1吉焦餘熱處理1噸脫硫廢水:一種運行穩定、成本低廉的零排放工藝

脫硫廢水主要來自火電廠最常見的煙氣脫硫方法石灰石—石膏法中石膏脫水和清洗系統,在實際運行過程中,煙氣中氯化物、顆粒物、重金屬等汙染物會不斷地富集在漿液中,易引起設備管道腐蝕、脫硫效率降低、破壞脫硫系統物質平衡等問題,因此每隔一定時間就必須排出一定量脫硫廢水。廢水中所含物質繁雜,主要為氯化物、亞硫酸鹽、懸浮物、硫酸鹽、氨氮以及少量的重金屬離子(如Pb2+等)等,處理難度極大。系統運行穩定性差、投資高、運營成本高、汙泥及結晶鹽處置難度大等技術難題是脫硫廢水零排放的主要障礙。

山西普麗環境工程股份有限公司為山西瑞光熱電2×300MW機組建設的脫硫廢水深度治理項目於2019年6月投運,該項目採用的自主研發的低溫餘熱催化閃蒸+固液分離工藝以其良好的適用性和淨化處理的高效性得到各方的高度評價,突破性解決了脫硫廢水零排放經濟性差、穩定性差等問題,為火電行業脫硫廢水零排放探索了一條投資成本低、運行成本低、系統運行穩定的新路。本文對此工藝做簡單介紹和探討。

01、脫硫廢水的特點及淨化處理難點

探討如何能夠使脫硫廢水達到良好的淨化效果,首先要對脫硫廢水的成分和理化性質進行分析。基於石灰石-石膏法脫硫工藝的特點,脫硫廢水的成分與普通工業廢水的成分和特點有很大不同,主要特點如下:

1.1 固體懸浮物(SS)高,石灰石-石膏法脫硫所產生的脫硫廢水中固體懸浮物一般達10g/L以上,且細微顆粒比例大,如果採用傳統的膜法淨化處理極易造成膜過濾裝置汙堵。

1.2 含鹽高,石灰石-石膏法脫硫系統中石灰石漿液的不斷循環造成鹽的富集,含鹽量在25g/L- 50g/L以上,其中氯離子濃度一般在10g/L-20g/L之間,導致廢水腐蝕性較強。

1.3 硬度高,石灰石-石膏法脫硫所產生的脫硫廢水中,Ca2+濃度約為50-5000mg/l,Mg2+濃度約為1500-12000mg/l,SO42-約為1500-20000mg/l,高硬度的特點導致在蒸發濃縮段極易造成容器內壁結垢。

1.4 水質變化大,脫硫廢水指標受燃煤種類、脫硫工藝、運行工況、煙塵量、石灰石品質、石膏脫水效果、脫硝系統氨逃逸等諸多因素影響波動較大,每家電廠燃煤機組的水量、水質、成分含量比例等指標千差萬別,每臺機組在不同時段脫硫廢水指標也波動較大。

02、低溫餘熱催化閃蒸+固液分離工藝技術指標和基本流程

2.1 工藝技術指標

根據山西瑞光熱電脫硫系統實際情況,結合國內火電企業脫硫廢水零排放改造經驗,普麗環境採用自主研發的低溫餘熱催化閃蒸+固液分離工藝建設了一套脫硫廢水零排放淨化設施,項目佔地360㎡,處理廢水規模15m3/h,實現100%回收水,回收凝結水水質基本達到除鹽水水質標準。

2.2 主要系統和設備組成

低溫餘熱催化閃蒸濃縮系統主要包括廢水輸送系統、煙道換熱系統、三效催化蒸發系統,核心設備為煙道換熱器、蒸發罐、加熱器、一效真空泵和尾氣真空泵等。為避免蒸發段容器內壁結垢,系統採用自主研發的自催化結晶技術,目的是以廢水中的石膏晶體為晶核,促進二次結晶,濃縮廢水中的氯離子,使其以晶體形式析出。固液分離系統主要是專用壓濾機。

1吉焦餘熱處理1噸脫硫廢水:一種運行穩定、成本低廉的零排放工藝

2.3 基本工藝流程及原理

脫硫廢水經廢水調節罐由廢水給料泵送至I效分離器,廢水在強制循環泵的作用下經I效加熱器加熱至80-86℃後,在I效分離器內發生閃蒸,閃蒸蒸汽作為下一效熱源,濃縮液進入II效分離器。第二效內的汽和料液運用與第一效相同的原理,進行再次濃縮,濃縮後的料液進入III效分離器。料液在第三效內進一步濃縮,濃縮液達到一定的密度後,濃液從強制循環泵出口引出,經濃漿罐由濃漿泵送入固液分離裝置。整個過程循環往復作業。各效分離器蒸發出的閃蒸蒸汽,經冷凝後彙集到冷凝水回用水箱回用。

1吉焦餘熱處理1噸脫硫廢水:一種運行穩定、成本低廉的零排放工藝

濃漿經過專用壓濾機固液分離,從固液分離裝置分離出來的固體主要成分為石膏,可轉運建材廠制磚。濃縮濾液可重新進入系統蒸發濃縮結晶,濾液中的結晶鹽經固液分離裝置被均勻固化到固體物石膏中。

2.4 技術特點

(1)真正實現脫硫廢水零排放

採用閃蒸+固液分離技術實現廢水濃縮,濾液可重複回系統或經過旁路煙道乾燥被除塵器捕捉。蒸發出的潔淨水回收利用,固體物石膏混合物可用於制磚。

(2)運行成本低

無需三聯箱預處理,減少了高昂的藥劑費用和運營費用。系統簡單,自動化程度高,控制系統可併入脫硫系統,不需要增加運行維護人員。不需要高品質蒸汽,利用鍋爐尾部煙氣餘熱1吉焦即可處理1噸廢水,系統僅需要消耗少量除鹽水、電耗。直接運行成本在10元/噸水以下。如考慮凝結水回用,綜合運行成本更低。

(3)能源利用效率高、能耗低

利用鍋爐尾部煙氣的餘熱可降低煙氣進入脫硫系統的溫度,從而降低脫硫系統的水耗。採用多效閃蒸技術,提高能源利用率,降低低溫蒸汽用量,減少煙道換熱器換熱面積,節能效果顯著。

(4)水回收率高,回收水品質高

凝結水回收率100%,水質基本達到除鹽水水質標準,可回用於脫硫系統或輔助冷卻水池,以達到節約水資源的目的。

(5)固體含水率低

固體物料含水率小於20%,易於制磚等綜合利用。

(6)系統運行穩定,不汙堵、不結垢

系統管道、設備設計獨特,採用催化磁化、晶種濃度控制等多項自主技術,降低了系統結垢風險。

(7)佔地面積小,投資小

系統設備體積小,佔地少,節約土建安裝成本。

03、工程實踐情況

瑞光熱電自採用低溫餘熱催化閃蒸+固液分離工藝以來,系統運行穩定,處理能力達到了設計要求,且運行成本低,處理每立方脫硫廢水直接成本低於10元。該系統在沒有預處理的條件下,利用多項防垢技術,結合末端的壓濾結晶技術,實現了脫硫廢水零排放。該系統凝結水回收率可達100%,直接回用作為脫硫工藝補水,節水效果明顯。

該技術工藝的廢水處理效果得到了企業和環保部門的充分肯定,同時也為火電燃煤機組石灰石—石膏法脫硫廢水零排放提供了可鑑經驗。


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