關于火電廠脫硫廢水零排放技術應用
摘要：火(huo)電廠脫硫(liu)廢水處理的必要性，脫硫(liu)廢水煙道蒸(zheng)發(fa)零(ling)排放技術應用，重點對“濃縮(suo)減量、高(gao)效蒸(zheng)發(fa)、降(jiang)低影響”等關鍵技術進行(xing)分(fen)析，以供參考(kao)。
1 概述
隨(sui)著近(jin)年(nian)來我國以燃煤為主的火力(li)發電的快速發展(zhan)，環境(jing)問題不斷凸顯。受(shou)水資源短(duan)缺問題的影響，廢(fei)水零排放(fang)備(bei)受(shou)關(guan)注。
目(mu)(mu)前火力發電(dian)行業(ye)高鹽廢水(shui)綜(zong)(zong)合(he)治(zhi)理處理工藝(yi)(yi)主要有兩(liang)個大(da)方向，一是(shi)蒸(zheng)(zheng)發結(jie)晶(jing)(jing)，二是(shi)煙氣(qi)余熱(re)(re)蒸(zheng)(zheng)發。因蒸(zheng)(zheng)發結(jie)晶(jing)(jing)器造價非常高，而煙氣(qi)余熱(re)(re)蒸(zheng)(zheng)發受煙氣(qi)量的(de)限(xian)制，所以目(mu)(mu)前高鹽廢水(shui)綜(zong)(zong)合(he)治(zhi)理工藝(yi)(yi)流(liu)程(cheng)分三個步(bu)驟：第一步(bu)：預處理，去除懸浮物(wu)、硬度、堿(jian)度、重金(jin)屬等；第二步(bu)：濃縮(suo)(suo)處理，濃縮(suo)(suo)廢水(shui)的(de)量，以減少末端蒸(zheng)(zheng)發結(jie)晶(jing)(jing)或(huo)煙氣(qi)蒸(zheng)(zheng)發的(de)投資；第三步(bu)：蒸(zheng)(zheng)發脫鹽處理，采用蒸(zheng)(zheng)發結(jie)晶(jing)(jing)或(huo)煙氣(qi)加熱(re)(re)蒸(zheng)(zheng)發，實現廢水(shui)“零排放”。
本(ben)文(wen)重點介紹(shao)了(le)廢水零排放的預處理、濃縮、高效蒸發工藝，并從技(ji)術及經(jing)濟上進行了(le)簡單介紹(shao)分析。
2 預處理工藝
廢水預處(chu)(chu)理(li)系(xi)統主要是(shi)去(qu)除脫(tuo)硫(liu)廢水中的懸浮(fu)物和Ca2+、Mg2+、SO42-等離子，滿足后續(xu)系(xi)統的進水要求(qiu)，避(bi)免后續(xu)處(chu)(chu)理(li)系(xi)統出現結垢、污(wu)堵。
由(you)表1可以(yi)看出，雖然“氫(qing)(qing)(qing)氧(yang)(yang)(yang)(yang)化鈉(na)+碳(tan)(tan)酸(suan)(suan)鈉(na)”軟化法(fa)的(de)(de)加(jia)(jia)藥(yao)(yao)量(liang)少，加(jia)(jia)藥(yao)(yao)成(cheng)本是根據氫(qing)(qing)(qing)氧(yang)(yang)(yang)(yang)化鈉(na)和石(shi)(shi)灰的(de)(de)市(shi)場價格波(bo)動，現階(jie)段因(yin)石(shi)(shi)灰加(jia)(jia)藥(yao)(yao)量(liang)大、價格高(gao)，“氫(qing)(qing)(qing)氧(yang)(yang)(yang)(yang)化鈉(na)+碳(tan)(tan)酸(suan)(suan)鈉(na)”軟化法(fa)加(jia)(jia)藥(yao)(yao)成(cheng)本更(geng)(geng)低。