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        火力發(fā)電廠脫硫廢水零排放工藝分析

        2021-09-10 05:19:30孫胡兵
        科技研究 2021年20期

        孫胡兵

        摘要:脫硫廢水零排放處理的總體路線基本上可以歸納為“預(yù)處理--濃縮--固液分離”三個部分的組合。其中,預(yù)處理工藝相對比較成熟,本文不再對預(yù)處理工藝進行論述,僅針對濃縮工藝和固液分離工藝進行分析對比。

        關(guān)鍵詞:火力發(fā)電;脫硫廢水;固液分離

        1.脫硫廢水水質(zhì)特點

        石灰石-石膏濕法脫硫是目前火電廠使用最廣泛的一種工藝,其脫硫過程反應(yīng)速度快,脫硫效率高,綜合經(jīng)濟性能較好。

        石灰石-石膏濕法脫硫廢水主要有如下特性:第一,水質(zhì)變化大。脫硫廢水水質(zhì)受到石灰石純度、煤種種類以及脫硫氧化風(fēng)量,特別是石膏品質(zhì)等因素的影響,所以即使在同一脫硫裝置中不同的時間段內(nèi)水質(zhì)也存在很大的差異;第二,含鹽量比較高。各類雜質(zhì)在脫硫吸收塔漿液中不斷濃縮,為確保石膏品質(zhì)和廢水量,通常含鹽量控制在10000mg/L-45000mg/L之間;第三,懸浮物質(zhì)含量比較高。在脫硫廢水中,懸浮物的濃度受到燃煤種類的變化和脫硫運行工作狀況的影響,通常在6000mg/L-15000mg/L之間;第四,腐蝕性較強。脫硫廢水的成分較復(fù)雜,含有較多氯離子,具有較強的侵蝕性。第五,硬度高,易結(jié)垢。脫硫廢水中含有大量的鎂離子、鈣離子等,并且硫酸鈣基本呈現(xiàn)飽和狀態(tài),一旦溫度升高,脫硫廢水很容易結(jié)垢,具有較強硬度,使設(shè)備的使用壽命受到嚴重影響。

        2.脫硫廢水濃縮工藝

        2.1膜濃縮技術(shù)

        膜濃縮法分離技術(shù)有微濾、超濾、納濾、反滲透和正滲透等工藝,目前,已被廣泛應(yīng)用在廢水處理領(lǐng)域。根據(jù)常規(guī)處理后脫硫廢水的水質(zhì),可采用反滲透和正滲透的工藝對脫硫廢水進行水處理。

        反滲透是在壓力驅(qū)動下,借助半透膜截留水中的各種無機離子、膠體物質(zhì)和大分子溶質(zhì)的,從而獲得純凈的水;正滲透技術(shù)是使用半透膜,利用自然滲透壓差,使水分子從待處理的濃鹽水中自然擴散到汲取液中,且將原水中的其他溶質(zhì)截留,然后采用其他工藝將水從被稀釋的汲取液中分離出來,最終獲得純凈的水。

        雖然膜濃縮技術(shù)成熟,但由于膜濃縮方式處理流程較長,對運行和檢修維護要求較高,運行成本高,且處理成本會隨著運行時間的增加而增加。

        2.2低溫?zé)煔鉂饪s技術(shù)

        該工藝是從電除塵后的煙道內(nèi)抽出一部分的煙氣經(jīng)過風(fēng)機升壓后進入濃縮塔,脫硫廢水在塔內(nèi)循環(huán),水分蒸發(fā)為水蒸汽后,被煙氣帶走至脫硫塔;鹽分及重金屬、懸浮物則在塔底的漿液箱中濃縮富集;濃縮的濃漿液加入消石灰調(diào)質(zhì)后再送至污泥壓濾機,經(jīng)脫水后的污泥作為固體廢棄物排出,壓出的濾液可以根據(jù)電廠情況選擇不同的處理方式。

        2.3低溫多效閃蒸濃縮技術(shù)

        該工藝主要由廢水儲存及輸送系統(tǒng)、煙道換熱器系統(tǒng)、多效閃蒸蒸發(fā)系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、濃液處理系統(tǒng)、排空系統(tǒng)等6個系統(tǒng)組成。在除塵器出口至引風(fēng)機入口煙道上加裝煙道換熱器,利用煙氣的熱量在Ⅰ效真空泵作用下將換熱器內(nèi)介質(zhì)(除鹽水)加熱成低于100℃的低溫蒸汽,并將蒸汽(熱源)送至Ⅰ效蒸發(fā)系統(tǒng)對廢水進行蒸發(fā)濃縮,被加熱后的廢水再進入Ⅰ效分離器完成汽、液分離,并利用Ⅰ效強制循環(huán)泵進行強制循環(huán)蒸發(fā)濃縮物料,在Ⅰ效蒸發(fā)系統(tǒng)內(nèi)經(jīng)多次循環(huán)后,完成初步濃縮的料液通過平衡管在液位壓差的作用下進入Ⅱ效分離器,同時Ⅰ效分離器產(chǎn)生的二次蒸汽進入Ⅱ效加熱器,作為Ⅱ效蒸發(fā)系統(tǒng)的熱源。以此類推,廢水不斷地濃縮結(jié)晶,凈水不斷地蒸發(fā)冷凝。

