摘要：根(gen)據國內脫(tuo)硫廢(fei)水(shui)(shui)零排放的(de)發(fa)(fa)展現狀,相(xiang)對(dui)于傳統的(de)蒸(zheng)(zheng)汽(qi)蒸(zheng)(zheng)發(fa)(fa)技術,煙氣利(li)用技術由(you)于利(li)用煙氣余熱蒸(zheng)(zheng)發(fa)(fa)脫(tuo)硫廢(fei)水(shui)(shui),節省能耗,系統工藝(yi)簡單,節約占地(di),已越來越受到關注。分(fen)析研究(jiu)大型(xing)燃煤(mei)電廠脫(tuo)硫廢(fei)水(shui)(shui)利(li)用旁路煙道(dao)噴(pen)霧干(gan)燥(zao)(zao)、煙道(dao)直噴(pen)干(gan)燥(zao)(zao)、煙氣余熱蒸(zheng)(zheng)發(fa)(fa)3種(zhong)技術,通過計算和分(fen)析每種(zhong)技術的(de)特點(dian),對(dui)各自(zi)優缺點(dian)做出客觀的(de)分(fen)析,為(wei)后續脫(tuo)硫廢(fei)水(shui)(shui)零排放項目(mu)中煙氣利(li)用技術的(de)實施提供參考。  

關鍵詞：煙氣余熱;脫硫廢水;煙氣利用;蒸(zheng)發;零(ling)排放;  

近年來(lai),國家(jia)對燃(ran)煤電廠產生(sheng)的(de)(de)水(shui)(shui)環境影(ying)響提(ti)出了更高(gao)的(de)(de)要求(qiu)———實現(xian)全(quan)廠廢水(shui)(shui)零(ling)排放,以期達到良好的(de)(de)環境效益和社會效益。燃(ran)煤電廠廢水(shui)(shui)回(hui)收基(ji)本上是經過全(quan)廠水(shui)(shui)務管(guan)理及(ji)梯級(ji)利用(yong)后回(hui)用(yong)至脫硫用(yong)水(shui)(shui),因此如何處理脫硫系統產生(sheng)的(de)(de)高(gao)含鹽量廢水(shui)(shui)是全(quan)廠廢水(shui)(shui)零(ling)排放的(de)(de)關(guan)鍵。  

1脫硫廢水零排放現狀  

1.1脫硫廢水水質特點  

目前燃煤電廠主要采用石(shi)灰(hui)石(shi)—石(shi)膏(gao)濕法煙氣(qi)脫硫工藝。該工藝中(zhong)脫硫循環漿(jiang)液由(you)于(yu)不斷(duan)(duan)吸收(shou)來自(zi)煙氣(qi)及石(shi)灰(hui)石(shi)中(zhong)的氯(lv)化物,導(dao)致(zhi)氯(lv)離子(zi)(zi)(zi)濃(nong)度不斷(duan)(duan)增(zeng)高,其(qi)濃(nong)度的增(zeng)高會(hui)(hui)帶(dai)來諸多不利影響,如:抑制石(shi)灰(hui)石(shi)的溶解,使漿(jiang)液的pH值降低,影響二氧化硫的吸收(shou)效果(guo),使硫酸鈣(CaSO4)易(yi)于(yu)結垢(gou),還易(yi)導(dao)致(zhi)金屬(shu)材料的腐蝕等(deng)。此外,氯(lv)離子(zi)(zi)(zi)濃(nong)度過高也(ye)會(hui)(hui)影響脫硫副產物石(shi)膏(gao)的品質。為保(bao)(bao)證脫硫系統(tong)的正(zheng)常運行,一(yi)般應控(kong)制吸收(shou)塔中(zhong)氯(lv)離子(zi)(zi)(zi)含量低于(yu)20000mg/L。另外,與氯(lv)離子(zi)(zi)(zi)一(yi)樣,粉塵(chen)(chen)也(ye)會(hui)(hui)在循環漿(jiang)液中(zhong)不斷(duan)(duan)積累(lei),脫硫系統(tong)的微細(xi)粉塵(chen)(chen)主要來自(zi)煙氣(qi)中(zhong)攜帶(dai)的粉塵(chen)(chen)、石(shi)灰(hui)石(shi)中(zhong)的惰性(xing)(xing)物質、停止生(sheng)長的小石(shi)膏(gao)晶體及工藝水中(zhong)的雜質等(deng)。為保(bao)(bao)證商用石(shi)膏(gao)的純(chun)度和系統(tong)漿(jiang)液正(zheng)常的物理化學性(xing)(xing)質,需要對(dui)系統(tong)內(nei)的微細(xi)粉塵(chen)(chen)濃(nong)度進行控(kong)制。  

