燃煤发电厂脱硫废水蒸发结晶工艺设计资源化零排放MEDMVR系统

1、-燃煤发电厂脱硫废水蒸发结晶工艺资源化零排放MEDMVR系统技术介绍首航艾启威节能技术股份双塔燃煤发电脱硫废水蒸发结晶工艺资源化零排放MEDMVR系统介绍前言 本期设备适用于脱硫废水“三箱式脱硫废水处理单元 系统处理后的废水的资源化零排放MED浓缩结晶系统。表1 装置技术参数和经济性比较(20t/h为例)技术参数方案一方案二方案三装置型式3效MED自洁式浓缩结晶4效MED自洁式浓缩结晶3级MVR自洁式浓缩结晶浓缩率(倍)40料液处理量(吨/时)20蒸发量(吨/时)19.4固态物产量(吨/时)0.6(其中: 氯化钠盐0.54,泥饼0.06)淡化水总溶解固体TDS50ppm造水比2.53.3蒸汽耗

2、量(吨/时)0.1MPa 12086很少量启动和补热蒸汽用电功率(千瓦)2535720循环冷却水量(吨/时)t=76504600吨水耗蒸汽量(公斤/吨)0.40.30.02吨水耗电量(千瓦时/吨)1.251.2336吨水运行本钱(元/吨) 蒸汽:50元/吨/30元/吨20.3/12.315.3/9.39年运行本钱(万元/年)8000时/年蒸汽:50元/吨/30元/吨324/194245/147144a. 吨水运行本钱=蒸汽50元/吨*汽耗+电费0.25元/度*电耗未包括循环冷却水费用b. 由于零排放蒸发结晶系统运行时，无需加药软化，因此每吨废水可节省加药费用9-10元/(吨废水)。一、资源化零

3、排放MED浓缩结晶系统来水水质情况简介工程三箱式脱硫废水处理单元处理后废水水量约20吨/小时，处理后的脱硫废水除含钠离子(Na+)和氯根离子(Cl-)外，还含有大量的钙离子(Ca2+)、镁离子(Mg2+)、硫酸根离子(SO42-)和镁离子(Mg2+)。具体详见表1表2 进资源化零排放MED浓缩结晶系统的水质表序号工程单位含量备注1pH692色度(稀释倍数)30503悬浮物(SS)mg/L704化学需氧量(COD)mg/L1005氨氮mg/L15306硫化物mg/L1.07氟化物mg/L158氯根离子(Cl-)mg/L150009硫酸根离子(SO42-)mg/L1000200010全硅(SiO2

4、)mg/L102011钠离子(Na+)mg/L1500800012钙离子(Ca2+)mg/L1000200013镁离子(Mg2+)mg/L10050014总铁(Fe)mg/L102015总铜(Cu)mg/L0.516总汞(Hg)mg/L0.0517总镉(Cd)mg/L0.118总铬(Cr)mg/L1.519总砷(As)mg/L0.520总铅(Pb)mg/L1.021总镍(Ni)mg/L1.022总锌(Zn)mg/L2.023TDSmg/L1500025000二、资源化零排放MED浓缩结晶系统处理后水质情况 通过资源化零排放MED浓缩结晶系统处理后，MED出水经化学水处理系统简单处理后，完全可以

5、满足锅炉正常补水的水质需求。出水水质情况见表2表3 MED出水水质序号工程单位含量备注1pH6.87.82电导率(25)S/cm60包含挥发性电导3氨氮mg/L104氟化物mg/L105氯根离子(Cl-)mg/L506硫酸根离子(SO42-)mg/L507钠离子(Na+)mg/L508钙离子(Ca2+)mg/L509镁离子(Mg2+)mg/L5010TDSmg/L100包含挥发性TDS11TOCmg/L100包含挥发性TOC三、零排放MED蒸发结晶系统排出固态物 零排放工艺其结晶盐通过硫酸钙、有机物、重金属等杂质的去除，结晶盐进展提纯，提纯后的NaCl结晶盐应符合“工业盐GB5462-2003

6、二级及以上国家标准(见表3)。表4 工业盐GB5462-2003二级标准指标精制工业盐优级一级二级氯化钠/(%) 99.1098.5097.50水分/(%) 0.300.500.80水不溶物/(%) 0.050.100.20钙镁离子/(%) 0.250.400.60硫酸根离子/(%) 0.300.500.90处理后固废比例：1不溶性固态物：碳酸钙、硫酸钙、氢氧化钙(镁)泥饼,产量约60kg/h。2可溶性固态物： 根据来水水质,零排放工艺其结晶盐组分为：NaCl 97.5%，结晶盐含水率小于0.8%，产盐量540kg/h。工艺流程不同工艺简介 膜法：反渗透、正渗透、DTRO等浓缩，需要软化，消耗

