旁路煙道蒸發(fā)技術(shù)應(yīng)用于的脫硫廢水零排放系統(tǒng)研究
2018-08-21 08:34:21
作者：水處理事業(yè)部 王勇 郭鋒
摘要: 旁路煙道蒸發(fā)系統(tǒng)設(shè)在SCR脫硝裝置后、空氣預(yù)熱器前，在原煙道引出少量高溫?zé)煔庵僚月窡煹老到y(tǒng);旁路煙道入口通過電動調(diào)節(jié)擋板以調(diào)節(jié)高溫?zé)煔獾牧髁?、流?span>;煙道內(nèi)設(shè)置霧化噴嘴，將廢水高效霧化，霧化后液滴與引入的高溫?zé)煔獬浞纸佑|進(jìn)行傳質(zhì)、傳熱，實(shí)現(xiàn)液滴的快速蒸發(fā);旁路煙道系統(tǒng)出口連接在空氣預(yù)熱器后、電除塵器前的煙道上，蒸發(fā)后的結(jié)晶物隨煙氣在除塵系統(tǒng)得到捕獲，水蒸氣隨煙氣進(jìn)入大氣，最終實(shí)現(xiàn)了脫硫廢水零排放，且高溫?zé)煹琅月氛舭l(fā)技術(shù)蒸發(fā)效果好，安全可靠，具有更大的推廣價(jià)值，將來可從降低煤耗、電耗、縮小設(shè)備體積、簡化工藝流程等方向做出進(jìn)一步的完善。
關(guān)鍵詞: 脫硫廢水; 旁路煙道蒸發(fā)；蒸發(fā)效果; 零排放
為了實(shí)現(xiàn)煙氣SO2的超低排放，國內(nèi)大多數(shù)燃煤電廠采用了石灰石-石膏濕法煙氣脫硫工藝，該工藝具有脫硫效率高和運(yùn)行成本低的優(yōu)點(diǎn)，但同時(shí)也產(chǎn)生了超標(biāo)的廢水。2017年環(huán)保部頒發(fā)的《火電廠污染防治可行技術(shù)指南》中指出實(shí)現(xiàn)廢水近零排放的關(guān)鍵是脫硫廢水零排放，零排放技術(shù)包括旁路煙道蒸發(fā)技術(shù)。脫硫廢水往往呈弱酸性，其懸浮物和可溶性鹽含量極高，重金屬含量超標(biāo)，尤其氯離子濃度可高達(dá)20000-40000mg/L，具有很大的處理難度。水資源和水環(huán)境問題已成為制約電力、煤炭等企業(yè)發(fā)展的瓶頸。尋求處理效果更好、工藝穩(wěn)定性更強(qiáng)、運(yùn)行費(fèi)用更低的廢水處理工藝，實(shí)現(xiàn)“廢水零排放”的目標(biāo)，已經(jīng)成為、電力、煤炭等企業(yè)發(fā)展的自身需求和外在要求。
1、脫硫廢水處理的必要性
目前，火力發(fā)電廠依然擔(dān)負(fù)著中國70%以上的電力供應(yīng)，燃煤機(jī)組的SO2排放量很大，國家要求電廠進(jìn)行強(qiáng)制脫硫主要是為了降低酸雨對環(huán)境的破壞。
石灰石-石膏濕法脫硫的廢水含有大量固體懸浮物、過飽和亞硫酸鹽、硫酸鹽、氯化物以及微量重金屬，其中很多物質(zhì)為國家環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)中要求嚴(yán)格控制的第一類污染物。
根據(jù)2017年環(huán)保部《火電廠污染防治可行技術(shù)指南》，有關(guān)于火電廠廢水近零排放的相關(guān)技術(shù)要求如下所列：
1）實(shí)現(xiàn)火電廠廢水近零排放的關(guān)鍵是實(shí)現(xiàn)脫硫廢水零排放
2）零排放技術(shù)主要包括煙氣余熱蒸發(fā)干燥和高鹽廢水蒸發(fā)結(jié)晶
3）采用反滲透、電滲析等膜濃縮預(yù)處理工藝減量
2、脫硫廢水處理工藝
2.1傳統(tǒng)脫硫廢水處理工藝
脫硫廢水的傳統(tǒng)處理工藝主要以化學(xué)處理為主，其處理系統(tǒng)可分為廢水處理系統(tǒng)和污泥處理系統(tǒng)。廢水處理系統(tǒng)又可分為中和、沉降、絮凝、濃縮澄清等工序。
2.1傳統(tǒng)脫硫廢水處理工藝路線
該工序工藝采用絮凝沉淀系統(tǒng)，主要通過化學(xué)沉淀去除重金屬、硬度以及懸浮物等污染物，還會產(chǎn)生不少高含鹽廢水，對自然界還會造成不小的水環(huán)境污染。
2.2旁路煙道蒸發(fā)系統(tǒng)處理工藝
