低温多效范文

低温多效范文（精选5篇）

低温多效 第1篇

1 海水淡化工艺选择

首钢京唐钢铁联合有限责任公司为实现循环经济、节能减排的目标, 充分利用临海优势, 结合渤海水质, 几种海水淡化的特点以及厂区蒸汽资源, 最终选择了法国SIDE低温多效海水淡化技术。根据全厂水质、水量分析和平衡的结果, 确定海水淡化工程的设计水量为1773m3/h, 设计规模为50000m3/d, 淡化出水电导率<10μs/cm, 项目分两步建设, 每步建设21.25万m3/d装置, 目前已全面投产, 各项指标满足设计要求。

2 海水处理与利用工艺流程

如图1, 渤海湾海水通过内港池进入海水取水泵站前池, 由提升水泵送至海水淡化预处理区, 经混凝沉淀分离后, 底流污泥通过泥浆泵送往厢式压滤机进行脱水外运出水进入装置, 淡化出水进入MED装置, 淡化出水进入成品水罐贮存调节, 浓盐水及冷却水则排入内港池, 成品水一部分送至精除盐设施进行精处理, 精处理出水经贮存调节后送自备电站、TRT发电、CDQ发电使用, 另一部分成品水则由泵直接送至各工序用水点。

3 主体蒸发器工艺

首钢京唐带热压缩的低温多效 (MED-TVC) 工艺是基于入料海水的部分蒸发, 蒸汽冷凝形成纯净的产品水, 非挥发性的溶解物留存在浓盐水中。低温多效装置利用一列水平管、降膜式蒸发冷凝器, 通过重复的蒸发和冷凝, 每一效略低的温度、压力, 依靠低压力的输入蒸汽产生大量的蒸馏水。进入的海水在冷凝器内首先脱气和预热, 然后分成两股水流, 作为冷却水的一部分返回大海, 另一部分被加热的海水则作为蒸馏工艺的入料海水进入蒸发器。经升压后补给水直接进入蒸发器低温效组 (五、六、七效) , 其余部分经补给水加热器再次预热后进入高温效组中的二、三、四效, 最后一部分通过两级喷射冷凝器预热至接近加热蒸汽温度后进入蒸发器第一效。

入料海水经过阻垢剂处理后进入热回收效罐中的最低温度的效组 (第七效) 。海水在每一效段内被非常均匀地由喷嘴系统通过热传导管的上排进行喷淋分配, 海水水流呈薄膜状态从上到下地流淌在每一组管排上, 由于吸收从管内蒸汽冷凝所释放的潜热, 管外部分海水汽化。其余经稍微浓缩后的海水由泵输入到较高温度运行的下一效组中, 这样喷淋和蒸发程序重复进行。余下的海水再次被向前输送直到离开温度最高的效组以浓盐水形式排放。

输入蒸汽被引入到最热效段 (第一效) 的热传导管中, 通过蒸汽冷凝, 释放出潜热后传给热传导管外的海水。当热传导管内的蒸汽冷凝发生时, 几乎等量的蒸发在热传导管外产生。为保证蒸馏水的纯度, 在通过盐水飞沫分离器 (除雾器) 后, 蒸汽被引入到运行温度和压力稍低的下一效的热传导管中。蒸发冷凝过程在所有效段中反复进行, 每一效产出相当量的蒸馏水。在最后一效中产生的蒸汽在废热冷凝器中通过海水冷却水冷凝。第四效的一部分蒸汽被抽出来用于对前四效的海水补给水加热。

第一效的冷凝水被收集, 可进入海水淡化成品水系统, 也可返回蒸汽发生地。原动力蒸汽产生的蒸汽 (二次蒸汽) 冷凝后流入一系列特殊效罐中, 部分蒸馏水闪蒸, 其余的成品水流走。不断增加的产品水就这样在各级中串接并受到闪蒸冷却, 释放的热量提高了工艺效率。冷却后的产品水最后经产品排放泵送至产品水分配系统中。

从最热效段流出的浓盐水以与蒸馏水同样的方式, 通过一系列盐水闪蒸罐在各级中串接并受到闪蒸冷却回收热量, 冷却后, 被盐水排放泵引到社会盐场。从每一根热传导管中逸出的不凝结性气体, 集中地从一效进入到下一效。不凝结性气体 (NCG) 完全在最冷端效段废热回收冷凝器内浓缩, 并通过蒸气喷射器将不凝结气体抽出。

4 低温多效蒸馏海水淡化工艺的运行模式

首钢京唐公司可选择的海水淡化运行模式有热压缩 (TVC) 、多效 (MED) 和混合 (MED+TVC) 3种。通过在实际生产中不同工况之间的切换, 该系统即可确保海水淡化的产水, 又可有效调节钢铁厂的燃气、蒸汽、电、水平衡, 充分体现了钢铁厂“循环经济、节能减排”的建厂理念。