因此(ci),為了保(bao)證脫硫系(xi)統(tong)的(de)(de)正常運行和(he)脫硫副產物石膏(gao)的(de)(de)品質(zhi),必(bi)須排(pai)放一(yi)定(ding)量的(de)(de)脫硫廢水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)。脫硫廢水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)量、水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)質(zhi)受(shou)煤質(zhi)和(he)脫硫系(xi)統(tong)工藝用水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)的(de)(de)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)質(zhi)影響很(hen)大(da),且水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)質(zhi)和(he)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)量隨上述影響因素的(de)(de)變化而(er)出(chu)現較大(da)變化,基本上是一(yi)廠(chang)一(yi)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)量、水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)質(zhi)。  

1.2國內脫硫廢水零排放現狀  

根據(ju)調研,目(mu)前(qian)國內已實施脫硫(liu)廢水零排放的(de)發電(dian)廠(chang)共(gong)有23家,處理水量(liang)0.5~47t/h,其(qi)中,目(mu)前(qian)已建成并且正式投運的(de)大型燃煤(mei)電(dian)廠(chang)脫硫(liu)廢水項目(mu)情況如(ru)表1所示。  

相對于(yu)傳統(tong)的蒸汽蒸發技術,煙氣(qi)利(li)用技術由于(yu)利(li)用了煙氣(qi)余熱蒸發脫(tuo)硫廢(fei)水,系(xi)統(tong)簡單(dan),節(jie)約占地,已越來越受到關注。  

2脫硫廢水煙氣利用技術  

煙氣(qi)利用(yong)技術主要有旁路煙道(dao)(dao)噴(pen)霧干燥、煙道(dao)(dao)直接噴(pen)霧干燥、煙氣(qi)余熱濃縮蒸發(fa)等方法(fa),其與機組煙氣(qi)系統(tong)熱平(ping)衡和各工(gong)藝段參(can)數密切相關,以(yi)下分析這3種(zhong)煙氣(qi)利用(yong)的詳細工(gong)藝特(te)點。  

2.1旁路煙道噴霧干燥工藝  

該工藝原理是從(cong)脫(tuo)硝(xiao)系統出口引(yin)出熱煙(yan)氣,經(jing)旁(pang)路(lu)煙(yan)道(dao)送至(zhi)噴霧(wu)干(gan)燥塔;脫(tuo)硫廢水經(jing)管路(lu)進入干(gan)燥塔,經(jing)過高速旋轉的(de)(de)霧(wu)化(hua)器霧(wu)化(hua)為細小(xiao)液滴群(qun)后與煙(yan)氣進行充分(fen)的(de)(de)熱交換(huan),利用煙(yan)氣余熱瞬間干(gan)燥脫(tuo)硫廢水,蒸發產生的(de)(de)大(da)部分(fen)固體物質(zhi)從(cong)噴霧(wu)干(gan)燥塔底部的(de)(de)排放口排出;經(jing)噴霧(wu)干(gan)燥塔干(gan)燥后的(de)(de)尾氣返回電除塵器進口。該工藝流程(cheng)如圖1所(suo)示。  

蒸發廢水需要的能(neng)量計算公式為:  

式中(zhong):Mmst為(wei)需蒸發(fa)廢水(shui)的質量(liang);T為(wei)環境溫(wen)(wen)度(du);T1為(wei)蒸發(fa)后蒸汽溫(wen)(wen)度(du);rw為(wei)水(shui)的汽化潛熱(re),取2262kJ/kg;cw為(wei)水(shui)的比(bi)熱(re)容,4.187kJ/(kg˙℃)。廢水(shui)溫(wen)(wen)度(du)T取25℃,蒸汽溫(wen)(wen)度(du)T1取125℃,可(ke)得干化1t廢水(shui)所耗能(neng)量(liang)為(wei)3.11×106kJ。  

