常溫結(jié)晶分鹽零排放脫硫廢水處理技術(shù)

常溫結(jié)晶分鹽零排放脫硫廢水處理技術(shù)脫硫廢水是濕法煙氣脫硫汲取塔的排水,其組成由燃煤、脫硫石灰石和脫硫系統(tǒng)工藝補(bǔ)水的組成共同打算。傳統(tǒng)脫硫廢水的處理以達(dá)標(biāo)排放為目的,一般采納包括中和、沉淀、絮凝的三聯(lián)箱工藝,目標(biāo)是除掉懸浮物、重金屬等主要污染物,達(dá)到DL/T997-2006規(guī)定的出口掌握水質(zhì)要求。近年來,國(guó)家關(guān)于水污染掌握的法規(guī)政策不斷趨嚴(yán)。2015年,國(guó)務(wù)院頒布《水污染防治行動(dòng)方案》,強(qiáng)調(diào)狠抓工業(yè)污染防治。2016年,國(guó)務(wù)院發(fā)布《掌握污染物排放許可證明施方案》,要求領(lǐng)先對(duì)火電和造紙行業(yè)核發(fā)排污許可證。2017年,環(huán)保部頒發(fā)《火電廠污染防治技術(shù)政策》,鼓舞電廠實(shí)現(xiàn)脫硫廢水不外排。隨著國(guó)家和地方環(huán)保政策的收緊,很多電廠都在水污染掌握方面感受到了合規(guī)性壓力,特殊是一些在環(huán)評(píng)中明確承諾廢水不外排的新建電廠。作為電廠最難處理和最主要的末端濃水,脫硫廢水的零排放處理受到越來越多的關(guān)注,處理工藝也在不斷演化。本文將在介紹和評(píng)述現(xiàn)有脫硫廢水零排放處理工藝的基礎(chǔ)上,重點(diǎn)介紹和爭(zhēng)論新型常溫結(jié)晶分鹽零排放脫硫廢水處理技術(shù)的工藝原理、技術(shù)優(yōu)勢(shì)和中試結(jié)果,為工業(yè)應(yīng)用與推廣供應(yīng)參考。1脫硫廢水零排放工藝概述目前脫硫廢水零排放處理有2條基本路徑,即煙氣蒸發(fā)工藝和蒸發(fā)結(jié)晶工藝。煙氣蒸發(fā)工藝是通過霧化噴嘴將脫硫廢水噴入煙道或者旁路煙道內(nèi),霧化后被煙氣加熱蒸發(fā)成水汽,溶解性鹽結(jié)晶析出后隨煙塵一起被除塵器捕集,進(jìn)入粉煤灰。蒸發(fā)結(jié)晶工藝則是采納傳統(tǒng)水處理工藝,利用蒸汽、熱水或者煙氣等熱源,蒸發(fā)脫硫廢水,冷凝水回用,廢水中的溶解鹽被蒸發(fā)結(jié)晶干燥后裝袋外運(yùn)進(jìn)行綜合利用或者處置,避開產(chǎn)生二次污染。一般認(rèn)為,在不考慮對(duì)主系統(tǒng)影響的狀況下,煙氣蒸發(fā)工藝的投資和運(yùn)行成本較低,而蒸發(fā)結(jié)晶工藝的投資和運(yùn)行成本更高。但隨著蒸發(fā)結(jié)晶工藝的不斷優(yōu)化,二者之間的差距正在逐步縮小。2煙氣蒸發(fā)工藝煙氣蒸發(fā)工藝分為煙道直噴工藝、旁路蒸發(fā)工藝以及衍生出來的煙氣濃縮與結(jié)晶耦合工藝等。2.1煙道直噴工藝煙道直噴工藝一般旨在利用除塵器之前的低溫段煙氣余熱,圖1是典型的煙道直噴脫硫廢水處理工藝。<imgsrc=“/UploadFiles/2021001/20223/Env/202203080023426636.jpg”alt=“QQ截圖20190813101355.jpg”width=“579”height=“302”/圖1煙道直噴脫硫廢水處理工藝脫硫廢水經(jīng)過必要預(yù)處理后,通過壓縮空氣加壓之后,由霧化噴嘴直接噴入預(yù)熱器之后、除塵器之前的煙道內(nèi),霧化液滴隨煙氣蒸發(fā)汽化,結(jié)晶析出鹽塵,一起進(jìn)入除塵器。此時(shí)煙氣溫度較低,一般被認(rèn)為是余熱利用,對(duì)鍋爐效率幾乎沒有影響,投資和運(yùn)行成本較低。煙道直噴的風(fēng)險(xiǎn)主要來自噴嘴堵塞、煙道腐蝕和結(jié)垢等。2.2旁路蒸發(fā)工藝與煙道直噴工藝不同,旁路蒸發(fā)工藝通過建筑獨(dú)立的噴霧干燥塔來實(shí)現(xiàn)脫硫廢水的霧化蒸發(fā)。圖2是典型的旁路蒸發(fā)脫硫廢水處理工藝。<imgsrc=“/UploadFiles/2021001/20223/Env/202203080023427113.jpg”alt=“QQ截圖20190813101402.jpg”width=“571”height=“327”/圖2旁路蒸發(fā)脫硫廢水處理工藝脫硫廢水經(jīng)必要的預(yù)處理之后,由噴嘴從上方噴入單獨(dú)設(shè)置的噴霧干燥塔,形成霧化液滴,與引自預(yù)熱器前的高溫?zé)煔庠诟稍锼?nèi)相遇,霧化液滴汽化并結(jié)晶析出鹽塵,一起從干燥塔出口進(jìn)入預(yù)熱器后、除塵器前的煙道內(nèi)。