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北京朗新明环保科技有限公司: 电厂废水“零排放”技术的引领者

新闻时间:2017-03-29  作者:朗新明  文章来源:朗新明  打印  字号:

编者按:废水如何实现“零排放”一直是让燃煤发电厂头疼的问题。而国电汉川电厂通过引入北京朗新明环保科技有限公司(下称“朗新明”)的“预处理软化+膜分盐+膜浓缩减量+蒸发结晶”技术,成功解决了这一难题,实现了废水的“零排放”和环保综合利用,让企业的环保工作迈上了新台阶。朗新明公司的技术与现有的技术有何不同?在废水处理方面有哪些优势?技术将为燃煤电厂废水处理产生怎样的影响?带着这些问题,日前本报记者来到国电汉川电厂进行了实地走访。

新技术助百万机组废水零排

在国电汉川电厂废水零排放处理车间,朗新明相关技术人员告诉记者,由公司负责建设运营的脱硫废水零排放项目是汉川电厂6号百万机组配套工程,用于处理1-6机组的脱硫废水,实现全厂废水零排放。该项目按处理规模为每小时36m3/h,废水经过深度处理后,形成了脱盐淡水、优于二级标准的工业盐及石膏污泥,其中脱盐淡水回用于锅炉补给水,工业盐对外销售,石膏污泥放置脱硫石膏中外卖,真正实现了废水、废弃物的零排放,大量减少了电厂生产过程中对周围环境的污染,是国家提倡的循环经济典范。

废水零排放是指工业水经过重复使用后,将最终的高含盐量和高污染物的废液进行全部回收再利用,无任何废液排出工厂。废液中的盐类和污染物经过浓缩结晶以固体形式排出后回收用于化工原料或送垃圾处理厂填埋。

20世纪70年代,国外工业部门就开始研究燃煤电厂“零排放”应用,经过30多年的研究、设计,工艺已基本成熟。美国的R.D.Nixon电厂、Hayden电厂和德国易昂火电厂等成功实现废水零排放,并取得了多年的成功运行经验。

燃煤电厂是我国工业用水的大户,其用水量和排水量十分巨大,在工业用水中约40%用于燃煤电厂,燃煤电厂每年的排放量约占全国工业企业排放量的10%。我国对燃煤电厂废水治理的研究起步较晚。但是随着环境保护的法律和监管越来越严格,燃煤电厂废水零排放越来越多地被提及。

2006年颁布的《火力发电厂废水治理设计技术规程》已明确指出,火电厂的脱硫废水处理设施要单独设置,优先考虑处理回用,不设排放口,必须实现废水零排放。2015年4月发布的《水污染行动计划》指出国家将强化对各类水污染的治理力度,全面控制污染物排放,燃煤电厂脱硫废水因成分复杂、含有重金属引起业界关注。同年12月印发的《全面实施燃煤电厂超低排放和节能改造工作方案》要求火电厂在紧盯降低大气污染排放浓度的同时,也必须更加重视深度节水和废水零排放工作。尽量减少电厂水耗和脱硫废水排放量越来越频繁地进入了更多火电厂的视野。2016年11月出台的《控制污染物排放许可制实施方案》更是明确指出率先对火电、造纸行业企业核发排污许可证。同月,国务院发布了《“十三五”生态环境保护规划》,文中指出电力、造纸、印染等高耗水行业应大幅降低污染物排放强度,达到先进定额标准。2017年1月11日,环保部又印发了《火电厂污染防治技术政策》。从近两年政府部门密集发布的环保政策表明,党中央、国务院高度重视生态环境保护工作,火力发电厂作为耗水大户在水资源约束与排放限制方面的压力陡然上升,加快落实深度节水和废污水零排放已成为必然选择。

近年来,随着环保技术的不断进步以及环保理念的革新,一些走在环保前列的燃煤电厂开始超前布局、合理规划,不惜在环保上投入大量资金,但即便如此,目前国内真正实现废水“零排放”的燃煤电厂仍然屈指可数。

