文_張偉龍 國(guó)能達(dá)州發(fā)電有限公司

1 基本情況介紹

國(guó)能達(dá)州發(fā)電有限公司位于四川省第二大煤炭基地達(dá)州市，裝機(jī)容量2×300MW，兩臺(tái)機(jī)組31#、32#分別于2007年12月和2008年6月順利投產(chǎn)，其鍋爐采用國(guó)產(chǎn)亞臨界燃煤發(fā)電機(jī)組，其脫硫廢水入口參數(shù)如下（表1），具備一定的代表性。

表1 脫硫廢水入口參數(shù)

2 處理方案介紹

廢水“零排放”是指企業(yè)不向地面水域排放(排出或滲出)任何形式的水，所有離開企業(yè)的水都是以濕氣的形式或是固化在灰渣中。這意味著大多廢水零排放將以蒸發(fā)作為最終工序，但是蒸發(fā)需要消耗大量的能源，因此對(duì)于處理量較大的脫硫廢水一般先進(jìn)行濃縮后再蒸發(fā)。

2.1 預(yù)處理+膜濃縮+蒸發(fā)結(jié)晶

廢水通過投加石灰（蘇打）、絮凝劑、重力沉降等預(yù)處理，去除廢水中大部分的懸浮物、重金屬及氟離子、硬度、二氧化硅等結(jié)垢物質(zhì)，之后采用膜技術(shù)（反滲透、正滲透、電滲析等）對(duì)預(yù)處理后的廢水進(jìn)行濃縮減量化，淡水回用，濃水進(jìn)入后續(xù)傳統(tǒng)蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)，冷凝水回用，結(jié)晶鹽另行處理。該技術(shù)成熟可靠，工藝中加入了膜濃縮減量單元，終端需蒸發(fā)的廢水量大為減少，通?？蓽p少60%～80%。該技術(shù)成熟可靠、但投資費(fèi)用高、運(yùn)行成本高。

2.2 預(yù)處理+蒸發(fā)結(jié)晶（MVR）

廢水通過投加石灰（蘇打）、有機(jī)硫、絮凝劑、重力沉降等預(yù)處理，去除廢水中大部分的懸浮物、重金屬及氟離子、硬度、二氧化硅等結(jié)垢物質(zhì)，之后由機(jī)械壓縮再由循環(huán)蒸發(fā)器(MVR)進(jìn)行蒸發(fā)結(jié)晶，冷凝水回用，結(jié)晶鹽另行處理。該技術(shù)成熟可靠、但投資費(fèi)用高、運(yùn)行成本高，目前在國(guó)內(nèi)應(yīng)用于廣東河源電廠。

2.3 無預(yù)處理+低溫多效閃蒸濃縮

熱濃縮是利用除塵器與脫硫塔之間的煙氣余熱實(shí)現(xiàn)脫硫廢水的濃縮減量，熱濃縮的主要工藝有低溫?zé)煔舛嘈чW蒸濃縮和低溫?zé)煔馀月匪饪s。

2.3.1 閃蒸濃縮技術(shù)介紹

脫硫廢水由進(jìn)料泵送入一級(jí)循環(huán)泵出口，由一級(jí)循環(huán)泵進(jìn)入一級(jí)加熱器加熱，廢水加熱至80～85℃后進(jìn)入第一級(jí)分離器內(nèi)的汽液二相入口交界面處，在相應(yīng)的真空度下閃蒸，蒸汽隨著抽取的真空被向上帶走，經(jīng)除霧器去除液滴后，流向二級(jí)加熱器，作為二效濃縮系統(tǒng)的熱源。其余物料在水量蒸發(fā)帶走熱量后，溫度迅速降低，不再沸騰，向下落回分離器，并重新由循環(huán)泵泵入一級(jí)加熱器。物料在第一級(jí)系統(tǒng)內(nèi)經(jīng)多次自然式循環(huán)后，完成初步濃縮的料液進(jìn)入第二級(jí)分離器。

