火力发电厂脱硫废水零排放改造探讨

火力发电厂脱硫废水零排放改造探讨

李权

华能吉林发电有限公司九台电厂 吉林省长春市 130000

摘要：近年来，我国环保排放标准越来越严格，确保脱硫系统长期稳定运行的要求也越来越高，因此，火电厂对脱硫废水进行终端处理改造刻不容缓。文章主要讲述了脱硫废水终端处理的两种方法，即蒸发法和烟道处理法，并结合某火电厂改造实例，对多种改造方案进行了比较。

关键词：脱硫废水；蒸发法；烟道处理法

引言

截止2018年，中国煤电机组已累计完成烟气超低排放改造7亿多千瓦，约占全国煤电机组的75%以上，其中约有85%以上的机组采用了石灰石-石膏湿法脱硫技术。该技术在高效脱除烟气二氧化硫的同时，也会使烟气和石灰石中的氯化物不断在浆液中富集，为了防止过高的氯离子抑制石灰石溶解，降低脱硫效率和腐蚀设备，系统需定期排出一部分废水，将氯离子含量控制在一定范围，这部分定期排出的废水即为脱硫废水。

1脱硫废水系统现况及改造背景

某火电厂脱硫系统采用石灰石-石膏湿法烟气脱硫技术，使用单机双塔方案（每套脱硫装置包括一个预洗塔和一个吸收塔，两塔串联），两台机组脱硫系统工艺水共用一个工艺水箱，补水由循环水系统生产水泵、工业废水处理站提供。两机组同用一套脱硫废水处理系统，3个联排的澄清池采用中和、絮凝、沉淀处理工艺。处理后的脱硫废水进入灰渣系统，澄清池污泥经污泥输送泵打入离心脱水机进行脱水处理，脱水后的污泥用车外运处理。由于脱硫废水处理系统设计处理能力低，影响脱硫系统稳定运行，脱硫废水排至除渣系统，增加了除渣系统的运行压力，有必要对脱硫废水系统进行升级改造，缓解脱硫系统和除渣系统运行压力。

2零排放现状

目前，国内大多数电厂仍在采用传统化学沉淀的方法（即“三联箱”）对脱硫废水进行达标排放处理，由于该方法对氯离子等可溶性盐成分没有去除效果，因此无法满足日趋严格的环保排放要求。近年来，脱硫废水的零排放已逐渐成为了业内关注的热点，不少电厂已经开展了零排放技术的工程推广。表1列出了国内主要的脱硫废水零排放工程案例，从表中可以看出零排放技术已在300～1000MW等多类型机组取得应用，不少电厂在处理脱硫废水的同时，也会协同处理一些其它高盐废水（如化学再生水等），处理水量最高可达120m3/h。脱硫废水的零排放工艺主要包括预处理、浓缩和蒸发固化等环节。蒸发固化是指采用一定方式对废水进行固液分离的技术，可以分为烟道蒸发和蒸发结晶两种技术路线。浓缩和预处理技术需按照蒸发固化技术、废水水质、水量和电厂运行状况等因素进行综合选择。浓缩是为了减少废水在蒸发固化阶段的能耗与成本，当废水水量较大时，一般都需采用浓缩的方式对废水进行减量，主要包括膜浓缩和热浓缩。由于脱硫废水水质很差，而大多数浓缩技术对进水水质的要求却相对较高，所以往往先需对废水进行深度预处理。当废水水量较小，并且蒸发固化技术对水质要求不高时，可酌情不对其进行浓缩，采用常规预处理即可满足要求。

3脱硫废水终端处理改造方案

3.1旁路浓缩罐烟道干燥方案

设置废水处理浓缩塔，利用电除尘器与脱硫塔之间的高温烟气的热量蒸发从脱硫石膏旋流器出来的脱硫废水，从而达到以废治废及脱硫废水减量的目的。该方案的技术难题和应对措施如下：

