淺談脫硫煙氣余熱閃蒸自結(jié)晶廢水零排放技術(shù)
本文針對火電廠脫硫廢水常規(guī)三聯(lián)箱工藝設(shè)計(jì)進(jìn)行大膽革新，論述了脫硫廢水零排放具體改造思路，并用現(xiàn)場實(shí)際的效果分析驗(yàn)證了工藝的可行性和項(xiàng)目普及的可靠性。
燃煤電廠目前脫硫廢水處理一般采用“三聯(lián)箱”工藝流程，但此工藝主要處理了脫硫廢水中的固體顆粒物，未對廢水中的Cl-進(jìn)行處理，不能進(jìn)行回用?；厥账Y源是新疆、西北等缺水地區(qū)面臨的重要難題。
在神華集團(tuán)和當(dāng)?shù)卣拇罅χС窒?，國網(wǎng)能源哈密煤電有限公司在新疆首次采用脫硫煙氣余熱閃蒸自結(jié)晶廢水零排放技術(shù)，達(dá)到脫硫廢水零排放，蒸發(fā)出的干凈水回用，固體顆粒物與石膏一起排出。通過上述工藝，既達(dá)到了資源綜合利用，也減少了對環(huán)境的污染。
一、項(xiàng)目背景
在石灰石-石膏濕法脫硫系統(tǒng)中，吸收塔內(nèi)漿液中的Cl-濃度不應(yīng)大于20mg/l，所以，需將吸收塔內(nèi)的部分水排出、置換，脫硫系統(tǒng)便有了廢水產(chǎn)生和排放。
為了維持脫硫裝置漿液循環(huán)系統(tǒng)物質(zhì)的平衡，防止煙氣中可溶部分即氯濃度超過規(guī)定值，必須從系統(tǒng)中排放一定量的廢水，廢水主要來自石膏脫水和清洗系統(tǒng)。廢水中含有的雜質(zhì)主要有懸浮物、過飽和的亞硫酸鹽、硫酸鹽等。
濕法脫硫廢水的主要特征是呈現(xiàn)弱酸性，pH值低于5.7；懸浮物高，但顆粒細(xì)小，其溶液中存在了大量Cl-。目前，脫硫廢水處理一般采用的工藝流程為：脫硫廢水→中和箱(加入石灰乳)→沉淀箱(加入硫化物)→絮凝箱(加入混凝劑)→澄清池→清水pH值調(diào)整箱→排放。
根據(jù)上述工藝流程可以看出，此工藝主要處理了脫硫廢水中的固體顆粒物，但未對廢水中的Cl-進(jìn)行處理，其處理后的液體仍含有大量的Cl-，需進(jìn)行二次處理，否則不能對液體進(jìn)行回用。其溶液中存在了大量Cl-,類似于海水，故采用閃蒸結(jié)晶法，達(dá)到脫硫廢水零排放。
蒸發(fā)后的高Cl-濃度漿液，在蒸發(fā)裝置中結(jié)晶，產(chǎn)生鹽類，與原有的脫硫產(chǎn)物固體懸浮物一起排出，其成分與現(xiàn)有的脫硫石膏基本一致。
得到神華集團(tuán)和當(dāng)?shù)卣拇罅χС窒?，在新疆首次采用脫硫煙氣余熱閃蒸自結(jié)晶廢水零排放技術(shù)，達(dá)到脫硫廢水零排放，蒸發(fā)出的干凈水回用，固體顆粒物與石膏一起排出。通過上述工藝，既達(dá)到了資源綜合利用，也減少了對環(huán)境的污染。其技術(shù)突破在于：
a)利用鍋爐尾部余熱煙氣加熱脫硫廢水，實(shí)現(xiàn)廢水閃蒸結(jié)晶零能源消耗。
b）以脫硫廢水中的石膏固體顆粒物作為結(jié)晶晶種，不需要對脫硫廢水進(jìn)行預(yù)處理，無二次廢棄固體物產(chǎn)生。c)利用蒸發(fā)出的潔凈水蒸汽，加熱脫硫后的濕煙氣，既實(shí)現(xiàn)了潔凈水蒸汽的凝結(jié)回用，又提高了煙囪的排煙溫度，大幅度降低“煙羽”及煙囪排放視覺污染。