4.1 TVC模式

仅使用低压蒸汽 (0.40 MPa, 250℃) , 每小时57t, 其中4t用于抽了不凝结汽体, 用2台热压缩器抽取二次蒸汽作为热源。该模式下产水量高, 但能源利用效率低。

4.2 MED模式

仅使用汽轮机乏汽 (0.03MPa, <70℃) 作为加热蒸汽, 每小时用量62t, 4t低压蒸汽 (0.40MPa, 250℃) 用于抽了不凝结汽体。该模式下产水量低, 但能源利用效率高。

4.3 MED+TVC模式

同时使用低压蒸汽与汽轮机乏汽, 一个热压缩器工作。低压蒸汽每小时用量19t, 其中4t用于抽取不凝结性气体, 汽机乏汽用量为为每小时62t。

5 工艺特点

(1) 根据钢铁厂的燃气、蒸汽、电、水平衡, 能够在TVC、MED、MED+TVC3种工况下运行, 实现能源的最大利用。

(2) 将低温多效蒸馏 (LT-MED) 装置与发电凝汽器组合, 利用乏汽作为海水淡化动力蒸汽, 可大幅度降低海水淡化制水成本, 同时可节省为凝汽器设置直流冷却设施的投资。

(3) 热法装置的浓盐水排放温度平均在33℃左右, 在工程施工上预留有冬季用热法浓盐水和膜法-2.4℃的进水海水进行预热的途径, 该途径可实现不同海水淡化方式之间能源的全新组合和利用。

(4) 主体蒸发器平行六面体形状在国内属于首次使用, 同时利用合理的设备及管道布置, 充分实现了结构紧凑、空间节省, 并使热交换过程更加完善。双TVC模式的使用甚至在国外海水淡化设施也很少使用。

(5) 采用了先进的预处理工艺, 占地面积小, 维护方便。

(6) 通过钢铁厂内部的“水-汽-水”物质循环以及能量的梯级使用, 最大限地度合理使用了能源。利用海水淡化浓缩盐水的碱度进行海水脱硫以及进行制固体盐, 通过这种“海水-盐-海水”的社会大循环, 实现对环境的友好。

6 经济效益

首钢京唐在其中两套海水淡化主体装置蒸汽进口前分别配置了两台C25-3.43/0.7抽汽凝汽式中温中压汽轮发电机组, 充分利用钢铁厂富余燃气烧锅炉产生的中温中压蒸汽在汽轮机组中发电做功, 进而将汽轮机末端负压排汽 (压力约0.3ata) 供给海水淡化装置制备除盐水。该工况实现了能量的梯级利用, 不仅大幅度降低了海水淡化的运行成本, 还产生了额外的发电效益, 更好地实现了热、电、水的联产。系统在该工况下运行, 每年可以节约制水成本约4500万元, 同时配套发电机组每年可以产生6000多万元的发电效益, 海水淡化成本一举降低了45%以上。钢铁厂区管网蒸汽 (绝压0.4~0.9 MPa, 温度约为250℃) 价格约100元/t, 而汽轮机乏气价格约15元/t。若能加大低品位蒸汽利用, 制水成本将进一步下降。

7 结语

低温多效 第2篇

热力压缩低温多效海水淡化特点及控制技术

结合热力压缩低温多效海水淡化技术在神华河北国华黄骅发电厂的应用,介绍了采用该技术海淡设备的运行情况与海水淡化工艺流程,该工艺具有对海水的预处理较为简单、出水水质优良等技术特点,并对海淡设备的.运行压力、温度、液位等关键性控制参数,进行了技术分析,提出了防止设备结垢与腐蚀的措施.

作 者：孙小军 桑俊珍 庞毅 张建华 SUN Xiaojun SANG Junzhen PANG Yi ZHANG Jianhua 作者单位：河北省电力研究院,石家庄,050021刊 名：电站辅机英文刊名：POWER STATION AUXILIARY EQUIPMENT年，卷(期)：30(3)分类号：P747关键词：热力 压缩 低温 多效 海水 淡化 反渗透 多级闪蒸

低温多效海水淡化蒸发器安装技术 第3篇

海水淡化即利用海水脱盐生产淡水, 是实现水资源利用的开源增量技术, 可以增加淡水总量, 且不受时空和气候影响, 水质好、价格渐趋合理, 可以保障沿海居民饮用水和工业锅炉补水等稳定供水。低温多效海水淡化技术具有节能、海水预处理要求低、淡化水品质高等优点。其特征是将一系列的水平管喷淋降膜蒸发器串联起来, 用一定量的蒸汽输入首效, 后面一效的蒸发温度均低于前面一效, 然后通过多次的蒸发和冷凝, 从而得到多倍于蒸汽量的蒸馏水的淡化过程[1]。

