1吉焦余热处理1吨脱硫废水:一种运行稳定、成本低廉的脱硫废水零排放工艺

天游平台讯:脱硫废水主要来自火电厂最常见的烟气脱硫方法石灰石—石膏法中石膏脱水和清洗系统,在实际运行过程中,烟气中氯化物、颗粒物、重金属等污染物会不断地富集在浆液中,易引起设备管道腐蚀、脱硫效率降低、破坏脱硫系统物质平衡等问题,因此每隔一定时间就必须排出一定量脱硫废水。废水中所含物质繁杂,主要为氯化物、亚硫酸盐、悬浮物、硫酸盐、氨氮以及少量的重金属离子(如Pb2+等)等,处理难度极大。系统运行稳定性差、投资高、运营成本高、污泥及结晶盐处置难度大等技术难题是脱硫废水零排放的主要障碍。

山西普丽环境工程股份有限公司为山西瑞光热电2×300MW机组建设的脱硫废水深度治理项目于2019年6月投运,该项目采用的自主研发的低温余热催化闪蒸+固液分离工艺以其良好的适用性和净化处理的高效性得到各方的高度评价,突破性解决了脱硫废水零排放经济性差、稳定性差等问题,为火电行业脱硫废水零排放探索了一条投资成本低、运行成本低、系统运行稳定的新路。本文对此工艺做简单介绍和探讨。

01 脱硫废水的特点及净化处理难点

探讨如何能够使脱硫废水达到良好的净化效果,首先要对脱硫废水的成分和理化性质进行分析。基于石灰石-石膏法脱硫工艺的特点,脱硫废水的成分与普通工业废水的成分和特点有很大不同,主要特点如下:

1.1 固体悬浮物(SS)高,石灰石-石膏法脱硫所产生的脱硫废水中固体悬浮物一般达10g/L以上,且细微颗粒比例大,如果采用传统的膜法净化处理极易造成膜过滤装置污堵。

1.2 含盐高,石灰石-石膏法脱硫系统中石灰石浆液的不断循环造成盐的富集,含盐量在25g/L- 50g/L以上,其中氯离子浓度一般在10g/L-20g/L之间,导致废水腐蚀性较强。

1.3 硬度高,石灰石-石膏法脱硫所产生的脱硫废水中,Ca2+浓度约为50-5000mg/l,Mg2+浓度约为1500-12000mg/l,SO42-约为1500-20000mg/l,高硬度的特点导致在蒸发浓缩段极易造成容器内壁结垢。

1.4 水质变化大,脱硫废水指标受燃煤种类、脱硫工艺、运行工况、烟尘量、石灰石品质、石膏脱水效果、脱硝系统氨逃逸等诸多因素影响波动较大,每家电厂燃煤机组的水量、水质、成分含量比例等指标千差万别,每台机组在不同时段脱硫废水指标也波动较大。

02 低温余热催化闪蒸+固液分离工艺技术指标和基本流程

2.1 工艺技术指标

根据山西瑞光热电脱硫系统实际情况,结合国内火电企业脱硫废水零排放改造经验,普丽环境采用自主研发的低温余热催化闪蒸+固液分离工艺建设了一套脱硫废水零排放净化设施,项目占地360㎡,处理废水规模15m³/h,实现100%回收水,回收凝结水水质基本达到除盐水水质标准。

2.2 主要系统和设备组成

低温余热催化闪蒸浓缩系统主要包括废水输送系统、烟道换热系统、三效催化蒸发系统,核心设备为烟道换热器、蒸发罐、加热器、一效真空泵和尾气真空泵等。为避免蒸发段容器内壁结垢,系统采用自主研发的自催化结晶技术,目的是以废水中的石膏晶体为晶核,促进二次结晶,浓缩废水中的氯离子,使其以晶体形式析出。固液分离系统主要是专用压滤机。

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2.3 基本工艺流程及原理

脱硫废水经废水调节罐由废水给料泵送至I效分离器,废水在强制循环泵的作用下经I效加热器加热至80-86℃后,在I效分离器内发生闪蒸,闪蒸蒸汽作为下一效热源,浓缩液进入II效分离器。第二效内的汽和料液运用与第一效相同的原理,进行再次浓缩,浓缩后的料液进入III效分离器。料液在第三效内进一步浓缩,浓缩液达到一定的密度后,浓液从强制循环泵出口引出,经浓浆罐由浓浆泵送入固液分离装置。整个过程循环往复作业。各效分离器蒸发出的闪蒸蒸汽,经冷凝后汇集到冷凝水回用水箱回用。

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浓浆经过专用压滤机固液分离,从固液分离装置分离出来的固体主要成分为石膏,可转运建材厂制砖。浓缩滤液可重新进入系统蒸发浓缩结晶,滤液中的结晶盐经固液分离装置被均匀固化到固体物石膏中。

2.4 技术特点

(1)真正实现脱硫废水零排放

采用闪蒸+固液分离技术实现废水浓缩,滤液可重复回系统或经过旁路烟道干燥被除尘器捕捉。蒸发出的洁净水回收利用,固体物石膏混合物可用于制砖。

(2)运行成本低

无需三联箱预处理,减少了高昂的药剂费用和运营费用。系统简单,自动化程度高,控制系统可并入脱硫系统,不需要增加运行维护人员。不需要高品质蒸汽,利用锅炉尾部烟气余热1吉焦即可处理1吨废水,系统仅需要消耗少量除盐水、电耗。直接运行成本在10元/吨水以下。如考虑凝结水回用,综合运行成本更低。

(3)能源利用效率高、能耗低

利用锅炉尾部烟气的余热可降低烟气进入脱硫系统的温度,从而降低脱硫系统的水耗。采用多效闪蒸技术,提高能源利用率,降低低温蒸汽用量,减少烟道换热器换热面积,节能效果显著。

(4)水回收率高,回收水品质高

凝结水回收率100%,水质基本达到除盐水水质标准,可回用于脱硫系统或辅助冷却水池,以达到节约水资源的目的。

(5)固体含水率低

固体物料含水率小于20%,易于制砖等综合利用

(6)系统运行稳定,不污堵、不结垢

系统管道、设备设计独特,采用催化磁化、晶种浓度控制等多项自主技术,降低了系统结垢风险。

(7)占地面积小,投资小

系统设备体积小,占地少,节约土建安装成本。

03 工程实践情况

瑞光热电自采用低温余热催化闪蒸+固液分离工艺以来,系统运行稳定,处理能力达到了设计要求,且运行成本低,处理每立方脱硫废水直接成本低于10元。该系统在没有预处理的条件下,利用多项防垢技术,结合末端的压滤结晶技术,实现了脱硫废水零排放。该系统凝结水回收率可达100%,直接回用作为脱硫工艺补水,节水效果明显。

该技术工艺的废水处理效果得到了企业和环保部门的充分肯定,同时也为火电燃煤机组石灰石—石膏法脱硫废水零排放提供了可鉴经验。

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