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脱硫废水零排放工艺技术研究
发表时间:2017-12-05 09:48:10 | 浏览:47次 | 来源:工程技术

我国燃煤发电厂普遍采取石灰石一石膏湿法烟气脱硫工艺。脱硫系统位于烟道的末端、除尘器之后,以石灰石或石灰的浆液作脱硫剂,在脱硫系统吸收塔内对烟气进行喷淋洗涤,使烟气中的SO2与CaO、水及空气中的氧反应生成硫酸钙(CaSO4),以石膏形式回收。该工艺系统具有脱硫效率高;吸收剂利用率高;设备运转效率高等特点。但其产生的脱硫废水悬浮物、含盐量及重金属种类均较多,即使经过了常规处理,依然具有高含盐量、高腐蚀性等特征,较难处理。

1脱硫废水处理现状

国内电厂常规脱硫废水处理通常采用加药物化处理法,通过氧化、混凝、沉淀及pH调整,使废水SS、CODCr、重金属离子、氟化物等有害元素降至《污水综合排放标准》(GB8978-1996)的一级标准限值以下,然后排放或复用。

加药物化处理法处理后的脱硫废水具有高含盐量、高腐蚀性的特点,基本不为城市污水处理厂接受。由于其对设备腐蚀性较大,亦难以进入系统广泛回用。目前主要回用于干灰调湿、灰场喷洒、煤场喷洒、水力除渣等工艺系统。

现今,绝大多数电厂干灰利用良好,缺乏灰场喷洒、调湿的实施条件;而废水若进入煤场喷洒系统,会随燃煤进入燃烧系统,所含盐分因水分蒸发而结晶,可能会导致锅炉燃烧器及燃烧器边侧炉管产生严重的腐蚀;电厂采用干排渣后耗水量也将明显减少。基于上述原因,脱硫废水的最终处置问题将引起国内电厂的广泛关注。

2脱硫废水“零排放”的处理工艺

为实现脱硫废水“零排放”,目前国内外燃煤电厂一般在常规处理基础上,采用相对成熟的热蒸发工艺,对脱硫废水进行深度处理,将其中水分完全蒸发。蒸发工艺主要包括“热蒸发器处理工艺”及“烟道气蒸发工艺”。

2.1热蒸发器处理工艺

脱硫废水热蒸发器处理工艺主要原理为,脱硫废水经分配装置均匀分配于蒸发器加热管内(外),在运动过程中与管外(内)加热蒸汽进行热交换。脱硫废水被加热蒸发为浓晶浆,然后经过脱水实现盐类晶体与水的分离。目前热蒸发结晶技术主要有多效蒸发(MED)法和机械热压缩蒸发(MVC)法。

2.1.1多效蒸发工艺(MED)工艺

多效蒸发工艺(MED)是将一系列的水平管降膜蒸发器或垂直管降膜蒸发器串联起来并被分成若干效组,用一定量的蒸汽输入,通过多次的蒸发和冷凝,从而得到多倍于加热蒸汽量的蒸馏水。效级越多越投资越高,一般为3效到5效,锅炉蒸汽供到最浓的蒸发效,把该效的废水蒸发到最终浓度排到结晶系统进一步作结晶处理;产生的再生蒸汽送到中间效作为能量来源,依次向前送最终到第一效作为能量来源。

多效蒸发工艺(MED)需要消耗大量的蒸汽热能,在使用电厂低品质低压蒸汽能量时,运行费用下降,提高使用的经济性。

2.1.2机械热压缩蒸发(MVC)工艺

机械热压缩蒸发(MVC)法是将蒸发技术与热泵技术相结合,通过热泵(机械蒸汽压缩机)将电能转化为机械能,再将机械能转化为热能,把蒸发器蒸发出来低品位的二次蒸汽经压缩机压缩,使其压力、温度升高,热焓增加,形成高品位的蒸汽,再送到蒸发器的加热室当作加热蒸汽使用,使料液维持沸腾状态,而加热蒸汽本身则冷凝成水。

因此蒸汽就得到了充分利用,回收了潜热,又提高了热效率,产生蒸汽的经济性相当于多效蒸发的30倍,相比多效蒸发节能效果相当明显。采用蒸发的方式处理废水,适应性强,主要工艺几乎不受水质情况影响,针对各种废水只需要考虑结垢和沸点上升因素对设备进行适当调整即可。

2.1.3热蒸发器处理工艺小结

多效蒸发工艺(MED)法、机械热压缩蒸发(MVC)等热蒸发结晶技术可实现脱硫废水零排放,是目前较为成熟的一种废水零排放处理工艺,国内已有投运的实例。其主要缺点是投资费用和运行费用均较贵,应用经济性稍差。MVC法与MED法投资相当,MVC法年运行费用相对较低。

2.2烟道气蒸发工艺

脱硫废水烟道气蒸发工艺是将脱硫废水雾化后喷入空气预热器和静电除尘器间的高温烟道,利用热烟气使废水完全蒸发,蒸发产生的蒸气进入脱硫吸收塔进行循环利用;废水中的污染物转化为结晶物或盐类等固体,随烟气中的飞灰一起被电除尘器收集下来;从而实现脱硫废水的零排放。

由于进入电除尘器(ESP)的锅炉烟气温度较高、量很大,而W-FGD废水量比较小,废水喷入烟气后,烟气一般仍处于不饱和状态,因此控制烟气温度高于酸露点温度,便不会腐蚀烟道和电除尘器。[1]脱硫废水喷入后,烟道烟气温度下降3℃左右,烟气湿度增加0.5%左右,有利于降低粉煤灰的比电阻,提高了除尘器的除尘效率。

烟气湿度增加,还可减少烟气脱硫工艺过程水的用量。有实验表明在静电除尘器入口烟道喷入脱硫废水,蒸发后,烟气细颗粒物粒径由0.15增加到1.0μm左右。典型工况下,电除尘前蒸发脱硫废水可提高PM2.5脱除效率约10%。

烟道气蒸发工艺具有工艺简单、占地面积小、无二次污染、投资和运行费用较低、可充分利用废热等优点。但该工艺的应用也有一定的隐患:

一、脱硫废水在进入除尘器电极前需要完全蒸发,控制烟气温度高于酸露点温度,否则会对除尘器电极板造成腐蚀。

二、脱硫废水蒸发后,未被除尘器完全捕集的烟气中高腐蚀性的含氯物质,在脱硫塔或是其他设备上积累,可能引起严重腐蚀,增加运行维护费用;

三、脱硫废水中重金属等物质在飞灰中的富集影响飞灰品质,从而影响其再利用。

3结论与建议

综上所述,若燃煤电厂在脱硫废水常规处理的基础上,采用“热蒸发器处理工艺”或“烟道气蒸发工艺”对脱硫废水进行深度处理,可将废水中水分完全蒸发。但“热蒸发器处理工艺”的投资及运行成本较高;而“烟道气蒸发工艺”可能带来的腐蚀等安全问题。

因此鉴于不同电厂脱硫废水水质和烟气温度差异较大,改造前要全面考虑管道腐蚀、除尘器极板腐蚀以及脱硫塔相关设备腐蚀、烟气排放温度过低及经济性等问题。

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