石中喜

【摘? 要】為響應(yīng)國(guó)家水污染防治政策，徹底解決火電廠廢水排放對(duì)環(huán)境的污染，論文重點(diǎn)針對(duì)火電廠的脫硫廢水零排放處理系統(tǒng)改造工藝進(jìn)行分析比較，主要分析了高溫旁路煙道固化技術(shù)與主煙道低溫干燥技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)，從2種工藝的適用范圍、技術(shù)成熟度、運(yùn)行可靠性、投資造價(jià)、運(yùn)行費(fèi)用等指標(biāo)進(jìn)行詳細(xì)論述和對(duì)比，選擇合適的技術(shù)方案及設(shè)計(jì)參數(shù)，分析了廢水零排放工藝對(duì)電廠相關(guān)系統(tǒng)的影響等。

【Abstract】In order to respond to the national policy of water pollution prevention and control， and thoroughly solve the environmental pollution caused by thermal power plant wastewater discharge， this paper focuses on the analysis and comparison of desulfurization wastewater zero discharge treatment system transformation process of thermal power plant， mainly analyzes the advantages and disadvantages of high-temperature bypass flue solidification technology and the main flue low-temperature drying technology. This paper discusses and compares in detail the application scope， technology maturity， operation reliability， investment cost， operation cost and other indicators of the two processes， selects the appropriate technical scheme and design parameters， and analyzes the influence of the zero discharge wastewater process on the relevant system of the power plant.

【關(guān)鍵詞】節(jié)水;循環(huán)水;脫硫廢水;深度回用;零排放

【Keywords】water saving; circulating water; desulfurization wastewater; depth of the recycle; zero discharge

【中圖分類號(hào)】X773? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章編號(hào)】1673-1069（2021）12-0185-03

1 末端廢水處理現(xiàn)狀

電廠末端廢水主要是經(jīng)達(dá)標(biāo)處理后的高氯高鹽脫硫廢水，現(xiàn)有傳統(tǒng)物理沉降工藝可以降低脫硫廢水中的重金屬、懸浮物，但處理后的廢水仍具有很高的含鹽量和致垢性離子，腐蝕性較強(qiáng)，直接外排仍具有較大的危害性。而現(xiàn)階段，電廠并未建設(shè)末端高鹽廢水處理系統(tǒng)，鹽廢水通過(guò)雨水井或灰場(chǎng)外排，環(huán)保風(fēng)險(xiǎn)較高。脫硫系統(tǒng)將主要以鍋爐補(bǔ)給水系統(tǒng)和循環(huán)水排污水處理系統(tǒng)所產(chǎn)生的RO濃水以及少量精處理再生廢水等作為補(bǔ)水，通過(guò)適當(dāng)控制脫硫系統(tǒng)排放廢水氯離子含量，脫硫廢水水量可基本穩(wěn)定。

2 末端廢水水質(zhì)、水量及總體改造思路

2.1 水質(zhì)

電廠脫硫廢水主要水質(zhì)指標(biāo)如表1所示。

2.2 水量

對(duì)全廠用、排水進(jìn)行平衡試驗(yàn)，根據(jù)水平衡測(cè)試的結(jié)果，其脫硫廢水量約為6m3/h，夏季滿負(fù)荷工況條件下，水量將增大至8m3/h。

2.3 總體改造思路

根據(jù)最終固化處置工藝的不同，可分為旁路煙氣蒸發(fā)工藝和蒸發(fā)結(jié)晶工藝。

采用旁路煙氣蒸發(fā)工藝，根據(jù)旁路煙氣蒸發(fā)中試驗(yàn)結(jié)果，在保證一次風(fēng)溫和空預(yù)器出口煙氣溫度滿足系統(tǒng)運(yùn)行要求的條件下，單臺(tái)350MW機(jī)組旁路煙氣蒸發(fā)系統(tǒng)最大處理脫硫廢水量為4m3/h。由于電廠現(xiàn)安裝2臺(tái)350MW凝汽式汽輪發(fā)電機(jī)組，滿負(fù)荷條件下2臺(tái)機(jī)組的旁路煙氣蒸發(fā)系統(tǒng)的最大處理量為8m3/h，滿足水量處理要求。因而可不對(duì)廢水集中減量，直接進(jìn)入高溫旁煙氣干燥裝置進(jìn)行固化處置。

