干熄焦配套高溫高壓除鹽水站設備鍋爐給水處理設備系統(tǒng)的工藝選擇

干熄焦（coke dry quenching，簡稱CDQ）是目前國內外應用較為廣泛的節(jié)能環(huán)保技術之一。它是使用低溫循環(huán)的惰性氣體與熱焦炭進行熱交換達到熄焦目的的一種密閉型系統(tǒng)?；厥樟藷峤固匡@熱的循環(huán)氣體通過余熱鍋爐產生蒸汽用于發(fā)電或者作為鋼鐵廠的蒸汽熱源使用。作為配套余熱鍋爐的除鹽水*，它恰如心臟中流動的血液，與鍋爐運行是不可分割的有機整體。使用符合要求的水質，是干熄焦配套鍋爐安全、經濟、穩(wěn)定運行，產出合格蒸汽的前提。因此水處理工藝的選擇尤為關鍵，合理的工藝設計既可以滿足鍋爐用水要求，同時又可降低制水成本，保護水環(huán)境。

1.鍋爐除鹽水處理工藝選擇

1.1工藝選擇依據

首先GBT50109-2006《工業(yè)用水軟化除鹽設計規(guī)范》指出，軟化和除鹽系統(tǒng)的選擇應根據進水水質和對出水水質、水量要求等情況，經技術經濟比較確定；同時水處理系統(tǒng)和設備的選擇應減少廢酸、廢堿、廢渣及其他有害的排放量，并應采取處理和處置措施，滿足相應的環(huán)保要求。簡單的說就是給水水源、產水水質要求、性價比和環(huán)保要求。同時還要考慮到占地面積、用水工況要求、操作維護、氣候、地形、交通運輸及結合廠區(qū)規(guī)劃等因素。

對于給水水源來說，應進行水質全分析，深入了解其化學組成和特性，覆蓋所有季節(jié)平均水質特性以選擇安全可靠的工藝流程和設備，往往實際中并沒有做到這一點。同時對于產水水質，不同類型的鍋爐要求也存在差別。干熄焦配套高溫高壓鍋爐水質按照《火力發(fā)電廠化學設計技術規(guī)程》(DL/T5068-1996) 和《火力發(fā)電機組及蒸汽動力設備水汽質量》(GB/T12145-1999)標準執(zhí)行：硬度≤2.0μmol/l；電導率0.2μs/cm；二氧化硅≤20μg/l；pH值（25℃）8.8～9.5；鐵≤30μg/l；銅≤5μg/l；油≤0.3 mg/l。

1.2工藝流程

鍋爐除鹽水的水處理過程不論采用何種工藝的系統(tǒng)，都包含預處理和除鹽兩個階段。

預處理大體分為混凝、沉淀、過濾、吸附、軟化及殺菌等分級凈化過程，針對全面的原水水質分析報告確定合理的預處理工藝，可去除水中絕大部分的懸浮物、膠體、色度、有機物、細菌及微生物等雜質，對于后續(xù)除鹽設備進水要求的保證和正常運行起著至關重要的作用。

除鹽工藝有傳統(tǒng)的復床、混床離子交換工藝以及反滲透（RO）、EDI（Electrodeionization）電除鹽等膜法工藝。傳統(tǒng)的水處理工藝為：原水→預處理→陽陰床→混床→鍋爐給水。整個生產過程存在大量的酸堿消耗和廢液的處理排放，勞動強度高，日常維護復雜，尤其是對于高含鹽量的原水，再生周期縮短，再生酸堿、水電耗量增加。因此反滲透技術作為當今較*、有效除鹽的膜分離技術，與離子交換組成的除鹽系統(tǒng)成為目前使用較為廣泛的除鹽系統(tǒng)。反滲透作為離子交換的預除鹽系統(tǒng)，能有效去除水中的溶解鹽、膠體、微生物、有機物等(去除率高達97%～98% )，其產水中剩余的鹽分則通過后繼的離子交換系統(tǒng)除去。以下重點從運行成本對傳統(tǒng)的離子交換和反滲透-離子交換相結合的工藝進行了對比。

