火電廠脫硫廢水零排放處理技術(shù)的探討

國家能源集團(tuán)山東電力有限公司 山東 濟(jì)南 250013

1 前言

火電廠脫硫廢水因含有大量的懸浮物、有機(jī)物、重金屬等,導(dǎo)致此部分水很難經(jīng)過簡單處理后回用或排放,目前大多電廠經(jīng)過物理沉淀、化學(xué)加藥處理后用作干灰伴濕。隨著環(huán)境污染的加劇,環(huán)保排放要求的嚴(yán)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(xiàn)“零排放”,已運(yùn)行電廠則有可能要進(jìn)行脫硫廢水“零排放”的技術(shù)改造。脫硫廢水治理工藝和設(shè)備繁雜且更新較快,特別是末端廢水零排放處理的濃縮、結(jié)晶以及煙道蒸發(fā)等技術(shù),其技術(shù)原理、成熟度、運(yùn)行費(fèi)用、操作維護(hù)量等均有待進(jìn)一步實踐驗證,以便在系統(tǒng)初投資、運(yùn)行費(fèi)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(jié)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(chǎn)生量;其次對火電廠內(nèi)產(chǎn)生的各類排水、廢水通過適當(dāng)?shù)募夹g(shù)控制手段,使其得到重復(fù)利用。

目前國內(nèi)已投運(yùn)的脫硫廢水零排放處理工藝主要包括蒸發(fā)濃縮+結(jié)晶工藝或膜濃縮+結(jié)晶工藝,個別電廠采用了蒸發(fā)塘處理工藝或煙道蒸發(fā)處理工藝。

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

國內(nèi)個別電廠采用了改進(jìn)的蒸發(fā)塘處理工藝—機(jī)械霧化蒸發(fā)技術(shù),即在原有蒸發(fā)塘基礎(chǔ)上增加廢水霧化噴灑設(shè)備,將蒸發(fā)塘內(nèi)的廢水反復(fù)霧化噴灑,這種方法可解決自然蒸發(fā)的缺點,但受一年四季風(fēng)向變化、蒸發(fā)強(qiáng)度、空氣濕度等的影響較大,而且對周邊環(huán)境的影響也要進(jìn)行評估。

2.2 濃縮、結(jié)晶工藝 采用濃縮、結(jié)晶工藝的處理原則為:先將脫硫廢水進(jìn)行濃縮減量,盡量減少結(jié)晶設(shè)備的進(jìn)水量,從而降低設(shè)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(fā)濃縮。國外也有膜蒸餾、載氣萃取等技術(shù)的應(yīng)用。

膜濃縮目前國內(nèi)已經(jīng)有實際運(yùn)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(qū)離子膜處于電廠現(xiàn)場中試階段。蒸發(fā)濃縮通常采用帶機(jī)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(xiàn)能量的再循環(huán),從而降低一次能源的消耗。結(jié)晶系統(tǒng)多采用蒸汽驅(qū)動強(qiáng)制循環(huán)結(jié)晶器。

2.3 煙道蒸發(fā)處理工藝 煙道蒸發(fā)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(yù)熱器與除塵器之間裝設(shè)蒸發(fā)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(nèi)完全霧化,霧化液滴吸收煙氣的余熱后蒸發(fā),隨煙氣排放至脫硫吸收塔內(nèi),液滴中的固體雜質(zhì)則與和灰一起懸浮在煙氣中,隨煙氣進(jìn)入電除塵器,被電極捕捉,與灰一起外排[1]。

該工藝的關(guān)鍵在于電廠單位時間內(nèi)產(chǎn)生的脫硫廢水要在單位時間內(nèi)完全蒸發(fā),否則未完全汽化的霧滴會對煙道和電除塵器產(chǎn)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(fā)相結(jié)合的一種處理工藝。

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

在電廠機(jī)組正常運(yùn)行后,啟動鍋爐連續(xù)運(yùn)行產(chǎn)生的蒸汽,冬季除作為廠內(nèi)采暖或伴熱蒸汽外,還可通過換熱器提高主機(jī)凝結(jié)水水溫,提高機(jī)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(shè)備投資以該工藝投資為基準(zhǔn)1計。該工藝沒有通用性,不做比較。約為基準(zhǔn)工藝的20-50%,知識產(chǎn)權(quán)費(fèi)用占比較高。約為基準(zhǔn)工藝的40-60%,比煙道蒸發(fā)處理工藝投資高,適用性廣一些。

4 結(jié)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(shù)工藝,當(dāng)前,建議分步實施,首期建設(shè)至工藝流程的預(yù)處理、脫硫設(shè)施車間產(chǎn)水水質(zhì)先滿足DL/T997—2006水質(zhì)要求,再濃縮減量,根據(jù)環(huán)評要求,利用廠內(nèi)現(xiàn)有設(shè)施進(jìn)行廠內(nèi)消耗,不外排,并進(jìn)一步探討脫硫廢水未端技術(shù),從而實現(xiàn)真正的零排放。