DQZHAN技術(shù)訊：燃煤電廠脫硫廢水零排放工藝研究
摘要：本文分析了燃煤電廠脫硫廢水排放的要求、零排放工藝以及發(fā)展展望，以供參考。
關(guān)鍵詞：燃煤電廠;脫硫廢水;零排放;工藝
一、前言
脫硫廢水中的有害物質(zhì)對(duì)環(huán)境和水體污染危害巨大，因此我們要重視脫硫廢水的治理。目前我們普遍采取零排放的工藝技術(shù)，也取得了很好的效果。
二、燃煤電廠廢水零排放概述
零排放并不是說(shuō)不排放水，而是不降有害物質(zhì)通過(guò)水體排放到自然環(huán)境中，電廠生產(chǎn)使用的水資源*終以蒸汽的形式排放大自然環(huán)境中，或者愛(ài)電廠內(nèi)部水循環(huán)系統(tǒng)中留存。零排放電廠的淡水量，這可以大大提高水資源利用率，同時(shí)可以避免自然環(huán)境遭到已經(jīng)污染水體的污染，保證居民用水**。從可持續(xù)發(fā)展的角度看，目前以及今后的水資源將會(huì)一直處于相對(duì)匱乏的狀態(tài)，污水零排放是工業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。零排放對(duì)水處理技術(shù)的要求非常之高，需要很高的技術(shù)投入，因此其資金投入與嚴(yán)格的管理制度與監(jiān)管制度是必不可少的。
隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)和電力的快速發(fā)展，在中國(guó)北方煤炭多，但缺水的地區(qū)，水資源的可用量年復(fù)一年的減少，排污費(fèi)和污水總量在不斷上漲。即使在水資源相對(duì)豐富的南方，隨著環(huán)境的惡化、環(huán)境保護(hù)意識(shí)提高，廢水零排放的呼聲也日益高漲。橫看世界發(fā)達(dá)國(guó)家的發(fā)電廠情況，越來(lái)越多的廢水發(fā)電廠可以看到。實(shí)現(xiàn)電廠廢水零排放，是一項(xiàng)非常復(fù)雜的系統(tǒng)工程。它與水系統(tǒng)的方法有很大的不同，如使用水力除灰、干除灰或干法和濕法。我國(guó)火力發(fā)電廠多年致力于節(jié)水方法研究改進(jìn)，而過(guò)去的研究目的僅僅是如何確保電廠**運(yùn)行，并沒(méi)有上升到節(jié)約水資源的高度。節(jié)約用水的現(xiàn)象比較少，導(dǎo)致在中國(guó)的電廠很少注意低水耗技術(shù)的開(kāi)發(fā)，總是想著先用水，在處理廢水、排放。如今的水資源短缺日益突出，在中國(guó)的北方表現(xiàn)尤為突出，水資源已成為我國(guó)電力工業(yè)發(fā)展的重要問(wèn)題。
三、脫硫廢水的水質(zhì)特點(diǎn)及影響因素
1、脫硫廢水的水質(zhì)特點(diǎn)
脫硫廢水的成分及濃度對(duì)處理系統(tǒng)的運(yùn)行管理有很大影響，是影響處理設(shè)備的選擇、腐蝕等的關(guān)鍵性因素。脫硫廢水一般具有以下幾個(gè)特點(diǎn)。
(1)水質(zhì)呈弱酸性：國(guó)外pH值變化范圍為5.0～6.5，國(guó)內(nèi)為4.0～6.0。
(2)懸浮物含量高，其質(zhì)量濃度可達(dá)數(shù)萬(wàn)mg/L。
(3)COD、氟化物、重金屬超標(biāo)，其中包括第1類污染物，如As、Hg、Pb等。
(4)鹽分含量高，含大量的SO42?、SO32?、Cl?等離子，其中Cl?的質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為0.04。
2、影響脫硫廢水水質(zhì)的因素
