電廠脫硫廢水零排放控制與研究

張利群 張萬里

摘 要：隨著環(huán)保要求越來越嚴格，多數(shù)電廠完成了石灰石-石膏濕法煙氣脫硫改造?？刂泼摿驈U水成為困擾火電廠的一個難題，通過運行參數(shù)和系統(tǒng)優(yōu)化，可實現(xiàn)脫硫廢水零排放。

關鍵詞：電廠;脫硫廢水零排放;控制與研究

1電廠脫硫廢水現(xiàn)狀

目前隨著環(huán)保壓力加大，電廠鍋爐燃燒后的二氧化硫排放量，要求控制在35mg/Nm3以內(nèi)，多數(shù)電廠完成了石灰石-石膏濕法煙氣脫硫超低排放改造。為解決煙氣中的二氧化硫污染問題，燃煤電廠都配有煙氣脫硫系統(tǒng)，在脫硫系統(tǒng)運行過程中，需外排一定量的廢水。就常規(guī)2X350MW超臨界燃煤機組而言，脫硫廢水量約6-12m3/h，脫硫廢水水質(zhì)復雜，其中溶解性鹽類含量高達30000～50000mg/L，不易處理，成為困擾火電廠的一個難題。因此，從某種程度而言，電廠終端廢水零排放就是脫硫廢水的零排放，或者說是以脫硫廢水為主的高含鹽廢水的零排放[1]。

2控制脫硫廢水的主要策略

脫硫系統(tǒng)排放脫硫廢水主要是為了降低脫硫漿液中的氯離子含量，一方面保持漿液中氯離子及其它通過煙道氣進入漿液中的溶解性鹽類的物料平衡，另一方面降低氯離子濃度有利于減緩設備材質(zhì)的腐蝕，保障設備安全。因此，脫硫廢水中不僅含有大量的懸浮物，而且含有大量的溶解性鹽類，這些鹽類用常規(guī)的化學沉淀或過濾等方式是無法去除的，加深了脫硫廢水零排放的難度。通過優(yōu)化運行，可控制一部分脫硫廢水外排，但外排的廢水只有經(jīng)過終端處理，才可實現(xiàn)廢水零排放。脫硫廢水零排放的終極目標是實現(xiàn)固液分離，常用的廢水零排放技術包括：蒸發(fā)（如自然蒸發(fā)+ 電驅(qū)動蒸發(fā)、煙道余熱蒸發(fā)）、噴灑（如煤場、灰場噴灑）等。

2.1控制脫硫廢水的產(chǎn)生

脫硫廢水產(chǎn)生的主要原因是在石灰石-石膏濕法煙氣脫硫系統(tǒng)運行過程中，為了維持脫硫系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行，確保較高的脫硫效率，需外排一定量的廢水，優(yōu)化脫硫系統(tǒng)運行可適當降低脫硫廢水的外排量。主要運行優(yōu)化有：

（1）維持脫硫漿液Cl-在設計水平運行。脫硫系統(tǒng)內(nèi)Cl-主要來自于煙氣中的HCl和工藝水中的Cl-，隨著系統(tǒng)連續(xù)運行，Cl-會在系統(tǒng)中不斷富集。由于液相中Ca2+和Cl-配成CaCl2，溶解的Ca2+質(zhì)量濃度隨Cl-質(zhì)量濃度增加而增加，會抑制石灰石的溶解，降低了液相的堿度。在消耗同樣石灰石的情況下，脫硫效率明顯降低。為維持較高的脫硫效率，需排放廢水以降低Cl-質(zhì)量濃度。同時，Cl-的富集會加大漿液對設備和管道的腐蝕，為了保證系統(tǒng)安全、穩(wěn)定運行，也需排放廢水以降低Cl-質(zhì)量濃度。濕法石灰石-石膏煙氣脫硫系統(tǒng)設備材料一般是按40g/L的氯離子濃度設計選用，通常吸收塔漿液中Cl-含量按20g/L設計運行，但在電廠實際運行中，脫硫系統(tǒng)漿液中Cl-濃度大部分時間都維持在小于10g/L運行[2]。

（2）避免脫硫塔漿液起泡拋漿。由于吸收塔液位多采用裝在吸收塔底部的壓差式液位計測量，脫硫控制系統(tǒng)顯示的液位是根據(jù)差壓變送器測得的差壓與吸收塔內(nèi)漿液密度計算得出，而吸收塔內(nèi)真實液位——吸收塔氣泡會造成的“虛假水位”相對于顯示數(shù)據(jù)偏高，同時由于攪拌器攪拌、氧化空氣鼓入、漿液噴淋等因素的綜合影響而引起液位波動，從而導致吸收塔間歇性溢流。當脫硫漿液從吸收塔溢流管溢流后，吸收塔的有效液位在短時間內(nèi)急劇下降，液面將無法維持原設計水平，造成脫硫效率降低，致使?jié){液中亞硫酸鹽的含量逐漸升高，石膏產(chǎn)生的品質(zhì)得到惡化。電廠脫硫系統(tǒng)因受吸收塔漿液起泡影響被動采取外排廢水。吸收塔漿液起泡的處理措施有：①在吸收塔排水坑里定期適當加入消泡劑，減少泡沫層。②在保證氧化效果的前提下，適當降低吸收塔工作液位，減小漿液溢流量，防止?jié){液進入吸收塔入口煙道。③降低吸收塔漿液密度，加大石膏排出量，不斷補入新鮮漿液。

