优化除盐运行方式挖掘节能降耗潜能何勇

优化除盐运行方式挖掘节能降耗潜能何勇

(沙角A电厂广东省东莞市虎门镇523930)

摘要:近年来,由于社会用电量减少我厂的机组启停次数明显增多,开停机过程中的系统冲洗、排补增加,且机组对外供热工程的实施增加了除盐水使用量。除盐设备运行一定周期后,制水能力失效,必须使用盐酸、氢氧化钠再生合格后重复投入运行,除盐系统的离子交换器再生过程中盐酸、氢氧化钠、自用水等原料的消耗以及再生水泵的能耗,直接影响到除盐水的制水成本,因此除盐设备如何高效经济运行,使周期制水量最大化是需探讨和解决的课题。

关键词:除盐水;水资源使用;节能降耗

引言

随着我国国民经济的快速稳步增长,实现社会与环境的可持续发展,调整产业结构、转变经济增长模式、发展低碳经济已成为国民经济发展的主题。电力工业是国民经济发展的重要能源支撑,发展清洁能源、实现节能减排是电力发展永恒的主题,电厂化学专业也应紧随国家能源结构调整的步伐,牢牢抓住节能减排的发展契机,充分发挥专业特色,服务于电力工业转变经济增长方式的大局,不断研发和应用新的技术,为发展清洁能源和节能减排不断做出新的贡献。

一、实施背景

沙角A电厂(机组容量:一期3×21万千瓦和二期2×33万千瓦)5台机组,化学预处理系统原设计中建造安装有三台水力加速澄清池,三台双室无阀滤池,以及相应的混凝剂储存及加药系统,后在三台澄清池中分别加装了斜管,以提高澄清池出力及改善出水水质。因水源(东引河水)水质恶化,分别在2001年和2007年,在沙角南充桥段和镇口段将市政自来水通过淡水管线A管引入厂区,作为锅炉补给水处理系统原水。原预处理系统中的澄清池、无阀滤池均予保留,拆除了原混凝剂储存及加药系统,市政自来水不再进行加药处理直接通过原系统进入清水箱。2004年,把厂外工业水接入澄清池进水母管作为备用水源。2010年,进行了四台活性炭过滤器、两台前置氢床+阳床、两台弱碱阴床+强碱阴床、三台混床的程控改造。2017年,进行了两台前置氢床+阳床、两台弱碱阴床+强碱阴床的程控改造。

锅炉补给水处理采用一级除盐+混床进行二级除盐处理,系统连接方式为母管制,前置氢床(弱碱阴床)、阳床(强碱阴床)采用串联再生,混床为体内同步再生,再生剂为盐酸和氢氧化钠,锅炉补给水处理系统包括四套活性炭过滤器、四套前置氢床+阳床、四套弱碱阴床+强碱阴床、三套混床;单套设备最大运行出力为120T/H,出水水质控制为:二氧化硅≤20μg/L,电导率≤0.2μs/cm。

近年来,由于社会用电量减少我厂的机组启停次数明显增多,开停机过程中的系统冲洗、排补增加,且机组对外供热工程的实施增加了除盐水使用量。除盐设备运行一定周期后,制水能力失效,必须使用盐酸、氢氧化钠再生合格后重复投入运行,除盐系统的离子交换器再生过程中盐酸、氢氧化钠、自用水等原料的消耗以及再生水泵的能耗,直接影响到除盐水的制水成本,因此除盐设备如何高效经济运行,使周期制水量最大化是需探讨和解决的课题。

二、优化除盐运行方式

1、除盐制水系统树脂交换器制水、再生优化技术要点

1)、每星期对东江水水质进行全面的化验分析,及时掌握原水的PH、余氯、氯根、活性硅、全硅等水质指标,为除盐制水系统树脂交换器制水、再生提供科学的数据支持。

2)、调整树脂交换器的运行制水流量:根据除盐水用水情况,优化制水方式。之前,从40-60T/H小流量制水方式,改为120T/H大流量,更接近树脂交换器设计制水流量。

3)、精心调节、做好化学仪表维护工作,每次启动树脂交换器后,水质达标后,立即收水,减少过度正洗而产生的浪费。制水期间,注意调节各水箱水位,无溢流。

4)、优化控制树脂交换器的反洗强度,控制好大反洗周期(8-10个再生周期,大反洗一次阳床、强碱阴床),在让树脂层充分松动、出水水质清澈又不会跑树脂之间寻求最佳的反洗流量控制在50-60T/H。为避免大反洗时树脂托层,控制初始流量10~15t/h,待树脂层松动后,再调大流量,反洗至排水清为止。

5)、优化控制树脂交换器再生过程中,顶压压力控制在0.1-0.15MPa;

6)、前置氢床+阳床(001×7强酸阳树脂+001×7强酸阳树脂)串联再生酸浓度控制在3.2%-3.5%;弱碱阴床+强碱阴床(D301大孔阴树脂+201×7强碱阴树脂)串联再生碱浓度控制在3.2%-3.8%;混床(001×7强酸阳树脂、201×7强碱阴树脂)再生酸、碱浓度控制在3.2%-3.6%.