脫硫廢水的水質(zhì)及水量主要受燃煤品質(zhì)、石灰石品質(zhì)、脫硫系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及運(yùn)行、脫硫塔前污染物控制設(shè)備以及脫水設(shè)備等的影響。圖1是影響脫硫廢水水質(zhì)主要影響因素的關(guān)系圖。
煤是脫硫廢水污染物的主要來(lái)源，煤種類的不同將會(huì)影響脫硫廢水的排放量：高硫煤的燃燒會(huì)產(chǎn)生更多的二氧化硫，會(huì)增加脫硫劑的用量，增加脫硫廢水的排放量;高氯煤的燃燒會(huì)增加煙氣中氯的含量，進(jìn)而增加脫硫漿液中的氯含量，為了防**硫系統(tǒng)的腐蝕，維持脫硫漿液中氯離子濃度在一定的水平，會(huì)增加脫硫漿液的排除，使脫硫廢水的排放量增加。
四、脫硫廢水零排放技術(shù)
1、強(qiáng)效蒸發(fā)類工藝
(1)煙道蒸發(fā)工藝
煙道蒸發(fā)工藝是一種基于噴霧干燥技術(shù)的工藝，噴霧干燥技術(shù)的基本原理是用霧化器將溶液噴入干燥塔內(nèi)，以霧滴狀與高溫氣體接觸，在短時(shí)間內(nèi)將霧滴干燥。*大特征是蒸發(fā)和干燥的表面積非常大，這些具有很大表面積的分散微粒，只要與高溫氣體接觸，就發(fā)生強(qiáng)烈的熱交換，迅速將大部分水蒸發(fā)掉，形成含水量較少的固體產(chǎn)物，因而干燥速度非常快。
脫硫廢水煙道蒸發(fā)工藝是指在鍋爐尾部空氣預(yù)熱器與除塵器之間的煙道內(nèi)設(shè)置霧化噴嘴，用泵將脫硫廢水輸送至霧化噴嘴進(jìn)行霧化，由于經(jīng)過(guò)空氣預(yù)熱器之后的煙氣溫度較高，霧化后的液滴在高溫?zé)煔獾淖饔孟略跓煹纼?nèi)蒸發(fā)，隨煙氣排出，而廢水中的雜質(zhì)則進(jìn)入除塵系統(tǒng)被捕集下來(lái)，隨灰一起外排，從而達(dá)到脫硫廢水零排放的目的。其工藝流程圖如圖2所示。
(2)蒸發(fā)濃縮結(jié)晶工藝
蒸發(fā)濃縮結(jié)晶工藝是利用蒸發(fā)器將脫硫廢水進(jìn)行濃縮。產(chǎn)品水回用，而濃縮水可通過(guò)結(jié)晶、干燥工藝轉(zhuǎn)化為固體鹽進(jìn)行處置。這類技術(shù)對(duì)廢水水質(zhì)、機(jī)組和煤種的適用性廣，具備較廣的應(yīng)用前景。
中國(guó)燃煤電廠常用的脫硫廢水預(yù)處理方法是中和混凝沉淀法，主要目的是去除廢水中的重金屬離子、懸浮物等。廢水從調(diào)節(jié)池進(jìn)入中和池，加入熟石灰調(diào)節(jié)pH，使重金屬離子生成沉淀被去除，再流入絮凝池，加入絮凝劑，廢水中的微粒物絮凝形成較大的絮凝體，*后在澄清池中沉淀下來(lái)。**混凝沉淀工藝具有嚴(yán)重的結(jié)垢傾向，為了消除結(jié)垢現(xiàn)象，后續(xù)增加Na2CO3軟化再澄清過(guò)程，為兩級(jí)澄清充分軟化處理工藝，該工藝可以*大限度的去除水中的Ca2+、Mg2+、SO42-、F-等結(jié)垢因子，確保后續(xù)工藝的進(jìn)水水質(zhì);
蒸發(fā)結(jié)晶。蒸發(fā)技術(shù)主要有兩大類：多效蒸發(fā)技術(shù)(MED)和機(jī)械蒸汽再壓縮技術(shù)(MVR)。多效蒸發(fā)技術(shù)(MED)是指將幾個(gè)蒸發(fā)器串聯(lián)起來(lái)，前**蒸發(fā)器所產(chǎn)生的二次蒸汽作為后**蒸發(fā)器的加熱熱源，使蒸汽熱能得到多次利用，從而提高熱能的利用率。機(jī)械蒸汽再壓縮技術(shù)(MVR)是將從蒸發(fā)器出來(lái)的二次蒸汽經(jīng)壓縮機(jī)絕熱壓縮后送入蒸發(fā)器的加熱室，二次蒸汽經(jīng)壓縮后溫度升高，在加熱室內(nèi)冷凝釋放熱量，使料液吸收熱量沸騰汽化再產(chǎn)生二次蒸汽經(jīng)分離后進(jìn)入壓縮機(jī)，循環(huán)往復(fù)，蒸汽就得到了充分的利用，提高了熱效率。