2.2脫硫廢水的終端處理

（1）煙道余熱蒸發(fā)法。煙道余熱蒸發(fā)處理工藝是將預處理后的脫硫廢水，通過霧化噴嘴霧化后噴入電除塵以及空預器之間的尾部煙道，霧化液滴吸收煙道氣余熱后得到迅速蒸發(fā)產(chǎn)生的固體顆粒物和灰一起懸浮在煙道氣中，并隨煙氣進入電除塵，被振打后隨灰一起排出，實現(xiàn)固液分離;脫硫廢水蒸汽隨煙道尾氣外排，進入脫硫系統(tǒng)，在脫硫系統(tǒng)中被脫硫吸收液吸收，實現(xiàn)了水的循環(huán)利用。煙道余熱蒸發(fā)法的優(yōu)點：設備簡單，無需添加化學藥劑、投資小、運營成本低、系統(tǒng)缺陷少;運行操作簡單，廢水中的污染物以灰分形式排出，無需安裝污泥處置。同時向脫硫廢水中加入適當?shù)幕瘜W藥劑后再進行煙道蒸發(fā)處理，還促進煙氣中其他污染物的去除[3]。

（2）濃縮+蒸發(fā)結晶法。經(jīng)預處理后的脫硫廢水，進入膜濃縮和蒸發(fā)濃縮裝置主體后，其溶解性鹽類達到一定濃度后，進入蒸發(fā)器的廢水通過蒸汽或電熱器加熱至沸騰，廢水中的水分逐漸蒸發(fā)成水蒸汽，而把水蒸氣經(jīng)進一步冷卻后可再次使用，廢水中的溶解性固體被繼續(xù)存留在殘液中，隨著濃縮倍數(shù)的提高，最終以晶體形式析出，得到固體鹽和回用水，實現(xiàn)固液分離。鑒于蒸發(fā)法存在能耗高、設備易結垢和投資大等缺點，這也成為限制其應用的重要因素[4]。

煙道余熱蒸發(fā)，優(yōu)點：低成本新技術，投資成本低、運行成本低;缺點：①應用時間不長、業(yè)績較少;②受電廠負荷波動影響較大。

（3）煤場、灰場噴灑法。脫硫廢水可通過煤場和灰場進行噴灑，或者干灰伴濕等方式進行消化，這種方法因投資成本、運行成本低，在電廠中使用較廣，但也存在諸多缺點：①脫硫廢水的鹽份主要來自煤和石灰石，廢水回用煤場噴淋，會導致氯根在系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)聚集;②廢水噴灑至煤場，增加煤炭中氯離子含量，在爐膛內(nèi)的高溫條件下，會加劇對鍋爐本體材質(zhì)的腐蝕，影響系統(tǒng)的安全運行;增加了氯離子與脫硝采用的氨氣形成氯化銨，影響脫硝系統(tǒng)運行;③脫硫廢水連續(xù)排放且量較大，而煤場噴淋為間歇回用，無法全部回用。冬天或雨天灰場需要噴灑量較小，脫硫廢水無法全部利用。④如煤灰綜合利用時，對灰的濕度和品質(zhì)有一定要求，并且灰場存灰量可能較少，無法利用脫硫廢水。

結論

膜濃縮和電驅(qū)動蒸發(fā)該技術雖投資成本及運行成本高，但是系統(tǒng)具有較強的獨立性，生產(chǎn)工藝相對成熟。煙道余熱蒸發(fā)技術作為新技術，還存在許多潛在問題還需進一步研究。根據(jù)上述對比分析，電廠可優(yōu)先采用煤場、灰場噴灑，多余部分采用煙道余熱蒸發(fā)或膜濃縮+電驅(qū)動蒸發(fā)等相結合的技術路線，最終實現(xiàn)終端廢水零排放。

參考文獻

[1]張山山，王仁雷，晉銀佳，唐國瑞.燃煤電廠脫硫廢水零排放處理技術研究應用及進展[J].華電技術，2019，41（12）：25-30.

[2]夏賽，衛(wèi)新來，金杰，陳俊.燃煤電廠脫硫廢水處理技術研究進展[J].現(xiàn)代化工，2020，40（01）：46-49.

[3]洪威.火力發(fā)電廠脫硫廢水“零排放”技術路線分析[J].能源與節(jié)能，2019（10）：73-74+111.

[4]張忠梅.燃煤電廠脫硫廢水零排放技術探討[J].節(jié)能與環(huán)保，2019（10）：47-48.，