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煤化工水处理系统节水技术的研究与应用

发表时间：2020/11/5 来源：《基层建设》2020年第21期作者：李常明

[导读] 摘要：在以前建设和运行的煤化工企业中，循环水浓缩倍率较低，循环水系统需水量大。

        呼和浩特旭阳中燃能源有限公司内蒙古呼和浩特 010000
        摘要：在以前建设和运行的煤化工企业中，循环水浓缩倍率较低，循环水系统需水量大。以前循环水的杀菌灭藻一般采用加氯处理，但是加氯对一些有氨的水效果很差而且有氯胺类污染物产生，随着水资源的日益短缺和环保要求的日益严格，科研机构和企业合作，开发了诸多新的水处理技术，应用到现代煤化工厂中。基于此，本文主要对煤化工水处理系统节水技术进行分析探讨。
        关键词：煤化工水处理系统；节水技术；应用
        1、前言
        随着国内煤化工技术的逐渐成熟，煤化工成为提高煤炭附加值及转化煤炭产能的有效途径。另一方面，由于煤化工耗水量巨大且中国的煤炭煤化工产业与水资源呈逆向分布，水资源成为制约发展煤化工产业的关键性因素。节水对于大型煤化工项目是一个必须面对和急需解决的问题。要做好煤化工项目节水工作，需要从多层次多角度进行系统的分析研究、规划和设计，技术应用与科学管理并重，才能实现煤化工的可持续发展。
        2、开式循环冷却水系统节水技术
        循环冷却水系统要实现节水就要减少补水量和外排水量。目前，循环冷却水系统的节水技术的研究主要是抑制腐蚀、控制结垢、控制黏泥和改善旁滤系统四个方面。其中，抑制腐蚀、控制结垢、控制黏泥是提高循环水浓缩倍数的主要研究内容。
        目前循环水系统节水的主要途径就是提高循环水的浓缩倍数。在开式循环冷却水系统的冷却塔中，外界杂质及氧气的混入以及循环水不断蒸发损耗浓缩，会使循环水中有害物质组分的增加从而导致水质的恶化。为了降低水质恶化对管道设备的危害，通常将循环冷却水系统排出一部分废水、补充一部分新鲜水来降低水中有害物质浓度。为了减少外排水和补充新鲜水用量，主要通过在系统中添加药剂来提高循环水的浓缩倍数并维持系统的正常指标。因此，循环冷却水的浓缩倍数越高外排水和新鲜补充水量就会越少，所以提高循环水的浓缩倍数可以达到节水的目的。循环冷却水浓缩倍数主要还是看药剂的性能，同样添加量不同的药剂所能达到的浓缩倍数不一样。所以，要想得到较高的浓缩倍数就需要提高药剂的性能，同时达到抑制腐蚀、控制结垢、控制黏泥的效果。
        目前水处理常用的防腐药剂主要有苯并三唑(BTA)、巯基苯并噻唑(MBT)和甲基苯并三唑(TTA)等。水处理缓蚀剂主要有铜缓蚀剂N1336(异噻啉酮)和N7359(Zn-P混合物和有机物)两种药剂，它们能够在设备表面形成致密的保护膜(CaHEDP、CaCO3、Zn(OH)2、Ca3(PO4)2及TT)，从而达到抑制管道和设备腐蚀的目的。
        目前使用的阻垢剂主要有聚天冬氨酸类、木质素磺酸钠类、有机磷类、聚环氧琥珀酸类、丙烯酸及丙烯酰胺类。有机磷类具有较好的缓蚀和阻垢作用，应用广泛，但二次污染严重。高分子缓蚀阻垢剂以其缓蚀效果好、毒性小、热稳定性高，使用条件限制少，是高效阻垢剂的发展方向。阻垢剂目前很多都采用单体投加使用，为了与其他缓蚀阻垢剂在性能上相配合以取得更好的效果，不同阻垢剂的复配使用正在被试验和论证。
        表1 闭式水膜空冷循环技术节水效率