由于脫(tuo)硝出口煙(yan)氣原用于加熱進入(ru)空(kong)預(yu)器(qi)的(de)冷風(feng),以回收熱量(liang),用于廢水(shui)干燥后會造成熱量(liang)損失,空(kong)預(yu)器(qi)傳熱效率按95%計,干燥1t廢水(shui)所耗(hao)熱量(liang)折(zhe)合(he)標(biao)煤100.8kg,按標(biao)煤價900元(yuan)(yuan)/t計,干燥1t廢水(shui)消耗(hao)的(de)熱量(liang)折(zhe)算費用約90.7元(yuan)(yuan)。  

因此全廠脫(tuo)硫(liu)廢(fei)水量(liang)較大時,可考(kao)慮(lv)先將脫(tuo)硫(liu)廢(fei)水濃縮減量(liang)后再進入(ru)旁(pang)路煙道噴(pen)霧干(gan)燥,以降低整套系統的能耗(hao)。  

脫硝出口煙(yan)氣(qi)(qi)約(yue)為(wei)350℃,干(gan)燥廢(fei)水(shui)(shui)后降至約(yue)125℃,煙(yan)氣(qi)(qi)焓降約(yue)200kJ/kg,經(jing)計(ji)算,干(gan)燥1t廢(fei)水(shui)(shui)所需煙(yan)氣(qi)(qi)量約(yue)為(wei)15550kg,采用此(ci)工藝的各類型(xing)機組干(gan)燥脫硫廢(fei)水(shui)(shui)所需煙(yan)氣(qi)(qi)質量和占總煙(yan)氣(qi)(qi)的比(bi)值(zhi)見表2(單臺(tai)機組)。  

從(cong)(cong)表2可以(yi)(yi)看出,理(li)想狀態下300MW,600MW和(he)1000MW機(ji)(ji)組(zu)單臺脫硫(liu)廢(fei)水量(liang)(liang)分(fen)別為4t/h,7t/h和(he)12t/h。各(ge)類型機(ji)(ji)組(zu)(單臺機(ji)(ji)組(zu))干(gan)燥(zao)脫硫(liu)廢(fei)水所(suo)需(xu)的(de)煙(yan)(yan)(yan)氣占總煙(yan)(yan)(yan)氣量(liang)(liang)比值(zhi)均接近5%。機(ji)(ji)組(zu)額定負荷(he)(he)時,從(cong)(cong)脫硝出口抽取(qu)約5%的(de)煙(yan)(yan)(yan)氣會有(you)空預器硫(liu)酸氫氨結露區跨層的(de)風險。如采用該(gai)工(gong)藝,需(xu)要對空預器進(jin)行改造(zao),增加鍍搪(tang)瓷(ci)段的(de)長度(du)。當(dang)機(ji)(ji)組(zu)處于50%THA(機(ji)(ji)組(zu)熱耗保證工(gong)況)負荷(he)(he)以(yi)(yi)下運(yun)行時,旁路煙(yan)(yan)(yan)氣量(liang)(liang)會相應減少(shao),干(gan)燥(zao)塔(ta)中流場被破壞而導致廢(fei)水接觸干(gan)燥(zao)塔(ta)表面引起結垢(gou)、腐蝕,所(suo)以(yi)(yi)機(ji)(ji)組(zu)低于50%THA負荷(he)(he)運(yun)行時該(gai)系統需(xu)停運(yun)。而機(ji)(ji)組(zu)實際脫硫(liu)廢(fei)水量(liang)(liang)超(chao)過(guo)理(li)想值(zhi),干(gan)燥(zao)脫硫(liu)廢(fei)水所(suo)需(xu)的(de)煙(yan)(yan)(yan)氣比例超(chao)過(guo)5%,則需(xu)要經(jing)過(guo)濃縮(suo)再進(jin)行旁路煙(yan)(yan)(yan)氣干(gan)燥(zao)。  