“氫(qing)(qing)(qing)氧(yang)(yang)(yang)(yang)化鈉(na)+碳(tan)(tan)酸(suan)(suan)鈉(na)”軟化法(fa)對F離子去除效(xiao)果(guo)不好(hao)(hao)，對氫(qing)(qing)(qing)氧(yang)(yang)(yang)(yang)化鎂(mei)的(de)(de)沉(chen)降效(xiao)果(guo)也(ye)不好(hao)(hao)，會(hui)發生氫(qing)(qing)(qing)氧(yang)(yang)(yang)(yang)化鎂(mei)沉(chen)淀一(yi)直懸(xuan)浮在水(shui)中(zhong)無法(fa)沉(chen)降的(de)(de)情況(kuang)，氫(qing)(qing)(qing)氧(yang)(yang)(yang)(yang)化鎂(mei)沉(chen)淀的(de)(de)小晶體顆(ke)粒會(hui)隨著廢水(shui)進(jin)入下(xia)級(ji)系統，對后面膜(mo)系統運行產生較大影響，故“氫(qing)(qing)(qing)氧(yang)(yang)(yang)(yang)化鈉(na)+碳(tan)(tan)酸(suan)(suan)鈉(na)”軟化法(fa)需要更(geng)(geng)精(jing)細的(de)(de)控(kong)制、更(geng)(geng)高(gao)的(de)(de)運行水(shui)平，而“石(shi)(shi)灰+碳(tan)(tan)酸(suan)(suan)鈉(na)”軟化法(fa)沉(chen)降效(xiao)果(guo)更(geng)(geng)好(hao)(hao)、藥(yao)(yao)品安全性更(geng)(geng)好(hao)(hao)、購買更(geng)(geng)容易、加(jia)(jia)藥(yao)(yao)費用高(gao)。
3 濃縮處理工藝
目前廢水濃(nong)縮(suo)分兩大主(zhu)流工(gong)藝，熱法濃(nong)縮(suo)和(he)膜法濃(nong)縮(suo)。
(1）熱法(fa)處理工(gong)(gong)藝是一個比較(jiao)成熟的工(gong)(gong)藝路線，用于海(hai)水淡化、廢水處理已經(jing)有較(jiao)多(duo)(duo)年，主要有機械(xie)蒸(zheng)(zheng)汽再壓縮(suo)（MVC/MVR）、低溫多(duo)(duo)效蒸(zheng)(zheng)餾法(fa)（MED）、多(duo)(duo)級(ji)閃蒸(zheng)(zheng)（MSF）等工(gong)(gong)藝。熱法(fa)濃(nong)縮(suo)后，濃(nong)水TDS最高可(ke)達(da)200000mg/L。根(gen)據熱法(fa)濃(nong)縮(suo)的技(ji)術經(jing)濟性(xing)，目前火電廠較(jiao)為適(shi)合(he)高鹽(yan)廢水熱法(fa)濃(nong)縮(suo)的工(gong)(gong)藝為“低溫煙氣蒸(zheng)(zheng)發濃(nong)縮(suo)”工(gong)(gong)藝。
低(di)溫煙(yan)(yan)氣蒸發濃縮(suo)(suo)處(chu)理(li)(li)單元(yuan)是引出部分引風機后(hou)的低(di)溫煙(yan)(yan)氣作為熱(re)源進入(ru)蒸發濃縮(suo)(suo)器(qi)。脫硫廢水(shui)經(jing)過(guo)三聯箱處(chu)理(li)(li)后(hou)的上清(qing)液、酸堿(jian)再生廢水(shui)及(ji)循環冷(leng)卻系統排水(shui)濃水(shui)引至蒸發濃縮(suo)(suo)器(qi)霧化(hua)后(hou)與煙(yan)(yan)氣直接接觸(chu)換熱(re)而被蒸發、濃縮(suo)(suo)，飽和濕(shi)煙(yan)(yan)氣經(jing)過(guo)蒸發濃縮(suo)(suo)器(qi)內的除(chu)霧器(qi)處(chu)理(li)(li)后(hou)進入(ru)主煙(yan)(yan)道。高鹽廢水(shui)經(jing)過(guo)低(di)溫煙(yan)(yan)氣蒸發處(chu)理(li)(li)后(hou)形成冷(leng)凝(ning)水(shui)和濃縮(suo)(suo)液兩部分，冷(leng)凝(ning)水(shui)可(ke)以回用作脫硫工藝水(shui)，濃縮(suo)(suo)液進入(ru)末端廢水(shui)處(chu)理(li)(li)工藝單元(yuan)。