7、大量昂贵的Na2CO3等。估计吨水药剂本钱在43.49元。 这还不包括几年后昂贵的换膜本钱。运行复杂，水质稍微波动，如果药剂调整跟不上，会造成膜的污堵。在国外， 没有用膜法处理脱硫废水的； 常规蒸发：软化+蒸发器。软化要求没有膜要求高， 没有换膜本钱，但是药剂费也很高； 我方工艺：特殊的浓缩结晶蒸发，对预处理要求不高，弱碱性条件运行，结垢物质被自动清洁下来,是成熟技术。4.1工艺技术:4.1.1脱硫废水资源化零排放系统选用MEDMVR工艺。4.1.2浓缩结晶装置采用“自洁式蒸发结晶器废水蒸发侧采用机械作用将附着在换热面上的结垢清洗干净，因此无需采取前期高费用的软化处理，即可将废水中全部悬浮物、

8、无机盐等蒸发结晶，逐级别离。4.1.3零排放工艺其结晶盐通过硫酸钙、有机物、重金属等杂质的去除，结晶盐进展提纯，提纯后的NaCl结晶盐应符合“工业盐GB5462-2003二级及以上国家标准，实现结晶盐资源化零排放。工艺流程:4.2.1资源化零排放MEDMVR浓缩结晶系统采用如下工艺流程：经“三箱式脱硫废水处理单元 系统处理后的上述脱硫废水来水，属于高盐、高硬的无机废水，通常的零排放蒸发结晶工艺需先进展加药絮凝、加药预软化、沉降过滤、离子交换软化等一系列前期处理工艺措施后，才能进入蒸发结晶。否则，蒸发器结垢将使其无法长期运行。本方案设计采用 “3效MEDMVR蒸发结晶析盐进展处理，见“工艺系统图

9、“工艺程图。脱硫岛来的脱硫废水，首先经现有的“三箱式脱硫废水处理单元进展中和、絮凝、沉降处理后,进入给水均质池混匀，无需前期处理，废水参加硫酸钠、氢氧化钙和絮凝剂后直接依次进入3效“自洁式MEDMVR蒸发结晶器。在每效蒸发器中逐级浓缩结晶。大大减小了前期处理设备投资和处理过程的加药费用。同时，由于没有软化过程量酸、碱的参加，不会增加固体废物的总量。关键设备低温多效MED(MVR)蒸发结晶装置：5.1.1自洁式浓缩蒸发结晶器：1、壳体材料：与盐水接触的构造为2205双相不锈钢。与淡化水接触的构造全部为304不锈钢，保证淡化水水质不受污染。2、蒸发器：钛TA25.1.2级MVR蒸发结晶装置： 1、

10、壳体材料：与盐水接触的构造为2205双相不锈钢。与淡化水接触的构造全部为304不锈钢，保证淡化水水质不受污染。2、蒸发器：钛TA23、蒸汽压缩机:国产离心式变频压缩机，叶片钛合金，涡壳316L不锈钢，ABB变频器。MED和MVR装置共同局部除沫(防泛液)型式：每效采用“转角式挡板+旋风复挡+丝网三级复合除沫系统，确保二次蒸汽淡化水清洁。管道、泵、阀：给水、浓水的管道、手动阀均为316L不锈钢。给水泵为氟合金材料。电动阀为316L不锈钢真空泵为自冷式水环泵，材质为316L不锈钢。系统控制：装置的温度、压力、流量、液位等采用PLC可编程序控制器自动控制调节。变频调节水泵流量。中控室人机界面为计算机

11、液晶显示器显示操作。设置阻垢剂、消泡剂投加及计量装置。每效设置酸、碱清洗液加注口，高压水枪清洗口。压滤机：快开式板框压滤机。过滤机：多介质过滤机。各泵： 均为 1+1， 一台运行， 一台备用。 控制方式 1、零排放MEDMVR浓缩结晶装置的温度、压力、流量、液位等采用西门子PLC可编程序控制器自动控制调节。变频调节水泵流量。中控室人机界面为计算机液晶显示器显示操作，独立运行操作台。2、PLC控制系统由一台3KVAUPS电源供电。3、脱硫废水处理系统通过需方 DCS 控制，实现自动监视控制。 4、所有蒸发器、水池采用高液位报警，远方操作启停和就地启停，并启停相应设备，低液位时自动停顿。 5、硫酸

