張利群 張萬里

摘 要：隨著環(huán)保要求越來越嚴(yán)格，多數(shù)電廠完成了石灰石-石膏濕法煙氣脫硫改造。控制脫硫廢水成為困擾火電廠的一個(gè)難題，通過運(yùn)行參數(shù)和系統(tǒng)優(yōu)化，可實(shí)現(xiàn)脫硫廢水零排放。

關(guān)鍵詞：電廠;脫硫廢水零排放;控制與研究

1電廠脫硫廢水現(xiàn)狀

目前隨著環(huán)保壓力加大，電廠鍋爐燃燒后的二氧化硫排放量，要求控制在35mg/Nm3以內(nèi)，多數(shù)電廠完成了石灰石-石膏濕法煙氣脫硫超低排放改造。為解決煙氣中的二氧化硫污染問題，燃煤電廠都配有煙氣脫硫系統(tǒng)，在脫硫系統(tǒng)運(yùn)行過程中，需外排一定量的廢水。就常規(guī)2X350MW超臨界燃煤機(jī)組而言，脫硫廢水量約6-12m3/h，脫硫廢水水質(zhì)復(fù)雜，其中溶解性鹽類含量高達(dá)30000～50000mg/L，不易處理，成為困擾火電廠的一個(gè)難題。因此，從某種程度而言，電廠終端廢水零排放就是脫硫廢水的零排放，或者說是以脫硫廢水為主的高含鹽廢水的零排放[1]。

2控制脫硫廢水的主要策略

脫硫系統(tǒng)排放脫硫廢水主要是為了降低脫硫漿液中的氯離子含量，一方面保持漿液中氯離子及其它通過煙道氣進(jìn)入漿液中的溶解性鹽類的物料平衡，另一方面降低氯離子濃度有利于減緩設(shè)備材質(zhì)的腐蝕，保障設(shè)備安全。因此，脫硫廢水中不僅含有大量的懸浮物，而且含有大量的溶解性鹽類，這些鹽類用常規(guī)的化學(xué)沉淀或過濾等方式是無法去除的，加深了脫硫廢水零排放的難度。通過優(yōu)化運(yùn)行，可控制一部分脫硫廢水外排，但外排的廢水只有經(jīng)過終端處理，才可實(shí)現(xiàn)廢水零排放。脫硫廢水零排放的終極目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)固液分離，常用的廢水零排放技術(shù)包括：蒸發(fā)（如自然蒸發(fā)+ 電驅(qū)動(dòng)蒸發(fā)、煙道余熱蒸發(fā)）、噴灑（如煤場、灰場噴灑）等。

2.1控制脫硫廢水的產(chǎn)生

脫硫廢水產(chǎn)生的主要原因是在石灰石-石膏濕法煙氣脫硫系統(tǒng)運(yùn)行過程中，為了維持脫硫系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，確保較高的脫硫效率，需外排一定量的廢水，優(yōu)化脫硫系統(tǒng)運(yùn)行可適當(dāng)降低脫硫廢水的外排量。主要運(yùn)行優(yōu)化有：

（1）維持脫硫漿液Cl-在設(shè)計(jì)水平運(yùn)行。脫硫系統(tǒng)內(nèi)Cl-主要來自于煙氣中的HCl和工藝水中的Cl-，隨著系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)行，Cl-會(huì)在系統(tǒng)中不斷富集。由于液相中Ca2+和Cl-配成CaCl2，溶解的Ca2+質(zhì)量濃度隨Cl-質(zhì)量濃度增加而增加，會(huì)抑制石灰石的溶解，降低了液相的堿度。在消耗同樣石灰石的情況下，脫硫效率明顯降低。為維持較高的脫硫效率，需排放廢水以降低Cl-質(zhì)量濃度。同時(shí)，Cl-的富集會(huì)加大漿液對(duì)設(shè)備和管道的腐蝕，為了保證系統(tǒng)安全、穩(wěn)定運(yùn)行，也需排放廢水以降低Cl-質(zhì)量濃度。濕法石灰石-石膏煙氣脫硫系統(tǒng)設(shè)備材料一般是按40g/L的氯離子濃度設(shè)計(jì)選用，通常吸收塔漿液中Cl-含量按20g/L設(shè)計(jì)運(yùn)行，但在電廠實(shí)際運(yùn)行中，脫硫系統(tǒng)漿液中Cl-濃度大部分時(shí)間都維持在小于10g/L運(yùn)行[2]。

（2）避免脫硫塔漿液起泡拋漿。由于吸收塔液位多采用裝在吸收塔底部的壓差式液位計(jì)測量，脫硫控制系統(tǒng)顯示的液位是根據(jù)差壓變送器測得的差壓與吸收塔內(nèi)漿液密度計(jì)算得出，而吸收塔內(nèi)真實(shí)液位——吸收塔氣泡會(huì)造成的“虛假水位”相對(duì)于顯示數(shù)據(jù)偏高，同時(shí)由于攪拌器攪拌、氧化空氣鼓入、漿液噴淋等因素的綜合影響而引起液位波動(dòng)，從而導(dǎo)致吸收塔間歇性溢流。當(dāng)脫硫漿液從吸收塔溢流管溢流后，吸收塔的有效液位在短時(shí)間內(nèi)急劇下降，液面將無法維持原設(shè)計(jì)水平，造成脫硫效率降低，致使?jié){液中亞硫酸鹽的含量逐漸升高，石膏產(chǎn)生的品質(zhì)得到惡化。電廠脫硫系統(tǒng)因受吸收塔漿液起泡影響被動(dòng)采取外排廢水。吸收塔漿液起泡的處理措施有：①在吸收塔排水坑里定期適當(dāng)加入消泡劑，減少泡沫層。②在保證氧化效果的前提下，適當(dāng)降低吸收塔工作液位，減小漿液溢流量，防止?jié){液進(jìn)入吸收塔入口煙道。③降低吸收塔漿液密度，加大石膏排出量，不斷補(bǔ)入新鮮漿液。

