燃煤電廠脫硫廢水零排放處理工程實(shí)例研究

彭足仁，高然

（深圳能源資源綜合開(kāi)發(fā)有限公司，廣東 深圳 518000）

在我國(guó)燃煤電廠中，為排放達(dá)標(biāo)，脫硫廢水處理工藝普遍采用化學(xué)沉淀法。經(jīng)達(dá)標(biāo)處理后的脫硫廢水具有水量大、高濁度、高鹽分、高濃度硬度離子和氯離子的特點(diǎn)，未經(jīng)深度處理，在電廠內(nèi)部難以全部循環(huán)利用。隨著環(huán)保政策的日益嚴(yán)格，電廠廢水“零排放”處理成為趨勢(shì)，要求深度處理工藝的技術(shù)應(yīng)具有很高的可靠性和經(jīng)濟(jì)性。目前的電廠廢水“零排放”工藝是指不向環(huán)境中排出任何廢液，各工序排出的廢水可循環(huán)使用，廢水中的污染物及鹽類(lèi)可經(jīng)濃縮結(jié)晶后，作為化工原料回收利用或安全填埋或混合在電廠固體排放物如灰渣等達(dá)到無(wú)害化處理和廢物利用。

1 預(yù)處理+多效蒸發(fā)結(jié)晶工藝

1.1 工藝流程

以國(guó)內(nèi)首例脫硫廢水零排放工程的廣東省河源電廠脫硫廢水零排放項(xiàng)目為代表。預(yù)處理采用化學(xué)沉淀法，通過(guò)中和、沉淀、絮凝等工藝去除脫硫廢水中的重金屬、硬度和懸浮物等污染物。多效蒸發(fā)法是通過(guò)蒸汽加熱廢水至沸騰，水蒸氣經(jīng)冷卻后重新凝結(jié)成水而重復(fù)利用，廢水中的溶解性固體被留在廢水濃縮液中，以晶體鹽的形式析出。

1.2 工藝特點(diǎn)

（1）產(chǎn)出全部實(shí)現(xiàn)資源化利用，結(jié)晶鹽作為工業(yè)原料回收利用，污泥利用于建材生產(chǎn)或進(jìn)行固化填埋，蒸發(fā)冷凝水可作為鍋爐補(bǔ)給水水源。

（2）該工藝運(yùn)行可靠性高、穩(wěn)定性好。

（3）多效蒸發(fā)技術(shù)熱效率高、適應(yīng)水質(zhì)波動(dòng)范圍大，系統(tǒng)操作安全可靠。

（4）熱源為電廠輔助蒸汽，能耗較高，噸水汽耗約0.3t。對(duì)于熱電廠而言，考慮到蒸汽的價(jià)值，本工藝運(yùn)行成本較高；對(duì)于有富余蒸汽利用的燃煤電廠，運(yùn)行成本相應(yīng)降低。

2 預(yù)處理+膜分鹽+MVR濃縮結(jié)晶工藝

2.1 工藝流程

以山西省盂縣電廠2×1000MW燃煤機(jī)組脫硫廢水零排放項(xiàng)目為代表。預(yù)處理采用化學(xué)沉淀法；膜處理采用“微濾膜+納濾膜”組合，微濾膜的作用是過(guò)濾、澄清；納濾膜的作用是截留硫酸鹽和殘余硬度，提高結(jié)晶鹽中氯化鈉的純度。經(jīng)過(guò)納濾膜分離，結(jié)晶鹽中氯化鈉含量可從90%提高到97.5%及以上，達(dá)到精制工業(yè)鹽二級(jí)及以上標(biāo)準(zhǔn)，滿(mǎn)足資源化利用的要求。

MVR蒸發(fā)器在每次系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，需依靠外來(lái)新蒸汽作為熱源加熱；正常運(yùn)行切換至機(jī)械蒸汽壓縮系統(tǒng)后，僅在結(jié)晶鹽干燥過(guò)程需要少量外來(lái)蒸汽。

2.2 工藝特點(diǎn)

（1）產(chǎn)出全部實(shí)現(xiàn)資源化利用：蒸發(fā)冷凝水回用于電廠工業(yè)水系統(tǒng)補(bǔ)水，固體工業(yè)鹽作為工業(yè)原料資源化收利用。