由于設(shè)置了獨(dú)立的干燥塔,脫硫廢水的霧化蒸發(fā)過程在干燥塔內(nèi)完成,因此主煙道的腐蝕和結(jié)垢風(fēng)險(xiǎn)可以排解。但由于使用預(yù)熱器前高溫?zé)煔?因此旁路蒸發(fā)對(duì)鍋爐的效率有肯定的影響。與煙道直噴相比,旁路蒸發(fā)的接受程度更高一些。2.3耦合煙氣蒸發(fā)工藝耦合煙氣蒸發(fā)工藝旨在結(jié)合煙道直噴利用低溫?zé)煔庥酂岷团月氛舭l(fā)平安性較高的優(yōu)勢(shì),利用低溫?zé)煔馀月氛舭l(fā)進(jìn)行脫硫廢水的濃縮,利用高溫?zé)煔馀月氛舭l(fā)進(jìn)行濃縮液的結(jié)晶。圖3是典型的煙氣濃縮與結(jié)晶耦合脫硫廢水處理工藝。<imgsrc=“/UploadFiles/2021001/20223/Env/202203080023420926.jpg”alt=“QQ截圖20190813101407.jpg”width=“648”height=“323”/圖3煙氣濃縮與結(jié)晶藕合脫硫廢水處理工藝該工藝由2個(gè)旁路煙氣蒸發(fā)工藝耦合而成,并分別設(shè)置了獨(dú)立的濃縮塔和干燥塔。濃縮塔的熱源煙氣是低溫?zé)煔?引自除塵器和脫硫引風(fēng)機(jī)之后。脫硫廢水首先進(jìn)入濃縮塔,在低溫?zé)煔獾募訜嵯抡舭l(fā)濃縮,汽化后隨煙氣送回主煙道一并進(jìn)入脫硫塔。濃縮塔底部的濃縮液則被進(jìn)一步送入干燥塔完成結(jié)晶固化。干燥塔的引送風(fēng)模式和運(yùn)行模式與2.2節(jié)介紹的旁路蒸發(fā)全都,霧化結(jié)晶形成的鹽塵也被除塵器截留。耦合煙氣蒸發(fā)工藝有效避開了主煙道的腐蝕與堵塞風(fēng)險(xiǎn),對(duì)鍋爐效率的影響也更低。但使用了2個(gè)煙氣蒸發(fā)塔,工藝比較簡(jiǎn)單,投資成本相對(duì)較高,濃縮塔煙氣增壓所需要的額外能耗也不行忽視。2.4煙氣蒸發(fā)對(duì)鍋爐效率的影響脫硫廢水的含鹽量與海水相當(dāng),汽化潛熱約為2.30kJ/g,因此從肯定能耗看,每蒸發(fā)1m3脫硫廢水約相當(dāng)于消耗100kg標(biāo)煤,以發(fā)電煤耗300g/(kW·h)換算,則約相當(dāng)于333kWh的電量。在煙氣蒸發(fā)工藝中,以低溫?zé)煔庾鳛闊嵩吹闹眹娀蚺月饭に嚳梢哉J(rèn)為是余熱利用,對(duì)鍋爐效率基本沒有影響。而以高溫?zé)煔庾鳛闊嵩吹呐月氛舭l(fā)對(duì)鍋爐效率會(huì)產(chǎn)生肯定影響。以1臺(tái)1GW機(jī)組為例,假設(shè)脫硫廢水排量為10m3/h,從熱值看全水量高溫?zé)煔庹舭l(fā)約需要每小時(shí)消耗燃煤1000kg,即煤耗損失為1g/(kW·h)。假如再假設(shè)高溫?zé)煔鉃?00℃,而100℃以下即為無法利用的廢熱,則對(duì)煤耗的實(shí)際影響會(huì)稍低,約為0.7g/(kW·h)。煙氣蒸發(fā)工藝對(duì)鍋爐效率的實(shí)際影響需要依據(jù)詳細(xì)工藝和水量來進(jìn)行詳細(xì)估算。需要說明的是,煙氣蒸發(fā)脫硫廢水處理工藝具有較高肯定能耗的緣由在于該工藝無法回收冷凝潛熱。與之形成對(duì)比的是,蒸發(fā)結(jié)晶工藝可以高效回收冷凝潛熱,因此肯定能耗幾乎低1個(gè)數(shù)量級(jí)。2.5煙氣蒸發(fā)對(duì)粉煤灰利用的影響煙氣蒸發(fā)處理脫硫廢水過程中,霧化結(jié)晶后的鹽塵進(jìn)入煙道并被除塵器捕獲,從而進(jìn)入粉煤灰。脫硫廢水中含有大量的氯離子,而氯離子可能對(duì)粉煤灰的利用產(chǎn)生潛在影響。仍舊以1臺(tái)1GW機(jī)組為例,假設(shè)脫硫廢水排量為10m3/h,脫硫廢水中的氯離子的質(zhì)量濃度假設(shè)為10g/L,則氯離子的總量為100kg/h。而以發(fā)電煤耗300g/(kW·h)計(jì)算,該機(jī)組的燃煤用量為300t/h,粉煤灰的產(chǎn)量按20%計(jì)算,即60t/h。因此,假如脫硫廢水中的鹽全部進(jìn)入粉煤灰,則粉煤灰中氯離子的含量?jī)粼黾蛹s0.17%。雖然GB/T1596-2017并沒有限定粉煤灰中氯離子的含量,但國(guó)標(biāo)GB50010-2010要求混凝土中氯離子的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不高于0.05%～0.30%[20,21]。假