火电厂脱硫废水零排放处理技术的探讨

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1 前言

火电厂脱硫废水因含有大量的悬浮物、有机物、重金属等,导致此部分水很难经过简单处理后回用或排放,目前大多电厂经过物理沉淀、化学加药处理后用作干灰伴湿。随着环境污染的加剧,环保排放要求的严苛,同时电厂干灰需综合利用,所以目前新建工程基本均要求脱硫废水实现“零排放”,已运行电厂则有可能要进行脱硫废水“零排放”的技术改造。脱硫废水治理工艺和设备繁杂且更新较快,特别是末端废水零排放处理的浓缩、结晶以及烟道蒸发等技术,其技术原理、成熟度、运行费用、操作维护量等均有待进一步实践验证,以便在系统初投资、运行费用以及社会效益之间取得平衡。

2 脱硫废水零排放处理工艺简介

实施废水零排放总的原则是先节水,再废水回用。首先采取有效措施降低火电厂的用水量,减少各类排水和废水的产生量;其次对火电厂内产生的各类排水、废水通过适当的技术控制手段,使其得到重复利用。

目前国内已投运的脱硫废水零排放处理工艺主要包括蒸发浓缩+结晶工艺或膜浓缩+结晶工艺,个别电厂采用了蒸发塘处理工艺或烟道蒸发处理工艺。

2.1 蒸发塘处理工艺 蒸发塘处理工艺是将脱硫废水排至蒸发塘,依靠自然蒸发实现脱硫废水的零排放。蒸发塘面积需通过排水量与蒸发量的平衡计算来确定,该处理工艺受自然环境(包括年降雨量、蒸发量)的影响,而且一般占地很大,当排放量大于蒸发量时,蒸发塘的库存年限要满足相关规定。

国内个别电厂采用了改进的蒸发塘处理工艺—机械雾化蒸发技术,即在原有蒸发塘基础上增加废水雾化喷洒设备,将蒸发塘内的废水反复雾化喷洒,这种方法可解决自然蒸发的缺点,但受一年四季风向变化、蒸发强度、空气湿度等的影响较大,而且对周边环境的影响也要进行评估。

2.2 浓缩、结晶工艺 采用浓缩、结晶工艺的处理原则为:先将脱硫废水进行浓缩减量,尽量减少结晶设备的进水量,从而降低设备的初投资,其原则性工艺流程如图2-1。

图2-1 原则性工艺流程原则性工艺流程

废水浓缩方式主要有两类,即膜浓缩和蒸发浓缩。国外也有膜蒸馏、载气萃取等技术的应用。

膜浓缩目前国内已经有实际运行案例的工艺包括正渗透膜、高效反渗透膜、叠管式高压反渗透膜等,电驱离子膜处于电厂现场中试阶段。蒸发浓缩通常采用带机械蒸汽再压缩(MVR)的降膜蒸馏浓缩器,MVR可将蒸汽压缩到较高压力,实现能量的再循环,从而降低一次能源的消耗。结晶系统多采用蒸汽驱动强制循环结晶器。

2.3 烟道蒸发处理工艺 烟道蒸发处理工艺是利用烟气对脱硫废水实施“零排放”的处理,即在锅炉尾部烟道空气预热器与除尘器之间装设蒸发雾化装置,将脱硫废水输送至雾化装置,同时注入压缩空气,将脱硫废水在除尘器前的烟道内完全雾化,雾化液滴吸收烟气的余热后蒸发,随烟气排放至脱硫吸收塔内,液滴中的固体杂质则与和灰一起悬浮在烟气中,随烟气进入电除尘器,被电极捕捉,与灰一起外排[1]。

该工艺的关键在于电厂单位时间内产生的脱硫废水要在单位时间内完全蒸发,否则未完全汽化的雾滴会对烟道和电除尘器产生腐蚀、积垢。

2.4 IF处理工艺 IF全称Incinerating Furnace,是将电厂启动锅炉与烟道喷雾蒸发相结合的一种处理工艺。

脱硫废水通常先经过简单的预处理,去除悬浮物及有结垢倾向的离子态杂质后,通过蒸发雾化装置,将一部分脱硫废水喷入启动锅炉炉膛内与燃料混合,雾化液滴被燃料燃烧的热量蒸发,随烟气排放,废水中的固体杂质则和灰一起悬浮在烟气中,随烟气进入烟道内;另一部分剩余的脱硫废水通过喷嘴雾化喷入主机电除尘器和空气预热器之间的烟道内,在烟道内蒸干。

在电厂机组正常运行后,启动锅炉连续运行产生的蒸汽,冬季除作为厂内采暖或伴热蒸汽外,还可通过换热器提高主机凝结水水温,提高机组热效率,原则性流程图如图2-2。

图2-2 IF原则性流程图

3 脱硫废水零排放处理工艺比较

表3-1为上述几种脱硫废水零排放处理工艺的简要对比表。

表3-1 脱硫废水零排放处理工艺简要对比表

设备投资以该工艺投资为基准1计。该工艺没有通用性,不做比较。约为基准工艺的20-50%,知识产权费用占比较高。约为基准工艺的40-60%,比烟道蒸发处理工艺投资高,适用性广一些。

4 结论

综上所述,目前各种脱硫废水未端处理工艺对脱硫废水实施零排放,均没有较理想的技术工艺,当前,建议分步实施,首期建设至工艺流程的预处理、脱硫设施车间产水水质先满足DL/T997—2006水质要求,再浓缩减量,根据环评要求,利用厂内现有设施进行厂内消耗,不外排,并进一步探讨脱硫废水未端技术,从而实现真正的零排放。