12、钠、混凝剂和助凝剂加药系统的加药量需根据现场水质要求，及时调整加药量，操作方式采用远方操作和就地启停。 6、MEDMVR 系统中所有信号指标应以硬接线方式送至脱硫岛的 DCS，并可实现MEDMVR系统的自动控制，同时MEDMVR系统也可就地手动操作。 PLC控制系统与DCS控制系统通讯方式为MODBUS 485方式。7、所供变送器应为二线制并具备HART通讯功能核心技术:“自洁式蒸发结晶器废水蒸发侧采用机械作用将附着在换热面上的结垢清洗干净。无需采取前期高费用的软化处理，即可将废水中全部悬浮物、无机盐等蒸发结晶，逐级别离。3效MEDMVR是将3台 “自洁式蒸发结晶器串联起来，末端增加冷凝器。外

13、部加热蒸汽首先进入第1效加热其中废水蒸发，其二次蒸汽再引入第二效，使第2效蒸发，以后依次到末效第3效，末效二次蒸汽进入冷凝器，放热后凝成凝水。废水依次浓缩逐级结晶别离，每效淡化凝水聚集后排出。MEDMVR三效蒸发结晶物料平衡表工程原水离子含量MEDMVR工艺加药量产出物名称摩尔浓度质量浓度名称摩尔浓度质量浓度名称摩尔浓度质量浓度占比可溶物Na553.3 12726.1 Na93.8 2156.3 NaCL647.1 25882.4 100.00%CL647.1 11000.0 不溶物Ca37.5 1500.0 ca20.8 833.3 CaSO458.3 7933.3 Mg20.8 500.0

14、 OH41.7 708.3 MgOH220.8 1208.3 SO411.5 1100.0 SO446.9 4500.0 悬浮物(SS)70.0 70.0 化学需氧量(COD)100.0 100.0 氨氮30.0 30.0 硫化物1.0 1.0 氟化物15.0 15.0 全硅(SiO2)20.0 20.0 总铁(Fe)20.0 20.0 总铜(Cu)0.5 0.5 总汞(Hg)0.1 0.1 总镉(Cd)0.1 0.1 总铬(Cr)1.5 1.5总砷(As)0.5 0.5 总铅(Pb)1.0 1.0 总镍(Ni)1.0 1.0 总锌(Zn)2.0 2.0 合计9404.3 一三效蒸发结晶装置数

15、据参数变化详见下一三效蒸发结晶装置数据参数变化表项 目单位进水浓度参加三效浓度排出二效浓度排出一效浓度排出pH值69696969色度(稀释倍数)3050悬浮物(SS)mg/L701121752660化学需氧量(COD)mg/L1001602503800氨氮mg/L1530244837.5755701140硫化物mg/L11.62.538氟化物mg/L52412.5190氯根离子(Cl-)mg/L150002400037500114750452550硫酸根离子(SO42-)mg/L10002000400080009600106002500500010600148400氢氧根离子OHmg/L071

16、451140520525全硅(SiO2)mg/L102016322550375750钠离子(Na+)mg/L150080002300752016480950025750155250231000钙离子(Ca2+)mg/L10002000200048006400530022004700530074200镁离子(Mg2+)mg/L1005007.21527937.257.2173总铁(Fe)mg/L102016322550375750总铜(Cu)mg/L0.50.81.2519总汞(Hg)mg/L0.050.080.1251.9总镉(Cd)mg/L0.10.160.253.8总铬(Cr)mg/L1.

17、52.43.7557总砷(As)mg/L0.50.81.2519总铅(Pb)mg/L11.62.538总镍(Ni)mg/L11.62.538总锌(Zn)mg/L23.2576TDSmg/L150002500024000400003750062500270000通过上表可以看出，第三效蒸发结晶器将原液蒸发浓缩，通过反洗过滤器滤出局部氢氧化镁沉淀物，通过冲洗排出小局部氢氧化镁沉淀物；第三效蒸发结晶后原液过滤后流入第二效蒸发结晶器，通过将原液进一步蒸发浓缩，滤除硫酸钙和氢氧化镁；第二效蒸发结晶原液流入第一效蒸发结晶器，继续蒸发浓缩，彻底滤除硫酸钙和氢氧化镁，第一效蒸发结晶饱和晶浆排入结晶旋流离心别离

18、器，将氯化钠晶体、水分、母液彻底别离，母液返回第一效蒸发结晶器，氯化钠晶体送入烘干机去除水分低于0.8%。第一、二、三效母液通过循环过滤，由反洗过滤器将硫酸钙、氢氧化镁进展过滤收集，通过反洗排入板框压滤机，压制成泥饼。该装置三效自洁式蒸发结晶器均配有三级复合除沫工艺，保证淡化水的纯度，降低含盐量。三级复合除沫器由转角挡板除沫器、旋流别离除沫器、丝网除沫器组成，转角挡板除沫器将蒸汽携带的大泡沫打碎为小泡沫，旋流别离除沫器将小泡沫彻底消除，并将其携带的液滴进展别离，回流至本效蒸发器，丝网除沫器将蒸汽中夹杂的微小液滴进展捕捉、别离，最后回流至本效蒸发器，通过三级复合除沫工艺，最低限度降低蒸汽携带液滴

