度等因素对甘蔗渣液化反应的影响。结果表明，甘蔗 渣在ＰＥＧ＃４００中的液化率可达到９６，而且其中的木质素全部被 液化，所得液化物为聚醚酯多元醇，羟值为２８０ｍｇＫＯＨ／ｇ￣ 【参考文献】 ［１】宗闪闪，杨旭红．甘蔗渣的利用现状Ｕ１．江苏丝绸， ２００９，（４）２７—３１． ３８０ｒａｇ ＫＯＨ／ｇ，能满足中强度硬质聚氨酯泡沫的要求。庞浩等 通过对甘蔗渣进行热化学液化，制得了以甘蔗渣多元醇为原 料的硬质聚氨酯泡沫。 ９．其它应用 生产畜牧饲料。甘蔗渣一般含水分１０％￣２０％，木质素约 【２］周林，郭祀远，蔡妙颜．蔗渣的生物利用Ｕ】．中国糖料， ２００４（２）：４０—４２． 【３】袁怀波，叶明，刘文宏．醚化交联甘蔗渣纤维的制备及吸水 性能的研究刚．纤维素科学与技术，２００８，１６（４）：１７—２３． 【４】崔志敏，罗懦显，朱锦瞻．甘蔗渣纤维素磷酸酯的合成与应 用研究卟精细化工，２００１，１：６９９－７０２． ２０％，可给反刍动物消化的主要部分包括纤维素和残留的糖 分，作适当处理甘蔗渣可提供高达２０％的反刍动物食粮，但必 ［５】王彝，曹妍，黄科林，等．蔗渣纤维素在离子液体中的溶解与 再生卟化工学报，２０１０，６１（１）：１５９２—１５９９． 需对甘蔗渣进行处理，防霉、切碎和加入部分糖蜜等，甚至 进行氨化处理，使甘蔗渣中难以被动物消化的纤维素、木质 （上接第１１６页） 排放，浪费了较大一部分水资源。根据场地条件，我们在化 学车间旁做了一个超滤反洗水池，加装了两台水泵，直接把 （３）运行方式的改进及优化 ①絮凝剂添加的改进 该套系统原设计为了有效提高超滤的过滤效率，需在超 滤前添加絮凝剂。但由于加药装置至超滤进口之间的管路较 短，药剂在进入超滤之前无法有效混合，容易污堵超滤装置 和一级反渗透预脱盐装置膜元件，且污水厂在处理中水时已 水Ｉｔ＇￣Ｕ循环冷却塔。这即节约了水资源，缓解了冬季供暖期 间循环冷却塔补水不足的问题，也是冬季供暖期间热电分厂 安全、经济运行的保证。另废水在外排时，经常造成外排水 道於塞，对附近的农田、房屋造成侵害，发生对附近农民的 经济赔偿事件，同时对维护、清理於塞的水道也要付出相应 经添加了絮凝剂，也能起到中水的絮凝作用。因此系统就不 再添加絮凝剂，这样即节约了药剂费用，又保证了超滤装置 和一一级反渗透预脱盐装置的安全运行。 的维修费用，增加了热电分厂的各项经济费用的支出。 （三）社会效益和经济效益 采用中水作为火电厂锅炉补给水的水源，为我厂节约了 大量的地下水取水费用：地下水的取水费用为０．６４￣／ｔ，我厂 锅炉补给水处理系统冬季供暖期间２４小时制水，用水量为 ３００ ｔ／ｈ，每天用水７２００ ｔ，供暖四个月按１２０天计算，可节 约水资源费用为５５．２９６万元，其它季节每天制水ｌＯ小时， 每天用水量为３０００ ｔ，按２４０天计算，可节约水费用为４６．Ｏ８ ②超滤装置反洗水的回收 为了确保超滤装置的稳定运行，有效延长其使用周期， 在运行期间超滤装置需要经常进行反洗，以保证超滤装置的 膜元件不出现污堵。但是，反洗时用水量非常大，每小时排 水近百吨，约占整个中水用量的３０％。由于这部分反洗水全部 需要外排，不但造成了较大的浪费，而且还会与汽机凝汽器 循环冷却水争水源，影响了主设备的正常运行。 为了彻底解决这一矛盾，有效利用宝贵的水资源，节约 发电成本，经过多方研究和论证，我们认为，超滤装置的反 洗水来自超滤水箱，是经过超滤装置处理过的，水质非常好， 它完全可以作为汽机凝汽器的循环冷却用水，该部分水直接 万元。这样每年可节约地下水资源费用１０１，３７６万元。 总之，中水作为火电厂锅炉补给水的水源在我厂使用是 成功的，而且把中水作为火电』一锅炉补给水的水源在全国成 功的范例也是为数不多的，本项目的实施具有很好的推广利 用价值。 一９２．
