燃煤发电厂脱硫废水蒸发结晶工艺资源化零排放MEDMVR系统方案.docx
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燃煤发电厂脱硫废水蒸发结晶工艺资源化零排放MEDMVR系统方案
燃煤发电厂脱硫废水（蒸发结晶工艺）资源化零排放MED（MVR）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MED（MVR）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（TDS）
<50ppm
造水比
2.5
3.3
蒸汽耗量（吨/时）0.1MPa120℃
8
6
很少量启动和补热蒸汽
用电功率（千瓦）
25
35
720
循环冷却水量（吨/时）△t=7℃
650
460
0
吨水耗蒸汽量（公斤/吨）
0.4
0.3
0.02
吨水耗电量（千瓦时/吨）
1.25
1.23
36
吨水运行成本（元/吨）
蒸汽:
50元/吨/30元/吨
20.3/12.3
15.3/9.3
9
年运行成本（万元/年）（8000时/年）
蒸汽:
50元/吨/30元/吨
324/194
245/147
144
a.吨水运行成本=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、资源化零排放MED浓缩结晶系统来水水质情况简介
项目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
项目
单位
含量
备注
1
pH
6～9
2
色度（稀释倍数）
30～50
3
悬浮物（SS）
mg/L
≤70
4
化学需氧量（COD）
mg/L
≤100
5
氨氮
mg/L
15～30
6
硫化物
mg/L
≤1.0
7
氟化物
mg/L
≤15
8
氯根离子（Cl-）
mg/L
～15000
9
硫酸根离子（SO42-）
mg/L
1000～2000
10
全硅（SiO2）
mg/L
10～20
11
钠离子（Na+）
mg/L
1500～8000
12
钙离子（Ca2+）
mg/L
1000～2000
13
镁离子（Mg2+）
mg/L
100～500
14
总铁（Fe）
mg/L
10～20
15
总铜（Cu）
mg/L
≤0.5
16
总汞（Hg）
mg/L
≤0.05
17
总镉（Cd）
mg/L
≤0.1
18
总铬（Cr）
mg/L
≤1.5
19
总砷（As）
mg/L
≤0.5
20
总铅（Pb）
mg/L
≤1.0
21
总镍（Ni）
mg/L
≤1.0
22
总锌（Zn）
mg/L
≤2.0
23
TDS
mg/L
15000～25000
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，完全可以满足锅炉正常补水的水质需求。
出水水质情况见表2
表3MED出水水质
序号
项目
单位
含量
备注
1
pH
6.8～7.8
2
电导率（25℃）
μS/cm
≤60
包含挥发性电导
3
氨氮
mg/L
≤10
4
氟化物
mg/L
≤10
5
氯根离子（Cl-）
mg/L
≤50
6
硫酸根离子（SO42-）
mg/L
≤50
7
钠离子（Na+）
mg/L
≤50
8
钙离子（Ca2+）
mg/L
≤50
9
镁离子（Mg2+）
mg/L
≤50
10
TDS
mg/L
≤100
包含挥发性TDS
11
TOC
mg/L
≤100
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，结晶盐进行提纯，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（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/（%）≥
99.10
98.50
97.50
水分/（%）≤
0.30
0.50
0.80
水不溶物/（%）≤
0.05
0.10
0.20
钙镁离子/（%）≤
0.25
0.40
0.60
硫酸根离子/（%）≤
0.30
0.50
0.90
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：
NaCl97.5%，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，消耗大量昂贵的Na2CO3等。
估计吨水药剂成本在43.49元。
这还不包括几年后昂贵的换膜成本。
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，没有换膜成本，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:
“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，逐级分离。
“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:
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行加药絮凝、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MED（MVR）蒸发结晶析盐”进行处理，见“工艺系统图”“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”进行中和、絮凝、沉降处理后,进入给水均质池混匀，无需前期处理，废水加入硫酸钠、氢氧化钙和絮凝剂后直接依次进入3效“自洁式MED（MVR）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、碱的加入，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：
1、壳体材料：
与盐水接触的结构为2205双相不锈钢。
与淡化水接触的结构全部为304不锈钢，保证淡化水水质不受污染。
2、蒸发器：
钛TA2
1、壳体材料：
与盐水接触的结构为2205双相不锈钢。
与淡化水接触的结构全部为304不锈钢，保证淡化水水质不受污染。
2、蒸发器：
钛TA2
3、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装置共同部分
⑴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。
⑵管道、泵、阀：
①给水、浓水的管道、手动阀均为316L不锈钢。
②给水泵为氟合金材料。
③电动阀为316L不锈钢
⑵真空泵为自冷式水环泵，材质为316L不锈钢。
⑶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液晶显示器显示操作。
⑷设置阻垢剂、消泡剂投加及计量装置。
⑸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MED（MVR）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，实现自动监督控制。
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，低液位时自动停止。
5、硫酸钠、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、MED（MVR）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MED（MVR）系统的自动控制，同时MED（MVR）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MODBUS485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，逐级分离。
3效MED（MVR）是将3台“自洁式蒸发结晶器”串联起来，末端增加冷凝器。
外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分离，每效淡化凝水汇集后排出。
MED（MVR）三效蒸发结晶物料平衡表
项目
原水离子含量
MED（MVR）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
Na
553.3
12726.1
Na
93.8
2156.3
NaCL
647.1
