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            低成本脱硫废水零排放技术与应用

            发布时间: 2019-11-15     来源: 北极星环保网

            介绍一种新的低成本实现脱硫废水零排放的技术,以国家能源集团泰州发电有限公司#2机组1000MW超临界一次再热机组作为废水零排放研究对象,采用烟气余热浓缩蒸发工艺对#2机组脱硫废水进行深度处理,分析机组安全性、经济性、环保性。经过试验,对电除尘粉煤灰成份、脱硫废水零排放能耗等指标进行综合分析,脱硫废水零排放处理成本控制在40/吨以下,实现低成本脱硫废水零排放。

            国家新的环保法律、法规相继出台,环保要求越来越高,201542日,国务院颁发了《水污染防治行动计划》即水十条水十条把水环境保护上升到国家战略层面。废水零排放实施过程中,电厂的绝大多数废水可以通过常规的工艺处理、回用,但是脱硫废水处理后的出水中由于含有高浓度的氯离子和重金属离子,氯离子会严重腐蚀金属设备,重金属离子对环境造成污染,此部分废水由于离子浓度高,难以回用,需要进行浓缩、减量、无害化处理,最终实现废水零排放。

            1现有废水零排放技术简介

            1)预处理+传统蒸发结晶(MED&MVR

            脱硫废水通过投加石灰(苏打)、有机硫、絮凝剂、重力沉降等预处理,去除废水中大部分的悬浮物、重金属及氟离子、硬度、二氧化硅等结垢物质,之后由多效蒸发器(MED)或机械压缩再循环蒸发器(MVR)进行蒸发结晶,冷凝水回用,结晶盐另行处理。 该技术成熟可靠、但投资费用高、运行成本高,目前在国内应用于广东河源电厂(2×600MW,国内第一家废水完全零排放电厂)。

            2)预处理+膜浓缩+传统蒸发结晶

            脱硫废水通过投加石灰(苏打)、絮凝剂、重力沉降等预处理,去除废水中大部分的悬浮物、重金属及氟离子、硬度、二氧化硅等结垢物质,之后采用膜技术(OCRO/DTNF+SWROFO等)对预处理后的废水进行浓缩减量化,淡水回用,浓水进入后续传统蒸发结晶系统(MED&MVR),冷凝水回用,结晶盐另行处理。该技术成熟可靠,工艺中加入了膜浓缩减量单元,终端需蒸发的废水量大为减少,通常可减少50%—60%,因此,整个系统的投资费用和运行成本与1)工艺相比,降低很多。但处理系统流程长,加药量大,污泥量大,对水质波动适应性差,目前在国内已进入试运行的有华能长兴电厂。

            3)直接烟道喷雾蒸发

            将脱硫废水用泵送至除尘器前烟道,经压缩空气将脱硫废水通过固定雾化喷头送至烟道雾化,利用烟气温度蒸干雾滴,废水中的各种固体由除尘器进行捕捉收集。该工艺流程简单,投资费用、运行费用、管理费用较低,但该工艺废水处理量不稳定,受机组负荷影响较大,容易增加烟气湿度,造成电除尘低温腐蚀,对电除尘器提出了更高要求。目前在国内进入实践应用的有内蒙土默特右旗电厂。

            4)烟气余热浓缩蒸发

            这是一种相对简洁的处理脱硫废水的技术,利用锅炉排烟余热直接蒸发的方式将废水浓缩10倍以上,并采取国内首创的惰性载体干燥流化床,引入热二次风将浓缩液彻底干燥后,通过锅炉除尘器捕集,实现零排放。该技术对于废水量>6吨每小时(t/h)的项目更适合,单位投资较低;锅炉热效率影响<0.02%,粉煤灰氯离子含量<0.06%

            目前已在国家能源集团泰州发电有限公司1000MW机组上实现了工业级示范运行。

            2烟气余热浓缩蒸发工艺介绍

            国家能源集团泰州发电有限公司#2机组为1000MW超超临界一次再热机组,烟气脱硫采取石灰石石膏湿法双塔双循环脱硫工艺,脱硫废水处理量为15t/h,处理工艺流程为三联箱处理+澄清浓缩+最终中和,处理水质达到《污水综合排放标准》(GB89781996)第二时段一级标准,废水中的污泥经压滤机脱水后至煤场掺烧。

            国家能源集团泰州发电有限公司于201707月份启动#2机组脱硫废水零排放工程,12月份完成工程建设,总投资3000万元,201803月完成调试后投入正式运行。

            2.1 工艺概述

            本技术采用烟气余热浓缩蒸发工艺,一炉一塔,主要包括烟气系统、原水收集系统、浓缩塔系统、固液分离系统、浓缩浆液调质系统、浓缩浆液干燥系统、公用系统(图1)。

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            图1 烟气余热浓缩蒸发工艺流程图

