除鹽水系統(tǒng)的節(jié)能技術(shù)研究

李劍(淄礦集團(tuán)內(nèi)蒙古黃陶勒蓋煤炭有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 017313)

0 引言

2019年7月在內(nèi)蒙古黃陶勒蓋煤炭有限責(zé)任公司世林化工分公司水務(wù)車間對(duì)本項(xiàng)目進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)安裝應(yīng)用，投入使用后，世林化工水務(wù)車間實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)線的全負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，達(dá)到了高效生產(chǎn)和節(jié)能減排的技改目的，取得了良好的效果。本項(xiàng)目產(chǎn)生效益為直接經(jīng)濟(jì)效益，包括多介質(zhì)過濾器裝置、袋式過濾器濾袋、超濾裝置、一次水生產(chǎn)水泵、一級(jí)RO濃水等5個(gè)方面產(chǎn)生效益。

1 項(xiàng)目用途

在煤化工水處理領(lǐng)域，煤化工水處理工藝具有舉足輕重的地位。但是目前環(huán)保需求和水資源短缺問題日益嚴(yán)峻，工業(yè)水處理尤其是煤化工水如何處理問題日益凸顯，煤化工項(xiàng)目具有較大的耗水量和廢水排放量，世林化工處于西北水資源匱乏的內(nèi)蒙古鄂爾多斯境內(nèi)，對(duì)水處理的要求較高，必須從源頭降低原水使用量。為解決此問題，公司成立了專項(xiàng)問題課題組，對(duì)該問題進(jìn)行了方案制定和技改實(shí)施。

2 技術(shù)原理及內(nèi)容

2.1 項(xiàng)目實(shí)施方案

在原水脫鹽產(chǎn)水外送總管(DN300)上接一根支管(DN300)至除鹽水超濾產(chǎn)水箱，材質(zhì)不銹鋼304。由于現(xiàn)有一次水管網(wǎng)材質(zhì)為碳鋼，原水脫鹽產(chǎn)水pH為6.8～7.0,采用現(xiàn)有一次水管輸送原水脫鹽產(chǎn)水，對(duì)一次水管網(wǎng)產(chǎn)生腐蝕。

2.2 技改后主要優(yōu)點(diǎn)

除鹽水站多介質(zhì)過濾器、袋式過濾器、超濾裝置停止運(yùn)行，節(jié)約更換設(shè)備濾材費(fèi)用及運(yùn)行費(fèi)用。

2.3 運(yùn)行方式對(duì)比

目前運(yùn)行方式。原水脫鹽產(chǎn)水進(jìn)入一次水池，通過生產(chǎn)水泵送至一次水管網(wǎng)，除鹽水站進(jìn)水設(shè)有一次水調(diào)節(jié)閥，通過調(diào)節(jié)水量進(jìn)入除鹽水多介質(zhì)過濾器，經(jīng)多介質(zhì)過濾器過濾后的產(chǎn)水進(jìn)入袋式過濾器，然后進(jìn)入超濾裝置，超濾裝置產(chǎn)水進(jìn)入超濾產(chǎn)水箱，通過超濾水泵送至除鹽水后系統(tǒng)進(jìn)行處理，多介質(zhì)過濾器、超濾裝置的沖洗水、反洗水進(jìn)入中和水池，經(jīng)中和水池提升泵輸送至一體化凈水器入口。

技改后運(yùn)行方式。除鹽水站預(yù)處理裝置停止運(yùn)行，原水脫鹽反滲透產(chǎn)水(pH：6.8～7.0、電導(dǎo)率＜200us/cm、硬度：0mg/L、堿度＜50mg/L)輸送至除鹽水超濾水箱調(diào)節(jié)閥進(jìn)行調(diào)節(jié)，原水脫鹽產(chǎn)水指標(biāo)滿足除鹽水系統(tǒng)正常運(yùn)行。

2.4 運(yùn)行方式變化后對(duì)機(jī)泵的影響及控制方案

(1)原水脫鹽反滲透產(chǎn)水直接輸送至除鹽水站超濾水箱，一次水管網(wǎng)原供水量480m3/h，技改后減少260～300m3/h,一次水管網(wǎng)剩余180～220m3/h，開一臺(tái)低壓消防水泵滿足正常運(yùn)行(將低壓消防水泵電動(dòng)機(jī)更換為變頻電動(dòng)機(jī)，并加裝變頻裝置)，保證一次水及低壓消防供水；(2)在一次水回流管處安裝自動(dòng)泄壓閥，防止一次水管網(wǎng)超壓；(3)現(xiàn)有原水脫鹽反滲透產(chǎn)水輸送泵3臺(tái)(流量220m3/h、揚(yáng)程30m)能夠滿足輸送要求。

2.5 新增管線穩(wěn)定壓力的措施及控制方案

在原水脫鹽產(chǎn)水輸送泵出口總管和去脫鹽水站支管上分別安裝DN300調(diào)節(jié)閥，確保原水脫鹽反滲透產(chǎn)水至除鹽水管線壓力、流量穩(wěn)定。

