文章來源:志恒環保 作者:志恒環保 發布時間:2019-02-12 08:33:13 瀏覽次數:0
1 脫硫廢水的水質
脫硫廢水中的污染物成分及含量與燃燒煤種、脫硫工藝、運行方式、煙塵量、石灰石品質、石膏脫水效果、氨逃逸率等多種因素有關。
脫硫廢水的水質特點:1)pH值為4~6.5,呈若酸性,包含大量懸浮物、過飽和亞硫酸鹽、硫酸鹽和重金屬;2)懸浮物含量高(石膏、SiO2、Al和Fe的氫氧化物),一般在6000~15,000mg/L;3)含有微量的汞、鉛、鉻等重金屬離子和砷、硒、氰化物等污染物;4)含有大量Ca2+、Mg2+陽離子和Cl-、SO42-等陰離子,溶解性固體總量(TDS)在25,000~60,000mg/L,其中Cl-含量在5000~20,000mg/L。
由此可見,脫硫廢水具有高含鹽量、高硬度、高Cl-濃度的特征,具有較強的腐蝕性和結垢性。
脫硫過程中,由于脫硫系統水的循環使用,Cl-在吸收液中逐漸富集,會影響脫硫石膏產出,腐蝕性隨之增強,多數不銹鋼已不能使用,需采取更有效的防腐措施。
2 脫硫廢水的常規處理工藝(見圖1)
圖1 脫硫廢水的常規處理工藝
(1)脫硫廢水用于煤場噴灑:廢水中的氯在燃燒過程中揮發出來,增加了鍋爐尾部的腐蝕風險;鈉鹽在高溫條件下容易在爐內結焦;對煤場噴灑易造成地下水重金屬污染,需做防滲處理;部分氯隨煙氣進入脫硫系統,造成累積,影響石膏結晶,脫硫難以運行。
(2)脫硫廢水用于濕式除渣系統:對于采用水力除渣或濕式除渣系統的燃煤電廠,有電廠嘗試將脫硫廢水作為除渣系統補水,這種回用途徑受到渣系統閉式循環水量的限制,還會引起系統堵塞、設備及管道腐蝕問題而影響系統可靠性;廢水呈弱酸性,對金屬會存在腐蝕問題;含有的重金屬會對灰渣的綜合利用有影響;沖冼水需進行二次處理。
燃煤電廠目前普遍采用干除灰、灰渣綜合利用等措施,除灰、除渣系統已不具備回用大部分廢水的能力。
3 脫硫廢水零排放技術
(1)自然蒸發技術
占地面積大,適用于干燥少雨地區,存在風吹損失。
(2)機械霧化法蒸發技術
存在風吹損失,影響周邊生態環境。
(3)預處理+蒸發濃縮+結晶技術
預處理過程:1)加入石灰乳等調整廢水pH值至8.9~9.5,大多數重金屬離子均形成了難溶的氫氧化物。同時石灰漿液中的Ca2+還能與廢水中的部分F-、As3+生成難溶物質;2)加入有機硫化物、絮凝劑、助凝劑,使廢水中大部分重金屬形成沉淀物并沉降;3)通過投加絮凝劑使廢水中大部分懸浮物沉淀下來,通過澄清池予以去除;4)沉淀濃縮為污泥,污泥通過板框壓濾機等設備壓制成泥餅外運處理。
一般情況下,以上所述的脫硫廢水預處理部分包含在濕法脫硫系統中,最終的脫硫廢水需滿足火電廠《污水綜合排放標準》(GB8978-2002)即可排放。但在實際運行中存在較多問題,部分電廠出水中SS和COD往往不能穩定達標排放。在污泥脫水處理中,也存在板框壓濾機故障率高、運行維護頻率高、維護困難等問題。
熱法蒸發技術:通過加熱蒸發可達到濃縮溶液、獲得固體結晶物質的目的。一般采用多效蒸發(MED)或機械式蒸氣再壓縮(MVR)技術等。但投資和運營的費用很高,如何能提高濃縮比減少蒸發量是設備經濟運行的關鍵。
蒸發回收是整個零排放要求的最終環節。因氯離子含量高,對一般鋼材腐蝕嚴重,需使用特殊合金,制造成本較高。
由于蒸發法具有能耗高、設備易結垢和投資大的缺點,限制了其應用。因此,要降低零排放的處理成本和確保系統的正常運行,需從以下兩方面對廢水進行預處理,即廢水的減量化和防結垢措施。一方面,通過減量化處理方法對廢水進行預處理,可減少蒸發結晶裝置的處理負荷,有效降低成本;另一方面,通過軟化法對廢水進行預處理,防止蒸發器或煙道內結垢堵塞。
為降低蒸發量,膜分離法是最常用的廢水減量化處理技術,如采用反滲透等膜分離技術先對廢水進行減量化處理,膜分離產生的濃水再進行蒸發結晶,可有效降低蒸發處理負荷和節約處理成本。為確保蒸發結晶器正常運行和確保結晶鹽的品質,需要對脫硫廢水進行嚴格的預處理,如去除廢水中的硬度、有機物和重金屬等。有些采用RO膜技術進行濃縮,脫硫廢水硬度達到3萬mg/L,易對膜產生嚴重堵塞。因此,必需進行加藥處理,以降低脫硫廢水硬度。但投藥費用高,還會產生更大量的含重金屬污泥,屬于危險廢物,增加了處置費用。
