平电电化学水处理项目可行性研究报告

中国电力国际有限公司技术改造项目可行性研究报告科研项目可行性研究报告项目名称：电化学水处理系统应用于循环水系统建设单位：平圩发电有限责任公司报告日期：2016年1月20日编制：审核：批准：方晓东中国电力国际有限公司技术改造项目可行性研究报告2一、项目背景及概述平圩发电有限责任公司（简称平电公司）位于安徽省淮南市以西约17km淮河北岸的平圩农村。二期工程为引进国外技术、国内制造的2×660MW燃煤超超临界发电机组，电厂循环水采用闭式循环系统，冷水塔补水来自于一期凝汽器循环水回水，水源为淮河水。二期的循环水处理采用的是加化学药剂方法，通过加阻垢剂、杀菌剂来维持循环水水质目前浓缩倍率1.8。我国是一个干旱缺水严重的国家。我国的人均水资源量只有2300立方米，仅为世界平均水平的1/4，是全球人均水资源最贫乏的国家之一。国家对水资源的保护力度越来越大，对于发电厂污染水的排放管理也越来越严格。二、可行性方案及特点HF-Wn-SMXEST电化学水处理系统是上海康力诺电力设备有限公司与山西和风佳会电化学工程技术有限公司联合研制的绿色环保型水处理产品，拥有发明专利和独立知识产权，2015年被国家环保部重点推荐用于水污染治理，目前在国内化工、钢铁行业应用。例如：2012年5月，中国蓝星化工新材料股份有限公司芮城分公司使用我公司电化学水处理系统一套，到目前为止该系统运行稳定。循环水各项指标均有明显改观，该系统自动化程度高，运行稳定，效果极佳。HF-Wn-SMXEST系统主要采用电化学处理方法，利用电极反应及其相关过程，通过直接和间接的氧化还原、凝聚絮凝、吸附降解和协同转化等综合作用，对水中的硬度、悬浮物、胶体、细菌、藻类等污染物有效的去除，无需投加化学药剂、无二次污染、大幅度减少排污、节约用水，在工业循环水处理方面应该具有很大发展潜力。1原理与特点1.1电化学原理在设计循环水系统中，HF-Wn-SMXEST系统放置在循环水回水管道旁路管道上，按循环水补水水质参数及缩倍率要求设定循环水量的处理规模。公司按照模块化设计中国电力国际有限公司技术改造项目可行性研究报告3HF-WN-SMXEST系统，每个HF-Wn-SMXEST模块由8台电化学水处理单元组成，处理规模为400m³/h。图1HF-WN-SMXEST单元构造示意图单元是由带电极的反应室单元、进出水管、排污阀门，电源控制柜和维修辅助设备等几部分组成。HF-WN-SMXEST装置构造见图1。通过直流电流的作用，在反应室内壁(阴极)附近形成一个碱性环境(pH值达到12--13的范围)，这种强碱性环境下结垢物质更容易结晶析出。（并且不允许包括军团菌等微生物的存活。）在阳极附近，高达50％的氯离子转变成游离氯或次氯酸，在阳极附近同时还生成氧自由基、臭氧和双氧水，这些物质进一步强化了在反应室内的消毒效果。根据水蒸发浓缩过程中带来的水中碳酸钙饱和指数(LSI)的变化，将碳酸钙控制在过饱和状态，在管道和设备内壁形成很薄的一层保护层，从而保护管道和设备不和冷却水中的溶解氧接触，防止腐蚀现象的发生；LSI控制软件可以确保换热器水侧结垢厚度≤0.1mm,确保热交换器热交换效率在5年内保持在设计值的99%以上！并且不需要清洗！达到提高生产效率的目的。整个电解过程都是利用本源物质．不产生污染，属于环境友好型的处理方法，基本反应如下。在反应室内壁(阴极)的主要化学反应：2H2O(1)+2e-H2(g)+2OH-(aq)中国电力国际有限公司技术改造项目可行性研究报告4CO2(aq)+OH-(aq)HCO3-(aq)HCO3-(aq)+OH-(aq)CO32-(aq)+H2O(1)Ca2+(aq)钙离子可能形成氢氧化钙：Ca(OH)2(垢)碳酸钙：CaCO3(垢)在阳极的主要化学反应：4HO-O2(g)+2H2O+4e-游离氯Cl--e-ClO氯气2Cl-(aq)Cl2(g)+2e-臭氧O2+2HO--2e-O3(g)+H2O自由基OHOOH--e-OHO过氧化氢2H2O-2e-H2O2+2H+氧自由基2H2O-2e-OO+2H+1.2工作过程HF-WN-SMXEST电化学水处理系统在线不间断处理循环水，周期性自动刮垢和排污，清洗周期和清洗时间取决于循环水水质情况，维持系统中水的化学物质和微生物平衡。PLC控制柜上设置每天需要清洗的次数。清洗的第一步，PLC控制系统对控制阀阀门给出指令，HF-WN-SMXEST系统底部的排污阀门打开。利用进水管的压力，将预先沉淀出来的水垢排出处理单元，并和冲洗水一起排出到沉淀池。大约120秒后，排污阀门关闭，完成一次清洗周期。1.3与传统化学处理法比较循环水处理主要概括为结垢控制、腐蚀控制和微生物控制等方面。1.3.1结垢控制循环水中能产生的盐垢有很多种，其中以碳酸钙最为常见，危害最大。常采用磷系配方阻垢剂，聚磷酸盐对胶体颗粒具有分散稳定作用，对钙镁等离子络合分散悬浮水中，改变碳酸钙晶体结构，防止沉淀产生，起到阻垢性能。中国电力国际有限公司技术改造项目可行性研究报告5HF-WN-SMXEST通过直流电解，使水中离子发生化学反应，主要以碳酸钙形式析出排除系统外，从根本上去除水中硬度，防止结垢。1.3.2腐蚀控制通常投加缓蚀剂控制循环水系统的腐蚀，缓蚀剂可以使金属表面生成一层保护膜，降低该金属的腐蚀速率。HF-WN-SMXEST将碳酸钙控制在过饱和状态。