低溫多效閃蒸結(jié)合噴霧干燥技術(shù)在燃煤電廠脫硫廢水零排放中的應(yīng)用

陸榮青

【摘?要】燃煤電廠在解決了大氣污染問題后，污染物轉(zhuǎn)移至了脫硫廢水中，目前脫硫廢水的處理僅能夠通過傳統(tǒng)的處理方法，降低了廢水的絕大部分污染物，但含鹽量及氯離子的濃度并未降低，因此要實(shí)現(xiàn)脫硫廢水的零排放，必須通過濃縮減量或者固化的方式，才能真正意義上實(shí)現(xiàn)脫硫廢水的零排放。

【關(guān)鍵詞】脫硫廢水;零排放;燃煤電廠;多效閃蒸;噴霧干燥

1引言

截至2020年，我國燃煤電廠總裝機(jī)容量已經(jīng)超過了十億千瓦。燃煤電廠經(jīng)過幾十年的大氣污染防治治理，氣體排放已達(dá)到甚至超過國家標(biāo)準(zhǔn)，但是在大氣污染治理過程中，煙氣中重金屬、氯離子等主要特征污染物絕大部分被轉(zhuǎn)移到脫硫廢水中，對環(huán)境造成了很大危害。

目前，國內(nèi)脫硫廢水零排放主流工藝為三段式：預(yù)處理+濃縮減量+末端固化。國內(nèi)某裝機(jī)容量4x330MW燃煤電廠采用傳統(tǒng)“三聯(lián)箱”化學(xué)沉淀法工藝，主要降低廢水的濁度、重金屬濃度和少量硬度。由于沒有降低廢水的含鹽量和氯離子濃度，脫硫廢水在電廠系統(tǒng)內(nèi)很難得到完全的回收利用。其廠于2019年進(jìn)行脫硫廢水改造工程，工藝路線采用江蘇京源環(huán)保股份有限公司低溫多效閃蒸+旁路煙氣噴霧干燥技術(shù)，解決了傳統(tǒng)三聯(lián)箱法脫硫廢水出水含鹽量高、運(yùn)行成本高、污泥無法回用等問題，真正意義上的實(shí)現(xiàn)了脫硫廢水的零排放。

2低溫多效閃蒸技術(shù)簡介

某廠末端脫硫廢水水量為24m/h，廢水中氯離子含量為10000～12000 mg/L。濃縮減量系統(tǒng)采用負(fù)壓低溫?zé)岱饪s技術(shù)，建設(shè)總處理量為24m/h末端廢水濃縮減量系統(tǒng)，設(shè)計(jì)兩套獨(dú)立的“負(fù)壓低溫雙效蒸發(fā)濃縮裝置”，每套處理能力為12m/h，可回收清水8m/h，排出濃水4m/h。

低溫蒸發(fā)系統(tǒng)采用的熱源充分考慮廠區(qū)的余熱回收利用，設(shè)計(jì)將四臺機(jī)組鍋爐側(cè)定排擴(kuò)容器排氣（蒸汽）收集至余熱換熱器，用于給脫硫廢水原水進(jìn)行預(yù)熱，蒸汽經(jīng)換熱降溫后的凝水收集至余熱凝液罐，后經(jīng)余熱凝液泵泵至清水箱，輔助熱源蒸汽從鍋爐側(cè)定排擴(kuò)容器排氣管道上引接口，新增蒸汽管道及閥門。

石膏旋流器來的脫硫廢水收集至原濃水箱，原濃水箱利用原廠內(nèi)的脫硫廢水儲(chǔ)存箱，經(jīng)原水輸送泵至負(fù)壓低溫蒸發(fā)濃縮系統(tǒng)的進(jìn)水緩沖箱均勻水質(zhì)后經(jīng)系統(tǒng)補(bǔ)水泵泵至蒸發(fā)溫度相對較低的二效蒸發(fā)系統(tǒng)進(jìn)行蒸發(fā)濃縮，后引部分廢水至蒸發(fā)溫度相對高些的一效蒸發(fā)系統(tǒng)進(jìn)行深度濃縮，一效蒸發(fā)系統(tǒng)采用輔汽聯(lián)箱蒸汽作為主熱源，經(jīng)熱源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)產(chǎn)生穩(wěn)定持續(xù)的低溫飽和蒸汽進(jìn)入一效加熱器對末端廢水進(jìn)行加熱，蒸汽凝液部分返回?zé)嵩崔D(zhuǎn)換系統(tǒng)循環(huán)利用，其他排至清水箱;二效加熱器采用一效蒸發(fā)系統(tǒng)產(chǎn)生的二次蒸汽作為直接熱源，一效、二效蒸發(fā)系統(tǒng)產(chǎn)生的二次蒸汽經(jīng)換熱冷凝，冷凝液經(jīng)各自的凝結(jié)水泵泵至清水箱，后經(jīng)清水外排泵泵至各用水點(diǎn);蒸發(fā)后的部分濃水從一效、二效蒸發(fā)器底部排出，分別經(jīng)過濾泵泵至過濾池進(jìn)行晶種反應(yīng)并沉降過濾，濾過液一部分返回至一效蒸發(fā)系統(tǒng)繼續(xù)進(jìn)行循環(huán)蒸發(fā)，另一部分輸送至出水沉淀池，經(jīng)兩級出水沉淀池處理后上清液收集至一級濃水箱，再經(jīng)濃水外排泵泵至末端處理系統(tǒng)噴霧水箱待進(jìn)行旁路煙道蒸發(fā)處理。兩級出水沉淀池底流經(jīng)濃水輸送泵泵至過濾池繼續(xù)循環(huán)反應(yīng)，過濾池底流經(jīng)晶種漿液泵排至污泥沉淀器進(jìn)行固液分離，污泥沉淀器上清液收集至二級濃水箱，后經(jīng)濃水輸送泵泵回過濾池繼續(xù)反應(yīng)，污泥沉淀器底流經(jīng)污泥泵泵至電廠真空皮帶機(jī)前石膏緩沖箱待進(jìn)行脫水處理，從而實(shí)現(xiàn)末端廢水的循環(huán)蒸發(fā)濃縮。

