燃机电厂废水零排放MVR系统蒸馏水水质异常分析及处理方案

0引言

根据环保形势的发展,各火电厂在运营过程中均制定有本厂的废水治理计划,据此积极有序开展废水深度治理工作,以实现厂内废水零排放[1]。惠州某燃机电厂根据本厂废水排放情况,制定并实施了废水零排放改造项目,主要系统包括浓缩减量系统、蒸发结晶系统、含油废水处理系统、污泥浓缩处理系统,该项目主体工程于2021年年底顺利通过168 h试运行,由化学运行人员负责日常运行监督管理。

1 系统概述

该燃机电厂全厂用、排水系统优化后,最终废水进入末端废水处理车间,先经过浓缩减量单元,即一体化澄清器、多介质过滤器、超滤、反渗透等系统浓缩处理,产水收集至淡水箱,而浓水则进入蒸发结晶系统(MVR)处理,MVR系统蒸发冷凝产生的蒸馏水亦回收至淡水箱,经由淡水输送泵回收至二期超滤产水母管,系统产生的工业杂盐经干燥包装后外运[2]。

2 事件经过

2022年2月28日,白班化学值班员监盘发现二期超滤产水母管浊度由0.10 NTU上涨至0.85 NTU,因二期4套超滤装置均未运行,初步判断浊度仪表系因无水样而测量不准。

3月1 日,值班员再次发现,#6超滤运行中,二期超滤产水母管浊度由0.11 NTU迅速上升至1.7 NTU,对此次超滤产水浊度异常上涨,化学人员进行了以下的事件分析。

3 事件分析

3.1浊度异常分析

二期超滤产水母管前级水源有:1)二期4套超滤装置的产水;2)废水零排放末端车间淡水箱的清水,经由淡水输送泵打至二期超滤产水母管。

3.1.1二期超滤产水排查

第二次发现浊度上升时,从浊度仪处取样化验浊度为1.72 NTU,排除仪表故障的可能;从#6超滤产水管取样化验浊度为0.15 NTU(正常<0.2 NTU),可排除超滤膜故障的可能[3]。

3.1.2末端车间淡水箱水质排查

手工化验淡水箱水质,结果为浊度:10.6 NTU;PH:9.77;电导:5.02 ms/cm。其中,浊度、电导远大于末端反渗透产水标准。为进一步确认该原因进行了小型试验,停止二期超滤运行,同时人工运行浓缩RO淡水输送泵往过滤水箱打水20 min,结果发现二期超滤产水浊度由0.09 NTU上涨至1.47 NTU,证实了淡水箱水质劣化导致了二期超滤产水母管浊度上涨[4]。

3.2末端车间淡水箱水质劣化分析

末端车间淡水箱前级水源有:1)末端反渗透产水;2)MVR系统蒸馏水回水。

3.2.1末端反渗透水质排查

手工化验反渗透产水浊度0.10 NTU,电导仅为230μs/cm,均在合格范围之内,故可排除末端反渗透产水水质劣化的可能。

3.2.2MVR系统蒸馏水水质排查

人工取样分析MVR系统蒸馏水箱浊度:3.45NTU;电导:1.16 ms/cm。水质情况远超正常范围,故可以基本判断MVR系统蒸馏水水质劣化污染末端车间淡水箱水质,从而进一步污染二期超滤产水水质。

3月4日,MVR系统启动运行,人工再次取样蒸馏水罐浊度:516NTU;电导:17.56 ms/cm;PH:10.06。另外取样分析淡水箱浊度:35.2NTU;电导:13.25ms/cm。通过此次化验,进一步确定此次事件的直接原因是蒸馏水水质劣化,因此,将事件排查重点放在了MVR的蒸馏水回用系统。

3.3蒸馏水水质劣化分析

3.3.1蒸馏水系统流程

低压蒸汽或二次蒸汽经压缩机压缩后进入蒸发器放热后冷凝成水,由于温度还较高,为了回收热源,将蒸汽冷凝产生的冷凝水排入蒸馏水罐,通过蒸馏水泵打入板式换热器进行物料预热,换热后输送至末端车间淡水箱。而二次蒸汽在压缩机腔体内也会产生部分冷凝水,通过压缩机进口底部的排污阀排入冷凝水罐,当冷凝水罐液位高时,将通过冷凝水泵打至蒸馏水罐。蒸馏水系统流程示意图如图1所示。