常規(guī)固化處理工藝主要為蒸發(fā)結(jié)晶工藝，但該工藝一般需要對(duì)廢水進(jìn)行軟化澄清處理，除去末端高鹽廢水的硬度、硅等結(jié)垢性成分。其整體工藝路線一般包括預(yù)處理、濃縮和蒸發(fā)固化3個(gè)階段。

重點(diǎn)對(duì)固化處置工藝段進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，確定最終的處理工藝路線。

3 固化處置技術(shù)方案

3.1 高溫旁路煙氣固化

高溫旁路煙氣固化技術(shù)是利用電廠尾部高溫?zé)煔庥酂?，將脫硫高氯高鹽廢水噴入高溫旁路固化塔內(nèi)干燥，實(shí)現(xiàn)低能耗低成本的脫硫廢水零排放工藝。

該技術(shù)主要特點(diǎn)如下：①相對(duì)直接煙道噴霧蒸發(fā)，高溫旁路煙氣固化能大大減少噴霧對(duì)除塵器安全運(yùn)行的影響。②利用煙氣余熱進(jìn)行蒸發(fā)干燥，能夠經(jīng)濟(jì)高效地處理脫硫廢水，大大降低電廠廢水零排放系統(tǒng)的投資建設(shè)費(fèi)用和運(yùn)行費(fèi)用。③廢水蒸發(fā)成水蒸氣，進(jìn)入除塵器的煙氣濕度相應(yīng)增加，煙氣比電阻增加有利于提升除塵器除塵效率。

高溫旁路煙道蒸發(fā)固化流程如圖1所示。

高溫旁路煙氣固化方案核心為煙氣固化干燥塔。固化干燥塔從鍋爐尾部脫硝裝置出口煙道接引出300～350℃高溫?zé)煔?，與脫硫高氯高鹽廢水在干燥塔內(nèi)混合迅速傳熱，水迅速蒸發(fā)為水蒸氣，廢水中的鹽形成結(jié)晶物與煙氣混合進(jìn)入主煙道，在除塵器里面收集下來(lái)，該技術(shù)的研究具有重大工程價(jià)值。

3.2 主煙道低溫干燥固化

主煙道低溫干燥固化技術(shù)是利用除塵器前的低溫?zé)煔庥酂?，將脫硫高氯高鹽廢水噴入主煙道，利用主煙道的有效長(zhǎng)度，實(shí)現(xiàn)廢水在低溫?zé)煔庵姓舭l(fā)，廢水中的鹽分、懸浮物、雜質(zhì)固化后隨煙氣進(jìn)入主廠除塵器內(nèi)，利用現(xiàn)有除塵器收集輸送至灰?guī)臁?/p>

主煙道低溫干燥固化系統(tǒng)流程如圖2所示。

主煙道低溫干燥固化特點(diǎn)包括：①主煙道必須有足夠的有效長(zhǎng)度，否則在進(jìn)入靜電除塵器前液滴不能完全蒸發(fā)。②霧化顆粒越小，液滴的比表面積越大，蒸發(fā)速率也就越快，完全蒸發(fā)所需時(shí)間越少;需綜合考慮蒸發(fā)效果和運(yùn)行成本。③煙氣入口溫度越高，顆粒蒸發(fā)速度越快;煙氣初始溫度越低，未完全蒸發(fā)液滴的質(zhì)量分?jǐn)?shù)越大;需在該系統(tǒng)中設(shè)置低溫保護(hù)措施，保障系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。④由于有少量霧化顆粒較大，需要考慮主煙道區(qū)域的防腐蝕問(wèn)題。

目前有華能上都、華電土右電廠等少數(shù)電廠采用該工藝處理脫硫廢水。華能上都電廠4號(hào)機(jī)組采用脫硫廢水煙道蒸發(fā)系統(tǒng)，在試運(yùn)行期間達(dá)到了預(yù)期的蒸發(fā)效果。國(guó)內(nèi)已有的少數(shù)工程案例投運(yùn)時(shí)間均較短，工藝穩(wěn)定性尚未經(jīng)過(guò)驗(yàn)證，且出現(xiàn)了噴射系統(tǒng)壓力不穩(wěn)定、煙道積灰結(jié)垢等問(wèn)題。因此，煙道噴霧蒸發(fā)工藝仍需對(duì)關(guān)鍵運(yùn)行參數(shù)和設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化及改造，以提高系統(tǒng)運(yùn)行的安全穩(wěn)定性，如：①對(duì)煙道結(jié)構(gòu)改造，優(yōu)化煙氣流場(chǎng)，避免煙道內(nèi)煙氣擾動(dòng)形成渦流，使煙氣流動(dòng)趨于穩(wěn)定，避免廢霧滴碰壁、觸底，進(jìn)而造成煙道內(nèi)的結(jié)垢。②增加霧化系統(tǒng)穩(wěn)定裝置，保證廢水霧化效果。