究其缘由,一方面,由于脱硫废水水质具有浊度大、硬度高、重金属含量高、氯离子含量超高、易结垢、易腐蚀等特点,处理难度大;另一方面,市面上普遍采用的脱硫废水治理技术在可靠性、经济性方面表现的不尽人意。如,此前大多数电厂采用的三联箱技术,虽然该技术工艺简单,投资造价较低,但无法满足全厂废水零排放的环保要求。少数电厂采用的独立热源蒸发结晶技术,虽可做到废水零排放,但却因为技术工艺相对复杂、运行稳定性差、投资大、运行费用高,而鲜被市场接受。

“作为国内电力环保技术的领头羊,经过十几年的技术沉淀,我们有能力推出更超前的环保技术,来帮助这些对污染物排放标准提出更高要求的燃煤电厂。”朗新明公司南京分公司研发部经理徐峰告诉本报记者。在此背景下,朗新明公司对当前环保形势进行了前瞻性分析,并结合多年的工程实践,成功开发出了技术上更为先进、成本上更为经济的“预处理软化+膜分盐+膜浓缩减量+蒸发结晶”技术。采用该技术,能够帮助燃煤电厂实现废水零排放。

技术可靠 经济性强

脱硫废水是火电厂废水排放的终端,能否处理好脱硫废水已成为燃煤电厂能否实现废水零排放的关键制约因素。

在徐峰看来,脱硫废水之所以难以处理,主要是因其在水质和水量方面存在以下几个问题:水质上,受煤种、脱硫岛用水水质、排放周期等因素的影响,不同地区电厂的差别很大,同一电厂因排放时段不固定,差别也很大;同时废水的硬度和氯离子含量都非常高,极易造成处理系统结垢和腐蚀。水量上,脱硫废水为间断排放,易造成水量波动较大。

针对脱硫废水处理的难点,朗新明公司投入了大量的精力开展了技术调研和中试研究,积极稳妥的采用了管式超滤膜、纳滤膜、DTRO膜等新技术产品,开发出以全膜法为基础的预处理软化和膜浓缩减量工艺。该工艺适应性强,预处理药剂软化能够根据废水水质变化实现自动加药调整,经管式超滤膜过滤后极大的降低了废水中的硬度,满足了膜浓缩和蒸发装置的进水水质要求。

据徐峰介绍,当前,国内火电厂脱硫废水零排放技术仍处于研发和初步应用阶段,归纳起来主要有两条工艺路线:

一条是以水处理方式实现零排放的工艺路线,即:“预处理软化+膜浓缩减量+蒸发结晶”技术,该技术成熟可靠、运行稳定、已有几例成功运行案例且不对电厂发电生产造成任何影响。但是投资和运行费用较高,处理过程中易产生较多的固体废弃物。

一条是以烟气余热方式实现零排放的工艺路线,即预处理+烟道喷雾干燥技术,该技术的优点是投资和运行费用较低,但是技术还未成形、废水蒸发不完全易对烟道造成腐蚀和积灰堵塞、尚未有成功运行案例且对电厂发电生产造成影响。

考虑到技术的成熟性以及避免对电厂生产造成影响,朗新明公司经过全面评估决定采用以水处理的方式实现零排放。

以国电汉川1000MW超超临界火力发电机组脱硫废水零排放项目为例,项目整体方案按照三段设计:第一段为软化预处理阶段,核心技术为膜强化软化(TUF)+纳滤(SCNF);第二段为膜浓缩处理阶段,核心技术为特殊流道反渗透(SCRO)+高压反渗透(DTRO);第三段为蒸发结晶干燥阶段(MVR),主体工艺为最节能的MVR结晶器,最终产品为纯度高于97.5%的袋装氯化钠,达到《GB/T5462-2003工业盐》所规定的精制工业盐二级标准。

