煙氣蒸發(fā)結(jié)晶技術在脫硫廢水零排中的應用

高勁豪,高 原

(1.常州大學，江蘇常州 213164；2.南京碧林環(huán)?？萍加邢薰?江蘇南京 210005)

煙氣蒸發(fā)結(jié)晶技術在脫硫廢水零排中的應用

高勁豪1,2,高 原2

(1.常州大學，江蘇常州 213164；2.南京碧林環(huán)?？萍加邢薰?江蘇南京 210005)

為降低石灰石-石膏濕法脫硫廢水零排放運行成本、減少蒸汽消耗，根據(jù)高溫未飽和原煙氣的特性，從石灰石-石膏濕法脫硫的原煙氣中引出一部分煙氣，進入廢水蒸發(fā)結(jié)晶塔，濃縮脫硫廢水，使廢水中可溶性鹽濃縮、結(jié)晶，再經(jīng)中和、沉降、分離出鹽，濾液返回蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)，繼續(xù)循環(huán)蒸發(fā)。鹽主要成分為氯化鈣、硫酸鈣。經(jīng)核算該工藝與現(xiàn)有“混凝沉淀預處理 +蒸發(fā)結(jié)晶處理”工藝相比，無需預處理藥劑、工藝水、蒸汽，沒有特殊的設備，廢水可在脫硫內(nèi)部的循環(huán)利用，還具有投資省及運行成本低的特點。

石灰石-石膏法 濕法脫硫 廢水 煙氣 蒸發(fā)結(jié)晶 零排放

石灰石-石膏濕法煙氣脫硫工藝是目前世界上應用最多、技術最成熟的脫硫工藝，但因?qū)κ喈a(chǎn)品質(zhì)量中氯離子含量有嚴格的控制，需要對石膏進行水洗，同時需要控制吸收漿液中氯離子濃度不能過高，減輕漿液對設備、材料的腐蝕，因此必須排出一定量的脫硫廢水，以保持漿液中氯離子濃度的平衡。排出的脫硫廢水中含有大量的懸浮物(石膏顆粒、SiO2、Al和Fe的氫氧化物)、氟化物、氯化物、亞硫酸鹽、硫酸鹽和微量的重金屬，其中很多物質(zhì)是國家環(huán)保標準中要求控制的第一類污染物，不允許直接排放，因此，必須對脫硫廢水進行零排放處理。

目前常用的脫硫廢水零排放工藝[1-7]有二級混凝沉淀預處理+蒸發(fā)結(jié)晶(多效蒸發(fā)結(jié)晶或MVR蒸汽再壓縮蒸發(fā)結(jié)晶)技術。以上幾種技術已有諸多工業(yè)化應用業(yè)績，均能達到脫硫廢水零排放的要求，但運行成本偏高、工藝流程復雜。除上述幾種外，還有二級混凝沉淀預處理+膜處理+空預前噴霧蒸發(fā)結(jié)晶技術、一級脫硫塔前煙氣預蒸發(fā)+空預前噴霧蒸發(fā)結(jié)晶技術等，這些技術目前還沒有大型成功投運行業(yè)績的報導，多處于試驗研究階段或?qū)＠暾堧A段。

筆者介紹一種在氨法脫硫上已有使用的蒸發(fā)技術，即用原煙氣直接蒸發(fā)處理石灰石-石膏濕法脫硫廢水，達到廢水零排放的效果。該技術無需二級混凝沉淀預處理、無需蒸汽、膜處理等工藝，也不需要空預前的高溫熱源，具有工藝流程簡單、節(jié)能、運行成本低的特點。

1 廢水蒸發(fā)結(jié)晶原理

濕法脫硫的原煙氣屬于含濕量較低的未飽和高溫煙氣，具有汽化、吸收水分的能力[8]。當原煙氣與廢水溶液接觸后，廢水溶液中的水分被蒸發(fā)，廢水溶液被濃縮，廢水溶液中的鹽份濃度升高，當鹽份濃度高于該溫度下的飽和濃度時，鹽份結(jié)晶出來，石灰石-石膏濕法煙氣脫硫廢水結(jié)晶鹽主要成分為氯化鈣和硫酸鈣。經(jīng)增濕、降溫吸收了水分后的原煙氣進入脫硫塔進一步脫硫。

2 工藝流程

水煙氣蒸發(fā)結(jié)晶技術應用在石灰石-石膏濕法脫硫廢水零排放上的吸收系統(tǒng)工藝流程如圖1。其主要由煙氣蒸發(fā)結(jié)晶塔、循環(huán)泵、中和槽、固液分離機(壓濾機或離心機)、檔板門、變頻風機等組成。

圖1 石灰石-石膏濕法脫硫廢水零排工藝流程

高溫原煙氣從主原煙道分離出一部分進入煙氣蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)，原煙氣經(jīng)檔板門、變頻風機增壓后進入煙氣蒸發(fā)結(jié)晶塔，與循環(huán)泵輸送到塔內(nèi)的廢水接觸傳質(zhì)傳熱，煙氣被降溫、飽和，然后進入常規(guī)的石灰石-石膏濕法脫硫塔脫硫。廢水中水分蒸發(fā)，可溶性鹽被濃縮、結(jié)晶，濃縮、結(jié)晶后的漿液排入中和槽內(nèi)加入石灰調(diào)整pH值至7～9、沉淀，然后進入固液離心分離機分離出結(jié)晶鹽，鹽主要成分為氯化鈣、硫酸鈣。濾液返回煙氣蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)，繼續(xù)循環(huán)蒸發(fā)，整個系統(tǒng)無廢水外排。

