燃煤電廠脫硫廢水煙道蒸發(fā)技術(shù)

　　目前，世界上主流的煙氣脫硫工藝可分為濕法、半干法及干法三大類。其中石灰石―石膏濕法煙氣脫硫工藝是目前世界上應(yīng)用最廣泛的煙氣脫硫除塵技術(shù)，它具有脫硫效率高、設(shè)備方便維護(hù)、煤種范圍適用廣、運行可靠性高和原材料價廉易得等諸多優(yōu)點。

　　過去，火電廠脫硫廢水的排放標(biāo)準(zhǔn)一直遵循《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978-1996)規(guī)定進(jìn)行，但隨著環(huán)保要求越來越高，該標(biāo)準(zhǔn)已不符合時代經(jīng)濟(jì)發(fā)展的要求。根據(jù)脫硫廢水水質(zhì)自身的特點，國家制定了新的《火電廠石灰石―石膏濕法脫硫廢水水質(zhì)控制指標(biāo)》(DL/T997-2006)，該指標(biāo)規(guī)定了脫硫廢水處理系統(tǒng)出口的檢測參數(shù)和參數(shù)范圍。見表1所列。

　　1、脫硫廢水的來源

　　石灰石―石膏濕法脫硫工藝采用石灰石漿液作為煙氣中SO2的脫硫吸收劑，將石灰石在濕磨機(jī)中破碎后與少量水混合，經(jīng)行研磨，在研磨過程中注入工藝水，制成石灰石漿液。石灰石漿液通過脫硫吸收塔循環(huán)漿液泵，打入吸收塔上部的漿液噴嘴處，由于吸收塔內(nèi)的煙氣是自下而上的運動，與由噴嘴自上而下噴淋的石灰石漿形成對流接觸，煙氣中的二氧化硫通過化學(xué)酸堿中和反應(yīng)被吸收進(jìn)入石灰石漿液中，二氧化硫被除去。在煙氣中SO2不斷被吸收的同時，煙氣中的氯離子也不斷被漿液吸收。由于氯離子濃度的過高會給生產(chǎn)帶來很多不利影響，譬如降低溶液的PH值，降低二氧化硫在漿液中的溶解率，并且易使?jié){液中的CaSO4易于結(jié)垢，無法形成石膏晶體，以及加快金屬管路腐蝕等。脫硫系統(tǒng)要穩(wěn)定工作，就要保證系統(tǒng)中氯離子維持在較低的濃度上，須要定時向脫硫系統(tǒng)漿液中摻入一定量的工藝水，在工作過程中就會不可避免地產(chǎn)生脫硫廢水。由于脫硫廢水中含有很多有毒、有害物質(zhì)，如果直接排放會對環(huán)境造成污染，因此為了保護(hù)環(huán)境和脫硫系統(tǒng)的正常運行，應(yīng)當(dāng)對脫硫廢水經(jīng)行環(huán)保處理。

