一、基本内容
(一)脱硫废水处理技术实施背景与现状
随着国家环保政策越来越严格,尤其是2015年国务院发布的《水污染行动计划》,国家正在加紧治理各类水污染,提出了最为严格的源头保护和生态修复的制度,全面控制污染物排放,着力节约保护水资源,全力保障水生态安全。
对电厂来说,脱硫废水处理的“三联箱”工艺,采用中和、沉降、絮凝等过程对脱硫废水进行处理。但是,此工艺并不能处理废水中的高浓度氯离子,处理过的水质中仍然含有大量含盐物质,具有强烈的腐蚀性,现只能进行综合稀释后回收利用。还有一种处理技术是高盐废水蒸发结晶处理技术,近年来在国内使用频繁,这种处理技术是利用高品味能源对废水进行蒸发干燥,将盐分进行回收利用,以此来实现脱硫废水的零排放要求,但是这样的技术存在很严重的腐蚀、结垢问题,对使用设备的防腐蚀性能要求很高,这样一来,耗资大,运行成本高,控制难度很大。而烟道烟气蒸发处理技术比高盐废水蒸发结晶处理技术造价低、能耗较少,而且运行费用低,大大地降低了工程造价等费用,最主要是技术简单,可以实现脱硫废水零排放。
(二)烟道烟气蒸发技术
1.工艺原理
通过废水与热烟气的有效接触,利用烟道烟气的热量将雾化后的脱硫废水进行蒸发,实现水与盐的分离,完成最终的固液分离,从而实现脱硫废水的零排放。蒸气随除尘后的烟气进入脱硫塔,在脱硫塔的喷淋冷却作用下,水分凝结进入脱硫塔的浆液循环系统。废水中的污染物转化为细微结晶颗粒物,随烟气中的飞灰一同进入除尘系统被捕获收集,并随灰一起外排,进行综合利用处置。
2.技术路线
按脱硫废水的喷射位置不同,利用烟道烟气蒸发脱硫废水可分为直接烟道喷雾蒸发技术和旁路烟道喷雾蒸发技术。直接烟道喷雾蒸发技术利用的烟气烟温较低,废水蒸发速率较慢,需要的蒸发距离较大(约 15m),可消纳废水量小,存在废水蒸发不完全造成雾滴挂壁、烟道腐蚀、增加烟道结垢、积灰等风险,有影响锅炉正常稳定运行的可能性。旁路烟道喷雾蒸发技术利用的烟气烟温高,对系统产生的不良影响小,更具优势。
旁路烟道喷雾蒸发技术根据废水雾化方式的不同,又可分为双流体喷雾蒸发塔和旋转喷雾蒸发塔。双流体喷雾蒸发塔塔径小,建设费用低,布置更为方便,但是其喷射口易结块而堵住喷嘴,维护工作量大。而在这一过程中,旋转雾化器处于高速旋转中,不易产生堵塞,维护工作量小,而且适用范围广。旁路烟道喷雾蒸发塔如图 1 所示。
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图 1 旁路烟道喷雾蒸发塔
3.关键设备
在脱硫废水蒸发这一过程中,雾化效果是整项技术的核心,这部分直接关系到废水能否完全被蒸发以及电厂烟道、除尘器是否能安全运行。这项工艺需要的设备有:喷枪、旋转雾化器。双流体喷枪喷嘴具有结构简单、磨损小,操作压力低等优点,应用最为广泛。此外,由于脱硫废水腐蚀性较强,所以喷嘴应使用抗腐蚀性较强的材质。旋转雾化器是旋转喷雾蒸发塔最核心的部分。旋转雾化器除具有可靠性高、易维护、耐磨、雾化均匀等优点外,其喷雾量的调节范围广,对烟气温度、烟气成分、烟气量等变化适应性强,能快速响应机组工况的变化。
4.旁路烟道旋转喷雾蒸发
旋转喷雾蒸发塔采用旋转雾化器,通过高速旋转产生的离心力作用对脱硫废水进行雾化处理。在蒸发塔内雾滴与热烟气充分接触,废水迅速蒸发,水分进入烟气中。雾滴中的盐分结晶析出混入原烟气的粉尘中,大部分随烟气进入后续除尘器,由除尘器收集,其余落入蒸发塔底端被收集转运。处理后的烟气排入电除尘器前的主烟道中,随除尘后的烟气进入脱硫塔,在脱硫吸收塔内冷凝成新鲜水循环利用。流程如图 2 所示。
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图 2 旋转喷雾蒸发塔系统
二、解决的实际问题
“真正”的脱硫废水零排放,废水和盐完全资源化,对生态环境的改善有着极为重大的意义。回收电厂低品质热源或废热并循环利用热能,以废治废,提高脱硫废水零排放的安全效益和经济效益。
一是减少了因废水污染所造成的二次环境修复损失,满足环保“零排放”要求,避免环保考核罚款。
二是减缓管路腐蚀,延长脱硫系统设备的寿命。
三、应用中可取得的显著成效
(一)浆液品质有效提高
脱硫系统运行中,由于脱硫废水得到可靠的处理并回用,减少了外来补充水量,有效的降低了全厂工业废水处理压力。确保脱硫废水排放的可靠性,保证了吸收塔内浆液氯离子浓度始终在10000mg/L以下,保障脱硫效率,提高石膏回收品质,为石膏副产品的销售扩宽了道路。
(二)低成本技术的推广
该项技术与传统脱硫废水处理技术相比,脱硫废水在本系统内形成闭合循环,没有废水排出,只有固体物产生,实现了石灰石-石膏湿法烟气脱硫技术废水零排放,压滤机形成的滤饼可外运进行无害化填埋处理,排除的液体(母液)由循环泵送回浓缩塔继续处理。
喷雾蒸发浓缩固化法在整个过程要求不完全蒸发脱硫废水,只对废水进行不断的浓缩,蒸发过程温和,操作弹性高,需要的烟气量较小,正常情况下不超过烟道气的10%,利用烟气余热和脱硫废水直接接触换热,不需要消耗其他热源,不需要添加任何化学药品,耗能少,占地小,运行成本低。