19、进入下一效蒸发结晶器的概率，保证淡化水的品质。各效蒸发结晶器均配有机械自洁、除垢装置，通过该装置，确保每效换热面清洁，不结垢。第2、3效蒸发器各配备一台反洗过滤机，共用一台快开式板框压滤机，将本效蒸发器中浓缩的悬浮物和混合无机盐结晶滤除并压成泥饼，滤液转至下一级蒸发浓缩结晶。第1效配备可清洗螺旋推料离心机，滤液返回本效继续蒸发浓缩结晶，清洗液返回3效蒸发浓缩。该装置采用“自洁式蒸发结晶器废水蒸发侧采用机械作用将附着在换热面上的结垢清洗干净，因此无需采取前期高费用的软化处理，即可将废水中全部悬浮物、无机盐等蒸发结晶，逐级别离,实现资源化零排放。四、与传统工艺投资及后期加药费用比照1、设备投资费用

20、比照传统工艺需加装冷却器、冷冻机、冷冻结晶器、离心机、蒸发器等设备费用合计5001000万元，资源化零排放MED蒸发结晶系统无需加装上述设备，设备总投资可节约5001000万元。2、资源化零排放MED蒸发结晶工艺废水预处理软化、加药费用：硫酸钠加药量4.26公斤/吨废水*0.35元/公斤=1.491元/吨废水氢氧化钙加药量1.55公斤/吨废水*0.1元/公斤=0.155元/吨废水合计每吨废水加药费用1.65元/吨 比照与传统蒸发结晶工艺每吨废水加药费用 13.62元，MED三效蒸发结晶工艺每吨废水可降低加药费用11.97元/吨废水，是传统蒸发结晶工艺加药费用的十分之一。传统蒸发结晶工艺每年加药

21、费用：13.62*20*8000=218万元MED三效蒸发结晶工艺每年加药费用：1.65*20*8000=26.4万每年可节约加药费用8000小时计算12.14*20*8000=191.6万元每年可节约生产加药费用191.6万元。表5 传统工艺与MED三效蒸发工艺加药费用比照表名称含量加药量费用效果Na2CO35300 Mg/L5.3公斤/吨水9.54元/吨去除Ca2+每吨水处理费用1800元/吨NaOH1680Mg/L1.68 公斤/吨水4.08元/吨水去除Mg2+药品单价2400元/吨传统工艺加药费用总计13.62元/吨水名称含量加药量费用效果Na2SO43780 Mg/L4.26 公斤/

22、吨水1.491元/吨水去除Ca2+ 药品单价350元/吨CaOH21554 Mg/L1.55 公斤/吨水0.155元/吨水去除Mg2+药品单价100元/吨资源化零排放MED蒸发结晶工艺加药费用总计1.65元/吨水3、固废处理费用比照零排放工艺其结晶盐通过硫酸钙、有机物、重金属等杂质的去除，结晶盐进展提纯，提纯后的NaCl结晶盐符合“工业盐GB5462-2003二级及以上国家标准，20吨废水每小时可减少固废排出物540kg，产出的固废物60kg只占传统工艺的十分之一，大幅减少电厂的固废处理费用。固废处理费用按500元/吨计算，0.6-0.04吨*6500小时*500元/吨=175.5万元每年可节

23、约固废处理费用175.5万元。4、 干净水收益经资源化零排放MED蒸发结晶系统处理后的干净水可以满足锅炉用水要求，每年可节约锅炉补给水：19.4吨/小时*6500/小时=126100吨准东五彩湾、哈密地区原水费用按7.5元/吨计算，化学水处理费用按6元/吨计算，合计水费约13.5元/吨。节约水费支出126100吨*13.5元/吨=1702350元每年可节约费用170.235万元。5、运行费用药品消耗吨水药品费用合计: 2.1575(元/吨) 6.2动力本钱吨水运行电、汽本钱 9 -20(元/吨)6.3其他费用日常维护费用10万元/年 0.6000(元/吨)资源化零排放MED蒸发结晶系统系统投资较传统工艺克节约5001000万元，每年电厂各项本钱加药本钱、固废物处理本钱和水费本钱可节约537.335万元，电厂每年还能销售工业盐增收122.85万元。每年工业盐的销售收入在满足每年资源化零排放MED蒸发结晶系统的加药运维费用的前提下，还有结余。5、 结语 资源化零排放MED蒸发结晶系统特点及优势： 1、先进的设计理念及可靠的运行方案； 2、可根据客户的水质特点，量身定制符合用