形成很薄的一层保护层附着管道和设备内壁上，从而保护其不和水中的溶解氧接触，防止腐蚀现象的发生。1.3.3微生物控制微生物的浓度和其所需要的营养源随着不断循环而增加，使循环水水质恶化，目前常选用投加化学杀生剂的办法，抑制或杀灭微生物。HF-WN-SMXEST通过电解循环水．生成游离氯、氧自由基、臭氧和双氧水等强氧化物质，并能控制这些物质浓度，达到预期的消毒效果。三、工程规模和主要内容1技术方案根据平电二期的循环水补水水质情况及不同的浓缩倍率要求，在保证水质的情况下制定出几套技术方案（见表1），最终确定采用最经济实用的？表1平电二期技术方案对比表（1台机组）PH电导总硬度mg/l钙离子mg/l总碱度mg/l氯离子mg/l排水量m³/h处理量（模块）备注补充水7.955029895220481.8倍浓缩（当前）560212363905406倍浓缩7.92137460+180=6481121802423085倍浓缩7.9201194819218023713567.92097101226418023713557.9217211393121802401354夏季需补充少量杀菌剂4倍浓缩8.018879151771801892505夏季需补充少量杀菌剂8.019359542501801892504夏季需补充中国电力国际有限公司技术改造项目可行性研究报告6少量杀菌剂3倍浓缩8.015218381551801323104夏季需补充少量杀菌剂8.016739121751801283103夏季需补充少量杀菌剂2系统布置#3机组系统布置及安装位置示意图见图2、图3：图2平电#3机组HF-WN-SMXEST电化学水处理系统布置图中国电力国际有限公司技术改造项目可行性研究报告7图3平电#3机组HF-WN-SMXEST电化学水处理系统安装位置示意图四、项目实施进度计划实施阶段建设任务2016.2--2016.3完成施工材料、施工队伍准备工作。设备到场地2016.3~2016.4安装2016.5.~2016.7投用、试验2016.8验收中国电力国际有限公司技术改造项目可行性研究报告8五、项目投资估算/概算明细表1、项目投资估算/概算汇总表单位：万元前期费0设备费720（768）材料费30施工费10（19）设计费10其它费0项目总投资800（857）2、项目投资估算/概算明细表-项目序号名称单位数量单价(元)总价(元)备注前期费10合计0设备费1HF-WN-SMXEST电化学水处理设备套612000007200000—7680000合计7200000材料费1钢管若干2000002阀门若干100000合计300000设计费1系统设计100000合计100000施工费1运输安装90000+100000合计100000其它费1合计总计8000000—8570000六、项目总体预期效果HF-WN-SMXEST电化学水处理系统与传统的药剂处理对比如表2。中国电力国际有限公司技术改造项目可行性研究报告9表2HF-WN-SMXEST电化学水处理系统与传统的药剂处理对比表项目HF-WN-SMXEST电化学水处理系统化学处理说明设备及安装费用800--85750“化学处理”依据二期运行情况。HF-WN-SMXEST处理按二期1台机组设计。药剂费用0150依据二期循环水加药情况。排污水成本及排污费用40—00120“HF-WN-SMXEST处理”按零排放设计，浓缩倍率为6，年排污水约100万吨；化学处理年排污水约250万吨，年排污费用约20万元。每吨水成本约0.40元（含水资源费0.15元/吨，混凝剂、杀菌剂0.20元/吨，电费0.05元/吨）循环水系统检修费用040采用HF-WN-SMXEST处理循环水系统-彻底清洁，凝汽器、辅机冷却器等不需化学清洗、水冲洗及其它除垢、除粘泥工作。每年节约检修成本约40万元。循环水处理设备检修费用25HF-WN-SMXEST设备设计寿命30年以上，运行检修成本低，其中电耗约40KWh，设备基本免维修动力费用1010主要考虑耗电的费用。机组效率好一般因凝汽器系统彻底清洁，真空、端差将保持在最好水平，机组发电效率提高。延长冷凝器寿命约？+-283.50凝汽器真空能提高0.3kPa，机组效率约可提高0.3%，电价按照0.35元/kWh，利用小时4500h，经济效益可达600000kW*4500h*0.35*0.3%=283.5环保效益无污染有污染采用化学处理，循环水中的磷含量一般都会超标，排入河流，会导致富营养化。其它药剂也或多或少对河流有污染。结论HF-WN-SMXEST系统一次投资大，但年运行成本低，经济效益显著。采用HF-WN-SMXEST电化学水处理系统，年收益：167.5万元；传统的化学药剂处理，各项费用合计：325万元。每年实际效益不低于：325+167.5=492.5万元。总之，HF-WN-SMXEST一次投资不大，但年运行检修成本低，经济效益显著。较单纯的“化学处理”，最多2年能收回成本，二期循环水排污量大，环保压力较大。因此，HF-WN-SMXEST系统具有的优点：节省药剂费用；节约水资源；减少水污染；提高机组效率；自动化程度高，节省人力成本。中国电力国际有限公司技术改造项目可行性研究报告10七、专家审查意见同意申报。八、主管部门审查意见同意申报。九、主管领导意见同意申报。十、项目组织管理一览表项目名称：项目主管部门项目负责人可研报告编制人技术主管人项目设计单位（拟）外部技术专家内部技术专家