干熄焦配套高温高压锅炉除盐水制备的工艺选择

1、干熄焦配套高温高压锅炉除盐水制备的工艺选择北京中日联节能环保工程技术有限公司郝王娟干熄焦(coke dry quenching，简称CDQ)是目前国内外应用较为广泛的节能环保技术之 一。它是使用低温循环的惰性气体与热焦炭进行热交换达到熄焦目的的一种密闭型系统。回 收了热焦炭显热的循环气体通过余热锅炉产生蒸汽用于发电或者作为钢铁厂的蒸汽热源使 用。作为配套余热锅炉的除盐水必不可少，它恰如心脏中流动的血液，与锅炉运行是不可分 割的有机整体。使用符合要求的水质，是干熄焦配套锅炉安全、经济、稳定运行，产出合格 蒸汽的前提。因此水处理工艺的选择尤为关键，合理的工艺设计既可以满足锅炉用水要求， 同时又可降

2、低制水成本，保护水环境。锅炉除盐水处理工艺选择1.1工艺选择依据首先GBT50109-2006工业用水软化除盐设计规范指出，软化和除盐系统的选择应根 据进水水质和对出水水质、水量要求等情况，经技术经济比较确定；同时水处理系统和设备 的选择应减少废酸、废碱、废渣及其他有害的排放量，并应采取处理和处置措施，满足相应 的环保要求。简单的说就是给水水源、产水水质要求、性价比和环保要求。同时还要考虑到 占地面积、用水工况要求、操作维护、气候、地形、交通运输及结合厂区规划等因素。对于给水水源来说，应进行水质全分析，深入了解其化学组成和特性，覆盖所有季节平 均水质特性以选择安全可靠的工艺流程和设备，往往实际

3、中并没有做到这一点。同时对于产 水水质，不同类型的锅炉要求也存在差别。干熄焦配套高温高压锅炉水质按照火力发电厂 化学设计技术规程(DL/T5068-1996)和火力发电机组及蒸汽动力设备水汽质量 (GB/T12145-1999)标准执行:硬度2.0gmol/l；电导率 0.2gs/cm；二氧化硅20gg/l；pH 值(25C) 8.89.5；铁:30gg/l；铜5gg/l；油0.3 mg/l。1.2工艺流程锅炉除盐水的水处理过程不论采用何种工艺的系统，都包含预处理和除盐两个阶段。预处理大体分为混凝、沉淀、过滤、吸附、软化及杀菌等分级净化过程，针对全面的原 水水质分析报告确定合理的预处理工艺，可

4、去除水中绝大部分的悬浮物、胶体、色度、有机 物、细菌及微生物等杂质，对于后续除盐设备进水要求的保证和正常运行起着至关重要的作 用。除盐工艺有传统的复床、混床离子交换工艺以及反渗透(RO)、EDI (Electrodeionization) 电除盐等膜法工艺。传统的水处理工艺为：原水一预处理一阳阴床一混床一锅 炉给水。整个生产过程存在大量的酸碱消耗和废液的处理排放，劳动强度高，日常维护复杂， 尤其是对于高含盐量的原水，再生周期缩短，再生酸碱、水电耗量增加。因此反渗透技术作 为当今较先进、有效除盐的膜分离技术，与离子交换组成的除盐系统成为目前使用较为广泛 的除盐系统。反渗透作为离子交换的预除盐系统

5、，能有效去除水中的溶解盐、胶体、微生物、 有机物等(去除率高达97%98% )，其产水中剩余的盐分则通过后继的离子交换系统除去。 以下重点从运行成本对传统的离子交换和反渗透-离子交换相结合的工艺进行了对比。反渗透-离子交换除盐工艺与全离子交换工艺运行成本比较某钢铁厂干熄焦工程配套高温高压锅炉+25MW抽凝式汽轮机机组，除盐水站的设计 规模为110t/h，原水为地表水：溶解固形物400mg/l左右，产水水质执行干熄焦高温高压锅 炉用水指标。GBT50109-2006工业用水软化除盐设计规范中也指出当原水大于500mg/l 时，可采用反渗透装置；当原水溶解性固形物小于500mg/l时，应经技术经济

