我国燃煤电厂主流的烟气脱硫技术是选取石灰石-石膏法湿法脱硫。为了维持脱硫塔内的氯离子浓度低于20 000 mg/L,需表排脱硫废水。表排的脱硫废水不仅蕴含脱硫过程产生的废水,还蕴含锅炉冲刷水、机组冷却水等,导致产生的废水水质*为恶劣。
目前由于环保政策的严格要求,尤其是从2015年4月14日颁布的《水传染防治行动打算》(即“水十条”),提出不容燃煤电厂脱硫废水表排;截至2018-06-06,建编的《发电厂废水治理设计规范》划定了电厂废水处置设施的设计规范,新增多条废水的设计要求,逐步推动废水零排放的实现。
针对废水零排放的要求,很多专家学者通过度析国内表钻研近况以及现实电厂案例运行了局,提出了几种脱硫废水零排放的技术路线,但技术的曲直仍需实际检验。
为了更科学有效选择脱硫废水处置技术,笔者对目前燃煤电厂脱硫废水处置技术进行汇总分析,凭据现实案例具体分析遍地理技术的优弊端,为燃煤电厂对脱硫废水零排放技术的选择提供参考。
01
脱硫废水技术路线选择的总准则
靠得住和经济性准则;一厂一策准则;协同性准则;无害化准则
02
脱硫废水预处置技术
常见的脱硫废水的预处置技术是化学沉淀法,如电厂普遍选取的三联箱技术、双碱法、石灰-烟路气法等。
三联箱处置技术作为脱硫废水的预处置技术,虽去除了废水中大量的钙镁易结垢离子,但未能去除其中高浓度的Cl-,需与其他处置技术相结合;同时其耗药量较大,三联箱处置技术在电厂分歧负荷、脱硫废水水质水量多变的情况下达不到预期的处置成效。
图1 三联箱处置工艺
双碱法可利用电厂原有的处置设施,运行矫捷性较高,但由于该技术要在较高的pH下运行,因而碱性药剂和纯碱(软化剂)投加量很大,污泥产生量高,系统占地面积较大。
图2 咸阳电厂双碱法脱硫废水预处置工艺
03
浓缩减量技术
目前浓缩减量技术重要分为膜法浓缩和热法浓缩。膜法浓缩蕴含正渗入(FO)、反渗入(RO)、电渗析(ED)、纳滤(NF)、膜蒸馏(MD)等;热法浓缩重要是依附蒸汽实现废水的蒸发,蕴含机械蒸汽再压缩(MVR)、多效蒸发(MED)、蒸汽动力压缩式(TVR)、多级闪蒸、降膜蒸发等,也可依附电厂烟气余热进行废水的蒸发浓缩减量,该技术无需引入大量蒸汽能源,节约成本,同时又能达到预期指标,实现了电厂的废热再利用。
膜法浓缩中的反渗入(RO)利用领域广,但易发生膜传染与结垢梗塞问题;正渗入(FO)属自觉过程,能耗低,无需额表压力,设备单一,其膜表表不易形成滤饼层,膜传染可逆,但需拔取相宜的罗致液,罗致液的再生需额表能量,同时,正渗入膜存在严重的内部浓差极化景象。电渗析(ED)技术拥有优异的处置成效、较低的运行能耗蹬着点。
综上,膜浓缩重要存在以下4个问题:① 成本。投资成本和运行用度高,蕴含能耗成本、洗濯成本、膜元件更换成本、设备维建、守护成本等。② 易结垢和梗塞。系统靠得住性差。③ 前处置要求高。膜组件对进水要求较高,需去除废水中悬浮物等杂质,增长了废水前处置成本。④ 占地面积大。需提供专一的场地以搭建膜组件等设备。
热法浓缩中的蒸汽浓缩是利用蒸汽进行废水蒸发,常见技术蕴含机械蒸汽再压缩技术(MVR)、多效强造循环蒸发(MED)。MVR系统较成熟,占地面积较幼,运行安稳,自动化水平高。但在盐水浓缩过程中,MVR系统运行仍存在盐浆排放过程中梗塞、风机叶轮易败坏等问题。流程上MVR技术比MED技术短,设备少,占地面积幼,蒸汽的亏损量较低,但在一次性投资成本上,MVR高于MED。利用蒸汽蒸发浓缩脱硫废水,选取MVR或MED技术,投资成本均偏高。
