华能新乡电厂循环冷却水回用处理工程设计-毕设论文.doc
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1、河北工程大学毕业设计(论文)第1章 概 述1.1 设计依据及设计任务1.1.1 设计题目华能新乡电厂循环冷却水回用处理工程设计1.1.2 项目背景1. 厂区概况拟建场地距周边村庄的距离均大于400m。现场地内无建筑,亦无地下管网设施,无影响地基基础设计与施工的不良环境因素,基坑降水对环境的影响较小,总体工程环境条件良好。2. 地形地貌特征拟建场地处于太行山山前冲洪积扇前缘缓倾斜地带,场地内地表除有少量人工开挖的小型沟渠外,总体上地面平坦开阔。现场勘测时,拟建场地地面标高84.00m。3. 气象特征与环境条件参照新乡宝山电厂一期2660MW 烟气脱硫工程设计资料气象特征多年平均大气温度: 14.
2、5多年平均相对湿度 67%历年极端最高气温 42历年极端最低气温 -17.2多年平均降水量 560.4mm多年平均风速 2.4m/s多年平均大气压力 1006.7hpa50年一遇设计基本风压 0.40kN/m2100年一遇设计基本风压 0.45kN/m2环境条件最大积雪深度 16cm最大冻土深度 34cm夏季主导风向 SSE冬季主导风向 N地下水类型为潜水,地下水位埋深受季节影响明显,地下水位埋深14m。4. 地震根据我国主要城镇设防烈度、设计基本地震加速度和设计地震分组A.0.3河南省新乡市抗震设防烈度为7度,设计基本地震加速度值为0.15g,设计地震分组为第一组。5工程目的华能新乡新乡电厂
3、,为了解决用水紧张的局面,锅炉补给水采用循环冷却水系统的排放水,处理后的淡水作为锅炉补给水水源,浓水用于除灰,实现循环冷却水的零排放。1.1.3 原水水质及处理要求1原水水质根据循环水系统排放水水质分析报告,华能新乡电厂循环水系统排放水的水质(原水水质)如表1所示 原水水质全分析报告 表1-1项目含量单位项目含量单位全固1444.8ppm电导率1820us/cm溶固1408.4ppmPH8.72悬浮物36.4ppm游离CO2 灼烧减量365.6ppm全碱度7.31mmolCODMn6.8ppm全硅13.8ppm活性硅13.2ppm胶体硅0.6ppm钙152.7ppm钠175.1ppm钾42.5
4、ppmCO32-42ppmHCO3-359.9ppmSO4-354.8ppmCl257.1ppm2.用水水质标准根据生产用水水质标准GB503352002城市污染再生利用冷却水用水水质,另外根据用户单位对水质要求:根据中华人民共和国电力行业标准,排水经过澄清、过滤等工艺处理后,应符合电力冷却水水质控制指标,如表1-2中实际要求。本工程以实际要求为回用水处理水质控制目标。本工程设计产水量为400m3/h。城市污染再生利用冷却水用水水质GB503352002 表1-2序号项目直流冷却水标准循环冷却水标准用户实际要求1pH6.09.06.59.06.59.02SS(mg/l) 30103浊度(NTU
5、) 5104BOD(mg/l) 3010105COD(mg/l) 60606铁 0.30.37锰 0.20.28Cl- 3002502509总硬度(以CaCO计) 85045030010总碱度(以CaCO计) 50035035011氨氮 101012总磷(以P计,mg/l) 1113溶解性固体(mg/l) 1000100080014游离余氯(mg/l) 末端0.10.2末端0.10.2末端0.10.215粪大肠杆菌(个/l) 200020002000当循环冷却水系统为铜材换热器时,循环冷却系统水中氨氮指标应小于1mg/l新建华能新乡电厂循环冷却水回用处理站出水水质要求如下:1、满足循环冷却水水
6、质标准;2、除盐率:97%1.1.4 设计资料1、新乡电厂循环冷却水回用项目中试报告;2、反渗透、电去离子装置样本说明书;3、有关循环冷却水回用处理论文资料。1.1.5 设计内容及要求 (一)毕业设计说明书一份,包括:1、处理方案研究;2、工艺设计与计算;3、主要设备及资料;4、投资预算、经济分析。(二)图纸部分1、设计总说明(1张)2、总平面布置图(1张)3、工艺流程图(1张)4、预处理(澄清池、过滤池)施工图(3张)5、预处理部分超滤(UF)系统安装图(1张)6、反渗透装置系统安装图(1张)7、加药间平面布置及系统安装图(1张)8、脱盐车间平面布置图(1张)7、水泵房施工图(1张)1.1.