3.1.1系统腐蚀问题

产生原因：脱硫废水被蒸发浓缩后，pH值可降到1～2左右，腐蚀性较强。脱硫废水浓缩液会对浓缩塔、管路、仪表和水泵等造成腐蚀。

应对措施：所有与脱硫废水接触的部件均做好防腐处理，防腐处理的效果影响到系统运行的稳定性和可靠性。

3.1.2系统堵塞问题

产生原因：脱硫废水未经预处理，废水中悬浮物和含盐量较高。这容易造成浓缩塔上部除雾器部分的堵塞，浓缩池到压滤机的管道也容易被堵塞。

应对措施：定期对除雾器和浓缩液排出管道进行冲洗。

3.1.3系统可靠性问题

产生原因：本技术目前国内外只有一套1.5m3/h处理能力的中试装置，将装置放大到5m3/h处理能力时，则存在潜在的更严重的腐蚀和堵塞的问题。

3.2旁路烟道蒸发技术

旁路烟道蒸发技术可以设计充足的蒸发时间和有效蒸发距离，解决了烟道内雾化蒸发烟道长度不足、蒸发时间短的问题。锅炉即使在运行状态下，结晶器也能单独进行维护和检修。通过喷雾降低排烟温度，有利于脱硫设备的经济、稳定运行；通过喷雾增加烟气湿度，提高除尘器效率；蒸发的水分进入湿法脱硫系统，减少工艺水用量；通过计算，设计合理的蒸发器喷雾方式，完全避免雾滴与蒸发器本体接触，从而防止设备腐蚀。

旁路烟道蒸发方案核心为废水喷雾蒸发器。该方案设计独立的废水喷雾蒸发器，蒸发器从空气预热器前抽取一定量的300℃左右热烟气，同时将脱硫废水雾化后喷入蒸发器内，在蒸发器内热烟气使水分快速蒸发，水中的盐分结晶并与烟气中灰分结合形成颗粒物在蒸发器内被捕捉、脱除。废水喷雾蒸发器出口烟气温度控制在125℃左右，出口烟气并入主烟道系统，与空气预热器出口烟气混合。目前，在脱硫废水烟气蒸发处理工艺中，应用得较多的雾化喷嘴的类型主要是双流体雾化喷嘴和旋转式雾化喷嘴。

3.2.1双流体雾化喷嘴

在旁路烟道蒸发工程实际应用中使用双流体雾化喷嘴工艺时，旁路烟道蒸发通常采取“瘦高型”的高温旁路烟道蒸发雾化蒸发方式，常规采用单机双塔设计，一台机组设置两个“瘦高型”的旁路道烟道蒸发结晶器（即：一侧空预器对应一个蒸发结晶器），单台蒸发结晶器含支架平台负重为15～25t，一般直接利用锅炉尾部钢架安装，不需要额外占地。

3.2.2旋转式雾化喷嘴

在旁路烟道蒸发工程实际应用中使用旋转式雾化喷嘴工艺时，旁路烟道蒸发通常采取“矮胖型”的高温旁路烟道蒸发雾化蒸发方式，常规采用单机单塔设计，一台机组设置一个“矮胖型”的旁路烟道蒸发结晶器，单台蒸发结晶尺寸较大，需要拉到尾部烟道边的空地单独设置基础及相应钢架，需要一定的占地面积（通常300MW机组需要的布置场地大小约为300m2；600MW机组需要的布置场地为500m2）。

3.3旁路高温烟道蒸发

此方案与烟道蒸发方案原理相同，是基于喷雾干燥（SDA）技术的应用方案，即将液体按要求雾化喷入干燥塔在热气体干燥下成为粉末的技术。可将脱硫废水经过雾化成平均粒径10~60μm的细雾滴喷入旁路烟道内，利用空预器前的锅炉热烟气作为热源，在旁路烟道内将废水蒸发，水分进入烟气中，废水中的盐类干燥后被收集下来，达到脱硫废水终端处理的目的。

结语

火电厂脱硫废水零排放改造方案技术路线成熟，可根据脱硫系统实际情况进行选取，改造后可实现脱硫废水全部处理，有利于保持脱硫系统浆液品质稳定，保证脱硫系统脱除效率，烟气二氧化硫稳定达标排放，降低企业环保风险，对保护周边生态环境起到积极作用。

参考文献

[1]马双忱,于伟静,贾绍广,等.燃煤电厂脱硫废水处理技术研究与应用进展[J].化工进展,2016,3(01):255-262。

[2]陈茵.脱硫废水烟气蒸发处理工艺[C]//第三届热电联产节能降耗新技术研讨会论文集,2014.

[3]刘秋生.烟气脱硫废水“零排放”技术应用[J].热力发电，2014，(12):114-117。

[4]张全斌,周琼芳,梁婕.燃煤电厂脱硫废水零排放技术综述与应用研究[J].环境科学导刊,2019,38(4):59-64.

[5]陈雪，陈文婷，李向南，等.燃煤电厂末端废水零排放工艺路线研究[J].内蒙古科技与经济，2018（18）：87-88.