25882.4
100.00%
CL
647.1
11000.0
不溶物
Ca
37.5
1500.0
ca
20.8
833.3
CaSO4
58.3
7933.3
Mg
20.8
500.0
OH
41.7
708.3
Mg（OH）2
20.8
1208.3
SO4
11.5
1100.0
SO4
46.9
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
加入
三效浓度
排出
二效浓度
排出
一效浓度
排出
pH值
6～9
6～9
6~9
6~9
色度
（稀释倍数）
30～50
悬浮物（SS）
mg/L
70
112
175
2660
化学需氧量
（COD）
mg/L
100
160
250
3800
氨氮
mg/L
15～30
24~48
37.5~75
570~1140
硫化物
mg/L
1
1.6
2.5
38
氟化物
mg/L
5
24
12.5
190
氯根离子（Cl-）
mg/L
15000
24000
37500
114750
452550
硫酸根离子（SO42-）
mg/L
1000～2000
4000
8000~9600
10600
2500~5000
10600
148400
氢氧根离子（OH）
mg/L
0
714
5
1140
5
20
5
25
全硅（SiO2）
mg/L
10～20
16~32
25~50
375~750
钠离子（Na+）
mg/L
1500～8000
2300
7520~16480
9500~25750
155250
231000
钙离子（Ca2+）
mg/L
1000～2000
2000
4800~6400
5300
2200~4700
5300
74200
镁离子（Mg2+）
mg/L
100～500
7.2
152~793
7.2
5
7.2
173
总铁（Fe）
mg/L
10～20
16~32
25~50
375~750
总铜（Cu）
mg/L
0.5
0.8
1.25
19
总汞（Hg）
mg/L
0.05
0.08
0.125
1.9
总镉（Cd）
mg/L
0.1
0.16
0.25
3.8
总铬（Cr）
mg/L
1.5
2.4
3.75
57
总砷（As）
mg/L
0.5
0.8
1.25
19
总铅（Pb）
mg/L
1
1.6
2.5
38
总镍（Ni）
mg/L
1
1.6
2.5
38
总锌（Zn）
mg/L
2
3.2
5
76
TDS
mg/L
15000～25000
24000~40000
37500~62500
270000
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部分氢氧化镁沉淀物，通过冲洗排出小部分氢氧化镁沉淀物；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分离器，将氯化钠晶体、水分、母液彻底分离，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、氢氧化镁进行过滤收集，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、旋流分离除沫器、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，旋流分离除沫器将小泡沫彻底消除，并将其携带的液滴进行分离，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行捕捉、分离，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，逐级分离,实现资源化零排放。
四、与传统工艺投资及后期加药费用对比
1、设备投资费用对比
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500~1000万元，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500~1000万元。
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
对比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对比表
名称
含量
加药量
费用
效果
Na2CO3
5300Mg/L
5.3公斤/吨水
9.54元/吨
去除Ca2+
每吨水处理费用
1800元/吨
NaOH
1680Mg/L
1.68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
Na2SO4
3780Mg/L
4.26公斤/吨水
1.491元/吨水
去除Ca2+
药品单价
350元/吨
Ca（OH）2
1554Mg/L
1.55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、固废处理费用对比
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，结晶盐进行提纯，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
每年可节约固废处理费用175.5万元。
4、洁净水收益
经资源化零排放MED蒸发结晶系统处理后的洁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动力成本
吨水运行电、汽成本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500~1000万元，每年电厂各项成本（加药成本、固废物处理成本和水费成本）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。
五、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，量身定制符合用户需要的产品；
3、节能环保，资源化回收利用零排放；
3、超高的性价比及投资回报率；
综上所述，选择资源化零排放MED蒸发结晶系统是对电厂一笔很有价值的投资，我们愿用我们优质的产品和服务，为用户带来良好的使用体验，期待与您的合作！
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序号
用户单位
项目名称/产品名称
数量
时间
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2010年
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2011年
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1
2013年
投运
5
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2013年
投运
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1
—
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建新化工集团
MED5效板式高盐废水浓缩装置
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—
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9
湾腈纶公司
MED4效板式高盐废水浓缩结晶
1
—
投运
10
单县尚舜化工公司
MED5效板式高盐废水浓缩结晶
1
—
投运
11
单县尚舜化工公司
MED3效板式高盐废水浓缩
1
—
投运
12
潍坊尚舜化工公司
MED5效板式高盐废水浓缩
1
—
投运
13
昌邑化学工业公司
MED5效板式高盐废水
1
—
投运
14
泰兴锦云染料公司
MED5效板式高盐废水
1
—
投运
15
新北水水泥
MED2效板式高盐废水
1
—
投运
16
采用华润电厂中试
24吨/日脱硫废水蒸发结晶零排放中试
1
中试
17
协鑫国信准东电厂
500吨/日脱硫废水蒸发结晶零排放
1
2015年
项目示：
海水淡化蒸发结晶工艺装置
2012年6月我公司在市政府有关部门带领下发起成立了“中关村新能源海水淡化产业技术创新联盟”，2013年
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