燃煤电厂脱硫废水主烟道蒸发技术探索

燃煤电厂脱硫废水 主 烟道蒸发 技术探索

林建华

陕西商洛发电有限公司 陕西省商洛市 726007

摘要：新发展理念下，燃煤电厂烟气要达标排放，废水也要零排放。烟气石灰石湿法脱硫是燃煤电厂主流脱硫工艺，脱硫过程会产生大量的废水，含盐量高，处理难度大。本文将从系统组成、工艺流程、运行效果、问题解决思路四个方面对脱硫废水零排放主烟道蒸发处理工艺进行探究，以提高脱硫废水处理能力，促进锅炉安全经济运行。

关键词：主烟道蒸发技术；工艺流程；脱硫废水零排放

引言：脱硫废水处理难度大，成本高，近年来越来越多燃煤电厂通过旁路烟道蒸发、主烟道蒸发工艺进行脱硫废水处理，取得了不错效果，也发现一些问题。本文通过对某机组预处理+浓缩减量+脱硫废水主烟道蒸发技术进行探究，旨在提高脱硫废水零排放处理能力、保证锅炉烟道长周期安全经济运行。

1主烟道蒸发技术工艺系统组成

某燃煤机组脱硫废水零排放处理系统主工艺路线为：预处理+浓缩减量+烟道蒸发。预处理段主要去除来水高悬浮物、降低后续系统负荷；浓缩减量系统在脱硫废水产水量大时对脱硫废水进行浓缩减量，以满足烟道蒸发系统正常运行；烟道蒸发系统将脱硫废水雾化后喷入烟道，利用烟气温度进行蒸发。。

1.1主烟道蒸发系统

主烟道蒸发工艺是采用气液双流体雾化技术将脱硫废水喷入到空预器和除尘器之间的烟道，利用热烟气蒸发废水，废水中的污染物转化为结晶物或者盐类等固体，随烟气中的飞灰一起被除尘器收集下来，从而除去污染物，实现废水的零排放。某电厂废水喷洒装置布置在空预器后垂直烟道，脱硫废水由烟道喷洒水泵输送至烟道，在垂直烟道喷洒喷头处利用压缩空气进行雾化喷洒。系统主要设备介绍如下：

1.1.1喷洒泵

喷洒泵共三台，两运一备，双机共用一套系统，喷洒泵叶轮采用超级不锈钢材质，泵体采用316L材质。流量5m³/h，扬程100米。参数的选择更多兼顾烟道喷洒最大承受量。

1.1.2 空压机

空压机一运一备，流量30m³/min，出口压力0.7MPa，提供脱硫废水雾化空气，流量和压力通过双流体喷头雾化试验效果确定。

1.1.3 储气罐

容积10m³，最高压力1.0MPa，设置储气罐的目的是保证喷头雾化空气压力稳定且含水量不能过大。

1.1.4 双流体喷头

双流体喷头是主烟道蒸发的核心部件，具有耐腐蚀、不易堵塞、雾化效果好的特点，顺烟道内烟气流向喷洒。

1.1.5 垂直烟道

双流体喷头布置在垂直烟道，主要原因是能最大限度的利用烟气热量将喷洒脱硫废水蒸发。垂直烟道前端设有导流板、通过模拟试验优化，促进烟气流场均匀。

1.2 预处理系统

预处理系统核心任务是去除脱硫废水中的悬浮物、固体杂质，避免喷洒时堵塞喷头。

1.3 浓缩反渗透系统

脱硫废水经过陶瓷超滤、反渗透、电渗析系统浓缩减量处理后，好水一般用作脱硫工艺用水。由于通过化学工艺水处理的成本很高，只要烟道具备喷洒条件一般不进行化学深度处理。

1.4污泥处理系统

脱硫废水处理后污泥来源主要是脱硫废水中的石膏、未完全反应的石灰石粉，还有就是添加化学药剂的反应生成物。污泥整体呈白色，粘度很大。某机组将污泥运至煤场掺配后送入炉膛燃烧。

2主烟道蒸发技术工艺流程

前文提过某机组脱硫废水零排放采取的路径是预处理+浓缩减量+烟道蒸发，这是主烟道蒸发技术工艺流程必备环节，主要考虑低负荷烟温低不能喷洒问题。

2.1脱硫废水净化预处理

脱硫废水预处理主要流程如下：第一，加石灰，提高废水PH值，去除大部分重金属和碳酸盐硬度，以及使水中的Mg²⁺与投加的药剂反应形成Mg(OH)₂沉淀，在澄清池去除水中的沉淀产物、悬浮物和胶体硅等，并投加有机硫捕捉去除残余的重金属，并在澄清池内沉淀，最终从废水中分离出来。第二，加凝聚剂和助凝剂如FeClSO₄，当来水水质较差时，通过投加药剂提高处理效果，将大颗粒物质从废水中脱离。第三，需要对脱硫废水污泥进行处理，使污泥能够聚集到排污出口。主烟道蒸发能完全消纳脱硫废水时，一般只进行预处理。