            2.2 烟气系统

            抽取脱硫塔前烟道中的高温烟气作为蒸发介质。高温烟气经过增压风机后进入浓缩塔,降温喷淋至50度左右后,返回脱硫吸收塔前烟道,与原烟气混合进入吸收塔。

            2.3原水收集系统

            脱硫废水旋流器来的废水直接进入废水浓缩澄清池进行澄清处理,滤清液溢流至原水收集箱,由原水输送泵排至浓缩塔,污泥至压滤机脱水后至煤场掺烧。

            2.4 浓缩塔系统

            浓缩塔设置2台循环泵,烟气从浓缩塔中下侧进入与上侧喷淋的废水原水逆流接触,在塔内进行蒸发反应,实现废水的蒸发浓缩,废水中的氯离子、硫酸根离子、钙离子、镁离子不断富集,经过浓缩塔浓缩后,废水原水实现10倍以上的浓缩。经浓缩塔洗涤后的低温烟气,通过一级板式除雾器除去雾滴后由浓缩塔上侧引出,然后返回脱硫吸收塔前烟道。浓缩塔排出泵排出的浆液含固量为15-20%左右,氯根浓度150000-300000mg/L

            2.5 浓缩浆液调质系统

            浓缩塔排出泵排出的浆液进入一级调质澄清箱中,在澄清箱中加入消石灰药剂,提高浆液的PH值,通过加药,浆液中的硫酸钙大量结晶析出,经过澄清絮凝后的滤清液进入一级调质滤清液箱。一级调质澄清箱容积满足浆液在澄清箱中絮凝超过12小时,保证固液分离效果。澄清箱底部污泥由污泥泵抽出后进入压滤机,进一步实现固液分离流程,提高滤清液的品质。澄清箱中的澄清液自流进入一级调质滤清液箱收集,一级调质滤清液箱中的浆液由输送泵输送至干燥区域,实现浆液的直接干燥。

            2.6 浓缩浆液干燥系统

            抽取锅炉300℃左右的热二次风作为干燥介质,通过热风风机增压后进入惰性载体干燥床,通过冷风风机调节出口风温,增压后的热风进入惰性载体流化床,保证床内的惰性载体粒子处于流化状态,滤清液箱中的浆液输送至干燥床区域,将浆液喷涂在惰性粒子表面,与高温热风进行热质交换,干燥后的浆液通过惰性粒子之间的碰撞研磨后,从惰性载体表面脱落,被气体携带离开干燥床,进入静电除尘器前烟道,利用静电除尘器捕集后混入粉煤灰,实现废水的零排放。单台干燥床的浆液处理量为1t/h,固体为200-400kg/h,因此固体含量极小,不会影响粉煤灰的出售。

            2.7对电除尘及粉煤灰品质的影响

            采用烟气浓缩蒸发技术处理脱硫废水后,电除尘的粉煤灰氯离子含量会上升,废水零排放系统调试期间,通过对粉煤灰氯离子深度连续化验,测得平均氯离子含量为0.027%(粗灰),0.064%(细灰)。表1为调试期间部分跟踪测量数据。

            表1 粉煤灰实测数据Cl-(mg/L)

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            根据GB1752007 《通用硅酸盐水泥标准》的规定,硅酸盐水泥中氯离子浓度不得超过0.06%,硅酸盐水泥中粉煤灰的掺比一般不超过30%,因此,脱硫废水中氯离子进入粉煤灰对粉煤灰的品质影响较小。

            201809月,#2机组检修时对电除尘内部进行了检查,未发现明显腐蚀现象,说明废水零排放对电除尘设备未造成不良影响。

            3 结论

            采用烟气余热浓缩蒸发技术处理脱硫废水,系统和设备简单,对机组安全运行没有任何影响,也没有对超低排放设备造成负面影响,投资节省、系统运行和维护费用低,实现低成本脱硫废水零排放。在国家能源集团泰州发电有限公司#2机组进行脱硫废水零排放试验研究对本技术的推广和应用有较好的指导作用。

            虽然这种脱硫废水零排放处理工艺有很多优点,但仍有进一步优化设计的必要:干燥床热源取自锅炉送风机热内再循环管道,冬季,锅炉低负荷热风再循环系统投运调节时对干燥床出力有影响,干燥床出力调整不及时容易发生喷咀堵塞,因此在后续工作中,可将干燥床热源由锅炉送风机热内再循环管道改至锅炉热二次风箱引出,减少锅炉工况变化对干燥床出力的影响,并将干燥床增压风机改为变频调节,提高干燥床出力调整的灵敏度,减少喷咀堵塞的机率。