2、提高了树脂交换器(前置氢床+阳床、弱碱阴床+强碱阴床)制水量

1)、通过调整树脂交换器的运行制水流量,优化树脂交换器再生时的反洗强度、再生液浓度、再生正洗时间,大幅提高了提高了树脂交换器(前置氢床+阳床、弱碱阴床+强碱阴床)制水量。

2)、提高了除盐设备的可靠性,减少、改变了因树脂交换器失效对全厂机组除盐水供应影响的被动局面。

3)、延长了树脂(前置氢床+阳床、弱碱阴床+强碱阴床)的使用寿命,大幅减少更换树脂的相关费用。

4)、降低了再生除盐设备的人工强度,节省劳动力。

5)、降低了再生过程跑酸、碱等的风险,提高了可靠性。

3、解决了树脂交换器除盐系统能耗大、运行成本高的问题

1)、优化运行方式后,节约大量水资源。

2)、减少了再生过程的酸、氢氧化钠使用量。

3)、通过再生前置氢床+阳床、弱碱阴床+强碱阴床交替进行的方式,使再生时产生的酸、碱性再生废集中到中和池处理,大幅减少因中和酸、碱废水消耗的盐酸与氢氧化钠量。

4、大幅度延长离子交换树脂的使用寿命。

以沙角A电厂正在使用的离子交换树脂(001×7强酸阳树脂、D301大孔阴树脂、201×7强碱阴树脂),厂家建议使用6-8年后离子交换性能下降,需定期更换树脂。优化除盐水制水方式后,树脂已正常使用13年,经测试,树脂离子各项性能无明显下降,仍可正常使用,超出了离子交换树脂的设计使用寿命的一倍。

5、实现了再生废液对厂外“零”排放,对环境的影响减到最低

1)、将再生废液收集到中和池进行中和处理,达标后送污水处理厂经处理后,用于电厂的输煤系统冲洗。

2)、延长离子交换树脂的使用寿命,每年减少废旧树脂处理量约30吨。

三、经济效益情况

针对化学除盐系统母管制的特点分别对阳床、阴床及混床的制水能力、效果进行试验、评估。方案提出、论正、试验历经三个多月,从调整制水流量、反洗强度、再生液浓度、再生正洗时间等入,除盐系统的离子交换器再生过程中盐酸、氢氧化钠、自用水等原料的消耗以及再生水泵的能耗,直接影响到除盐水的制水成本,除盐设备运行、再生方式优化,提高了经济性,使周期制水量最大化。每年可以节省盐酸约70吨;节省氢氧化钠约78吨;节省电量2200KW,减少再生用水(东江水)量约9000吨,即减少排放了大约9000吨的废水,延长了离子交换树脂的使用周期。

按年度生产除盐水量大约80万吨、全年消耗盐酸170吨,消耗氢氧化钠190吨进行统计、测算,一年可以节省再生盐酸量约70吨;节省再生氢氧化钠量约48吨;因再生次数减少,再生水泵(22KW)减少运行时间约160小时,节省电量约3500KW,减少再生用水(东江水)量约9000吨,即减少排放了大约9000吨的废水。运行方式的改变,创造了较好经济效益,每年减少了盐酸、氢氧化钠、再生水的使用量。

一、节约费用计算:

工业用电费2.15元/千瓦时;东江水水费3.5元/立方米;工业水水费2.15元/立方米;盐酸800元/吨;氢氧化钠1800元/吨计算。

1、节约再生电量费用:

再生水泵(22KW)减少运行时间约160小时,年节约电量消耗费用:22*160*2.15元/千瓦时≈0.8万元。

2、节约再生耗水费用:

再生用水(东江水)量减少约9000吨,年节约东江水消耗费用:9000*3.5元/立方米≈3.2万元。

3、节约再生盐酸、氢氧化钠费用:

再生用盐酸量减少约70吨,年节约盐酸消耗费用:70*800元/吨≈5.6万元。

再生用氢氧化钠量减少约48吨,年节约氢氧化钠消耗费用:48*1800元/吨≈8.7万元。

中和用盐酸量减少约20吨,年节约盐酸消耗费用:20*800元/吨≈1.6万元。

中和用氢氧化钠量减少约20吨,年节约氢氧化钠消耗费用:20*1800元/吨≈3.6万元。

4、中和后废水用于回收使用费用:

再生废液收集到中和池进行中和处理,达标后送污水处理厂经处理后,用于电厂的输煤系统冲洗,年度节约工业水量约15万吨,年节约工业水量消耗费用:15万吨*2.15元/立方米≈32万元。

二、投入设备改造费用:

1、因本项目只改变了设备的运行、再生方式;无设备改造,不需投入设备改造费用。

三、后期设备维护费用:

1、离子交换树脂(001×7强酸阳树脂、D301大孔阴树脂、201×7强碱阴树脂),厂家建议使用6-8年后离子交换性能下降,需定期更换树脂。优化除盐水制水方式后,树脂已正常使用13年,经测试,树脂离子各项性能无明显下降,仍可正常使用,超出了离子交换树脂的设计使用寿命的二倍。以每台离子交换器更换一次80万元计算,4台前置氢床+阳床、4台弱碱阴床+强碱阴床、3台混床使用期从六年增加到十二年。增加六年使用期,11台节约更换树脂费用共计880万元,约合每年节省146万元。

四、总数节约费用汇总:

电费+东江水水费+工业用水水费+再生中和药品消耗(盐酸+氢氧化钠消耗费用)+年度更换树脂费用=0.8+3.2+5.6+8.7+1.6+3.6+32+146≈201.5万元

四、小结

优化除盐运行方式的应用,对进一步深化节能降耗、降低运行成本有重大意义。符合运行维护成本最少化、系统安全可靠、高效环保、经济指标领先的理念。从成果应用情况来看,设备投入少,经济效益明显,除盐设备运行、再生方式优化技术具有显著的经济及环保价值。

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