2.6 技改流程變化

技改前除鹽水站工藝流程如圖1所示，技改后除鹽水站工藝流程如圖2所示，技改后管線布置如圖3所示。

圖1 技改前除鹽水站工藝流程

圖2 技改后除鹽水站工藝流程

圖3 技改后管線布置圖

2.7 技改估算

本次技改需要材料如表1所示。

表1 技改需要材料

3 關(guān)鍵技術(shù)和創(chuàng)新點(diǎn)

水務(wù)車間根據(jù)現(xiàn)有設(shè)備設(shè)施，利用原水脫鹽反滲透產(chǎn)水作為除鹽水站一級(jí)反滲透進(jìn)水，原水脫鹽反滲透產(chǎn)水工藝指標(biāo)符合除鹽水站一級(jí)反滲透進(jìn)水要求，因此在原水脫鹽產(chǎn)水外送總管(DN300)上接一根支管(DN300)至除鹽水超濾產(chǎn)水箱，材質(zhì)不銹鋼304，代替除鹽水站多介質(zhì)過濾器，超濾裝置，其次一級(jí)反滲透回收率可以由原設(shè)計(jì)75%提高至85%。

以下數(shù)據(jù)材料，具體金額不再詳列。

3.1 多介質(zhì)過濾器裝置

多介質(zhì)過濾器裝置5臺(tái)停運(yùn)后，不需要更換石英砂、無煙煤、啟動(dòng)反洗水泵反洗。

(1)多介質(zhì)過濾器節(jié)省石英砂約60t/次(使用壽命3～5年)；

(2)節(jié)省無煙煤5t/a；

(3)多介質(zhì)過濾器平均48h反洗一次，反洗時(shí)間0.2h，按年運(yùn)行330天，多介質(zhì)反洗時(shí)間約330×24÷48×0.2×5(臺(tái))=165h；

(4)多介質(zhì)反洗時(shí)正沖洗10分鐘/次，多介質(zhì)正沖洗用的是一次水，流量約250m3/h，全年正沖洗需要一次水量250×330×24÷48×10/60×5(臺(tái))=34375m3水，這些水也被節(jié)省下來。

(5)多介質(zhì)反洗水由中和水泵全部送至一次水預(yù)處理，中和水泵功率75kW，每年節(jié)省了大量的電費(fèi)和維護(hù)保養(yǎng)費(fèi)用。

3.2 袋式過濾器

袋式過濾器共3臺(tái)，平均每5天更換一次濾袋，每次更換濾袋16條，濾袋60元/條，每年節(jié)省了大量資金。

3.3 超濾裝置

超濾裝置三套停運(yùn)后可節(jié)約更換超濾膜232支，每支膜約1萬元。

(1)超濾裝置每小時(shí)反洗一次，每次反洗需要3min，反洗水泵流量150m3/h、功率18.5kW，每年可節(jié)省大量水電費(fèi)用；(2)每次加強(qiáng)洗進(jìn)水排水約5min，加強(qiáng)洗5h/次，全年可節(jié)約大量水費(fèi)；(3)每次加強(qiáng)洗使用鹽酸、液堿、次氯酸費(fèi)用約0.02萬元，全年可節(jié)約藥劑費(fèi)用0.02×(330×24/5×2.5)(萬元)，平均每月在線化學(xué)清洗兩次，每次需要藥劑費(fèi)用約0.1萬元，全年化學(xué)清洗費(fèi)用也被節(jié)省下來；(4)超濾裝置排放濃水25m3/h，全年可節(jié)約大量水電費(fèi)用，超濾裝置反洗水、加強(qiáng)洗排放廢水由中和水泵全部輸送至一次水預(yù)處理，中和水泵功率75kW，流量150m3/h，全年耗費(fèi)大量電費(fèi)，這些也都被節(jié)省下來。

3.4 生產(chǎn)水泵

停運(yùn)兩臺(tái)生產(chǎn)水泵，生產(chǎn)水泵功率75kW，按年運(yùn)行330天計(jì)算，全年可節(jié)約大量電費(fèi)，每年設(shè)備維護(hù)保養(yǎng)費(fèi)用約0.5萬元，所以停運(yùn)兩臺(tái)生產(chǎn)水泵每年可節(jié)約大量維護(hù)保養(yǎng)費(fèi)用。

3.5 一級(jí)反滲透濃水

反滲透濃水單套每小時(shí)少排水10m3,除鹽水站一級(jí)反滲透3套，平均2.5套保持連續(xù)運(yùn)行，全年可節(jié)約大量水費(fèi)。

4 結(jié)語

通過本次技術(shù)改造，對(duì)本公司的節(jié)能和成本控制方便取得了巨大成效。對(duì)無煙煤、水、電等資源的節(jié)約效果顯著，對(duì)機(jī)械維護(hù)和減少廢水的產(chǎn)生方面也取得了巨大進(jìn)步。更重要的是，為本公司乃至同類型的其他公司都提供了寶貴的改造經(jīng)驗(yàn)。