火電廠脫硫廢水處理技術簡介
發布時間:2017/10/07
背景
燃煤電廠因燃煤而產生大量含SO2的煙氣,常用濕法脫硫來處理。濕法脫硫是一種典型的氣液反應,其效率較高、反應速度快、脫硫劑利用率高,工程上常用石灰石做脫硫劑,當 Ca/S為1時,即可達到 90%的脫硫率,適合燃煤電廠的煙氣脫硫。
目前石灰石-石膏濕法脫硫是火電廠煙氣脫硫工程中使用最廣泛的一種方法。FGD(Flue Gas Desulfu-rization)的原理是:石灰漿液在吸收塔內噴淋,與煙氣中的SO2反應生成CaSO3 、CaSO4,從而去除煙氣中SO2。
該方法有較大的廢水處理問題。為了控制脫硫吸收塔石灰石循環漿液的Cl-、 F-等有害元素的濃度和細小的灰塵顆粒濃度富集度,減少漿液對設備的腐蝕和堵塞,同時將煙氣中被洗滌下來的飛灰排出,必須從系統中排出一定量的廢水,從而保證 FGD系統運行的安全可靠性。濕法脫硫廢水的雜質主要來自煙氣和脫硫劑,其中前者雜質來源于煤的燃燒,后者雜質來源于石灰石的溶解和反應。
脫硫廢水的特點:
1含鹽量高。脫硫廢水中的含鹽量很高,變化范圍大,一般在30000~60000mg/L。
2懸浮物含量高。脫硫廢水中的懸浮物大多在10000mg/L以上,并且由于受煤種的變化和脫硫運行工況的影響,在某些極端情況下,懸浮物質量濃度甚至可高達60000mg/L。
3硬度高導致易結垢。脫硫廢水中的Ca2+、SO42-、Mg2+ 含量高,其中SO42-在4000mg/L以上,Ca2+在1500~5000mg/L,Mg2+在3000~6000mg/L,并且CaSO4處于過飽和狀態,在加熱濃縮過程中容易結垢。
4腐蝕性強。脫硫廢水中的鹽分高,尤其是Cl-含量高,且呈酸性(pH為4~6. 5),腐蝕性非常強,對設備、管道材質防腐蝕要求高。
5水質隨時間和工況不同而變化。廢水中主要含有 Ca2+、Mg2+、Cl-、Na+、K+等各種重金屬離子,并且組分變化大。
脫硫廢水處理的必要性:
目前,火力發電廠依然擔負著中國70%以上的電力供應,燃煤機組的SO2排放量很大,國家要求電廠進行強制脫硫主要是為了降低酸雨對環境的破壞。石灰石-石膏濕法脫硫的廢水含有大量固體懸浮物、過飽和亞硫酸鹽、硫酸鹽、氯化物以及微量重金屬,其中很多物質為國家環保標準中要求嚴格控制的第一類污染物。根據DL/T 5196-2004火力發電廠煙氣脫硫設計技術規程的規定,在有脫硫廢水產生的電廠,應單獨設置脫硫廢水處理系統,脫硫廢水必須經過處理才能進行排放。傳統的脫硫廢水處理方法脫硫廢水的傳統處理工藝主要以化學處理為主,其處理系統可分為廢水處理系統和污泥處理系統。廢水處理系統又可分為中和、沉降、絮凝、濃縮澄清等工序

傳統處理方法步驟
絮凝。脫硫廢水中的懸浮物主要成分為石膏顆粒、SiO2、 Fe和Al的氫氧化物。在絮凝箱中加入絮凝劑FeClSO4,使其中的小顆粒凝聚成大顆粒從而沉積,并且在澄清池入口加入聚丙烯酰胺(PAM)來進一步強化凝聚過程,使絮凝體更容易沉積下來。
濃縮和澄清。絮凝后的出水進入澄清池中,絮凝物沉積在底部濃縮成污泥,上部則為系統出水。大部分污泥經泵輸送進入脫水機,小部分污泥返回中和反應箱,提供絮凝體形成所需的晶核。脫硫廢水出水水質由表可以看出,出水氯根離子、硫酸根離子、鈉離子、鈣離子、鎂離子、TDS 等含量依然很高。

脫硫廢水零排放的必要性
即使經過了傳統處理,脫硫廢水依然具有高含鹽量、高腐蝕性等特征;
目前,國內燃煤電廠脫硫廢水大都采用上述簡單的加藥混凝沉淀處理后直接排放,出水中含有的大量的溶解性鹽類直接排入地表水會嚴重影響水體質量,進而造成接納水體的含鹽量增高、淡水生物種群死亡、土地鹽堿化等問題;
即使排入市政污水廠,由于脫硫廢水中幾乎不含有機物,會造成生化池內微生物大量死亡,出水水質惡化,特別是對于有中水回用功能的的污水處理廠,這將使回用的中水水質下降,從而無法回用甚至外排則會破壞環境。
無論直接排放還是并入市政污水廠都會對環境造成不利的影響,另外受國家環保政策的影響,近年來國內對脫硫廢水的處理越來越重視。采用適合的廢水零排放方法來實現脫硫廢水的零排放十分必要。
脫硫廢水零排放工藝
多效蒸發結晶工藝
常規廢水零排放處理方法即為常規的多效蒸發結晶工藝。蒸發系統分為4 個單元:熱輸入單元、 熱回收單元、結晶單元、 附屬系統單元。熱輸入單元即從主廠區接入蒸汽,經過減溫減壓后成為低壓蒸汽,再將蒸汽送至加熱室對廢水進行加熱處理。熱交換后的冷凝液則進到冷凝水箱中。常規處理后的脫硫廢水排水,經多級蒸發室的加熱濃縮后送至鹽漿箱,由鹽漿泵輸送至旋流器,將大顆粒的鹽結晶進行旋流并進入離心機,分離出鹽結晶體,然后再經螺旋輸送機送往各類干燥床干燥塔進行干燥。旋流器和離心機分離出的漿液返回至加熱系統中再進行蒸發濃縮,最終干燥出的鹽結晶包裝運輸出廠。
展望
脫硫廢水的常規處理方法雖然比較成熟,工藝流程、建設成本以及運行費用都比較低,但無法做到廢水零排放,隨著對環保要求的不斷提高,脫硫廢水零排放技術的應用勢在必行,而合理選擇適宜的脫硫廢水零排放工藝,對于電廠的脫硫廢水處理及零排放至關重要。
綜上所述,在來水適當軟化后,采用降膜蒸發器+ 強制循環閃蒸罐結晶工藝對脫硫廢水進行零排放處理,可使燃煤電廠真正實現廢水零排放,杜絕了污水排放。對建設更加清潔、環保的燃煤電廠提供了技術支撐,工程應用前景廣闊。
另外,基于上述工藝,今后應深入開發結晶鹽提純技術,現今蒸發后的結晶鹽大多是NaCl、Na2SO4等成分組成的雜鹽,有些甚至被歸類為危險廢物,處置費用高。
若在結晶過程中引入結晶鹽高純分離技術則會提取出高純的NaCl(可作為工業鹽產生經濟效益)。如此既保護了水資源,產生了非常高的環境效益,又會顯著提升工藝的經濟效益。
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