1 项目背景

宝钢广东湛江钢铁基地项目2×15 000t/天热法海水淡化工程的蒸发器装置见图1、图2, 安装特点有:蒸发器共分七效, 单件设备均在100 t以上, 其中5、6效为整体进场, 单件重量达204 t, 设备吊装难度大。低温多效海水淡化装置分6段进场, 均为现场组对、焊接, 由于设备材质采用双相不锈钢S32304, 海洋性气候下现场焊接的质量控制难度大, 安装过程成品保护要求高。设备安装完成后需对蒸发器内部、焊接部位及热影响区酸洗钝化[2]。

2 安装方法

2.1 施工准备

2.1.1 技术准备

安装前技术交底人要熟悉图纸、技术资料和施工工艺, 进行图纸的自审、会审。明确各项技术参数和关键控制点, 编制施工组织计划、安装计划和施工安全措施, 了解设备到货及设备存放位置等现场情况。

2.1.2 基础验收与划线

设备安装前, 混凝土基础应会同土建、监理、业主方等单位共同验收。以蒸发器中心为基准测量中心并埋设中心标板, 以测量控制网的基准标高为基准点埋设基准点[3]。

2.1.3 支座的安装

蒸发器支座共7个, 其中第4效为固定支座, 其余效为滑动支座。所有支座就位前, 对支座圆弧面进行修磨, 保证蒸发器腹板与支座圆弧面良好贴合。对于固定支座见图3, 与预埋钢板进行焊接, 再用地脚螺栓固定。对于滑动支座见图4, 先安装支座支撑件, 与预埋钢板焊接, 然后安装下部特氟龙滑板。将滑动支座与上部特氟龙滑板焊妥, 随蒸发器本体一起吊至下部特氟龙滑板上。

2.2 蒸发器的吊装

第5、6效蒸发器组合体采用双机抬吊、其余效采用单机吊装进行作业。先将第5、6效吊至支座上, 调整水平度和垂直度, 焊接固定;以第5、6效为基准, 安装第7效, 然后顺次安装第4、3、2、1效, 见图5。每段蒸发器重量及尺寸如表1。

考虑到每套蒸发器南侧布置了凝汽器, 故统一选择在蒸发冷却器北侧进行吊装。

第5、6效蒸发器组合体的吊装, 260 t履带吊回转半径8 m, 臂长32 m, 起重量158.4 t, 用2根100 t柔性吊带进行吊装。按照规范要求双机抬吊构件时 (吊重质量不得超过两台起重机所允许起重量总和的75%, 每一台起重机的负荷量不宜超过其安全负荷量的80%) :组合体重量204.16 t, 每台260 t履带吊承重102.08 t, 102.08 t÷0.8=127.6 t, 158.4 t>127.6 t;158.4 t×2×0.75=237t>204.16 t, 符合规范要求。260 t履带吊在8 m蒸发器中心线最高处距离5.67 m>5 m (蒸发器半径到吊车臂杆中心距离) , 故吊装时不会出现卡杆现象, 见图6。

其余效蒸发器采用260 t履带吊单机吊装, 回转半径选择8 m, 臂长选择32 m, 起重量为158.4t, 采用2根100 t柔性吊带进行吊装。起重量158.4 t>126.51 t, 见图6不会出现卡杆现象。

在吊装2#蒸发器时, 在1#和2#海水淡化装置之间的场地进行吊装作业, 场地狭小, 南北方向距离只能满足一台260 t履带吊作业, 故此区域不能摆放设备。先将1、2、3、4、7效蒸发器卸车至指定位置, 在1#和2#海水淡化装置之间东侧区域对第5、6效蒸发器组合体进行卸车, 1台260 t履带吊进场站位好, 运输第5、6效蒸发器汽车倒车至与履带吊中心8 m的距离, 另一台260履带吊行走至保持回转中心8 m位置, 蒸发器缓慢抬起后汽车离开, 两台履带吊相互配合缓慢行走, 保持蒸发器紧贴地面, 行走到吊装位置后, 对第5、6效蒸发器进行吊装作业。

2.3 蒸发器的组对、安装

第5、6效蒸发器组合体与第7效对接时, 由于设备材质采用双相不锈钢S32304, 任何铁的物体不能接触筒体, 所以在筒体连接处内部全部铺设橡胶皮, 毛竹搭设临时平台。利用筒体上的花篮螺栓松紧调整来对筒体接缝进行找正, 如已有的花篮螺栓不能满足找正需求, 在筒体内侧焊奥氏体不锈钢板, 再焊花篮螺栓, 见图7。然后以第5、6效为基准顺次安装第4、3、2、1效。

蒸发器在对接找正时, 将端口处的垂直、水平十字中心线对准, 定位焊。筒体对接出现较大错边量时, 可以通过调整筒体圆度、也调节支座高度、修割支座弧形板等的方式进行对接找正。对接找正时错边分散均匀, 避免局部集中错边。由于项目环境处于海洋性气候下, 对双相不锈钢S32304氩弧焊接时, 要加强保护措施, 在施焊区域架设脚手架, 用彩条布进行维护。焊后检查后, 将筒体腹板与支座焊妥。由于每效蒸发器下只有一个支座, 在5、6效安装过后的每一效定位焊结束后, 就能摘钩, 继续安装下一效。