        3.脫硫廢水固液分離工藝

        3.1煙道霧化蒸發(fā)工藝

        煙道霧化蒸發(fā)工藝根據(jù)對煙氣不同的利用方式,可分為主煙道霧化蒸發(fā)和旁路煙道霧化蒸發(fā)工藝。由于鍋爐煙道尺寸的限制以及減少爐本體煙道結(jié)垢積灰的考慮,目前旁路煙道霧化蒸發(fā)應(yīng)用更為廣泛。其是從空氣預(yù)熱器前的主煙道引出少部分煙氣,進入噴霧干燥塔,與經(jīng)過高速霧化器霧化的脫硫廢水充分接觸,利用煙氣的高溫使霧化后的脫硫廢水迅速的蒸發(fā),廢水蒸發(fā)產(chǎn)生的水蒸氣和結(jié)晶鹽隨煙氣一起并入除塵器前的主煙道中,結(jié)晶鹽隨粉煤灰一起在除塵器內(nèi)被捕捉去除,水蒸氣則進入脫硫系統(tǒng)冷凝成水,間接補充脫硫系統(tǒng)用水。干燥塔下部的灰渣及析出的鹽類通過倉泵輸送至電廠粗灰?guī)旎蚧刂脸龎m器回收,從而實現(xiàn)脫硫廢水的零排放。

        該工藝系統(tǒng)簡單,投資運行費用較低,單獨設(shè)置干燥塔,對主煙道影響較小;此外可進行底渣和飛灰分置,不影響灰的綜合利用,消除結(jié)晶鹽處置問題。但是對鍋爐效率有一些影響,會導(dǎo)致鍋爐效率降低發(fā)電煤耗升高。

        3.2干渣蒸發(fā)工藝

        干渣蒸發(fā)工藝是利用鍋爐底渣的余熱及渣井的輻射熱,對預(yù)處理后產(chǎn)生的高濃度含鹽廢水進行蒸發(fā)。蒸干后的工業(yè)鹽主要以固態(tài)形式附著于干渣上,由干排渣系統(tǒng)引出至渣倉儲存,消除了高濃度含鹽廢水以液態(tài)型式存在的強腐蝕性。

        該系統(tǒng)投資小,運行費用低,減少甚至取消了鍋爐的入爐冷卻風(fēng)量,干渣機系統(tǒng)對煤種和鍋爐負荷變化的適應(yīng)性大大提高,使干渣機對鍋爐效率影響接近于撈渣機的水平。

        4.總結(jié)與展望

        4.1每個電廠所采用的水源、煤質(zhì)、石灰石品質(zhì)等不同,其脫硫廢水的水質(zhì)、水量都有著千差萬別,甚至同一電廠由于運行工況、機組負荷的變化,也會產(chǎn)生巨大的波動,所以在系統(tǒng)方案選擇時,應(yīng)結(jié)合每個電廠的特點,盡量選擇成熟可靠自動化程度高、維護工作量小的工藝。

        4.1膜濃縮技術(shù)較為成熟,但運行經(jīng)濟性較低,目前振動膜工藝已有在脫硫廢水濃縮應(yīng)用中的實例。低溫?zé)煔鉂饪s和低溫閃蒸濃縮技術(shù)工藝簡單,設(shè)備少,維護量較小;利用了難以利用的廢熱,無其它熱源消耗;無需進行預(yù)處理及軟化,系統(tǒng)運行主要是電耗和少量藥劑費。但濃縮塔及多效閃蒸設(shè)備外形尺寸較大,廠區(qū)布置需綜合考慮;濃縮廢水含氯離子高,系統(tǒng)所用材質(zhì)要求高。

        4.2干渣蒸發(fā)固液分離工藝可減少底渣漏風(fēng)對鍋爐效率的影響,部分鹽分隨干渣排出,不影響渣的綜合利用,且有助于抑制裝渣過程的揚塵污染,還可降低煤耗。但該方案處理脫硫廢水量有限,處理能力不足,不能滿足零排放需求??煽紤]與旁路煙道蒸發(fā)系統(tǒng)綜合使用。

        參考文獻:

        [1]李智文.火電廠煙氣濕法脫硫處理工藝及應(yīng)用[J].化工管理,2020(13):208-209.

        [2]李響.石灰石石膏濕法脫硫廢水濃縮蒸發(fā)及氯遷移研究[D].浙江大學(xué),2018.

        [3]費博凱.脫硫廢水零排放深度處理工藝[J].化工設(shè)計通訊,2018,44(12):207.

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