2.2脫硫廢水的終端處理

（1）煙道余熱蒸發(fā)法。煙道余熱蒸發(fā)處理工藝是將預(yù)處理后的脫硫廢水，通過霧化噴嘴霧化后噴入電除塵以及空預(yù)器之間的尾部煙道，霧化液滴吸收煙道氣余熱后得到迅速蒸發(fā)產(chǎn)生的固體顆粒物和灰一起懸浮在煙道氣中，并隨煙氣進(jìn)入電除塵，被振打后隨灰一起排出，實(shí)現(xiàn)固液分離;脫硫廢水蒸汽隨煙道尾氣外排，進(jìn)入脫硫系統(tǒng)，在脫硫系統(tǒng)中被脫硫吸收液吸收，實(shí)現(xiàn)了水的循環(huán)利用。煙道余熱蒸發(fā)法的優(yōu)點(diǎn)：設(shè)備簡單，無需添加化學(xué)藥劑、投資小、運(yùn)營成本低、系統(tǒng)缺陷少;運(yùn)行操作簡單，廢水中的污染物以灰分形式排出，無需安裝污泥處置。同時(shí)向脫硫廢水中加入適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)藥劑后再進(jìn)行煙道蒸發(fā)處理，還促進(jìn)煙氣中其他污染物的去除[3]。

（2）濃縮+蒸發(fā)結(jié)晶法。經(jīng)預(yù)處理后的脫硫廢水，進(jìn)入膜濃縮和蒸發(fā)濃縮裝置主體后，其溶解性鹽類達(dá)到一定濃度后，進(jìn)入蒸發(fā)器的廢水通過蒸汽或電熱器加熱至沸騰，廢水中的水分逐漸蒸發(fā)成水蒸汽，而把水蒸氣經(jīng)進(jìn)一步冷卻后可再次使用，廢水中的溶解性固體被繼續(xù)存留在殘液中，隨著濃縮倍數(shù)的提高，最終以晶體形式析出，得到固體鹽和回用水，實(shí)現(xiàn)固液分離。鑒于蒸發(fā)法存在能耗高、設(shè)備易結(jié)垢和投資大等缺點(diǎn)，這也成為限制其應(yīng)用的重要因素[4]。

煙道余熱蒸發(fā)，優(yōu)點(diǎn)：低成本新技術(shù)，投資成本低、運(yùn)行成本低;缺點(diǎn)：①應(yīng)用時(shí)間不長、業(yè)績較少;②受電廠負(fù)荷波動(dòng)影響較大。

（3）煤場、灰場噴灑法。脫硫廢水可通過煤場和灰場進(jìn)行噴灑，或者干灰伴濕等方式進(jìn)行消化，這種方法因投資成本、運(yùn)行成本低，在電廠中使用較廣，但也存在諸多缺點(diǎn)：①脫硫廢水的鹽份主要來自煤和石灰石，廢水回用煤場噴淋，會(huì)導(dǎo)致氯根在系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)聚集;②廢水噴灑至煤場，增加煤炭中氯離子含量，在爐膛內(nèi)的高溫條件下，會(huì)加劇對(duì)鍋爐本體材質(zhì)的腐蝕，影響系統(tǒng)的安全運(yùn)行;增加了氯離子與脫硝采用的氨氣形成氯化銨，影響脫硝系統(tǒng)運(yùn)行;③脫硫廢水連續(xù)排放且量較大，而煤場噴淋為間歇回用，無法全部回用。冬天或雨天灰場需要噴灑量較小，脫硫廢水無法全部利用。④如煤灰綜合利用時(shí)，對(duì)灰的濕度和品質(zhì)有一定要求，并且灰場存灰量可能較少，無法利用脫硫廢水。

結(jié)論

膜濃縮和電驅(qū)動(dòng)蒸發(fā)該技術(shù)雖投資成本及運(yùn)行成本高，但是系統(tǒng)具有較強(qiáng)的獨(dú)立性，生產(chǎn)工藝相對(duì)成熟。煙道余熱蒸發(fā)技術(shù)作為新技術(shù)，還存在許多潛在問題還需進(jìn)一步研究。根據(jù)上述對(duì)比分析，電廠可優(yōu)先采用煤場、灰場噴灑，多余部分采用煙道余熱蒸發(fā)或膜濃縮+電驅(qū)動(dòng)蒸發(fā)等相結(jié)合的技術(shù)路線，最終實(shí)現(xiàn)終端廢水零排放。

參考文獻(xiàn)

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[4]張忠梅.燃煤電廠脫硫廢水零排放技術(shù)探討[J].節(jié)能與環(huán)保，2019（10）：47-48.，