2.2 脱硫废水浓缩减量系统

当负荷低主烟道烟温达不到废水喷洒要求，而废水储水罐又是高水位时，必须将脱硫废水进行浓缩减量处理，通过陶瓷超滤设备、海水反渗透设备、电渗析设备等，可将废水含盐量浓缩至20万mg/L，有效的降低主烟道蒸发水量。

2.3脱硫废水主烟道蒸发

主烟道蒸发是利用烟道烟气的高温，将雾滴状脱硫废水快速蒸发，同时将固体颗粒保存下来，随着烟气进入到除尘器，由除尘器将颗粒物进行滤除。某机组利用烟道垂直段内烟气相对较平稳的流体状态进行废水蒸发，减少雾化废水与烟道壁接触，增加蒸发段距离，避免烟道结垢，达到系统稳定运行，真正实现脱硫废水零排放。烟道蒸发系统稳定运行的关键在于机组负荷变化对烟道蒸发水量的影响，某机组脱硫废水主烟道喷淋装置采用DCS进行远程控制，实时对烟气温度、废水喷洒水量、压缩空气压力进行监督，自动进行调节，以适应各种烟温工况。该机组在甲、乙侧烟道各同平面布置6个喷头，每个喷头前端设有电动调阀，根据喷头前烟温自动调节流量，烟温低于120℃不能满足完全蒸发，自动关闭喷洒。

3主烟道蒸发技术运行简况

某机组脱硫废水主烟道蒸发系统运行以来，有效解决了脱硫废水处理难度大、成本高的问题。单只喷头流量最大0.35m³/h，单台机组最大喷洒量4t/h，达到了设计要求。随着煤电机组参与深度调峰的幅度越来越大、时间越来越长，也出现了一些问题。

3.1 脱硫废水产出量超出了烟道喷洒蒸发能力

由于烟道烟温低于120℃就不能进行喷洒，而在深度调峰时间大幅增加的情况下，不能喷洒情况天天有，导致脱硫废水无处可去，持续在脱硫吸收塔循环会造成浆液活性降低，影响脱硫效率；全部进行浓缩减量处理，费用又太高。

3.2 烟道出现积灰板结现象

某机组2021年4月进行D修，检查空预器后垂直烟道导流板近三分之一积灰，板结严重，而该机组连续运行不到250天。分析原因有深度调峰时段多整体烟温偏低废水蒸发不完全的因素、有双流体喷头流量偏大雾化效果不好因素、还有喷头位置偏斜的因素。

4. 主烟道蒸发技术存在问题解决思路

   1. 脱硫废水主烟道蒸发技术，适用于入炉煤硫分不高的机组，某机组设计煤种硫分0.5%，校核煤种硫分1.0%，实际控制入炉煤硫分不超过1.0%，尽量减少脱硫废水产生量，减轻主烟道喷洒压力。

   2. 加强管理，在保证脱硫指标达标排放的基础上，避免排放指标过低化。某机组在运行监视画面增加了环保指标小时均值实时显示，指导运行人员达标、经济调整环保指标。

   3. 加强双流体喷头定期维护，每月至少检查一次喷头位置、进行一次雾化试验。

   4. 利用大修，对烟道导流板优化，避免同一断面烟气温度偏差过大，造成局部蒸发热量不足。

   5. 在垂直烟道底部增加检查孔，及时发现、清理积灰情况，避免堵塞烟道。

   6. 更换部分双流体喷头为新型小流量喷头，提高雾化效果。

   7. 湿式除渣系统，可将部分脱硫废水引入渣仓，减少烟道喷洒量。

   8. 烟道余热利用，将脱硫吸收塔前烟道余热加热油（或水），然后在废水喷洒前烟道进行热量释放，提高蒸发烟气温度；也可引入部分热一、二次风加热烟气，提高低负荷烟气温度。

   9. 脱硫废水及时处理，避免长时间在吸收塔循环浆液活性明显降低，遇到入炉煤硫分突增，容易导致烟气硫分超标的环保事件。

   10. 脱硫废水污泥粘度很大，要有地方晾干才能在入炉煤中掺配，否则极易造成输煤系统、原煤仓堵煤。

结论：综上所述，主烟道蒸发工艺处理脱硫废水以达到零排放，要在燃煤硫分控制、烟道流场均布、确定喷洒位置，低负荷提高烟气温度，加强双流体喷头维护以及其它方式合理循环利用脱硫废水等方面引起关注，既要保证脱硫废水零排放，又要保证脱硫系统效率不降低，更要兼顾好喷洒烟道的安全性和经济性，综合治理。

参考文献：

1. 张山山,王仁雷,晋银佳,等.燃煤电厂脱硫废水零排放处理技术研究应用及进展[J].华电技术,2019,41(12):25-30.

[2]柴晋,万忠武,武凯,等.燃煤电厂脱硫废水烟道蒸发技术进展与应用[J].洁净煤技术,2019(03):25-2.