進(jìn)入第二級(jí)內(nèi)的物料運(yùn)用第一效內(nèi)相同的原理，在第二級(jí)系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)并完成蒸發(fā)濃縮，物料在第二級(jí)內(nèi)達(dá)到設(shè)計(jì)蒸發(fā)能力后，在第三級(jí)內(nèi)進(jìn)一步濃縮，濃縮后的物料送入增稠器。物料在增稠器內(nèi)進(jìn)一步冷卻閃蒸濃縮，達(dá)到所需濃度的濃液（混合固體）從底部流入濃水箱，送入干燥工序。

完成一級(jí)加熱任務(wù)的蒸汽進(jìn)入一級(jí)冷凝器冷卻成除鹽水，進(jìn)入一級(jí)冷凝水罐，送回電廠除鹽水系統(tǒng)。完成第二級(jí)加熱及第三級(jí)任務(wù)的蒸汽和第三級(jí)分離器出來的蒸汽經(jīng)二、三級(jí)冷凝器冷卻后，進(jìn)入二、三級(jí)冷凝水罐，作為回收水利用。

2.3.2 低溫?zé)煔馀月匪饪s技術(shù)介紹

旁路塔濃縮是利用引風(fēng)機(jī)后脫硫塔前的低溫?zé)煔猓ā?30℃）作為熱源，在濃縮塔中實(shí)現(xiàn)廢水原水的濃縮減量。為克服濃縮塔裝置的系統(tǒng)設(shè)備、煙道阻力，在濃縮塔上游原煙氣側(cè)設(shè)置1臺(tái)100%容量的離心增壓風(fēng)機(jī)，在增壓風(fēng)機(jī)入口煙道及濃縮塔出口煙道設(shè)置與主體系統(tǒng)之間的隔離裝置。

2.4 蒸發(fā)濃縮技術(shù)

目前蒸發(fā)工藝主要有MVR蒸發(fā)結(jié)晶和高溫?zé)煔馀月氛舭l(fā)。

MVR蒸發(fā)結(jié)晶主要與膜濃縮搭配使用，這種工藝組合系統(tǒng)流程長(zhǎng)，預(yù)處理復(fù)雜，運(yùn)行、檢修、維護(hù)的工作量大，運(yùn)行成本高，目前已逐步退出脫硫廢水零排放市場(chǎng)。

高溫?zé)煔馀月氛舭l(fā)是從空預(yù)器前引出一小部分高溫?zé)煔猓?20℃以上）進(jìn)入煙氣旁路，廢水的蒸發(fā)在旁路蒸發(fā)器中完成，廢水中的鹽類干燥后被收集下來，進(jìn)入飛灰中或單獨(dú)處理。旁路蒸發(fā)器由于引入的煙溫高，在對(duì)煙氣量、霧化裝置、噴霧水量的精確控制下，可確保廢水霧滴在旁路煙道內(nèi)全部蒸發(fā)，并且保證蒸發(fā)塔出口煙溫在130℃以上，避免因酸氣結(jié)露對(duì)煙道、低溫省煤器或布袋除塵器產(chǎn)生不良影響；而且旁路煙道運(yùn)行相對(duì)獨(dú)立，必要時(shí)可與主煙道隔離進(jìn)行維護(hù)和檢修。

3 最優(yōu)方案選擇

達(dá)州公司10t/h的脫硫廢水不經(jīng)過預(yù)處理系統(tǒng)，從廢水收集箱取脫硫廢水，經(jīng)過多效閃蒸濃縮系統(tǒng)濃縮，濃縮率可達(dá)到90%，濃縮后的濃液1t/h送入噴霧干燥機(jī)，干燥后的粉塵送入電廠原有的除塵器前煙道，氯離子及重金屬被除塵器捕捉，蒸發(fā)的水蒸汽進(jìn)入脫硫塔被吸收。閃蒸濃縮過程中產(chǎn)生水蒸汽，經(jīng)過凝結(jié)后進(jìn)行回用，實(shí)現(xiàn)了脫硫廢水處理零排放。

3.1 技術(shù)特點(diǎn)

①采用多效閃蒸技術(shù)，實(shí)現(xiàn)能源階梯利用，提高了能源的利用率。利用低溫省煤器出口凝結(jié)水熱量加熱脫硫廢水，整個(gè)蒸發(fā)過程無外部蒸汽輸入，實(shí)現(xiàn)低能源消耗。