3噴霧干燥技術(shù)簡介

低溫多效濃縮系統(tǒng)來的濃水采用噴霧干燥的方式進(jìn)行末端固化處理，霧化方式采用雙相流工藝。利用燃煤電廠特有的煙氣系統(tǒng)，從脫硝出口空氣預(yù)熱器前引出一部分，進(jìn)入噴霧干燥塔，與經(jīng)過霧化器霧化的細(xì)小廢水液滴充分接觸，使液滴中的水分迅速揮發(fā)，廢水中的鹽類被干燥析出，混入原煙氣的粉塵中，通過后續(xù)除塵器收集下來。廢水蒸發(fā)后的水蒸氣與煙氣混合從噴霧干燥塔下部引出，進(jìn)入除塵器前煙道中。

4主要設(shè)備介紹

本項(xiàng)目主要設(shè)備有一/二效加熱器、一/二效蒸發(fā)室、配套過濾系統(tǒng)、蒸發(fā)塔空氣壓縮機(jī)等。

加熱器采用管殼式換熱器，由于脫硫廢水原水氯離子含量為10000～12000mg/L，經(jīng)二效蒸發(fā)系統(tǒng)濃縮后廢水氯離子濃度約15000～18000mg/L，再經(jīng)一效蒸發(fā)系統(tǒng)濃縮的廢水氯離子濃縮在30000～36000mg/L，根據(jù)不同材質(zhì)對氯離子腐蝕耐受程度，一效加熱器內(nèi)的換熱管采用TA2（鈦材料），二效加熱器內(nèi)的換熱管設(shè)計(jì)成2205材質(zhì)，每一效的蒸發(fā)室的材質(zhì)均選用2205。

過濾系統(tǒng)是指濃水過濾系統(tǒng)，主要包括過濾泵、過濾池等。過濾泵為單元設(shè)備，由于利舊空間限制，原為單元設(shè)備的過濾池合并為一個(gè)大的過濾池，過濾池分由下部晶種反應(yīng)區(qū)和上部沉降區(qū)組成。過濾池在系統(tǒng)啟機(jī)時(shí)添加一定量的晶種，運(yùn)行過程中隨著脫硫廢水濃縮原有晶種逐漸長大沉淀排出，濃水濃縮過程析出的小顆粒逐步補(bǔ)充充當(dāng)晶種的作用，最后達(dá)到所控制的平衡點(diǎn)運(yùn)行，運(yùn)行后基本無需再單獨(dú)添加晶種。

蒸發(fā)塔采用雙流體霧化干燥塔，接收低溫濃縮系統(tǒng)出來濃水，共設(shè)計(jì)6臺蒸發(fā)塔，每臺蒸發(fā)塔處理量為2m/h，某廠現(xiàn)有二、三期機(jī)組，為#3、#4、#5、#6機(jī)組在投運(yùn)中，設(shè)計(jì)在#3、#5、#6機(jī)組進(jìn)行改造，每臺機(jī)組2臺蒸發(fā)塔，布置于脫硝鋼構(gòu)旁。蒸發(fā)塔直徑為4m，總高18m，材質(zhì)為Q345，蒸發(fā)塔采用獨(dú)立鋼結(jié)構(gòu)支撐，與原機(jī)組鋼構(gòu)設(shè)立聯(lián)合平臺，保證塔及鋼構(gòu)的穩(wěn)定性。每套蒸發(fā)塔上設(shè)置4臺雙流體噴槍，與廢水在噴槍內(nèi)霧化后噴入蒸發(fā)塔內(nèi)蒸發(fā)干燥。

5結(jié)語

本項(xiàng)目將低溫多效閃蒸與噴霧干燥技術(shù)相結(jié)合，不需要對脫硫廢水進(jìn)行三聯(lián)箱處理+預(yù)處理，直接以脫硫廢水中的脫硫石膏為晶種，采用閃蒸技術(shù)實(shí)現(xiàn)脫除廢水中離子結(jié)晶，防止同種晶型、溶解度小的鹽析出附著于換熱管（或面）結(jié)垢。最后通過噴霧干燥技術(shù)，將廢水與壓縮空氣混合霧化后，利用燃煤電廠SCR出口高溫?zé)煔馀c霧化后的廢水混合蒸發(fā)，蒸發(fā)后的結(jié)晶鹽與煙氣一起回至除塵器入口，實(shí)現(xiàn)了廢水的零排放。該技術(shù)噸水運(yùn)行成本低，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，值得在脫硫廢水零排放領(lǐng)域大面積推廣及使用，對電廠及環(huán)保事業(yè)將會(huì)做出巨大的貢獻(xiàn)。

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[2]邵國華，方棣.電廠脫硫廢水正滲透膜濃縮零排放技術(shù)的應(yīng)用[J].工業(yè)水處理，2016（08）：109-112.

（作者單位：華能淮陰第二發(fā)電有限公司）