3.3 工藝方案比較

對(duì)煙道噴霧干燥和旁路煙氣蒸發(fā)技術(shù)進(jìn)行比較，結(jié)果如表2所示。

3.4 推薦方案

根據(jù)不同機(jī)組容量參數(shù)對(duì)旁路煙氣蒸發(fā)處理量進(jìn)行分析，結(jié)果如表3所示。

從表3可知，單臺(tái)350MW等級(jí)鍋爐高溫旁路煙氣固化系統(tǒng)最大處理量為4m3/h，電廠裝機(jī)容量為2×350MW，總出力為8m3/h。通過(guò)優(yōu)化后，全廠廢水水量控制為8m3/h，因此，推薦過(guò)濾-高溫旁路煙氣固化工藝作為電廠全廠末端廢水零排放改造方案。

3.5 高溫旁路煙氣固化技術(shù)對(duì)電廠相關(guān)系統(tǒng)的影響

3.5.1 對(duì)粉煤灰品質(zhì)的影響

對(duì)脫硫廢水蒸發(fā)處理后得到的灰樣主要成分、灰樣粒徑進(jìn)行估算，結(jié)果分別如表4、表5所示。

由表4可以看出，脫硫廢水蒸發(fā)后錐斗灰樣和煙道灰樣的電導(dǎo)率、Ca2+、Mg2+和Cl-含量都大幅提高。這是由于脫硫廢水里含有大量的可溶性鹽，在蒸發(fā)過(guò)程中析出得到的結(jié)果。

由表5可以看出，灰樣里平均粒徑相對(duì)于原始灰樣來(lái)說(shuō)稍有增大，但是原始灰樣和所得固體產(chǎn)物灰樣的最大粒徑都不超過(guò)200μm，能很好地通過(guò)氣力輸送到灰?guī)烊ィ瑢?duì)氣力輸灰沒(méi)有影響。

3.5.2 對(duì)鍋爐效率的影響

在進(jìn)行脫硫廢水煙氣蒸發(fā)的情況下，抽取部分高溫?zé)煔獗厝粫?huì)對(duì)鍋爐效率和電廠效率帶來(lái)一定的影響，抽取部分高溫?zé)煔饪赡軙?huì)使一次風(fēng)和二次風(fēng)的溫度受到影響，通過(guò)對(duì)工藝流程的模擬，將計(jì)算結(jié)果與原始模擬流程計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比計(jì)算來(lái)得到對(duì)鍋爐效率和電廠效率的影響。在流程模擬中，模塊HHEAT是模擬計(jì)算將二次風(fēng)溫加熱到原始狀態(tài)風(fēng)溫所需要的熱量，模塊HHEAT1是模擬計(jì)算將排煙溫度加熱到原始狀態(tài)排煙溫度所需要的熱量。在計(jì)算過(guò)程中還作了以下假設(shè)：

①脫硫廢水噴入量為對(duì)應(yīng)負(fù)荷下的最大噴水量。

②脫硫廢水蒸發(fā)器出口煙溫分別為130℃和150℃。

計(jì)算結(jié)果如表6所示。

3.5.3 對(duì)煤耗的影響

按旁路煙氣蒸發(fā)脫硫廢水水量1m3/h，對(duì)系統(tǒng)煤耗的影響進(jìn)行分析，如表7所示，在計(jì)算中假設(shè)鍋爐效率為95%。從表7可以看出，當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行負(fù)荷為300MW，煙氣溫度為350℃時(shí)，隨著蒸發(fā)器出口溫度的增加，增加煤耗量從0.0489g/kW·h增加到0.0544g/kW·h。

結(jié)合實(shí)際，蒸發(fā)水量為8m3/h，按出口煙溫130℃計(jì)算，增加的煤耗約為0.43g/kW·h。

4 結(jié)語(yǔ)

燃煤電廠末端廢水水質(zhì)情況十分復(fù)雜，處理難度較大，目前采用的高溫旁路煙氣固化技術(shù)投資較低，運(yùn)行成本適合。目前在運(yùn)行過(guò)程中有一定的問(wèn)題存在，但已經(jīng)有很多工程運(yùn)行且運(yùn)行效果良好。

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