該(gai)工藝可將廢水蒸干(gan)物混(hun)入粉煤(mei)灰中。參照典(dian)型(xing)脫(tuo)硫(liu)廢水水質表,氯(lv)離子(zi)濃(nong)度按15000mg/L,飛灰含(han)量按18g/m3計,計算結果(guo)如表3所(suo)示(單臺機組(zu))。  

由表3可知(zhi),最終混(hun)入飛灰中的氯(lv)離子含量(liang)均達到(dao)0.3%以上。根據GB175-2007《通用(yong)(yong)(yong)硅(gui)酸鹽(yan)水(shui)泥(ni)》第7.1條規定,水(shui)泥(ni)中氯(lv)離子含量(liang)不(bu)大于0.06%,且水(shui)泥(ni)中粉(fen)(fen)煤(mei)(mei)灰占比約20%~40%,所以機(ji)組使(shi)用(yong)(yong)(yong)該(gai)工(gong)藝(yi)后,其粉(fen)(fen)煤(mei)(mei)灰不(bu)宜用(yong)(yong)(yong)于制作硅(gui)酸鹽(yan)水(shui)泥(ni)。但JC/T409-2001《硅(gui)酸鹽(yan)建筑制品(pin)用(yong)(yong)(yong)粉(fen)(fen)煤(mei)(mei)灰》中對用(yong)(yong)(yong)于加(jia)氣(qi)混(hun)凝土、粉(fen)(fen)煤(mei)(mei)灰磚、砌(qi)塊、粉(fen)(fen)煤(mei)(mei)灰蒸養陶粒及摻加(jia)粉(fen)(fen)煤(mei)(mei)灰的建筑板材(cai)等(deng)硅(gui)酸鹽(yan)建筑制品(pin)用(yong)(yong)(yong)的粉(fen)(fen)煤(mei)(mei)灰無氯(lv)離子含量(liang)要求,所以使(shi)用(yong)(yong)(yong)該(gai)工(gong)藝(yi)后,機(ji)組的粉(fen)(fen)煤(mei)(mei)灰仍可用(yong)(yong)(yong)于生產以上建筑制品(pin)。  

該(gai)工藝(yi)的(de)優點是(shi)系統熱(re)量利用率高,熱(re)損失小;工藝(yi)簡單,設備少,噴(pen)霧干燥塔一般布置(zhi)在靠近空預器的(de)位置(zhi),占地比(bi)較小。  

2.2煙道直接噴霧干燥工藝  

煙道(dao)直噴干燥工藝(yi)是將脫硫(liu)廢水(shui)直接通(tong)過霧化噴入空預器(qi)后、電除塵(chen)器(qi)前煙道(dao)內,廢水(shui)中水(shui)分蒸發后被(bei)(bei)煙氣攜帶至脫硫(liu)塔(ta),廢水(shui)晶(jing)體(ti)被(bei)(bei)電除塵(chen)器(qi)捕捉脫除。該工藝(yi)具(ju)有(you)系(xi)統簡單、投資成本和運(yun)行費用低、對場地(di)要求低等優點。  

根據式(1)計算可得(de),干(gan)化(hua)1t廢水(shui)所耗(hao)能量為3.06×106kJ。各(ge)類型機組干(gan)燥脫硫廢水(shui)所需(xu)煙(yan)(yan)氣質量和占總(zong)煙(yan)(yan)氣的比值見表4(單臺機組)。  

表4各(ge)類型(xing)機(ji)(ji)組干燥脫(tuo)硫(liu)廢水所需煙(yan)氣(qi)質量和占(zhan)總煙(yan)氣(qi)的比值(單臺機(ji)(ji)組)  