據電力規劃設計總院2014年脫硫廢水處理抽樣調研顯示,國內電廠設置常規處理設備的占100% (但部分電廠的廢水處理系統不能正常投運),廢水產生的污泥全部送到灰場填埋或其他地方深埋。
膜法濃縮需注意以下問題:1)蒸發結晶技術對結晶鹽的純度有要求,需對脫硫廢水進行深度預處理;2)考慮膜濃縮及蒸發結晶工況,脫硫廢水過飽和,在濃縮階段很容易結垢,影響設備的運行和使用壽命;3)脫硫廢水中氯離子濃度高,對金屬材質會出現晶間腐蝕,對設備選材要求高;4)脫硫廢水中鎂離子濃度高,軟化生成的氫氧化鎂為絮狀膠體,難沉淀,很難過濾分離,給工藝操作帶來困難;5)運行費用較高,蒸發結晶部分的運行成本約占總運行費用的一半;6)系統外排的少部分含鹽水或污泥屬危險廢物。
(4)預處理+蒸發濃縮+煙道蒸發
煙道處理法是在煙道內對廢水進行噴霧蒸發處理的一種方法。采用煙道蒸發法處理脫硫廢水時,需先將脫硫廢水霧化后噴入電除塵器之前的煙道內,廢水通過噴槍霧化以小液滴的形式經過高溫煙氣加熱后迅速蒸發,其中的懸浮物和可溶性固體形成細小固體顆粒,在氣流的夾帶作用下進入電除塵器并被電除塵器捕捉,隨粉煤灰一同被收集,最終實現脫硫的廢水達標近零排放處理。
與現行的脫硫廢水處理技術相比,蒸發法具有如下優點:設備簡單,可有效克服現有廢水處理系統設備多、投資大、運行成本高和設備檢修維護工作量大的缺點;運行操作簡單,廢水中的污染物可以混入除塵器粉煤灰中,無污泥處置問題;可提高煙氣的濕度,從而降低煙氣中灰塵的比電阻,有利于提高電除塵器的收塵效率。
近兩年,國內部分燃煤電廠有采用煙道法處理脫硫廢水的方法。從運行情況看,煙道蒸發技術應用于脫硫廢水的零排放有以下問題:1)煙道蒸發工藝中存在許多潛在問題尚未解決,如廢水組成對煙氣組成的影響、廢水水質成分的變化可能對煙氣后續處理產生的影響;2)煙道蒸發技術受機組負荷影響大,處理量小,達不到廢水零排放標準;3)濃縮后的廢水對噴嘴造成堵塞,導致積灰、結垢,增大機組正常安全運行的風險;4)空預器后煙溫偏低,可利用煙道長度不足,蒸發不,導致積灰、結垢,污染物在煙道內壁、低溫省煤器處吸附可能引起煙道腐蝕等問題(如圖2)。
圖2 煙道蒸發技術應用常見的問題
(5)預處理+蒸發濃縮+高溫煙氣蒸發
高溫煙氣蒸發:蒸發塔處理技術、旁路煙道蒸發處理技術。利用電廠鍋爐空預器前高溫煙氣做為對脫硫廢水蒸發的熱源。熱煙氣經煙道接入蒸發塔或旁路煙道中,處理后的脫硫廢水經噴射系統形成霧滴與高溫煙氣進行充分換熱,從而實現脫硫廢水的完全蒸干。蒸發塔出口煙氣進入除塵器入口煙道,蒸干鹽混入煙氣中,隨煙氣中的粉塵一起進入除塵器被收集。
高溫煙氣蒸發的特點:1)以低成本實現脫硫廢水零排放,且對原有系統影響較小;2)由于每個燃煤電廠排放的脫硫廢水量不同,需要考慮脫硫廢水減量化處理;3)對高溫蒸發產物遷移轉化的規律尚不明晰,尤其是溶解性鹽和重金屬等在高溫條件下的蒸發特性,對后續系統如煙道腐蝕、粉塵的綜合利用、除塵器的除塵性能及脫硫系統運行及環境的影響需要做出更深入、更全面的評價;4)目前還要依賴前部的預處理+膜濃縮系統,投資、運行成本較高。
(6)余熱蒸發濃縮+旁路煙氣蒸發
余熱蒸發濃縮+旁路煙氣蒸發即兩級蒸發技術:一級蒸發(濃縮系統)+兩級蒸發(蒸發爐系統)。
一級蒸發:由除塵器后引一路煙氣接入濃縮系統,脫硫廢水送入濃縮系統內形成自循環,與熱煙氣在濃縮系統內充分換熱進行一級蒸發。水蒸汽隨煙氣接入脫硫系統,在噴淋冷卻作用下,凝結到脫硫系統的循環漿液中,節約相同數量的脫硫工業補充水,可以降低脫硫系統的耗水量,達到節水、節能的作用。
兩級蒸發:由鍋爐空預器前引高溫煙氣作為兩級蒸發的熱源接入蒸發爐中,濃水送至在蒸發爐內與高溫煙氣混合換熱進行兩級蒸發,從而實現脫硫廢水的完全蒸干,蒸干鹽隨煙氣進入除塵系統與粉煤灰一同被收集。兩級蒸發技術是完全利用煙氣余熱進行蒸發濃縮、蒸干。此技術已完成中試試驗。工藝流程見圖3。
圖3 脫硫廢水零排放工藝流程示意
1-鍋爐;2-省煤器;3-空預器;4-低溫換熱器;5-除塵器;6-脫硫塔;7-泥水混合裝置;8-濃縮系統;9-加藥系統;10-蒸發爐
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