　　2、工藝流程

　　2.1 脫硫廢水的凈化預(yù)處理

　　由于脫硫廢水中含有各種雜質(zhì)、漂浮物以及各種重金屬離子，因此脫硫廢水不能直接進(jìn)入廢水蒸發(fā)系統(tǒng)中。鑒于此，我們要對脫硫廢水進(jìn)行預(yù)處理。濰坊公司根據(jù)實際情況及國內(nèi)外脫硫廢水處理技術(shù)工藝的穩(wěn)定性、經(jīng)濟(jì)性等方面考慮，選擇“預(yù)沉淀+深度過濾-煙道霧化蒸發(fā)”處理工藝作為脫硫廢水處理系統(tǒng)方案，包括沉淀、中和、絮凝和濃縮澄清等四個主要步驟進(jìn)行處理。該方案采用物理化學(xué)方法去除廢水中的主要雜質(zhì)。首先在中和箱中加入石灰乳，使廢水中的pH值上升到9.0~9.5左右，在高堿性環(huán)境中，廢水中大多數(shù)的重金屬離子會形成難溶于水的化合物而沉淀析出。經(jīng)過中和箱處理大多數(shù)的重金屬離子后的廢水進(jìn)入沉降箱。在沉降箱中，向廢水溶液中加入TMT15或Na2S等有機(jī)硫化學(xué)藥劑，可以與廢液中的殘留的Cd2+、Hg2+等金屬離子反應(yīng)，生成難溶于水的硫化物沉淀，前兩個步驟主要目的是除去溶液中的重金屬離子。然后，經(jīng)過凈化處理后的溶液進(jìn)入絮凝箱，在絮凝箱中，溶液中的膠體顆粒和懸浮物顆粒在絮凝劑(如FeClSO4)化學(xué)作用下產(chǎn)生凝聚和聚集反應(yīng)，從而形成大顆粒，并在重力的作用下沉淀下來。最后，在進(jìn)入澄清池前，在絮凝箱出口處加入混凝劑，強(qiáng)化絮凝劑等化學(xué)藥劑。在澄清池中，經(jīng)行二次絮凝和二次物理沉降，絮凝物后的大顆粒會沉淀到池底形成污泥，大部分污泥通過污泥輸送泵輸送到污泥壓濾機(jī)，形成污泥濾餅外派到污泥堆放處，小部分的污泥作為下一個循環(huán)沉淀所需要的晶核重新返回到中和箱。經(jīng)過化學(xué)和物理作用后的廢水溶液中的上部分溢流到凈水箱，凈水箱中專門設(shè)置了符合國家標(biāo)準(zhǔn)的用于檢測水質(zhì)的pH值和水質(zhì)濁度的儀表，如果水質(zhì)達(dá)到環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)則外排，如果不合格則繼續(xù)處理，如此循環(huán)往復(fù)，直到合格為止。脫硫廢水流程圖如下圖1所示：

　　2.2 脫硫廢水煙道蒸發(fā)

　　脫硫廢水煙道蒸發(fā)技術(shù)是一種基于噴霧高溫干燥技術(shù)的工藝，噴霧干燥技術(shù)的基本原理是用霧化器將廢水溶液霧化后與壓縮空氣混合噴入高溫?zé)煹纼?nèi)，在煙道內(nèi)以霧滴狀與高溫?zé)煔饨佑|，可以在短時間內(nèi)迅速將液滴汽化蒸發(fā)。其特點是由于液滴的蒸發(fā)表面積非常大，并且溶液霧化后的小液滴溫度與煙道里的煙溫溫差非常大，只要與高溫氣體接觸，就發(fā)生快速的熱交換，并迅速將霧化后液滴中的大部分的水蒸發(fā)掉，形成只有少量水分的固體粉塵顆粒，因而干燥速率非?？?。脫硫廢水煙道蒸發(fā)就是利用這種技術(shù)把經(jīng)過凈化處理的脫硫廢水進(jìn)行煙氣蒸發(fā)處理，從而達(dá)到脫硫廢水環(huán)保零污染排放的目的。

　　具體步驟是將脫硫廢水進(jìn)行凈化預(yù)處理，凈化后的脫硫廢水經(jīng)過廢水輸送泵打入廢水蒸發(fā)系統(tǒng)的預(yù)沉池中，預(yù)沉池中脫硫廢水的上清液通過廢水排出泵打入到一體化霧化蒸發(fā)安保器進(jìn)行固液分離處理，系統(tǒng)沉淀的污泥通過污泥排出泵輸送到污泥緩存箱緩存。上清液經(jīng)過一體化霧化蒸發(fā)安保系統(tǒng)處理后，廢水中粒徑>20μm的顆粒被截留分離出來，經(jīng)過處理后廢水中懸浮物的含量降低到0.5%以下。過濾后的廢水輸送至系統(tǒng)清水箱，經(jīng)過固液分離處理后的廢水通過清水泵輸送到電除塵器入口處的霧化噴射裝置中。在霧化裝置中廢水被充分霧化后與壓縮空氣混合噴入到高溫?zé)煹纼?nèi)，并在高溫?zé)煔鈴?qiáng)烈的熱交換的作用下迅速蒸發(fā)變成水蒸氣。其中不溶于水的結(jié)晶顆粒隨煙氣一起進(jìn)入電袋除塵器中，并被電袋除塵器中靜電吸附板捕捉而從煙氣中分離出來。蒸發(fā)的水蒸氣隨除塵后的煙氣進(jìn)入脫硫吸收塔，在除霧器沖洗水的冷卻作用下，水蒸氣遇冷凝結(jié)成小水滴進(jìn)入脫硫塔的漿液循環(huán)系統(tǒng)。整個脫硫廢水煙道處理技術(shù)過程可以通過DCS實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控和控制，可實時在線檢測整套設(shè)備的運行數(shù)據(jù)，當(dāng)設(shè)備運行參數(shù)異常時可以第一時間發(fā)現(xiàn)，并進(jìn)行處理，此舉可以有效地提高設(shè)備利用率和運行中設(shè)備穩(wěn)定性，可以確保提高設(shè)備的投入使用率。脫硫廢水煙道處理技術(shù)DCS控制流程圖如下圖2所示