从蒸馏水系统流程可以推测,造成蒸馏水水质污染主要有以下两点可能:1)蒸发器列管内漏,物料通过蒸汽冷凝管路窜入蒸馏水罐;2)二次蒸汽发生泡沫携带,物料跟随泡沫进入蒸馏水系统,造成水质劣化。

3.3.2蒸发器内漏排查

由于MVR系统蒸发器为列管式,在生蒸汽或二次蒸汽进入蒸发器进行换热时,一旦列管发生泄漏,物料将窜入蒸汽侧,从而影响换热效果和冷凝水质。为判断上述问题进行试验,断开生蒸汽供应,停运MVR系统,同时观察蒸馏水罐液位和结晶分离器液位变化情况,若蒸发器列管有泄漏,蒸馏水罐液位将显著上升,而结晶分离器液位将有所下降ò经过24 h的静态试验,蒸馏水罐液位和结晶分离器液位均没有明显变化,故可排除蒸发器内漏的可能性。

3.3.3二次蒸汽污染排查

为排查二次蒸汽污染情况,在MVR系统运行时,人工取样分析冷凝水罐水质,结果浊度:201 NTU;电导:59.1 ms/cm。水质劣化严重,接近于结晶分离器内的物料指标。从分离器顶部窥视窗观察,液位上部泡沫较多,初步怀疑泡沫携带严重造成水质劣化。

4故障处理

为减少泡沫携带,进行了以下两点处理:1)间断性往结晶分离器内投加消泡剂,以此减少泡沫的产生;2)间断性启动结晶分离器外置除沫器喷淋,破除系统产生的泡沫并通过底部回流管进行回收。系统运行24 h后,再次取样分析蒸馏水罐水质,结果如下:浊度115 NTU,电导2.74 ms/cm,水质虽有好转,但还是不能满足正常出水要求。

在进一步排查除沫器喷淋、回收泡沫效果时发现,除沫器内有悬浊液体没过底部窥视窗位置,这属于异常现象。除沫器投入运行时,通过顶部喷淋破除蒸汽携带的泡沫,而泡沫破裂后形成的液体和喷淋水一起通过底部回流管排放至结晶分离内部,故除沫器正常运行时内部为空罐,仅有蒸汽流通,而此次发现内部有较多液体储存,则最大可能便是底部回流管堵塞。对此,要求检修对除沫器及其底部回流管进行拆检。

3月12日,拆检后发现,除沫器底部回流管有大量异物堵塞(现场拆解图片如图2、图3所示),造成排水不畅,泡沫携带物料在除沫器内聚集,除沫器满水后溢流至压缩机进气管,通过压缩机腔体内底部排水管进入冷凝水罐,冷凝水罐液位高时又启泵输送至蒸馏水罐,从而污染蒸馏水水质。

经过检修处理,除沫器底部和管道内的异物彻底清理干净,并通过进水试运设备及管道流路通畅。3月18日,MVR系统再次启动运行,取样分析冷凝水罐、蒸馏水罐水质情况 ,结果如下 :冷凝水 电导2.01ms/cm、浊度98 NTU,蒸馏水电导278μs/cm、浊度1.41 NTU,基本恢复正常水质情况,证明此次设备故障得到最终解决。

5 结束语

此次事件起因为二期超滤母管浊度异常超标,经过多项分析排查,发现事故直接原因为蒸发结晶系统(MVR)产生的蒸馏水水质劣化,根本原因为除沫器底部疏水管堵塞导致泡沫携带料液进入蒸馏水系统造成污染。本次事件发生后,增加了蒸馏水罐、转料泵出口等日常定点取样和化验分析,同时增加了现场巡检工作和在线表计的定时抄表工作,以便水质异常时及早发现和干预。本文也为后续类似系统故障提供了事故分析排查的经验。

废水零排放属于新增设备,其系统流路较为复杂,且与厂内原有系统多有交集,日常运行过程中发现异常需多方面进行原因排查分析,同时通过运行试验或化验分析加以佐证,才能较快地找到事故原因,缩短设备检修停运时长,减少经济损失。

[参考文献]

[1]张江涛,曹红梅,董娟,等.火电厂废水零排放技术路线比较及影响因素分析[J].中国电力,2017,50(6):120-124.

[2] 田玲.MVR蒸发技术在废水处理中的应用研究[J].工业水处理,2023,43(4):144-148.

[3]王立刚,袁俊杰,冯礼奎.发电厂超滤系统异常现象原因分析及改进[J].电力设备管理,2021(3):87-89.

[4]王贺梅.基于超滤反渗透技术的电厂化学制水研究[J].石化技术,2024,31(12):397-399.

《机电信息》2025年第16期第14篇