在低溫煙(yan)(yan)氣蒸(zheng)發濃縮單元(yuan)，脫硫廢(fei)水、酸堿(jian)再(zai)生廢(fei)水和循環冷(leng)卻系統(tong)排水濃水采用大流量(liang)循環蒸(zheng)發方式，使(shi)廢(fei)水濃縮8-10倍。低溫煙(yan)(yan)氣蒸(zheng)發單元(yuan)的處理系統(tong)示意圖(tu)如(ru)圖(tu)1所示。
目(mu)前，低(di)溫煙(yan)氣蒸發濃(nong)(nong)縮處理(li)技術已(yi)在國電泰州電廠和(he)聊城信源集團(tuan)脫(tuo)硫(liu)廢(fei)(fei)水(shui)低(di)溫煙(yan)氣蒸發濃(nong)(nong)縮項目(mu)已(yi)投運(yun)近(jin)一年。對于低(di)溫煙(yan)氣蒸發濃(nong)(nong)縮工(gong)藝，可以將三聯箱處理(li)后的脫(tuo)硫(liu)廢(fei)(fei)水(shui)、酸堿(jian)再生(sheng)廢(fei)(fei)水(shui)和(he)循(xun)環冷卻系統(tong)排水(shui)濃(nong)(nong)水(shui)混合后直接(jie)送至(zhi)低(di)溫煙(yan)氣蒸發濃(nong)(nong)縮系統(tong)進行(xing)蒸發濃(nong)(nong)縮，無需進行(xing)軟化處理(li)。
(2）膜法濃縮(suo)工藝。目前較為主流的深度濃縮(suo)膜處理工藝主要有：高壓反滲透(tou)（DTRO）、正(zheng)滲透(tou)（FO）、電滲析（ED）。其(qi)中正(zheng)滲透(tou)工藝在(zai)電力(li)系統(tong)內應用(yong)案例只有一個，且并不成功，本次膜法濃縮(suo)主要是在(zai)DTRO和ED間(jian)做比選(xuan)，見表2所示。
4 脫硫廢水煙道蒸發零排放關鍵技術
目前較為主流的濃鹽(yan)蒸(zheng)(zheng)(zheng)發(fa)脫鹽(yan)水處理工藝有三種，分別是主煙(yan)道煙(yan)氣(qi)余熱噴霧蒸(zheng)(zheng)(zheng)發(fa)干(gan)燥技術、旁路蒸(zheng)(zheng)(zheng)發(fa)器(qi)煙(yan)氣(qi)噴霧蒸(zheng)(zheng)(zheng)發(fa)干(gan)燥技術、蒸(zheng)(zheng)(zheng)發(fa)結晶(jing)工藝。
主煙(yan)道煙(yan)氣余(yu)熱(re)噴霧蒸(zheng)發干燥技術在末端濃鹽(yan)水的處理中已有較多的應用案(an)例，具有系(xi)(xi)統簡單、投資運行成本低、無(wu)結晶鹽(yan)處置問(wen)題等(deng)優點，不過系(xi)(xi)統運行穩定性受機組(zu)負荷(he)影響(xiang)較大(da)。
旁路(lu)煙道(dao)蒸(zheng)(zheng)發(fa)(fa)的(de)(de)脫硫廢水(shui)零排放技(ji)術(shu)具(ju)有的(de)(de)優(you)點是(shi)(shi)：自(zi)動化(hua)程度(du)(du)高(gao)、操作方便，提高(gao)了(le)系統的(de)(de)運(yun)(yun)(yun)維水(shui)平；旁路(lu)煙道(dao)入、出口(kou)隔(ge)離門的(de)(de)設計(ji)可(ke)實現(xian)與電(dian)(dian)廠(chang)主體的(de)(de)隔(ge)離，不影(ying)響(xiang)電(dian)(dian)廠(chang)的(de)(de)日常(chang)運(yun)(yun)(yun)作。基于(yu)旁路(lu)煙道(dao)蒸(zheng)(zheng)發(fa)(fa)的(de)(de)脫硫廢水(shui)零排放技(ji)術(shu)具(ju)有可(ke)行(xing)性，該技(ji)術(shu)中(zhong)預處(chu)(chu)理是(shi)(shi)基礎(chu)，膜(mo)(mo)減(jian)量是(shi)(shi)保障，旁路(lu)煙道(dao)蒸(zheng)(zheng)發(fa)(fa)是(shi)(shi)核心。應(ying)用(yong)該技(ji)術(shu)時應(ying)根據(ju)允許蒸(zheng)(zheng)發(fa)(fa)水(shui)量反推膜(mo)(mo)濃(nong)縮倍(bei)數(shu)，設計(ji)合(he)理的(de)(de)預處(chu)(chu)理工(gong)藝參數(shu)。