7、6 进度安排1、毕业设计任务安排及收集资料 2.162.22 1周2、方案研究 2.233.1 1周3、毕业实习及现场调研 3.23.15 2周4、编写设计说明书 3.164.19 5周5、绘制图纸 4.25.30 6周6、整理准备答辩 6.16.7 1周1.1.7 参考资料1、给水排水设计手册1、2、3、4、10、11等手册 ;2、给水工程、排水工程、水泵及水泵站等教科书 ;3、给水排水工程设计规范 ;4、工业水处理技术 ;5、膜法水处理技术 ;6、反渗透水处理技术 ;7、给水排水设计标准图集有关部分 。第2章 处理方案的选择及工艺流程的确定2.1 工艺选择的原则工艺方案的选择对于循环冷却水
8、处理站的建设、确保处理站的处理效果和降低运行费用发挥着最为重要的作用,因此需要结合设计规模、循环水排放水水质特性以及当地的实际条件和要求,选择技术可行经济合理的处理工艺技术,经全面技术经济分析后优选出最佳的总体工艺方案和实施方式。在循环冷却水回用处理站的总体工艺方案确定中,遵循以下原则:1. 技术成熟可靠,处理效果稳定,保证长期连续运行,出水水质稳定达标,满足电厂生产安全性要求。2. 基建投资合理,运行费用低,运转方式灵活,以尽可能小的投入取得尽可能大的收益。3. 运行管理方便,并可根据进水水质波动情况调整运行方式和参数,最大限度地发挥处理构筑物的处理能力。4. 便于实现工艺过程的自控,提高管
9、理水平,降低劳动强度和人工费用。5. 选定的设备先进、可靠、国产化程度高、成套性好。6. 所选工艺应最大程度地减少对周围环境的不良影响(气味、噪声、气雾等)。2.2 进出水水质分析序号项目单位原水水质出水水质1pH8.726.59.02CODMnmg/L6.83BOD5mg/L365.6104SSmg/L36.4105浊度NTU1.06粪大肠细菌群个10007溶固mg/L1408.48008Ca2+mg/L152.79Cl-mg/L257.1浓度略高于进水。但相应离子浓度上升的数值不得高于理论加药量所引起的该离子上升的浓度值。10SO42-mg/L354.811HCO3-mg/L359.912
10、总碱度(以CaCO3计)mg/L30013游离余氯mg/L末端0.10.2末端0.10.214铁mg/L0.3015锰mg/L0.2016水温冬季最低水温按10进行考虑对比分析原水水质与出水水质,可以看出,本循环冷却水处理站所要重点考虑:1. 进水悬浮物(SS)浓度,出水浊度要求1.0NTU,要求对悬浮物或胶体物质的去除;2. 有机物的去除:主要体现在CODMn与BOD5的去除;3. 硬度的去除(除盐):对进水中的钠、钾、钙的去除,并使之达标;4. 其他指标如全硅、Cl- 等的去除;5. 粪大肠菌群指标要求供水小于1000个/L;且要求末端出水游离性余氯浓度为0.10.2mg/L。以上这些指标
11、的去除可以归纳为以下4种情况:1. 悬浮物浓度或浊度的达标;2. 有机物的去除;3. 硬度及其他指标如全硅、Cl-等的去除;4. 杀菌及消毒剂的投加。2.3 工艺流程的确定参考国家自然科学基金资助项目(50448017)火力电厂循环冷却排水回用处理工艺研究该研究是关于华北某电厂循环冷却排水处理的现有工艺存在的问题分析和新工艺的优点及现有工艺与新工艺的工艺比较。通过综合比较,华能新乡电厂对循环冷却排水的处理工艺选择方案如下: 絮凝剂循环冷却水排放水 提升泵 澄清池 无阀滤池 NaCLO 超滤产水箱 超滤装置 加压泵 中间水池加压泵反渗透 清水箱产品水火力电厂循环冷却排水回用处理工艺研究李福勤1,
12、2,唐跃刚1,何绪文1,王志强1、2,王建1(1中国矿业大学,北京 100083;2.河北工程学院 城建系,邯郸 056038 )摘要:结合火力电厂循环冷却排水回用处理现有工艺,对混凝/超滤(UF)/反渗透(RO)工艺和澄清/过滤/UF/RO工艺进行了试验研究。结果表明,澄清/过滤/UF/RO工艺出水水质优良(UF出水SDI值小于2,RO除盐率达到99%),UF膜通量可达到3 m3/m2.d,系统运行可靠,运行维护费用低,是较合理的工艺。关键词:火力电厂,循环冷却水,UF,RO,回用Study on the Process for Recirculation Cooling Water Reu
13、sed Treatment of Thermal Power PlantLi Fuqin1,2, Tang Yuegang1, He Xuwen1, Wang Zhiqiang1.2, Wang Jian1(1,China University of Mining and Technology, Beijing 100083, China;2,Hebei University of Engineering, Handan 056038, China) Abstract: Experiment research on the process for recirculation cooling w