2.4 蒸发器酸洗钝化

酸化产品都是危险品, 操作工应佩戴防护用品并保持适度的换气。在酸洗前检验工件无气孔飞溅, 对发现的问题补焊、打磨。使用百洁布对蒸发器筒体内焊接部位擦洗进行脱脂处理;使用高压水枪对蒸发器筒体内壁冲洗, 保证冲洗干净无尘;对蒸发器内需要酸洗的部位涂抹钝化膏, 必须均匀涂抹。在规定工艺时间内用涂刷法钝化时, 应始终保持工件表面湿润状态, 绝不容许有局部造成干燥现象;再用高压水枪冲洗, 水中可掺入中和溶液以加速洗涤速度, 达到酸碱中和效果。最后冲洗的水采用纯水以保证控制氯离子含量不大于25 mg/L。表面冲洗后用试纸检查p H值, 达到6.0~8.0为合格;采用清洁的布揩干、自然挥发、采用空气吹干等方法来进行干燥, 最后表面均达到银白色。

3 结束语

海水淡化工程符合国家的保护环境、节能减排方针, 具有较大的经济效益, 我国的海水淡化生产处于刚起步阶段, 一些沿海城市正在想法设法的进行海水淡化, 从而保证改地区的可持续经济发展。海水淡化工程会越来越多, 低温多效海水淡化蒸发器安装技术的总结, 为今后施工单位承建类似的工程提供了借鉴与经验。

参考文献

[1]冯厚军, 谢春刚.中国海水淡化技术研究现状与展望[J].化学工业与工程, 2010 (02) :32-35.

[2]郭伟.海水淡化技术浅谈[J].山西建筑, 2010 (23) .

低温多效 第4篇

关键词：低温多效,余热利用,废水排放,节能减排

1 引言

钢铁工业是我国国民经济的重要基础产业, 为国民经济的发展做出了巨大的贡献。同时, 钢铁工业是高耗能、高污染物排放、高资源消耗型产业。近年来, 钢铁工业在节能减排方面投入大量资金, 吨钢综合能耗和吨钢污染物排放量逐年下降。但由于粗钢产量连年增长, 吨钢下降成果尚不足以抵消因粗钢产量增长导致的总能耗增加, 弱化了污染物减排的成果。能源消耗总量居高不下, 污染治理难度和要求越来越高已成为制约钢铁工业进一步发展的关键因素。

近年来钢铁工业节能减排工作的持续推进, 一些投资回报率高、节能效果显著、污染物削减量大、容易实施的技术逐步被大部分企业采用, 余下的都是投资成本偏高、节能减排效果不显著或技术上存在难度的项目, 导致治理难度越来越大, 实现节能减排的途径越来越少。例如, 由于技术瓶颈的制约, 钢铁工业一些低温、低压的热能, 含盐量较高的废水等还不能得到有效的利用。

2 低温多效蒸馏技术

低温多效蒸馏是最早的海水淡化方式之一, 也是当今使用的最有效的热法蒸馏工艺之一。蒸发器中不同温度下单一的蒸发凝结制水单元叫做效。组成制水设备效的数量称为蒸发凝结设备的效数。

水的沸点和它所受到的压力有关, 压力越低, 水的沸点就越低。低温多效蒸馏技术正是利用这一原理, 通过真空技术, 改变蒸发凝结设备各效内的压力, 逐级改变各效内水的沸点。进而利用第1效蒸发海水所得的蒸汽作为第2效的热源 (第2效的沸点温度和压力比第1效低) , 效与效之间的热量实现多次重复利用。供给蒸发器的热量只需在第1效中将水加热实现部分汽化, 即可实现多效的热量梯级供给。

低温多效蒸馏技术是指盐水的最高蒸发温度约70℃的盐水淡化技术。其特征是将一系列的水平管降膜蒸发器或垂直管降膜蒸发器串联起来并分成若干效组, 用一定量的蒸汽输入通过多次的蒸发和冷凝, 从而得到多倍于加热蒸汽量的蒸馏水的盐水淡化技术。

低温多效蒸馏技术系统具有进料海水的预处理简单、动力消耗小、系统的热效率高、系统的操作弹性大、出水水质好等特点。系统的动力消耗只有0.9KWh/m3~1.2KWh/m3左右, 30余度的温差即可安排12以上的传热效数, 从而达到10左右的造水比。产品水的含盐量小于5mg/l [1]。

3 低温多效蒸馏技术在钢铁行业应用实例

2005年2月国务院批复了《首钢实施搬迁、结构调整和环境治理的方案》, 拉开了首钢京唐公司建设的序幕。首钢京唐公司位于河北省唐山市南部渤海湾曹妃甸岛, 最近的淡水水源是相距90公里的唐山陡河水库, 且淡水供应量只能满足首钢京唐公司的部分生产需求, 建设海水淡化项目势在必行。