由表4可(ke)知,根據理想(xiang)狀態下單臺機組廢(fei)水(shui)(shui)量,空(kong)預(yu)器出(chu)(chu)口(kou)的(de)總煙(yan)(yan)(yan)氣(qi)(qi)量略大(da)于(yu)干燥廢(fei)水(shui)(shui)所需的(de)煙(yan)(yan)(yan)氣(qi)(qi)量,理論(lun)上如(ru)果(guo)煙(yan)(yan)(yan)氣(qi)(qi)和廢(fei)水(shui)(shui)充分接觸(chu),可(ke)以(yi)實現對(dui)廢(fei)水(shui)(shui)的(de)干燥。但由于(yu)空(kong)預(yu)器后(hou)煙(yan)(yan)(yan)氣(qi)(qi)溫度僅125℃,廢(fei)水(shui)(shui)噴(pen)入(ru)煙(yan)(yan)(yan)道(dao)后(hou)蒸發速(su)度較慢(man),所以(yi)必須保(bao)證廢(fei)水(shui)(shui)與煙(yan)(yan)(yan)氣(qi)(qi)有充分的(de)接觸(chu)時間。如(ru)果(guo)煙(yan)(yan)(yan)道(dao)距離(li)不(bu)夠長且回轉式空(kong)預(yu)器出(chu)(chu)口(kou)煙(yan)(yan)(yan)氣(qi)(qi)流場不(bu)均勻,會(hui)出(chu)(chu)現局部廢(fei)水(shui)(shui)無(wu)法和煙(yan)(yan)(yan)氣(qi)(qi)充分接觸(chu)的(de)情況,可(ke)能會(hui)有部分廢(fei)水(shui)(shui)無(wu)法在進入(ru)電除塵器前被干化(hua)。  

該工藝煙氣干(gan)燥(zao)廢水(shui)后的蒸干(gan)物將混入(ru)粉煤灰中,與上節所述旁路煙氣噴霧干(gan)燥(zao)工藝的粉煤灰情(qing)況基本相同(tong)。  

如機組采(cai)用低(di)低(di)溫(wen)電(dian)除塵(chen)器(qi),空預器(qi)至煙(yan)(yan)(yan)氣冷卻(que)器(qi)之間的(de)煙(yan)(yan)(yan)道(dao)較短,可能會導(dao)致未(wei)干燥的(de)廢水(shui)進入煙(yan)(yan)(yan)氣冷卻(que)器(qi),易使(shi)煙(yan)(yan)(yan)氣冷卻(que)器(qi)發生積(ji)灰、結垢造成堵塞;如果(guo)未(wei)干燥的(de)廢水(shui)進入電(dian)除塵(chen)器(qi),還會導(dao)致電(dian)除塵(chen)極板腐(fu)蝕。因此,設置低(di)低(di)溫(wen)電(dian)除塵(chen)器(qi)的(de)機組不推薦采(cai)用煙(yan)(yan)(yan)道(dao)直接噴霧干燥技術。  

2.3煙氣余熱濃縮蒸發  

該(gai)工(gong)藝是利用部分(fen)電除塵器與脫硫塔之間(jian)的(de)煙(yan)氣,將廢(fei)水(shui)在濃(nong)縮(suo)塔內(nei)噴淋,與煙(yan)氣接(jie)觸后蒸(zheng)發,未蒸(zheng)發的(de)部分(fen)通過(guo)泵循(xun)環進(jin)入濃(nong)縮(suo)塔加熱,脫硫廢(fei)水(shui)在煙(yan)氣的(de)加熱下(xia)不斷濃(nong)縮(suo),其中的(de)溶解物(wu)逐步達到飽和并(bing)析出(chu),析出(chu)的(de)物(wu)質(zhi)通過(guo)板框壓濾機壓制成泥餅(bing)后外運處理。工(gong)藝流程見圖2。  

根據(ju)式(1)計算可得(de),干(gan)燥1t廢(fei)水(shui)所耗(hao)能量(liang)為(wei)(wei)2.90×106kJ,由(you)于(yu)所用煙(yan)氣熱量(liang)為(wei)(wei)電(dian)除塵器后(hou)的廢(fei)熱,所以該熱量(liang)不產生(sheng)費用。電(dian)除塵器出口煙(yan)氣約(yue)為(wei)(wei)90℃,濃縮廢(fei)水(shui)后(hou)降(jiang)至(zhi)約(yue)55℃,煙(yan)氣焓降(jiang)約(yue)35kJ/kg,經計算,采用此工藝的各類型機組干(gan)燥脫硫(liu)廢(fei)水(shui)所需煙(yan)氣量(liang)和水(shui)份含量(liang)見表5(單臺機組)。  ;

