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常溫結晶分鹽零排放脫硫廢水處理技術

時間:2019-08-13 13:10

來源:水處理技術

作者:熊日華

評論(1

脫硫廢水是濕法煙氣脫硫吸收塔的排水, 其組成由燃煤、脫硫石灰石和脫硫系統工藝補水的組成共同決定。傳統脫硫廢水的處理以達標排放爲目的, 一般采用包括中和、沉澱、絮凝的三聯箱工藝, 目標是除掉懸浮物、重金屬等主要汙染物, 達到DL/T997-2006規定的出口控制水質要求。

近年來, 國家關于水汙染控制的法規政策不斷趨嚴。2015年, 國務院頒布《水汙染防治行動計劃》, 強調狠抓工業汙染防治。2016年, 國務院發布《控制汙染物排放許可證實施方案》, 要求率先對火電和造紙行業核發排汙許可證。2017年, 環保部頒發《火電廠汙染防治技術政策》, 鼓勵電廠實現脫硫廢水不外排。

隨著國家和地方環保政策的收緊, 許多電廠都在水汙染控制方面感受到了合規性壓力, 特別是一些在環評中明確承諾廢水不外排的新建電廠。作爲電廠最難處理和最主要的末端濃水, 脫硫廢水的零排放處理受到越來越多的關注, 處理工藝也在不斷演變。本文將在介紹和評述現有脫硫廢水零排放處理工藝的基礎上, 重點介紹和討論新型常溫結晶分鹽零排放脫硫廢水處理技術的工藝原理、技術優勢和中試結果, 爲工業應用與推廣提供參考。

1 脫硫廢水零排放工藝概述

目前脫硫廢水零排放處理有2條基本路徑, 即煙氣蒸發工藝和蒸發結晶工藝。煙氣蒸發工藝是通過霧化噴嘴將脫硫廢水噴入煙道或者旁路煙道內, 霧化後被煙氣加熱蒸發成水汽, 溶解性鹽結晶析出後隨煙塵一起被除塵器捕集, 進入粉煤灰。

蒸發結晶工藝則是采用傳統水處理工藝, 利用蒸汽、熱水或者煙氣等熱源, 蒸發脫硫廢水, 冷凝水回用, 廢水中的溶解鹽被蒸發結晶幹燥後裝袋外運進行綜合利用或者處置, 避免産生二次汙染。

一般認爲, 在不考慮對主系統影響的情況下, 煙氣蒸發工藝的投資和運行成本較低, 而蒸發結晶工藝的投資和運行成本更高。但隨著蒸發結晶工藝的不斷優化, 二者之間的差距正在逐步縮小。

2 煙氣蒸發工藝

煙氣蒸發工藝分爲煙道直噴工藝、旁路蒸發工藝以及衍生出來的煙氣濃縮與結晶耦合工藝等。

2.1 煙道直噴工藝

煙道直噴工藝一般旨在利用除塵器之前的低溫段煙氣余熱, 圖1是典型的煙道直噴脫硫廢水處理工藝。

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圖1 煙道直噴脫硫廢水處理工藝

脫硫廢水經過必要預處理後, 通過壓縮空氣加壓之後, 由霧化噴嘴直接噴入預熱器之後、除塵器之前的煙道內, 霧化液滴隨煙氣蒸發汽化, 結晶析出鹽塵, 一起進入除塵器。此時煙氣溫度較低, 一般被認爲是余熱利用, 對鍋爐效率幾乎沒有影響, 投資和運行成本較低。煙道直噴的風險主要來自噴嘴堵塞、煙道腐蝕和結垢等。

2.2 旁路蒸發工藝

與煙道直噴工藝不同, 旁路蒸發工藝通過建造獨立的噴霧幹燥塔來實現脫硫廢水的霧化蒸發。圖2是典型的旁路蒸發脫硫廢水處理工藝。

QQ截圖20190813101402.jpg

圖2 旁路蒸發脫硫廢水處理工藝

脫硫廢水經必要的預處理之後, 由噴嘴從上方噴入單獨設置的噴霧幹燥塔, 形成霧化液滴, 與引自預熱器前的高溫煙氣在幹燥塔內相遇, 霧化液滴汽化並結晶析出鹽塵, 一起從幹燥塔出口進入預熱器後、除塵器前的煙道內。

由于設置了獨立的幹燥塔, 脫硫廢水的霧化蒸發過程在幹燥塔內完成, 因此主煙道的腐蝕和結垢風險可以排除。但由于使用預熱器前高溫煙氣, 因此旁路蒸發對鍋爐的效率有一定的影響。與煙道直噴相比, 旁路蒸發的接受程度更高一些。

2.3 耦合煙氣蒸發工藝

耦合煙氣蒸發工藝旨在結合煙道直噴利用低溫煙氣余熱和旁路蒸發安全性較高的優勢, 利用低溫煙氣旁路蒸發進行脫硫廢水的濃縮, 利用高溫煙氣旁路蒸發進行濃縮液的結晶。圖3是典型的煙氣濃縮與結晶耦合脫硫廢水處理工藝。

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圖3 煙氣濃縮與結晶藕合脫硫廢水處理工藝

該工藝由2個旁路煙氣蒸發工藝耦合而成, 並分別設置了獨立的濃縮塔和幹燥塔。濃縮塔的熱源煙氣是低溫煙氣, 引自除塵器和脫硫引風機之後。脫硫廢水首先進入濃縮塔, 在低溫煙氣的加熱下蒸發濃縮, 汽化後隨煙氣送回主煙道一並進入脫硫塔。濃縮塔底部的濃縮液則被進一步送入幹燥塔完成結晶固化。幹燥塔的引送風模式和運行模式與2.2節介紹的旁路蒸發一致, 霧化結晶形成的鹽塵也被除塵器截留。

耦合煙氣蒸發工藝有效避免了主煙道的腐蝕與堵塞風險, 對鍋爐效率的影響也更低。但使用了2個煙氣蒸發塔, 工藝比較複雜, 投資成本相對較高, 濃縮塔煙氣增壓所需要的額外能耗也不可忽視。

2.4 煙氣蒸發對鍋爐效率的影響

脫硫廢水的含鹽量與海水相當, 汽化潛熱約爲2.30 kJ/g, 因此從絕對能耗看, 每蒸發1 m3脫硫廢水約相當于消耗100 kg標煤, 以發電煤耗300 g/ (kW·h) 換算, 則約相當于333 kWh的電量。

在煙氣蒸發工藝中, 以低溫煙氣作爲熱源的直噴或旁路工藝可以認爲是余熱利用, 對鍋爐效率基本沒有影響。而以高溫煙氣作爲熱源的旁路蒸發對鍋爐效率會産生一定影響。以1台1 GW機組爲例, 假設脫硫廢水排量爲10 m3/h, 從熱值看全水量高溫煙氣蒸發約需要每小時消耗燃煤1 000 kg, 即煤耗損失爲1 g/ (kW·h) 。如果再假設高溫煙氣爲300℃, 而100℃以下即爲無法利用的廢熱, 則對煤耗的實際影響會稍低, 約爲0.7 g/ (kW·h)。

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編輯:王媛媛

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全部評論

  • E20網友 2019-08-14 15:13

    本文可以用脫硫廢水零排放的一個綜述,講述的比較的挺到位,脫硫廢水零排放,核心設備還是蒸發設備,前後的預處理也極爲重要。

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網友評論 1人參與 | 1條評論

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