首钢京唐公司海水淡化工程采用低温多效蒸馏海水淡化工艺。一期分两步建设, 每步建设2套海水淡化装置, 单套日产水能力12500吨, 单套产水能力目前国内最大。一期一步建设两个单元, 全部引进法国技术, 于2007年9月开工建设, 2009年3月和5月分别调试成功, 满负荷产出合格蒸馏水。一期二步建设两个单元, 全部实现国产化, 于2009年3月开工建设, 2010年8月和10月分别调试成功, 满负荷产出合格蒸馏水 [2]。目前, 首钢京唐公司日产淡水5万吨, 按地表水和蒸馏水之间1.5的造水率计算, 每年可以节约地表水资源约2400万吨, 约占首钢京唐公司年产975万吨钢用水量的三分之一。

4 低温多效蒸馏技术对钢铁行业节能减排的作用

4.1 充分利用钢铁流程的的低品质余能

低温多效蒸馏的盐水蒸发温度较低, 因此, 对加热热源的品质要求也低。根据《钢铁行业海水淡化技术规范第1部分:低温多效蒸馏法》, 加热蒸汽参数应根据钢铁厂可以经济稳定提供的蒸汽流量和参数确定, 宜采用低参数蒸汽。低温多效海水淡化装置要求的最小蒸汽压力为0.025MPa (a) ~0.032MPa (a) ;蒸汽热压缩装置的压缩汽源压力宜选用0.20MPa (a) ~0.50MPa (a) ;也可通过减温减压装置将从管网来的蒸汽 (蒸汽压力一般0.8MPa~1.3MPa) 经过减压、减温后进入热压缩器。

钢铁厂低压蒸汽, 压力介于0.3MPa和0.5MPa之间, 温度250℃左右。钢铁厂低低压蒸汽, 压力0.025MPa~0.032MPa, 温度65℃~70℃ [3]。

钢铁企业各工序在生产过程中均可能产生温度、压力较低的低品质蒸汽, 即低压蒸汽或低低压蒸汽。如, 各种余热发电 (烧结余热发电、转炉低温饱和蒸汽发电、干熄焦余热发电 (CDQ) 等) 、余能发电 (如高炉煤气TRT压差发电) 、煤气-蒸汽联合发电 (CCPP) 、掺烧高炉煤气锅炉发电等汽轮机末端蒸汽, 高炉炉前水冲渣蒸汽, 钢渣焖渣蒸汽, 高炉冲渣水转换的低品质蒸汽等等。这些低品质热源现有的节能技术尚无法高效利用, 目前只能冷却回收水资源或放散。而这些低品质蒸汽恰恰是低温多效蒸馏技术最适合的热源, 从而实现低品质能源的高效、梯级利用, 同时大幅度降低盐水淡化成本。

4.2 减少沿海钢铁企业常规水资源的消耗

我国是一个淡水资源贫乏且分布不圴的国家。我国的的淡水资源仅占全球淡水资源的6%, 人均淡水资源只有2.3km, 仅为世界平均水平的1/4。为缓解水资源短缺的状况, 国家采取了涵养水源、兴建水利设施、跨流域调水、节约用水、污水处理循环使用等一系列政策措施。同时, 鼓励沿海企业使用海水等非常规水资源。

随着我国钢铁工业结构调整、压缩产能工作的不断深入, 国家未来对钢铁行业的调控更多的将是布局的整体把控。即优先在沿海沿边地区布局, 钢铁企业将逐步由内陆城市型向临海港口型转变。首钢京唐公司、鞍钢鲅鱼圈生产基地已建成投产, 宝钢湛江钢铁有限公司、武钢防城港钢铁基地已开工建设, 石家庄钢厂、青岛钢厂等一批城市钢铁企业也将相继向沿海搬迁。低温多效蒸馏海水淡化技术将给沿海钢铁企业高效利用低温、低压、低品质热源, 减少常规水资源消耗提供一个选项。

4.3 减少钢铁工业浓盐水的产生, 有利于实现废水零排放

近年来, 钢铁行业通过采用节水新工艺、新技术, 完善循环水系统、串接利用水资源、厂区综合污水处理和回收利用等措施, 不断降低产品新水消耗, 减少废水外排。2012年, 重点统计钢铁企业吨钢耗新水3.87立方米/吨, 比2008年减少25.29%;外排废水总量比2008年减少38.60%, 吨钢外排废水达到1.2立方米/吨, 比2008年减少52.36%。但随着钢铁生产过程中使用纯水作为冷却介质的设备增多、污水深度处理除盐回用工程的实施, 钢铁企业浓盐水将越来越多, 如何妥善处理这些浓盐水将是制约钢铁工业废水零排放的关键环节。