“真正意义上的零排放,真正意义上的低成本,是我们对于技术产业化的深度理解。”徐峰说。据介绍,针对投资和运行费用高的问题,在项目中朗新明公司采取了两项关键技术,即:一是在国内首次使用12MPa级DTRO膜技术对废水进行浓缩减量,该技术可将废水的回收率提高至85%以上,大量降低了蒸发结晶系统建设规模;二是在国内首次使用最为节能的机械蒸汽压缩再循环(MVR)蒸发结晶技术对废水进行蒸发结晶。通过上述两项措施,汉川零排放项目与国内同类型项目相比,其吨水投资和运行费用有较大幅度的降低。

针对废水处理过程中固体废弃物产生较多问题,朗新明公司采用分盐技术,将废水中主要成分氯化钠进行提纯浓缩,并最终蒸发结晶获得一级工业盐,外销至当地盐化工企业,既大量减少了固废量,又实现了循环经济。

项目投运后,运行效果获得国电汉川电厂方面的高度评价,“设备运行后达到了没有一滴污水排出厂区,不仅在技术上达到了废水零排放的环保要求,同时,建设费用、经济费用等费用都比其它技术路线低了很多。”汉川电厂副总工程师丁伟平告诉记者,“近5年之间,工业生产取水单价增幅已超过80%,北方部分地区的增幅已超过100%。很多火电厂水费已占到发电运行维护费用的27%以上,个别地区的水费已超过发电运行维护费用的30%。零排放的实施,可大量降低电厂的这块费用。”

市场前景广阔

随着资源约束与排放限值共同施压,未来燃煤电厂将面临更大的废水治理压力。

“零排放”技术既可以缓解水资源日益短缺的问题,又没有废水的外排可以避免污染环境,提高周围的环境质量。从经济运行和保护环境出发,实现燃煤电厂废水“零排放”意义重大。

业内人士指出,朗新明公司的脱硫废水零排放采用的工艺技术先进,吨水投资费用和运行成本均远低于现已运行的同类工程,具有重大的示范推广意义。

汉川电厂废水“零排放”项目的成功实施表明,朗新明公司已全面掌握了电厂脱硫废水零排放核心技术,其中“膜法分盐+MVR蒸发结晶”组合工艺用于脱硫废水提取高纯度工业盐达到国际先进水平,这将为朗新明公司未来的电力废水零排放市场开拓提供坚实的技术支持。

数据显示,截至2014年底,全国火电装机容量11亿千瓦,其中,有90%以上是湿法脱硫市场。按照当前的燃煤电厂废水‘零排放’政策,目前投运的以及新建的湿法脱硫设施产生的废水都需要深度处理。脱硫废水零排放市场空间巨大,据保守估计,可达1000亿元以上。

“在‘零排放’要求下,燃煤电厂对节水的要求发生了很大变化。其中极其重要的,就是要求技术的可靠性、经济性更高。”丁伟平说,“而且,当下燃煤电厂正承受着来自环保投资上升、发电利用小时数降低的双重压力,在企业降本增效需求巨大的背景下,对技术的经济性做考量显得越发重要。”

据了解,国电汉川1000MW超超临界火力发电机组脱硫废水零排放项目的实施创下了六项国内第一,其中工艺组合经权威机构查新,在国内外尚属首次。脱硫废水经深度处理后,产生的淡水回用锅炉,高纯度结晶盐外卖至盐化工企业,污泥送至石膏场,不但实现了真正意义的废水零排放,而且还实现了循环经济,每年可为电厂节水28万吨,减少固废近7000吨。同时,该项目的建设基本杜绝了电厂废水排放对汉江水体的污染,保护了下游的生活供水水源,取得了良好的环保效益和社会效益。

“以发电机组年运行5000小时计算,可年产脱盐水17万吨,工业盐4150吨,石膏污泥4500吨,既节约了相当数量的取水费、废水排污费、固体废弃物处置费,又可通过销售工业盐和石膏取得一定的经济效益。”徐峰自豪地说。

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