火電廠脫硫廢水零排放處理技術的探討

國家能源集團山東電力有限公司 山東 濟南 250013

1 前言

火電廠脫硫廢水因含有大量的懸浮物、有機物、重金屬等,導致此部分水很難經過簡單處理后回用或排放,目前大多電廠經過物理沉淀、化學加藥處理后用作干灰伴濕。隨著環境污染的加劇,環保排放要求的嚴苛,同時電廠干灰需綜合利用,所以目前新建工程基本均要求脫硫廢水實現“零排放”,已運行電廠則有可能要進行脫硫廢水“零排放”的技術改造。脫硫廢水治理工藝和設備繁雜且更新較快,特別是末端廢水零排放處理的濃縮、結晶以及煙道蒸發等技術,其技術原理、成熟度、運行費用、操作維護量等均有待進一步實踐驗證,以便在系統初投資、運行費用以及社會效益之間取得平衡。

2 脫硫廢水零排放處理工藝簡介

實施廢水零排放總的原則是先節水,再廢水回用。首先采取有效措施降低火電廠的用水量,減少各類排水和廢水的產生量;其次對火電廠內產生的各類排水、廢水通過適當的技術控制手段,使其得到重復利用。

目前國內已投運的脫硫廢水零排放處理工藝主要包括蒸發濃縮+結晶工藝或膜濃縮+結晶工藝,個別電廠采用了蒸發塘處理工藝或煙道蒸發處理工藝。

2.1 蒸發塘處理工藝 蒸發塘處理工藝是將脫硫廢水排至蒸發塘,依靠自然蒸發實現脫硫廢水的零排放。蒸發塘面積需通過排水量與蒸發量的平衡計算來確定,該處理工藝受自然環境(包括年降雨量、蒸發量)的影響,而且一般占地很大,當排放量大于蒸發量時,蒸發塘的庫存年限要滿足相關規定。

國內個別電廠采用了改進的蒸發塘處理工藝—機械霧化蒸發技術,即在原有蒸發塘基礎上增加廢水霧化噴灑設備,將蒸發塘內的廢水反復霧化噴灑,這種方法可解決自然蒸發的缺點,但受一年四季風向變化、蒸發強度、空氣濕度等的影響較大,而且對周邊環境的影響也要進行評估。

2.2 濃縮、結晶工藝 采用濃縮、結晶工藝的處理原則為:先將脫硫廢水進行濃縮減量,盡量減少結晶設備的進水量,從而降低設備的初投資,其原則性工藝流程如圖2-1。

圖2-1 原則性工藝流程原則性工藝流程

廢水濃縮方式主要有兩類,即膜濃縮和蒸發濃縮。國外也有膜蒸餾、載氣萃取等技術的應用。

膜濃縮目前國內已經有實際運行案例的工藝包括正滲透膜、高效反滲透膜、疊管式高壓反滲透膜等,電驅離子膜處于電廠現場中試階段。蒸發濃縮通常采用帶機械蒸汽再壓縮(MVR)的降膜蒸餾濃縮器,MVR可將蒸汽壓縮到較高壓力,實現能量的再循環,從而降低一次能源的消耗。結晶系統多采用蒸汽驅動強制循環結晶器。

2.3 煙道蒸發處理工藝 煙道蒸發處理工藝是利用煙氣對脫硫廢水實施“零排放”的處理,即在鍋爐尾部煙道空氣預熱器與除塵器之間裝設蒸發霧化裝置,將脫硫廢水輸送至霧化裝置,同時注入壓縮空氣,將脫硫廢水在除塵器前的煙道內完全霧化,霧化液滴吸收煙氣的余熱后蒸發,隨煙氣排放至脫硫吸收塔內,液滴中的固體雜質則與和灰一起懸浮在煙氣中,隨煙氣進入電除塵器,被電極捕捉,與灰一起外排[1]。

該工藝的關鍵在于電廠單位時間內產生的脫硫廢水要在單位時間內完全蒸發,否則未完全汽化的霧滴會對煙道和電除塵器產生腐蝕、積垢。

2.4 IF處理工藝 IF全稱Incinerating Furnace,是將電廠啟動鍋爐與煙道噴霧蒸發相結合的一種處理工藝。

脫硫廢水通常先經過簡單的預處理,去除懸浮物及有結垢傾向的離子態雜質后,通過蒸發霧化裝置,將一部分脫硫廢水噴入啟動鍋爐爐膛內與燃料混合,霧化液滴被燃料燃燒的熱量蒸發,隨煙氣排放,廢水中的固體雜質則和灰一起懸浮在煙氣中,隨煙氣進入煙道內;另一部分剩余的脫硫廢水通過噴嘴霧化噴入主機電除塵器和空氣預熱器之間的煙道內,在煙道內蒸干。

在電廠機組正常運行后,啟動鍋爐連續運行產生的蒸汽,冬季除作為廠內采暖或伴熱蒸汽外,還可通過換熱器提高主機凝結水水溫,提高機組熱效率,原則性流程圖如圖2-2。

圖2-2 IF原則性流程圖

3 脫硫廢水零排放處理工藝比較

表3-1為上述幾種脫硫廢水零排放處理工藝的簡要對比表。

表3-1 脫硫廢水零排放處理工藝簡要對比表

設備投資以該工藝投資為基準1計。該工藝沒有通用性,不做比較。約為基準工藝的20-50%,知識產權費用占比較高。約為基準工藝的40-60%,比煙道蒸發處理工藝投資高,適用性廣一些。

4 結論

綜上所述,目前各種脫硫廢水未端處理工藝對脫硫廢水實施零排放,均沒有較理想的技術工藝,當前,建議分步實施,首期建設至工藝流程的預處理、脫硫設施車間產水水質先滿足DL/T997—2006水質要求,再濃縮減量,根據環評要求,利用廠內現有設施進行廠內消耗,不外排,并進一步探討脫硫廢水未端技術,從而實現真正的零排放。