火力發(fā)電廠脫硫廢水零排放工藝分析

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(gè)部分的組合。其中，預(yù)處理工藝相對(duì)比較成熟，本文不再對(duì)預(yù)處理工藝進(jìn)行論述，僅針對(duì)濃縮工藝和固液分離工藝進(jìn)行分析對(duì)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(diǎn)

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(jì)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(shí)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(yùn)行工作狀況的影響，通常在6000mg/L-15000mg/L之間;第四，腐蝕性較強(qiáng)。脫硫廢水的成分較復(fù)雜，含有較多氯離子，具有較強(qiáng)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(qiáng)硬度，使設(shè)備的使用壽命受到嚴(yán)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(duì)脫硫廢水進(jìn)行水處理。

反滲透是在壓力驅(qū)動(dòng)下，借助半透膜截留水中的各種無機(jī)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(kuò)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(duì)運(yùn)行和檢修維護(hù)要求較高，運(yùn)行成本高，且處理成本會(huì)隨著運(yùn)行時(shí)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(jī)升壓后進(jìn)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(jī)，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(chǔ)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(gè)系統(tǒng)組成。在除塵器出口至引風(fēng)機(jī)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(duì)廢水進(jìn)行蒸發(fā)濃縮，被加熱后的廢水再進(jìn)入Ⅰ效分離器完成汽、液分離，并利用Ⅰ效強(qiáng)制循環(huán)泵進(jìn)行強(qiáng)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(jìn)入Ⅱ效分離器，同時(shí)Ⅰ效分離器產(chǎn)生的二次蒸汽進(jìn)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(duì)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(jìn)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(jìn)入脫硫系統(tǒng)冷凝成水，間接補(bǔ)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(shí)現(xiàn)脫硫廢水的零排放。

該工藝系統(tǒng)簡單，投資運(yùn)行費(fèi)用較低，單獨(dú)設(shè)置干燥塔，對(duì)主煙道影響較小;此外可進(jìn)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(duì)鍋爐效率有一些影響，會(huì)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(duì)預(yù)處理后產(chǎn)生的高濃度含鹽廢水進(jìn)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(chǔ)存，消除了高濃度含鹽廢水以液態(tài)型式存在的強(qiáng)腐蝕性。

該系統(tǒng)投資小，運(yùn)行費(fèi)用低，減少甚至取消了鍋爐的入爐冷卻風(fēng)量，干渣機(jī)系統(tǒng)對(duì)煤種和鍋爐負(fù)荷變化的適應(yīng)性大大提高，使干渣機(jī)對(duì)鍋爐效率影響接近于撈渣機(jī)的水平。

4.總結(jié)與展望

4.1每個(gè)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(yùn)行工況、機(jī)組負(fù)荷的變化，也會(huì)產(chǎn)生巨大的波動(dòng)，所以在系統(tǒng)方案選擇時(shí)，應(yīng)結(jié)合每個(gè)電廠的特點(diǎn)，盡量選擇成熟可靠自動(dòng)化程度高、維護(hù)工作量小的工藝。

4.1膜濃縮技術(shù)較為成熟，但運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性較低，目前振動(dòng)膜工藝已有在脫硫廢水濃縮應(yīng)用中的實(shí)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(hù)量較小;利用了難以利用的廢熱，無其它熱源消耗;無需進(jìn)行預(yù)處理及軟化，系統(tǒng)運(yùn)行主要是電耗和少量藥劑費(fèi)。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(duì)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(yáng)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。

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