3 經(jīng)濟分析

3.1 投資分析

以河源電廠一期2×600 MW超超臨界燃煤機組為例，進行對比分析，煙氣參數(shù)見表1。

設計廢水零排處理水量為22 m3/h，每臺爐廢水量為11 m3/h。對比方案1：采用河源電廠二級混凝沉淀預處理+多效蒸發(fā)結(jié)晶技術；對比方案2：采用三水恒益電廠二級混凝沉淀預處理+2級MVR機械蒸汽壓縮技術；對比方案3：采用煙氣蒸發(fā)結(jié)晶技術。

根據(jù)煙氣條件，經(jīng)核算采用煙氣直接蒸發(fā)結(jié)晶技術需從主煙道中分離出84 m3/s的原煙氣進入廢水煙氣蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)，其主要工藝設備選型參數(shù)見表2。

參考相關資料[9]三種方案的總投資額見表3。

由表3可見：在三種方案中煙氣蒸發(fā)結(jié)晶技術的噸廢水投資為109萬元，接近二級混凝沉淀預處理+多效蒸發(fā)結(jié)晶技術的1/4，二級混凝沉淀預處理+2級MVR機械蒸汽壓縮技術的1/3。

3.2 直接運行成本分析

經(jīng)核算,三種煙氣廢水零排技術方案消耗定額及直接運行成本如下表4。

表1 河源電廠一期吸收塔入口煙氣參數(shù)

表2 主要工藝設備選型參數(shù)

表3 三種廢水零排方案投資比較 萬元

由表4可見：在三種方案中煙氣蒸發(fā)結(jié)晶技術的噸廢水運行費用為12.35元，是二級混凝沉淀預處理+多效蒸發(fā)結(jié)晶技術噸廢水運行費用的1/5左右，是二級混凝沉淀預處理+2級MVR機械蒸汽壓縮技術的1/3左右；具有十分明顯的運行成本優(yōu)勢。

綜上所述，采用煙氣蒸發(fā)結(jié)晶技術處理石灰石-石膏濕法煙氣脫硫工程中的廢水零排，無論在投資上還是在直接運行成本上都具有十分明顯的優(yōu)勢。

表4 三種煙氣廢水零排技術方案消耗定額及直接運行成本表

4 結(jié)語

1) 煙氣蒸發(fā)結(jié)晶技術完全可以解決現(xiàn)有石灰石-石膏濕法脫硫廢水零排問題，廢水在脫硫內(nèi)部的循環(huán)利用，清潔生產(chǎn)。

2)采用煙氣蒸發(fā)結(jié)晶技術廢水零排處理工藝，無需預處理藥劑、工藝水、蒸汽，沒有特殊的設備，在直接運行成本和投資上都要具體十分明顯的優(yōu)勢。

[1] 王治安,林衛(wèi),李冰.脫硫廢水零排放處理工藝[J].電力科技與環(huán)保,2012,28(6):37-38.

[2] 蘆偉.脫硫廢水零排放工藝路線研究[J].山東化工,2016,45(7):145-146.

[3] 王森,張廣文,蔡井剛.燃煤電廠濕法煙氣脫硫廢水“零排放”蒸發(fā)濃縮工藝應用綜述[J].陜西電力,2014,42(8):94-98.

[4] 李濤.燃煤電廠脫硫廢水蒸發(fā)結(jié)晶工藝比較[J].低碳世界, 2015(28):86-87.

[5] 胡石,丁紹峰,樊兆世.燃煤電廠脫硫廢水零排放工藝研究[J].潔凈煤技術, 2015(2):129-133.

[6] 張春桃,王鑫,王海蓉,等.燃煤電廠脫硫廢水的零排放處理技術[J].化工環(huán)保, 2016(1):30-35.

[7] 劉海洋,江澄宇,谷小兵,等.燃煤電廠濕法脫硫廢水零排放處理技術進展[J].環(huán)境工程,2016,34(4):33-36.

[8] 柯昌華,陳捷.MET濕式氨-硫酸銨法煙氣脫硫技術研究[J].電力科技與環(huán)保,2016(2):5-7.

[9] 劉秋生.煙氣脫硫廢水“零排放”技術應用[J].熱力發(fā)電，2014，43(12):114-117.

Flue gas evaporation crystallization technology in the applicationof the desulphurization wastewater zero discharge

GAOJinhao1,2，GAOYuan2

(1.Changzhou University,Changzhou,Jiangsu 213164,China;2.Nanjing Bilin Environmental Protection Co.,Ltd., Nanjing,Jiangsu,210005,China)

In order to reduce the limestone-gypsum wet desulphurization wastewater zero discharge operation cost, reduce steam consumption, according to the characteristics of high temperature unsaturated raw gas, a part of the flue gas from flue gas limestone gypsum wet desulphurization in the wastewater into the evaporation crystallization tower, concentrated desulphurization wastewater, the soluble salt in the wastewater concentration, neutralization and crystallization settlement and separation of salt, the filtrate returned to the evaporation and crystallization, continue circulating evaporation. The main components of salt are calcium chloride and calcium sulphate. After the accounting process and the existing "coagulation pretreatment + evaporation crystallization process of precipitation compared without pretreatment agent, process water, steam, no special equipment, recycling wastewater in desulphurization, also has the characteristics of investment and low operating cost.

limestone-gypsum method；wet desulphurization；wastewater；flue gas；evaporative crystallization；zero discharge

2017-02-27。

高勁豪，男，常州大學助理工程師，從事環(huán)境污染工程設計工作。電話：15261177751；E-mail：xuyz2010@126.com。

TQ111.16;X703.1

B

1002-1507(2017)05-0016-03