6、比较后确定是 否采用反渗透除盐装置。针对上述前提条件分别采用一级反渗透+混床工艺和一级复床+混 床工艺进行该除盐水的制备。2.1 一级反渗透+混床（以下简称RO+MB）除盐工艺流程如图1。图1 一级反渗透+混床除盐工艺流程图2.2 一级复床+混床（以下简称IE）除盐工艺流程如图2。图2 一级复床+混床除盐工艺流程图2.3运行成本分析除盐水的运行成本通常是由设备折旧、人工费、修理费用、电耗、水耗、药剂消耗、 耗材和酸碱废水处理费用等方面组成。在除去设备折旧、人工费、修理费用的情况下，单位 产水量的运行成本只与水耗、电耗、药剂消耗、耗材和废水处理费用及原水水质有关。在原 水水质稳定，水站连续满负荷

7、运行8280小时（345天）的前提下计算运行成本，具体内容 见表1。其中超滤膜采用德国membrana产品，反渗透膜采用美国陶氏BW30-400产品。酸 碱废水处理费用按照0.9元/t，水费2元/t和电费0.5元/t考虑，其余按目前市场价。表1 RO+MB”和“IE”工艺运行成本比较项目/工艺RO+MB运行费用所占比重IE运行费用所占比重（元/t除盐水）（元/t除盐水）1水耗0.86635.2%0.33812.4%2电耗0.98240.0%0.52719.4%3药剂消耗次氯酸钠0.00210.6%0.00256.9%4絮凝剂0.1000.1005盐酸0.0130.8566氢氧化钠0.0150.

8、5897阻垢剂0.126/8还原剂0.005/9耗材阳树脂增补0.00514.0%0.0266.8%10阴树脂增补0.0200.15911超滤膜元件0.158/12反渗透膜元件0.127/13滤芯0.032/14酸碱废水处理排放费用0.0060.2%0.1234.5%15合计2. 457100%2.720100%从表1可以看出，在一定原水水质条件下，从单位水耗和电耗来说，RO+MB工艺均 高于IE工艺，并且主导了 RO+MB工艺的运行成本。两种工艺的水耗区别在于前者的超滤 装置反洗排水，反渗透的浓水排放以及超滤、反渗透膜的定期化学清洗水水耗高，工艺中将 反渗透浓水回流至反洗水箱用于前面多介质过

9、滤器的反洗，但是整个系统水耗仍旧高；后者 水耗主要为阳床和阴床的再生用水。电耗来说，主要是RO+MB工艺中的高压泵耗能大。从药剂的消耗量来看，IE工艺的药剂消耗量远远大于RO+MB工艺。主要是酸碱的耗 量大，酸碱废水量相应也会大，废水处理排放费用也随着远远增大。药剂消耗主导了IE工 艺的运行成本，若原水的含盐量增大，则离子交换工艺的产水周期缩短，运行成本还会相应 增加。对于RO+MB工艺的酸碱消耗，主要是混床树脂的再生消耗，膜装置的定期化学清洗 酸碱耗量不大，所以在此没有考虑。在干熄焦实际运行过程中，根据汽轮机组抽汽的运行工 况，除盐水站为间断运行，因此对于RO+MB工艺来说，混床的周期产水量

10、会更大，酸碱耗 量及酸碱废水处理排放成本会更小。从耗材比较来看，RO+MB工艺明显高于IE工艺。主要是膜元件的更换，膜的性能和 耐久性好是用户最关注的，但是选择国外的品牌价格比较高。总的运行成本来看，RO+MB工艺的运行成本低于IE工艺。但是两种工艺的运行经济 性有一定的水质限定范围。3.结论从以上对比结合实际应用可以得出：一级反渗透+混床工艺适用原水水质面域比离 子交换工艺宽，脱盐效果好；设备占地小；运行操作维护简单；运行成本低；酸碱耗量 低，酸碱废液少；产水水质也完全满足干熄焦高温高压锅炉用水要求。尽管其初期投资 要比离子交换工艺高出50%左右，但其可在短期内回收。目前一级反渗透+混床工艺在 干熄焦配套余热锅炉的除盐水制备中得到广泛的应用。现在也有采用EDI代替混床，组成反渗透+EDI全膜法