为回收利用水资源, 钢铁企业建设了厂区综合污水处理厂, 采用絮凝、沉淀和过滤工艺, 主要去除悬浮物和化学需氧量, 但对含盐量的去除基本没有作用。因此, 随着水循环次数的增多, 蒸发、浓缩等因素使水系统中含盐量越积越高, 造成设备的腐蚀倾向。为保障回用水质安全, 各钢铁企业在污水处理回用系统上增加反渗透除盐装置, 将部分或全部综合污水进行脱盐处理。

钢铁企业的自备电站、动力系统的蒸气锅炉、干熄焦锅炉等也需要使用返渗透装置制备纯净水, 满足锅炉生产对纯净水的需要。

反渗透水处理装置在生产纯净水的同时会产生含盐量较高的浓缩水。根据有关标准, 产水量<4m3/h的装置水回收率不小于30%;产水量4m3/h~40m3/h的装置水回收率不小于50%;产水量>40m3/h的装置水回收率不小于70% [4]。即使按最高70%的产水率, 仍产生约30%的浓盐水。

目前, 很多钢铁企业使用离子交换工艺制备软化水。离子交换工艺是利用钠离子交换组成水中硬度的钙、镁离子, 使水中不易形成碳酸盐垢及硫酸盐垢。使用离子交换工艺制备软水, 各钢铁企业每月需消耗成百上千吨的工业盐, 造成水系统中盐份增加, 并产生大量的浓盐水。

目前, 钢铁企业对浓盐水尚缺少有效的处理手段, 多数企业采用渣场焖渣等方式进行处置。但由于浓盐水水量较大, 焖渣等方式只能消耗一小部分, 大部分浓水仍需直接外排, 不仅造成水资源的浪费, 还对环境造成污染。个别企业尝试使用反渗透膜技术处理浓盐水, 但因浓盐水盐份含量高, 易造成膜结垢或污堵, 致使设备效率极低或停产。

低温多效蒸馏海水淡化技术很好的解决了沿海钢铁企业的这一问题。低温多效蒸馏法的蒸汽是海水在70℃以下蒸发形成的, 蒸汽中携带的盐水成分极为有限。因此, 生产的蒸留水含盐量通常可小于5mg/l, 可以完全替代离子交换制备软水工艺, 避免制备软水产生的大量浓盐水。同时还可以大量兑入厂区供水系统, 降低厂区水循环系统的含盐率, 取消或缩小综合污水脱盐规模, 为沿海钢铁企业真正实现废水零排放提供了可能 [5]。

4.4 废物循环利用, 实现环境友好

低温多效蒸馏海水淡化后剩余的浓盐水具有高温、浓缩、高碱度等特点, 为避免对排水口附近海洋水质、生态环境和海洋生物产生不利影响, 同时实现变废为宝。目前采用的方式是将浓盐水输送给社会盐场, 进行盐化工生产。远期可研究利用其高温、高碱度的特性, 做为自备电厂烟气脱硫的脱硫剂使用, 进一步实现环境友好。

5 国家政策支持

5.1 支持海水淡化

2005年8月, 国家发展和改革委员会、国家海洋局、财政部联合印发了《海水利用专项规划》。规划指出, 向大海要水、要资源, 是解决沿海 (近海) 地区淡水资源短缺的现实选择, 也是实现以水资源可持续利用, 保障沿海地区经济社会可持续发展的重大措施, 具有重大的现实意义和战略意义。并提出2010年我国海水淡化能力达到80万立方米/日~100万立方米/日, 2020年海水淡化能力达到250万立方米/日~300万立方米/日, 实现大规模海水淡化产业化, 海水利用 (特别是海水淡化) 设备国产化率达到90%以上等发展目标。

2012年2月, 国务院发布了《国务院办公厅关于加快发展海水淡化产业的意见》。意见指出, 发展海

水淡化产业, 对缓解我国沿海缺水地区和海岛水资源短缺, 促进中西部地区苦咸水、微咸水淡化利用, 优化用水结构, 保障水资源持续利用具有重要意义。并从加大财税政策支持力度, 加大对发展海水淡化产业的投入力度;实施金融和价格支持政策, 推动海水淡化产业加快发展;完善法规体系, 明确海水淡化的战略定位, 从资源开发、环境保护、安全供给和产业发展等方面进行引导和规范;加强监督管理, 确保供水安全;强化宣传培训等五个方面制定了支持政策。提出到2015年, 我国海水淡化能力达到220万立方米/日~260万立方米/日的发展目标。

5.2 鼓励余热余能利用

近来年, 国家出台了一系列的鼓励节约能源的政策、法规和标准, 其中对钢铁等行业的余热余能利用提出了明确要求。如2012年国家出台《节能减排“十二五”规划》中明确提出:推动干熄焦、高炉煤气、转炉煤气和焦炉煤气等二次能源高效回收利用, 鼓励烧结机余热发电, 到2015年重点大中型企业余热余压利用率达到50%以上。支持大中型钢铁企业建设能源管理中心。