②不需要對(duì)脫硫廢水進(jìn)行三聯(lián)箱處理+預(yù)處理，直接以脫硫廢水中的脫硫石膏為晶種，采用閃蒸技術(shù)實(shí)現(xiàn)離子結(jié)晶，脫除廢水中的氯離子，蒸發(fā)出的潔凈水回收再利用。

③脫硫廢水零排放工程中，不添加藥物，濃縮后的脫硫廢水經(jīng)過干燥進(jìn)入煙道，鹽分經(jīng)過電除塵進(jìn)入除塵器灰斗外排，從而除去污染物，系統(tǒng)無結(jié)晶鹽的產(chǎn)生。

④脫硫廢水處理系統(tǒng)回收水率可達(dá)到90%，水分利用100%。

⑤脫硫廢水中的鹽主要以硫酸鹽、氯化鹽和亞硫酸鹽、碳酸鹽及灰塵的形式存在，在此蒸發(fā)工藝中這些鹽類由于采用專利技術(shù)，不會(huì)導(dǎo)致在蒸發(fā)的過程中結(jié)垢。

⑥運(yùn)行成本小于15元/t廢水，計(jì)算蒸發(fā)冷凝水回用，綜合運(yùn)行成本小于10元/t。

⑦干燥速度快、干燥設(shè)備占地面積小。從濕物料到干粉產(chǎn)品的整個(gè)過程僅在1～5s內(nèi)完成,屬瞬息干燥。

3.2 “閃蒸濃縮+濃液干燥”系統(tǒng)對(duì)主機(jī)系統(tǒng)的影響和相關(guān)改造

3.2.1 對(duì)鍋爐的影響

濃液干燥需要從鍋爐空預(yù)器前抽取約7750Nm3/h熱煙氣，將影響鍋爐燃煤增加26.5Kg/h。

3.2.2 對(duì)電除塵的影響

由于脫硫廢水濃液干燥后的粉塵，占總粉塵量比例一般不會(huì)超過0.06%，因此進(jìn)入電除塵后，灰量對(duì)電除塵的影響很小。

3.2.3 對(duì)粉煤灰的影響

該工藝對(duì)粉煤灰中氯離子會(huì)有一定增加，但是對(duì)于普通用途的混凝土來說，氯含量遠(yuǎn)小于標(biāo)準(zhǔn)要求，不影響粉煤灰的綜合利用。

3.2.4 對(duì)相關(guān)系統(tǒng)的改造

①脫硫廢水閃蒸濃縮系統(tǒng)廠房利用電廠石膏脫水樓，石膏脫水樓建筑進(jìn)行改造。脫硫廢水緩沖箱盡量利舊，避免二次投資。

②濃液干燥采用煙道旁路抽取約7750Nm3/h煙氣量進(jìn)行干燥，再回至電除塵前煙道，該部分全部采用旁路系統(tǒng)，與原有煙氣進(jìn)行隔離，不影響主煙道運(yùn)行，需要從脫硝后至空預(yù)器前煙道開孔引出一路煙氣，開孔直徑約250mm；

③濃液干燥后需要回至除塵前煙道，煙道開孔直徑約250mm；

④需要利用脫硝鋼架上部約3m×3m的場(chǎng)地作為干燥機(jī)設(shè)備場(chǎng)地。

⑤閃蒸濃縮過程中所需要的熱量，取自兩臺(tái)鍋爐的低低溫省煤器或新增換熱器，換熱器采用閉式循環(huán)換熱，除初次罐裝水外，正常運(yùn)行后，只需要少量補(bǔ)水（理論上不需要補(bǔ)水），因此，需要接一路除鹽水，管徑30～50mm。

⑥閃蒸濃縮系統(tǒng)后的水蒸氣需要冷凝降溫，需要約90T/h冷卻水，冷卻后的水回到原來的冷卻水系統(tǒng)。

4 結(jié)語

通過對(duì)脫硫廢水處理路線的分析和比較，“低溫多效閃蒸濃縮+濃液干燥”處理方案能耗小，運(yùn)行成本低，對(duì)發(fā)電機(jī)組各設(shè)備及副產(chǎn)物影響小，符合國(guó)家環(huán)保相關(guān)政策要求，為下一步類似機(jī)組改造提供了技術(shù)借鑒方案。