（2）膜處理工藝采用納濾膜截留水中的硫酸根等二價(jià)離子，回流至前端，充分利用濃水中的硫酸根去除鈣硬，降低碳酸鈉的投加量，減少系統(tǒng)運(yùn)行成本，提升工業(yè)結(jié)晶鹽品質(zhì)。

（3）采用MVR工藝的熱法濃縮，較一級(jí)反滲透膜法濃縮的減量化程度更高，可濃縮至含鹽量達(dá)20%以上；較二級(jí)反滲透膜法濃縮，綜合考慮膜的更換、運(yùn)行、化學(xué)清洗費(fèi)用，MVR濃縮工藝的投資及運(yùn)行成本較低。

（4）該工藝運(yùn)行可靠性高、穩(wěn)定性好。

3 煙道直噴蒸發(fā)工藝

3.1 工藝流程

以?xún)?nèi)蒙土右電廠廢水零排放項(xiàng)目為代表，脫硫廢水經(jīng)雙流體噴嘴霧化后，直接噴入空氣預(yù)熱器和電除塵器間的水平煙道，利用高溫?zé)煔馐箯U水完全蒸發(fā)，廢水中的污染物轉(zhuǎn)化為固體鹽類(lèi)，隨煙氣中的飛灰一起被電除塵器捕捉收集，混摻入粉煤灰中。

3.2 工藝特點(diǎn)

（1）流程簡(jiǎn)單、投資和運(yùn)行成本低、占地面積小。

（2）為保證霧化后廢水完全蒸干，要求直煙道長(zhǎng)度10m以上。

（3）噴嘴易結(jié)垢、堵塞，噴嘴清洗頻次較高。

（4）水蒸氣隨著煙氣一起進(jìn)入脫硫系統(tǒng)，凝結(jié)到吸收塔漿液中而降低脫硫補(bǔ)充水。同時(shí)也有大量水蒸氣隨煙囪排出，易產(chǎn)生“煙羽現(xiàn)象”，可能面臨環(huán)保輿論壓力。

（5）低負(fù)荷時(shí)，因煙溫降低，廢水液滴難于完全蒸干，容易在煙道中掛壁，造成煙道腐蝕及結(jié)垢。

（6）雜鹽摻入粉煤灰后，影響粉煤灰中氯離子含量，會(huì)降低粉煤灰的品質(zhì)。

（7）熱源采用高溫?zé)煔?，?duì)鍋爐效率影響較大。

4 煙道旁路蒸發(fā)工藝

4.1 預(yù)處理+膜濃縮+煙道旁路噴霧蒸發(fā)工藝

4.1.1 工藝流程

以萬(wàn)方電廠脫硫廢水零排放項(xiàng)目為代表，脫硫廢水經(jīng)化學(xué)軟化、微濾膜過(guò)濾和反滲透膜濃縮減量處理后，進(jìn)入設(shè)置在電除塵前的脫硫廢水旁路煙氣蒸發(fā)系統(tǒng)。高溫?zé)煔鈱㈧F化后的脫硫廢水快速的蒸發(fā)，水蒸氣和混鹽隨煙氣一起進(jìn)入電除塵器之前的煙道，混鹽隨粉塵一起在除塵器內(nèi)被捕捉，水蒸氣進(jìn)入脫硫系統(tǒng)。

4.1.2 工藝特點(diǎn)

（1）經(jīng)過(guò)預(yù)處理+膜濃縮處理后，減緩霧化噴頭堵塞、結(jié)垢。

（2）熱源采用高溫?zé)煔?，?duì)鍋爐效率有一定影響。

（3）大量的水蒸氣隨煙囪排出，若不提高煙氣溫度，易形成“煙羽現(xiàn)象”。

（4）粉煤灰品質(zhì)會(huì)下降。

4.2 低溫?zé)煔馀月窛饪s+熱風(fēng)蒸發(fā)工藝

4.2.1 工藝流程

以泰州電廠脫硫廢水零排放項(xiàng)目為代表。在脫硫塔前設(shè)置旁路蒸發(fā)濃縮裝置，脫硫廢水在塔內(nèi)循環(huán)噴淋，抽取低溫?zé)煔鈱?duì)塔內(nèi)脫硫廢水進(jìn)行濃縮處理，水蒸氣隨煙氣進(jìn)入脫硫系統(tǒng)，濃縮液經(jīng)調(diào)質(zhì)后進(jìn)入壓濾機(jī)，泥餅外運(yùn)處置；濾液進(jìn)入熱風(fēng)旁路干燥塔，抽取經(jīng)空預(yù)器加熱后的熱二次風(fēng)將霧化后的濾液快速蒸干，含塵氣體進(jìn)入電除塵系統(tǒng)前煙道，隨煙道氣進(jìn)行后續(xù)處理。