利用低温烟气余热进行废水的浓缩减量,使电厂的低温烟气余热得到有效利用,无需引入其他蒸汽等能源;可去除预处置单元,电厂也可自行收纳产生的浓盐水;附加处置设施可利用电厂现有的设备进行刷新,刷新用度不高,大幅削减了投资成本;由于浓缩塔可单独隔离与拆卸,方便运行守护。该技术将成为废水浓缩减量的新趋向。
图3 襄阳电厂脱硫废水零排放工艺路线
04
蒸发结晶技术
将浓缩后少量较高浓度的脱硫废水进行蒸发结晶,较为成熟的MVR蒸发结晶技术和多效蒸发结晶技术已得到普遍利用。目前利用电厂烟气余热进行蒸发结晶的技术,如旁路烟路蒸发、烟路喷雾蒸发等日渐成熟。
旁路烟路蒸发技术对电厂原有系统影响较幼,河南焦作万方2×350 MW机组引入旁路烟路蒸发结晶器系统,脱硫废水的体积流量削减4.3%,工艺补充水体积流量削减14.6%。国内旁路烟路钻研大多以数值仿照为主,短缺与现实拟合度较高的动力学模型;气液两相流雾化喷头孔径幼,处置复杂的未经预处置的废水时,易梗塞;同时雾化器密封件资料的耐温性有待提高;酸性脱硫废水在蒸发过程中易侵蚀蒸发器,需选择合理的脱硫废水前处置工艺或对蒸发结晶器内部涂防腐资料。
图4 旁路烟路蒸发结晶
除了利用旁路蒸发结晶器蒸发,还可选取蒸发塔蒸发。固然蒸发塔能较好实现废水的蒸发结晶,但利用过程中存在很多技术风险:结垢风险、守护难题、可利用率差、关键设备进口、占地面积大。
图5 蒸发塔蒸发结晶
烟路喷雾蒸发工艺单一、占地面积幼、无需加药,削减了投资运行守护用度,对除尘器无显著影响,不影响粉煤灰品质。但烟路蒸发受负荷的影响较大,处置量不及;喷嘴易梗塞;同时,空预器后烟温偏低。
图6烟路蒸发技术
05
废水零排放产品去向
脱硫废水零排放产品去向是零排放技术选择的关键。目前废水蒸发产生的结晶盐及高浓度含盐水重要有4种处置蹊径:① 转移入灰渣、液态排渣或粉煤灰中;② 产生的结晶盐可分为杂盐和纯盐,杂盐的利用价值较低,纯盐可被部门行衣符用,如在废水除硬过程中产生的Mg(OH)2可回收利用;③ 产生的高盐水可电解造氯,产生的次氯酸盐可用于循环水消毒;④ 高浓度盐水进行水泥固化造备构筑资料(如造砖、低等第建材),或直接抛弃。
06
脱硫废水盐分造备净水剂
脱硫废水盐分造备净水剂解决了脱硫废水高浓度氯离子难处置问题,使得废水可能二次利用,造得的净水剂可进行自用或表销,产生肯定的经济效益;该工艺产生的复合型净水剂,结合了聚合硫酸铁、聚合氯化铝、聚合氯化铁等净水剂的优势,可能对废水中的多种传染成分进行有效处置;此工艺不合电厂系统进行刷新,对整体电厂系统无影响。
图7脱硫废水盐分造备净水剂工艺流程
07
结语
1)大无数旧电厂的预处置技术仍选取三联箱设备,或对现有设备进行刷新;对于新建电厂,针对分歧电厂的废水特点,预处置环节有时可省略,削减废水处置的投资及运行成本。
2)对于硬度较低的废水可利用膜法进行浓缩处置,可实现较高的浓缩倍率,但其较高的投资及运行成本有待解决。
3)废水零排放技术路线需结合电厂的出产特点选择。由于电厂废水水质普遍较差,对电厂烟气余热的利用是将来废水处置技术的发展趋向,尤其在低温余热利用,但仍存在诸多问题。
4)脱硫废水的盐分造备净水剂,拥有对电厂运行无影响、产生的净水剂可能二次利用等安全性与经济性优势,值得进行深刻钻研。