(3)鹽濃縮工藝
鹽濃縮工藝是一種深度處理工藝，它可以從常規(guī)系統(tǒng)處理的脫硫廢水中分離出蒸餾水和高度濃縮的鹽溶液副產(chǎn)品。其工藝流程如圖3所示。
首先對(duì)脫硫廢水進(jìn)行預(yù)加熱，通過(guò)除氣器脫除空氣后再次加熱并給料至鹽溶液濃縮器中，漿液被分配到鈦合金管內(nèi)壁的一層薄膜上。當(dāng)漿液膜沿著管道向下流動(dòng)時(shí)水分會(huì)蒸發(fā)掉。產(chǎn)生的蒸汽通過(guò)除霧器到達(dá)蒸汽壓縮機(jī)，將它的飽和溫度提高到再循環(huán)鹽溶液的沸點(diǎn)以上，壓縮后的蒸汽即可冷凝為蒸餾水回用。此外，回收鹽一部分被旋流器處理，一部分被轉(zhuǎn)移到成品罐中并運(yùn)往市場(chǎng)。
2、膜法過(guò)濾類工藝
由于脫硫廢水“零排放”對(duì)水鹽分離程度要求很高，通常采用多重反滲透過(guò)濾工藝。反滲透工藝首先需要經(jīng)過(guò)預(yù)處理，其工藝流程如圖4所示。
反滲透預(yù)處理工藝以膜過(guò)濾為主，輔以**工藝和沉淀工藝，目的是去除水中的懸浮物和微生物，使處理后的水質(zhì)能夠初步滿足反滲透的進(jìn)水要求。主體工藝通常采用兩段反滲透系統(tǒng)，由于二段系統(tǒng)的進(jìn)水為一段系統(tǒng)的濃水，需用專門的化學(xué)藥劑對(duì)其進(jìn)行處理，以確保二段系統(tǒng)的進(jìn)水參數(shù)符合要求。同時(shí)在其進(jìn)入二段系統(tǒng)前，可針對(duì)其水質(zhì)情況，添加專業(yè)的阻垢劑和調(diào)節(jié)劑，確保系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。產(chǎn)品水進(jìn)入回用水池，系統(tǒng)中少量的濃水可用來(lái)沖渣，實(shí)現(xiàn)水處理系統(tǒng)的零排放。
五、國(guó)內(nèi)脫硫廢水處理現(xiàn)狀及趨勢(shì)
目前，國(guó)內(nèi)脫硫廢水的處理主要依靠化學(xué)沉淀工藝，其能滿足現(xiàn)有脫硫廢水排放標(biāo)準(zhǔn)的要求，但是隨著《水污染防治行動(dòng)計(jì)劃》(水十條)的頒布，國(guó)家開(kāi)始加大對(duì)脫硫廢水的處理力度，化學(xué)沉淀法的應(yīng)用將會(huì)受到限制。且隨著飛灰資源化，與飛灰混合方法不再適用。
此外，較之美國(guó)，國(guó)內(nèi)脫硫廢水的排放標(biāo)準(zhǔn)對(duì)硒、汞等的排放標(biāo)準(zhǔn)不高，因此深度處理技術(shù)在未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)不適用。但是未來(lái)，脫硫廢水的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)趨嚴(yán)，深度處理技術(shù)將引起業(yè)界廣泛關(guān)注。有些地區(qū)由于環(huán)保壓力，部分電廠被要求脫硫廢水零排放，而蒸汽濃縮蒸發(fā)技術(shù)成本太高，蒸發(fā)池的應(yīng)用受地域的強(qiáng)烈限制，因此，煙道蒸發(fā)技術(shù)在未來(lái)一段時(shí)間將會(huì)受到重視，其面臨的重大技術(shù)缺陷需要被重新評(píng)估與攻克。
六、結(jié)束語(yǔ)
綜上所述，通過(guò)有效的處理工藝，大大提高了脫硫廢水的處理技術(shù)，保護(hù)了水體免受污染，實(shí)現(xiàn)了可持續(xù)發(fā)展。