4.2.2 工藝特點(diǎn)

（1）利用低溫?zé)煔膺M(jìn)行廢水濃縮減量，減少熱風(fēng)用量，降低對(duì)鍋爐效率和煤耗的影響，提高廢水處理的經(jīng)濟(jì)性。

（2）系統(tǒng)占地面積較小，投資費(fèi)用較低。

（3）引入低溫?zé)煔夂蜔岫物L(fēng)須設(shè)置引風(fēng)機(jī)。

（4）引入低溫?zé)煔鈱?duì)脫硫廢水不斷濃縮，塔內(nèi)漿液PH極低。

（5）抽取熱二次風(fēng)將降低鍋爐熱效率，導(dǎo)致送風(fēng)機(jī)等輔機(jī)參數(shù)增大以及發(fā)電煤耗增加。

（6）會(huì)產(chǎn)生“煙羽現(xiàn)象”，粉煤灰品質(zhì)會(huì)下降。

4.3 煙道旁路旋轉(zhuǎn)噴霧蒸發(fā)工藝

4.3.1 工藝流程

以臨汾熱電脫硫廢水零排放項(xiàng)目為代表，脫硫廢水通過(guò)高速旋轉(zhuǎn)霧化器噴入旁路煙氣干燥塔內(nèi)，利用高溫?zé)煔獾臒崃靠焖僬舾?。鹽類(lèi)和雜質(zhì)最后形成粉末狀的產(chǎn)物，隨煙氣進(jìn)入電除塵器捕捉，摻入粉煤灰，或在干燥塔底部經(jīng)過(guò)高速渦流分離后，單獨(dú)收集處理。

4.3.2 工藝特點(diǎn)

（1）流程簡(jiǎn)單，操作方便，占地較小，投資費(fèi)用較低。

（2）未經(jīng)濃縮減量的脫硫廢水需要引入大量的高溫?zé)煔鈱?duì)其進(jìn)行蒸發(fā)，對(duì)鍋爐效率和煤耗的影響較大。

（3）未經(jīng)處理的脫硫廢水進(jìn)入高速旋轉(zhuǎn)霧化噴頭，容易在噴嘴處析出結(jié)晶物，造成噴嘴堵塞、結(jié)垢。

（4）會(huì)產(chǎn)生“煙羽現(xiàn)象”，粉煤灰品質(zhì)會(huì)下降。

5 不同零排放處理技術(shù)的適用范圍

對(duì)比不同的脫硫廢水零排放技術(shù)，其優(yōu)缺點(diǎn)使得工藝技術(shù)的適用范圍有所限制，具體總結(jié)如下：

“預(yù)處理+多效蒸發(fā)”技術(shù)因蒸汽耗量較大，適用于有富余蒸汽的電廠，利用其廢熱，節(jié)能降耗；該技術(shù)可集中化配置，資源化利用程度高。

“預(yù)處理+膜分鹽+MVR蒸發(fā)濃縮結(jié)晶”技術(shù)蒸汽耗量較小，能耗較低，蒸發(fā)處理量不受限，可集中化設(shè)置，資源化利用程度高，適用范圍較廣。

“煙道直噴蒸發(fā)”技術(shù)適用于無(wú)額外用地的電廠改造項(xiàng)目，要求機(jī)組負(fù)荷波動(dòng)小，煙道具有一定長(zhǎng)度；該技術(shù)須單元機(jī)組配置。

“煙道蒸發(fā)”技術(shù)因?qū)Ψ勖夯移焚|(zhì)影響較大，不適用于粉煤灰品質(zhì)為二級(jí)及以上的電廠；抽取高溫?zé)煔獾恼舭l(fā)技術(shù)、電廠煤耗和鍋爐效率影響較大。

此外，利用煙氣作為蒸發(fā)熱源的工藝，不適用于環(huán)保要求有消除“白煙”的地區(qū)。