5.3 严格控制污水排放

《中华人民共和国水污染防治法》第四十条规定:国务院有关部门和县级以上地方人民政府应当合理规划工业布局, 要求造成水污染的企业进行技术改造, 采取综合防治措施, 提高水的重复利用率, 减少废水和污染物排放量。

2012年修订的《钢铁工业水污染物排放标准》对钢铁工业废水及废水中污染的排放提出了更高、更严格的要求。其中吨钢废水排放量由1992年版标准的缺水区10立方米/吨、丰水区20立方米/吨, 提高到现行标准的2.0立方米/吨和2015年的1.8立方米/吨 [6]。

6 低温多效蒸馏技术应用的设想

目前, 低温多效蒸馏技术在钢铁行业的应用仅限于沿海钢铁企业的海水淡化, 对沿海钢铁企业提高能源利用率, 减少循环水系统中盐含量和废水排放量起到积极的作用。但为数众多的内陆钢铁企业同样存在着余热发电后的低压或低低压蒸汽利用问题, 存在软水制备和浓盐水的利用问题。

低温多效蒸馏技术是利用真空技术改变环境的压力, 从而改变水的沸点, 实现水的低温蒸发。因此, 该技术不仅适用于海水淡化, 也适用于钢铁联合企业浓盐水的处理。即, 将企业的浓盐水集中后, 充分利用钢铁企业的各种低低压蒸汽, 应用低温多效蒸馏技术, 对浓盐水进行蒸馏淡化, 在获取高品质蒸馏水, 取代离子交换工艺生产软水的同时, 进一步浓缩浓盐水。力争实现浓盐水剩余量与企业焖渣等能够使用浓盐水的工序需水量平衡, 从而为钢铁企业真正实现工业废水零排放创造条件。

国内已有企业研发出了浓盐废水低温板式多效蒸发浓缩结晶装置, 但由于尚存在蒸发温度偏高、设备稳定性及浓盐水、蒸汽管网设置等方面的问题, 尚没有在钢铁企业应用。今后, 随着低温板式多效蒸发浓缩结晶装置的不断成熟、完善, 希望能够生产出适合钢铁企业浓盐水处理的蒸发浓缩结果装置, 在钢铁企业试点及推广应用, 从而使低温多效蒸馏技术在内陆钢铁企业的节能减排工作中发挥作用。

7 结论

低温多效蒸馏技术通过钢铁联合企业内部的“水汽-水”物质循环以及能量的梯级使用, 最大限度地使用了能源, 生产出高品质蒸馏水, 减少企业常规水资源的消耗。通过高品质蒸馏水的应用, 可取消企业原有的软化水工艺和稀释循环水系统的含盐量, 减少浓盐水的产生, 有利于实现废水零排放。可以预见, 在今后钢铁企业的节能减排、发展循环经济的实践中将起到积极的促进的作用。

参考文献

[1]尹建华, 吕庆春, 阮国岭.低温多效蒸馏海水淡化技术[J].海洋技术, 2002, 21 (4) :22-25

[2]唐智新, 吴礼云, 梁红英等.低温多效蒸馏海水淡化技术在沿海钢铁企业的应用[N].世界金属导报, 2012.3.6 (B10)

[3]YB/T 4256.1-2012.钢铁行业海水淡化技术规范第1部分:低温多效蒸馏法[S]

[4]HJ/T 270-2006.反渗透水处理装置[S]

[5]吴礼云, 李杨, 寇彦德等.耦合式盐平衡模式工业废水零排放的研究[J].节能与环保, 2007, 6:22-25

低温多效 第5篇

制水的成本中, 包括热力成本、电费、药剂费、维修费、人工费、设备折旧等诸多因素。其中蒸汽的热力成本为关键因素, 直接决定着水成本。依据热力学原理, 蒸汽燃料成本的计算方法主要有热量法、做功能力法、实际焓降法、实际成本法等, 方法的不同, 计算出来的蒸汽成本偏差较大, 本文将以某沿海600MW发电机组及低温多效海水淡化装置的参数为例, 对上述几种方法进行计算和说明。

1 基本参数及依据 (见表1、2)

造水比:单位制水抽汽由海水淡化装置生产的淡水量。

2 蒸汽燃料成本计算方法

单一的制水厂 (只有水一种产品) 的成本计算相对简单。在依靠电厂制水, 火电企业的发电与制水属于联产品生产, 联产品成本计算包括两个方面的内容:一是对联合成本进行归集和分配。联产品在分离前属于同类产品, 可根据联产品的生产特点, 采用适当的成本计算方法, 汇集计算联合成本。海水淡化设备利用机组抽汽时, 应将联合成本按照一定的标准在水电产品之间进行分配, 求出水电产品各自应负担的联合成本;二是分离后, 应采取适当的方法计算归集水电生产分离点后的可归属成本。