2.反滲透-離子交換除鹽工藝與全離子交換工藝運行成本比較

某鋼鐵廠干熄焦工程配套高溫高壓鍋爐＋25MW抽凝式汽輪機機組，除鹽水站的設計規(guī)模為110t/h，原水為地表水：溶解固形物400mg/l左右，產水水質執(zhí)行干熄焦高溫高壓鍋爐用水指標。GBT50109-2006《工業(yè)用水軟化除鹽設計規(guī)范》中也指出當原水大于500mg/l時，可采用反滲透裝置；當原水溶解性固形物小于500mg/l時，應經技術經濟比較后確定是否采用反滲透除鹽裝置。針對上述前提條件分別采用一級反滲透+混床工藝和一級復床+混床工藝進行該除鹽水的制備。

2.1 一級反滲透+混床（以下簡稱RO+MB）除鹽工藝流程如圖1。

圖1 一級反滲透+混床除鹽工藝流程圖

2.2 一級復床+混床（以下簡稱IE）除鹽工藝流程如圖2。

圖2 一級復床+混床除鹽工藝流程圖

2.3 運行成本分析

除鹽水的運行成本通常是由設備折舊、人工費、修理費用、電耗、水耗、藥劑消耗、耗材和酸堿廢水處理費用等方面組成。在除去設備折舊、人工費、修理費用的情況下，單位產水量的運行成本只與水耗、電耗、藥劑消耗、耗材和廢水處理費用及原水水質有關。在原水水質穩(wěn)定，水站連續(xù)滿負荷運行8280小時（345天）的前提下計算運行成本，具體內容見表1。其中超濾膜采用德國membrana產品，反滲透膜采用美國陶氏BW30-400產品。 酸堿廢水處理費用按照0.9元/t，水費2元/t和電費0.5元/t考慮，其余按目前市場價。

表1 “RO+MB”和“IE”工藝運行成本比較

從表1 可以看出，在一定原水水質條件下，從單位水耗和電耗來說，RO+MB工藝均高于IE工藝，并且主導了RO+MB工藝的運行成本。兩種工藝的水耗區(qū)別在于前者的超濾裝置反洗排水，反滲透的濃水排放以及超濾、反滲透膜的定期化學清洗水水耗高，工藝中將反滲透濃水回流至反洗水箱用于前面多介質過濾器的反洗，但是整個系統(tǒng)水耗仍舊高；后者水耗主要為陽床和陰床的再生用水。電耗來說，主要是RO+MB工藝中的高壓泵耗能大。

從藥劑的消耗量來看，IE工藝的藥劑消耗量遠遠大于RO+MB工藝。主要是酸堿的耗量大，酸堿廢水量相應也會大，廢水處理排放費用也隨著遠遠增大。藥劑消耗主導了IE工藝的運行成本，若原水的含鹽量增大，則離子交換工藝的產水周期縮短，運行成本還會相應增加。對于RO+MB工藝的酸堿消耗，主要是混床樹脂的再生消耗，膜裝置的定期化學清洗酸堿耗量不大，所以在此沒有考慮。在干熄焦實際運行過程中，根據汽輪機組抽汽的運行工況，除鹽水站為間斷運行，因此對于RO+MB工藝來說，混床的周期產水量會更大，酸堿耗量及酸堿廢水處理排放成本會更小。

從耗材比較來看，RO+MB工藝明顯高于IE工藝。主要是膜元件的更換，膜的性能和耐久性好是用戶zui關注的，但是選擇國外的品牌價格比較高。

總的運行成本來看，RO+MB工藝的運行成本低于IE工藝。但是兩種工藝的運行經濟性有一定的水質限定范圍。

3.結論

從以上對比結合實際應用可以得出：一級反滲透+混床工藝適用原水水質面域比離子交換工藝寬，脫鹽效果好；設備占地?。贿\行操作維護簡單；運行成本低；酸堿耗量低，酸堿廢液少；產水水質也*干熄焦高溫高壓鍋爐用水要求。盡管其初期投資要比離子交換工藝高出50%左右，但其可在短期內回收。目前一級反滲透+混床工藝在干熄焦配套余熱鍋爐的除鹽水制備中得到廣泛的應用。

現(xiàn)在也有采用EDI代替混床，組成反滲透+EDI全膜法工藝脫鹽，省去了酸堿消耗、再生用水、廢水處理排放費用，節(jié)能環(huán)保；但由于其初期投資較高，整個系統(tǒng)電耗、水耗高，在熱電企業(yè)和干熄焦鍋爐除鹽水的制備中并沒有得到廣泛的推廣。因此對于濃水綜合利用降低水耗；膜產品、膜藥劑的價格高都是今后水處理需要關注和探討的問題。、節(jié)能和清潔的生產方向是水處理工藝前進的zui終方向。