圖2煙道余熱濃縮蒸發系統工藝流程  

由表5可知,理(li)想狀態下抽取(qu)約30%電(dian)除塵器(qi)后的煙氣(qi)量就可以蒸發(fa)(fa)全部廢水(shui)(shui)(shui)和(he)(he)工藝水(shui)(shui)(shui),并且煙氣(qi)中(zhong)(zhong)的水(shui)(shui)(shui)分未達到飽和(he)(he),可以實現(xian)對全部廢水(shui)(shui)(shui)的蒸發(fa)(fa)。實際運行中(zhong)(zhong)廢水(shui)(shui)(shui)量超過(guo)理(li)想值是否能(neng)夠(gou)完全蒸發(fa)(fa)還需(xu)經過(guo)中(zhong)(zhong)試(shi)檢驗。  

煙氣(qi)蒸發廢水(shui)(shui)后熱量(liang)減少(shao),會減少(shao)脫硫(liu)系統的(de)(de)蒸發量(liang),這將破(po)壞脫硫(liu)系統原(yuan)有的(de)(de)水(shui)(shui)平(ping)衡。由于不(bu)同地(di)區的(de)(de)煤種和(he)脫硫(liu)系統工藝用(yong)水(shui)(shui)水(shui)(shui)質不(bu)同,壓(ya)濾后的(de)(de)泥餅性質需要經(jing)過鑒定。  

該工藝的優點是利(li)用了難以利(li)用的廢熱,直接運行(xing)費用低;工藝簡單,設備少,維護量(liang)小(xiao);廢水(shui)無需進行(xing)預處理及軟(ruan)化,可直接進入該系統進行(xing)濃縮。  

3結語  

針對大(da)型燃煤電廠脫硫廢水(shui)采用(yong)旁(pang)路煙(yan)(yan)道(dao)噴(pen)霧干(gan)(gan)燥、煙(yan)(yan)道(dao)直(zhi)噴(pen)干(gan)(gan)燥、煙(yan)(yan)氣余(yu)熱(re)蒸發3種(zhong)(zhong)技術(shu)進(jin)行研究(jiu)分析(xi),認為(wei)其(qi)共(gong)同優點是利(li)用(yong)煙(yan)(yan)氣熱(re)量,熱(re)損失小,工(gong)藝簡(jian)單設(she)備少,運(yun)行維(wei)護(hu)量小,占(zhan)地少,且3種(zhong)(zhong)煙(yan)(yan)氣利(li)用(yong)技術(shu)都(dou)對處(chu)理廢水(shui)量有一定的限制。旁(pang)路煙(yan)(yan)道(dao)噴(pen)霧干(gan)(gan)燥和煙(yan)(yan)道(dao)直(zhi)噴(pen)干(gan)(gan)燥方法干(gan)(gan)燥物(wu)都(dou)混入粉煤灰中(zhong)綜合利(li)用(yong),而煙(yan)(yan)氣余(yu)熱(re)蒸發的干(gan)(gan)燥物(wu)混入泥餅中(zhong)需外運(yun)處(chu)理。  

由于(yu)煙(yan)氣(qi)利用技(ji)術受(shou)機組煙(yan)氣(qi)系統(tong)(tong)熱量平衡及(ji)脫(tuo)硫系統(tong)(tong)水(shui)平衡的(de)影響,在后續具體實施過(guo)程中需結合(he)項目(mu)煙(yan)氣(qi)系統(tong)(tong)和(he)實際(ji)廢水(shui)量具體核算選擇方案。煙(yan)氣(qi)蒸發(fa)后的(de)干燥物混入粉煤灰對粉煤灰品質造成的(de)影響需要結合(he)項目(mu)當地灰渣(zha)綜合(he)利用情況(kuang)具體分析決(jue)策。

  使用微信“掃一掃”功能添加“谷騰環保網”

相關文章