旁路煙道是指與空預(yù)器并聯(lián)的煙道旁路，在空預(yù)器入口處引入部分高溫?zé)煔?span>(煙溫在330～350℃)進(jìn)入旁路煙道中安裝的霧化噴嘴，將脫硫廢水霧化噴射于煙道內(nèi)，利用高溫?zé)煔獬浞纸佑|進(jìn)行傳質(zhì)、傳熱，將水分完全蒸發(fā)，旁路煙道系統(tǒng)出口連接在空氣預(yù)熱器后、電除塵器前的煙道上，蒸發(fā)后的結(jié)晶物隨煙氣在除塵系統(tǒng)得到捕獲，水蒸氣隨煙氣排放。
該技術(shù)以空預(yù)器之前的高溫?zé)煔鉃閺U水蒸發(fā)熱源，溫度高達(dá) 300℃以上，可以確保廢水完全蒸發(fā)的效果，但會在一定程度上會降低空預(yù)器出口一次風(fēng)和二次風(fēng)的溫度，降低鍋爐效率，增大機(jī)組煤耗。為了緩解煤耗的增加和噴嘴結(jié)垢等問題，常規(guī)的高溫?zé)煹琅月氛舭l(fā)技術(shù)往往在蒸發(fā)前設(shè)置濃縮減量系統(tǒng)，用于減少廢水蒸發(fā)量并回收利用部分凈水，主要采用常規(guī)過濾、超濾系統(tǒng)和RO反滲透系統(tǒng)回收利用部分廢水，產(chǎn)生的濃水再進(jìn)入旁路煙道蒸發(fā)處理（如圖2.2所示）。
2.2.1高溫?zé)煹琅月氛舭l(fā)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)主要包括：
（1）蒸發(fā)效果好。以高溫?zé)煔鉃檎舭l(fā)熱源，煙氣溫度高達(dá)300℃以上，可確保廢水蒸發(fā)效果，可靠性高。
（2）煤耗增加量較低。采用濃縮減量工藝對廢水減量，進(jìn)入旁路煙道廢水量可最多縮減90％，降低其蒸發(fā)的熱量需求，減少高溫?zé)煔獾臏亟担档陀筛邷責(zé)煔庀囊鸬拿汉脑黾恿俊?/span>
2.2.2該技術(shù)的缺點(diǎn)主要有：
（1）增大煤耗。以空預(yù)器之前的高溫?zé)煔鉃闊嵩?，會降低鍋爐爐膛進(jìn)風(fēng)溫度，導(dǎo)致爐效下降，在一定程度上增大機(jī)組煤耗。以300MW機(jī)組為例，若廢水處理能力1-2t/h，煤耗約增加0.3-0.6g/kwh。
（2）需預(yù)處理和濃縮，成本高。為了降低煤耗的增加值，該工藝前期需要對廢水進(jìn)行多級預(yù)處理和濃縮減量，降低其相變的熱量消耗，增加了系統(tǒng)的工藝復(fù)雜性，也增大投資和運(yùn)行成本。
（3）降低灰的品質(zhì)。由于廢水中的離子物質(zhì)最終進(jìn)入灰中，會使灰分中氯離子含量增多，降低灰的品質(zhì)。但可以在煙道旁路干燥塔底設(shè)置灰斗，通過控制煙氣溫度，將90%以上的結(jié)晶鹽提前收集起來，使后續(xù)細(xì)灰品質(zhì)影響大大減小。
2.2旁路煙道蒸發(fā)系統(tǒng)處理工藝路線
3、結(jié)語
（1）基于旁路煙道蒸發(fā)的脫硫廢水零排放技術(shù)利用高溫?zé)煔鈱?shí)現(xiàn)脫硫廢水的高效蒸發(fā)，無需額外熱源，運(yùn)行能耗低；且旁路煙道可充分利用煙道間空隙，占地面積小，改造費(fèi)用低，完全可以解決現(xiàn)有石灰石-石膏濕法脫硫廢水零排放問題。
（2）旁路煙道蒸發(fā)的脫硫廢水零排放技術(shù)操作簡單，運(yùn)行費(fèi)用低，且相對獨(dú)立于電廠現(xiàn)有系統(tǒng)，方便檢修維護(hù)，不影響電廠的日常運(yùn)作。
（3）該技術(shù)實(shí)現(xiàn)了燃煤電廠真正意義上的脫硫廢水零排放，對空氣預(yù)熱器、粉煤灰品質(zhì)等影響較小，是一種低耗高效的脫硫廢水零排放技術(shù)，具有廣泛的推廣應(yīng)用價(jià)值。若此技術(shù)工藝在將來的工程化實(shí)施和產(chǎn)業(yè)化推廣、應(yīng)用過程中還將扶持一批具有創(chuàng)新能力和核心競爭力的廢水零排放企業(yè)，提高企業(yè)競爭力，縮小與國際先進(jìn)水平的差距，促進(jìn)我國在環(huán)保技術(shù)裝備等方面的國際化進(jìn)程。
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