14、ater reused treatment of thermal power plant was carry cut by coagulation / Ultarfiltartion(UF) / Reverse osmosis(RO) and clarification / filtration / UF/ RO,and compared with the process used currently. The result shows that clarification/filtration/UF/ RO effluent quality was perfect (UF effluent
15、SDI was less than 2, RO effluent removed salt rate was 99%). UF membrance flux achieved 3 m3/m2.d. The system running credibly and cost was low. It is a reasonable process. Key words: thermal power plant; recirculation cooling water; UF; RO; reuse 在火力电厂循环冷却水量很大,约占总水量的90%1,冷却水的排污水量也较大,因此回收利用这部分水可取得很好
16、的环境效益和社会效益2。冷却塔中因蒸发损失的水基本不含盐分,循环水中的含盐量越来越高,为防止循环系统内发生结垢和污堵,一般控制浓缩倍数在34倍。根据循环水浊度高、含盐量高的水质特点,回用处理主要是除浊和除盐,目前常用的回用工艺是预处理/RO345,典型的工艺流程如图1所示。反渗透产淡水回用的途径有两种,其一是作为锅炉预脱盐补充水5,其二是送回循环水系统提高浓缩倍数2,而浓水大都作为冲灰或煤场喷淋水。 絮凝剂 NaClO 循环冷却排水澄清池无阀滤池中间水箱多介质过滤器 活性炭过滤器保安过滤器-高压泵反渗透装置淡水箱回用 阻垢剂图1 现有工艺流程图-基金项目:国家自然科学基金资助项目(504480
17、17)根据华北某电厂现场调研,现有工艺存在以下问题:活性炭过滤器出水SDI值大于5,COD出水有时超过进水含量,保安过滤芯更换频繁,致使RO运行一年后即出现产水量和脱盐率大幅度下降的严重问题。分析其原因,进水较大的SDI值是造成RO膜悬浮颗粒和胶体污染的直接原因,由于循环水中含有相对较多的有机污染物,活性炭吸附饱和后,就会产生COD出水超过进水含量的可能,适宜的水温,使活性炭过滤器成为微生物滋生繁殖的温床,更换下来5m过滤芯上的粘性物质证明了这一点。为此探求新的工艺组合,具有现实意义,其中UF作为RO预处理具有诸多的优点6。本文结合现有工艺对混凝/UF/RO工艺和常规预处理/UF/RO工艺进行
18、了试验研究。1. 试验水质和工艺流程1. 1试验水质某电厂循环水系统排放水水质分析报告(摘要)见表1 。表1 循环冷却水水质项 目全硬度(mmol/L)pH值全硅(mg/L)溶解固形物(mg/L)悬浮物(mg/L)CODMn (mg/L)电导率(25) (S/cm)水温()循环水(平均)16.617.6016.11475369.7240029.51.2试验工艺流程及装置根据预处理的不同,试验分为两个流程,混凝/UF/RO工艺(以下简称工艺一)和澄清/过滤/UF/RO工艺(以下简称工艺二),工艺二流程如图2所示。工艺一UF前设200m自动反洗盘式过滤器,以保护UF膜不受机械损伤。工艺二UF前常规
19、预处理为现有构筑物。 絮凝剂 NaClO 循环冷却排水澄清池滤池中间水箱超滤装置反洗泵- 空压机超滤出水箱高压泵反渗透装置产品水 阻垢剂、还原剂图2 试验工艺二流程图超滤膜采用中空纤维超滤膜HFM2020一支。膜材质:聚偏氟乙烯(PVDF),标准孔径:0.08m ,有效膜面积:72m2,运行方式:外压式全量过滤。超滤需进行周期反洗,在本次试验中,反洗分为底部反洗、空气清洗、排水、正冲四个步骤。正冲水采用超滤进水,反洗水采用超滤产水。反渗透膜采用TML10抗污染高脱盐反渗透膜元件,架桥芳香族聚酰胺复合材料,有效膜面积:73 ft2(7 m 2),标准脱盐率:99.7 % 。UFRO系统采用PLC
20、控制,为了便于试验,UF进水流量采用变频控制,在试验过程中设定流量后,其值基本稳定,在线监测压力、温度、流量和pH值。2.试验结果与分析21工艺一试验结果与分析循环水经200m的粗滤器后进入UFRO系统。超滤参数如下:设定水量34.5 m3/h(膜通量:11.5m3/m2.d),给水1分钟,过滤30分钟,反洗1分钟,反洗水量6 9m3/h,气洗1分钟,空气流量12.5 m3/h,排空2分钟, NaClO投加量1.0 mg/L。超滤膜通量对透膜压差影响如图3所示。RO运行参数为:进水压力:570690 kPa ;出水压力:560580 kPa ;压差10 kPa;产水水量:100 L/h(水通量
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