2.1 利用热量法 (好处归电法) 计算制水蒸汽的标煤耗

热量法进行热经济分析时是通过热量的利用程度 (如热效率) 或损失大小 (热量损失、热量损失率) 来评价电厂和热力设备的热经济性的。

(1) 汽轮机总热耗:

Qt=[Dzq (izq-igs) +Dzr (izr1-izr2) ]/ (ηglηgd)

(2) 汽轮机标煤耗:

Bt=Qt/QDWY

(3) 汽轮机制水抽汽总热耗:

Qc=[Dc (ic-ihs) ]/ (ηglηgd)

(4) 汽轮机制水抽汽总热耗比:

qc=Qc/Qt

(5) 每吨制水抽汽标煤耗:

bc=qcBt/Dc

这种总热量的分配方式, 是以热力学第一定律为依据, 既没有反映水、电两种产品的不等价, 也没有反映制水抽汽参数品味差异的不等价。

2.2 利用作功能力法 (火用方法) 计算制水蒸汽的标煤耗

做功能力法是把制水抽汽的耗热量, 按照制水抽汽和主蒸汽的最大做功能力的比例来分摊电厂的总热耗量的。该方法是以热力学第二定律为依据, 考虑了制水抽汽的质量区别 (即做功能力的大小) 。

(1) 每千克主蒸汽作功能力, 主蒸汽分两部分:

一部分主蒸汽 (与再热蒸汽流量Dzr相等) , 由于从高压缸抽出, 其作功能力只能按高压缸排汽参数计算:

Lzq1= (izq-ire1) +Tzr1 (Szr2-Szq)

另一部分主蒸汽 (流量:Dzq-Dzr) 的作功能力按汽机排汽参数计算:

Lzq2= (izq-ih) +Th (Sh-Szq)

(2) 每千克再热蒸汽作功能力:

Lzr= (izr-ih) +Th (Sh-Szr)

(3) 每千克抽汽作功能力:

Lc= (ic-ih) +Th (Sh-Sc)

(4) 汽轮机进汽总作功能力:

Lz=DzrLzq1+ (Dzq-Dzr) Lzq2+DzrLzr

(5) 汽轮机抽汽总作功能力:

Lcz=DcLc

(6) 汽轮机制水抽汽总作功能力与汽机进汽总作功能力之比:

Lc=Lcz/Lz

(7) 每吨制水抽汽标煤耗:

bc=LcBt/Dc

此方法的电水联产的好处归制水, 但发电方面的煤耗率仍高于纯凝机组的煤耗率。

2.3 利用实际焓降法 (好处归热方法) 计算制水蒸汽的标煤耗

实际焓降法是把制水抽汽的耗热量, 按照在汽轮机中的实际焓降不足, 与主蒸汽实际焓降的比例来分配总热耗量的。

1) 主蒸汽实际焓降:

Hzq=Dzq (izq-izr2) + (Dzq-Dzr) (izq-ih)

2) 再热蒸汽实际焓降:Hzr=Dzr (izr-ih)

3) 抽汽焓降不足:Hc=Dc (ic-ih)

4) 每吨抽汽标煤耗:

bc=[Hc/ (Hzq+Hzr) ]1.74105/Dc

2.4 利用实际热力成本法计算制水蒸汽的标煤耗

本计算方法是按照在增加海水淡化抽汽量, 不影响机组发电量, 不增加额外设备, 不增加发电煤耗, 仅计算抽汽前后所增加的燃料成本。对机组的THA工况和最大抽汽工况作了详细热平衡计算, 两工况发电量均为600MW, 抽汽工况主蒸汽量为BMCR, 燃煤量为锅炉计算燃煤量, 以两个工况的锅炉有效利用热量插值比例估算增加燃煤量, 同时考虑由于整体热循环的增加需要增加的耗电费用, 两者和作为计算最低蒸汽价格。

3 蒸汽燃料成本计算结果及分析

吨水燃料成本与造水比 (造水比为单位蒸汽量通过海水淡化装置产生的淡化水量, 造水比越大, 吨水蒸汽耗量越低) 关系见表4。

1) 计算方法的不同, 蒸汽的燃料成本差异较大, 每种计算方法均有其适合的条件。

2) 热量法是电水联产的热经济效益归发电, 实际焓降法是电水联产的热经济效益归水法, 这两者是总耗热量分配的两个不同极端的方法。

3) 当以供热为主的热力厂, 以热量法计算为好。

4) 当以发电为主的电厂, 实际成本法是以不影响发电煤耗为前提, 更具合理性。

5) 提高海水淡化装置的造水比, 以降低吨水的蒸汽燃料成本是降低水成本的关键因素之一。

参考文献

[1]王世昌.海水淡化工程[M].化学工业出版社2, 003.

[2]郑体宽.热力发电厂[M].水利电力出版社, 1995.

[3]周少祥.单耗分析理论与能源利用的效率问题[J].中国能源, 2008 (2) .

[4]周少祥, 胡三高.海水淡化过程的统一性性能评价指标[J].水处理技术, 2001 (4) .