該技(ji)術(shu)利(li)用(yong)高(gao)溫煙氣(qi)實現(xian)脫硫廢水(shui)的(de)(de)高(gao)效蒸(zheng)(zheng)發(fa)(fa)，無需(xu)額外熱源，運(yun)(yun)(yun)行(xing)能(neng)耗低；且旁路(lu)煙道(dao)可(ke)充分利(li)用(yong)煙道(dao)間(jian)空(kong)隙，占地(di)面積小(xiao)，工(gong)程投資省。能(neng)夠一(yi)定程度(du)(du)減(jian)少系統運(yun)(yun)(yun)行(xing)中(zhong)的(de)(de)積灰、結(jie)垢(gou)等(deng)問題(ti)(ti)，但是(shi)(shi)對(dui)鍋爐(lu)效率略有影(ying)響(xiang)。旁路(lu)蒸(zheng)(zheng)發(fa)(fa)器煙氣(qi)噴霧蒸(zheng)(zheng)發(fa)(fa)干燥技(ji)術(shu)投資運(yun)(yun)(yun)行(xing)費用(yong)較低，無結(jie)晶鹽處(chu)(chu)理處(chu)(chu)置等(deng)問題(ti)(ti)，對(dui)空(kong)氣(qi)預熱器、粉煤灰品質等(deng)影(ying)響(xiang)較小(xiao)，近(jin)年來火電(dian)(dian)廠(chang)投運(yun)(yun)(yun)案(an)例(li)漸增。
蒸(zheng)汽機械再(zai)壓縮蒸(zheng)發結(jie)晶工(gong)藝存在占地面積大、運行費用高以(yi)及結(jie)晶鹽的處(chu)理處(chu)置問題，電廠應用考慮較少。
灰(hui)場噴灑蒸發作為一個末端濃(nong)鹽水(shui)消納手段，無新增投資，運行(xing)成本較低，不過面臨較大的(de)環保政策風險(xian)，見表3所示。
5 結束語
綜上所述，廢水(shui)(shui)零(ling)排放(fang)(fang)(fang)技(ji)(ji)術(shu)(shu)路線需(xu)結合電(dian)廠的(de)生產(chan)特點選擇。預處(chu)理工(gong)藝與運行參數，是(shi)脫硫(liu)廢水(shui)(shui)零(ling)排放(fang)(fang)(fang)處(chu)理的(de)基(ji)礎。濃縮減量(liang)可有效降低蒸(zheng)發(fa)固化(hua)(hua)段處(chu)理負荷，保證后續(xu)系統的(de)高(gao)(gao)效蒸(zheng)發(fa)，是(shi)實現(xian)脫硫(liu)廢水(shui)(shui)零(ling)排放(fang)(fang)(fang)的(de)關鍵(jian)；相較于熱法濃縮，膜法濃縮設(she)備簡單，占(zhan)地面積小，能耗較低。高(gao)(gao)溫煙氣蒸(zheng)發(fa)是(shi)零(ling)排放(fang)(fang)(fang)處(chu)理的(de)核心，旋(xuan)轉霧化(hua)(hua)蒸(zheng)發(fa)技(ji)(ji)術(shu)(shu)無需(xu)額外熱源、效率高(gao)(gao)、占(zhan)地少、簡單易于自(zi)動化(hua)(hua)控制，并且可無須預處(chu)理，對電(dian)廠其(qi)他設(she)備影響小，極具(ju)推廣(guang)前景。
目前，國(guo)內脫(tuo)硫(liu)廢水(shui)(shui)零(ling)排放技術(shu)(shu)正處于(yu)廣泛研(yan)究和(he)初步應用階(jie)段。現(xian)有零(ling)排放技術(shu)(shu)投(tou)資成本(ben)(ben)普遍(bian)較高，運營成本(ben)(ben)較大(da)。如何結合現(xian)有工藝，優化實現(xian)低成本(ben)(ben)脫(tuo)硫(liu)廢水(shui)(shui)零(ling)排放，將是今后(hou)脫(tuo)硫(liu)廢水(shui)(shui)零(ling)排放的重點。
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