        3、空冷技术
        空冷是利用环境空气对工艺流体进行冷却(冷凝)的工业用热交换设备。空冷系统相对于循环水冷却系统，具有节水效果好、介质来源广泛、运行维护费用低等优势。目前空冷技术按照热交换介质的接触方式分为直接空冷及间接空冷。间接空冷包括采用混合式凝汽器的间接空冷系统和采用表面式凝汽器的间接空冷。直接空冷由于空气比热小通常不能把工艺流体冷却到环境温度，并且受环境温度、地形及周边建筑物分布等因素影响大，应用受到一定的限制。间接空冷结合了直接空冷与水冷的特点，大大改善了使用效果。大型煤化工项目中，空冷工段主要设置在大型蒸汽透平设备的冷却及工艺流体的冷却。由于工艺过程对流体温度的要求较高，通常工艺流体的冷却采用间接空冷的方式。目前空冷技术发展较为成熟，主要应用领域为电站锅炉系统，在大型煤化工项目中的应用才开始逐步推广，特别是间接空冷技术在大型煤化工项目中的应用更少。目前国内一些公司开发的闭式水膜循环空冷技术在间接空冷的基本原理基础之上，结合煤化工工艺装置的特点进行了优化，在部分煤化工项目中得到了应用。
        通过表1数据可以看出，闭式循环冷却系统要比开始循环冷却系统明显节水，可大大降低冷却水的补水量，在用水成本上明显占有优势。
        4、污水回用
        4.1分质分级回用
        目前大部分工厂都是将污水集中收集处理，部分中水进行回用。我们应该放弃原来的污水回用及处理理念，对污水进行分质分级回用和处理。所谓分质分级回用，就是根据污水的水质进行分级，将过程中产生的污水不经过处理或者只进行部分处理消除影响因素后回用到过程中。这样可以大大减小污水处理系统的负荷，降低水处理系统的投资和运行费用，提高企业的用水效率。污水分质分级回用需要对污水系统整体进行规划和梳理，对各用水点对水质的需求及影响因素进行综合全面的分析，在了解各用水点对水质的要求基础上进行合理的分级分配。
        4.2外排废水的回用
        废水回用按污水水质的不同可分为清净污水适度处理回用技术和达标排放污水的深度处理回用。达标排放污水的深度处理回用按处理后的水质又可分为制成中水(作为循环水补水)和制成脱盐水(作为锅炉上水)回用。当外排污水水质较差时，通常要用膜分离法去除各种污染物，采用最多的是双膜法。即达标排放水经曝气生物滤池、多介质过滤、超滤和反渗透单元，最终出水作循环水或者脱盐水。但是，超滤膜和反渗透膜对进水水质的要求都比较苛刻，为了稳定进水水质不污染膜，通常都需要增加预处理单元。这种处理方式装置投资和运行费用较高，投资回收期也很长，但社会效益高。从实际工程应用来看，污水回用装置的投资大、投资回收期长，虽然社会效益好但没有经济效益，运行稳定性还不能完全保证。所以从长远角度想要实现污水回用的社会效益和经济效益还需要不断的提高装置的稳定性和降低投资成本。
        5、节水管理
        节水管理分两个层次，第一个层次是政府管理层次，第二个层次是企业管理层次。长期以来，节水一直被认为是企业行为。随着工业发展及水资源恶化，节水被提到了政府管理层面。2006年国务院公布了《取水许可和水资源费征收管理条例》，据专家估测我国水资源费全额征收量大约在200亿元/年左右，这对于地方财政收入来说无足轻重，由于水资源费定价很低，所以一直没有引起重视。从政府层面，应该加强对企业的取水及计量管理，合理定价，约束企业无节制的取水。对企业的单位产品水耗从政策上进行规范和引导，制定企业用水考核制度。
        对于企业层次的节水管理，企业要完善节水管理制度并加强节水管理监督机制，加强用水的计量与考核，严格控制各装置的用水指标。强化节水思想，牢固树立节水观念，使节水管理渗透到生产的每一个环节。
        6、结语
        总之，煤化工产业作为国家能源安全及产业安全的重要保障，未来发展空间广阔，而煤化工节水技术也会伴随产业的发展不断进步，为煤化工项目保驾护航的同时也将极大地提高我国工业行业整体节水技术水平，促进资源节约型、环境友好型社会的建成。
        参考文献：
        ［1］段强，司云飞.直接空冷系统在煤化工项目中的应用简介[J].工艺设备，2012，10(10)：32-33.
        ［2］陈鑫，夏蕾.水夹点技术在煤化工企业节水减排中的应用[J].石油石化节能与减排，2011，1(1)：33-40.