　　3、廢水的蒸發(fā)效果

　　濰坊公司二期3號機(jī)組除塵器運行情況列于下表。

　　機(jī)組滿負(fù)荷運行時，除塵器入口煙氣的組煙氣量分別為342萬m3/h(實際狀態(tài))，含塵量為42.8g/m3，煙氣入口平均溫度為141℃。濰坊公司二期#3機(jī)組不同負(fù)荷下除塵器入口煙氣參數(shù)為：負(fù)荷75%，平均127℃，煙氣量約為291萬m3/h(實際狀態(tài))，含塵量約為32g/Nm3;負(fù)荷50%，平均121℃，煙氣量約為219萬m3/h(實際狀態(tài))，含塵量約為28.6g/Nm3。在投入廢水蒸發(fā)系統(tǒng)以后電除塵入口溫度有一個下降趨勢，煙道蒸發(fā)投入后在不同的機(jī)組負(fù)荷運行條件下入口煙溫的變化趨勢如下圖所示：

　　從上圖電除塵入口溫度趨勢圖可以看到，脫硫廢水噴入煙道后，煙氣的入口煙氣溫度平均下降了2℃~3℃，由于此時煙氣溫度依然高于酸露點溫度，所以不會對電除塵器灰塵靜電吸附板和煙道產(chǎn)生腐蝕。并且由于采用脫硫廢水蒸發(fā)工藝后，煙氣濕度適當(dāng)增加，煙氣溫度有所降低，這就降低了煙氣流速，提高了粉塵粒徑，增加了灰塵的電阻比，在一定程度上提高了電除塵器的使用壽命和除塵效率。

　　根據(jù)對電除塵器煙道積灰檢測桿的檢測，噴后積灰檢測桿有少量松軟性積灰，無硬結(jié)性積灰，這說明廢水已經(jīng)完全蒸發(fā)。

　　4、結(jié)論

　　脫硫廢水煙道蒸發(fā)系統(tǒng)分為前處理系統(tǒng)和后處理系統(tǒng)。其中預(yù)處理系統(tǒng)包括脫硫廢水澄清過濾系統(tǒng)和一體化霧化蒸發(fā)安保系統(tǒng)，后處理系統(tǒng)即煙道霧化蒸發(fā)噴射系統(tǒng)，整個過程控制系統(tǒng)采用DCS集中控制。脫硫廢水蒸發(fā)系統(tǒng)投入以來，當(dāng)工況是65%時，每小時可蒸發(fā)脫硫廢水2t左右，當(dāng)工況在70%以上時，每小時可蒸發(fā)脫硫廢水3t左右。滿負(fù)荷運行時，一天可以蒸發(fā)大約70t左右的脫硫廢水。設(shè)備自投入運行以來運行效果良好，運行參數(shù)正常，符合預(yù)期的設(shè)計效果。對實現(xiàn)火力發(fā)電行業(yè)的環(huán)保節(jié)能健康積極的發(fā)展進(jìn)行了積極的探索和嘗試，為清潔新能源健康發(fā)展，注入了新的動力。(來源：華電濰坊發(fā)電有限公司)