二、改造思路
1）、原脫硫廢水處理裝置
脫硫裝置漿液內(nèi)的水在不斷循環(huán)的過程中，會富集惰性物質(zhì)、重金屬元素和Cl-等，一方面加速脫硫設(shè)備的腐蝕，另一方面影響石膏的品質(zhì)，因此，脫硫裝置要排放一定量的廢水，進(jìn)入脫硫廢水處理系統(tǒng)，經(jīng)中和、絮凝和沉淀等處理過程。
原有脫硫廢水裝置設(shè)計(jì)為一級串聯(lián)工藝，處理兩套FGD系統(tǒng)的脫硫廢水。兩套脫硫裝置產(chǎn)生的廢水共設(shè)一個廢水處理站，設(shè)計(jì)時按廢水排放量125%的容量設(shè)計(jì)。在化學(xué)—物理處理裝置中，廢水得到了澄清。在廢水澄清過程中產(chǎn)生的污泥在壓濾機(jī)中脫水。
2)、脫硫廢水零排放技術(shù)工藝
在原脫硫系統(tǒng)廢水泵出口管道增加一路管道將脫硫廢水送至二效蒸發(fā)系統(tǒng)。安裝在吸收塔前煙氣管道上的煙氣預(yù)熱器，利用煙道器中煙氣的熱量將其內(nèi)介質(zhì)升溫至85~95℃。預(yù)熱后的介質(zhì)生成蒸汽進(jìn)入二效蒸發(fā)系統(tǒng)對來自廢水箱的廢水進(jìn)行蒸發(fā)濃縮。
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廢水經(jīng)計(jì)量后進(jìn)入一效分離室。二效蒸發(fā)系統(tǒng)在真空泵的作用下，使此二效蒸發(fā)系統(tǒng)的操作壓力控制在-0.04~-0.09MPa。廢水在一效分離器中經(jīng)一效蒸發(fā)器均勻地在加熱管內(nèi)壁從下向上螺旋流動，并利用一效強(qiáng)循泵進(jìn)行強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)濃縮。
在蒸發(fā)器上端設(shè)有專門的汽液兩相共存的沸騰區(qū)，物料在沸騰區(qū)內(nèi)汽液混合物的靜壓使下層液體的沸點(diǎn)升高，并使溶液在加熱管中螺旋流動時只受熱而不產(chǎn)生汽化，沸騰物料進(jìn)入一效分離室完成汽、液分離，物料在一效系統(tǒng)內(nèi)經(jīng)多次自然式循環(huán)后，完成初步濃縮的料液在壓差的作用下進(jìn)入二效分離器。
進(jìn)入二效內(nèi)的物料運(yùn)用與一效內(nèi)相同的原理，利用一效分離器產(chǎn)生的二次蒸汽作為二效蒸發(fā)器的熱源，并利用二效強(qiáng)循泵進(jìn)行強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)濃縮。當(dāng)笫二效內(nèi)濃縮物料達(dá)到設(shè)計(jì)濃度時，料液被送至增稠器進(jìn)行結(jié)晶蒸發(fā)，二效分離器出料管道設(shè)密度計(jì)連續(xù)監(jiān)測增稠器內(nèi)物料的密度，當(dāng)密度計(jì)顯示達(dá)到設(shè)計(jì)濃度時，開啟出料泵的出料閥門進(jìn)行出料，物料被輸送至原脫硫系統(tǒng)真空皮帶脫水機(jī)進(jìn)行脫水。
各效因出料而產(chǎn)生液位降低，這時物料在進(jìn)料泵的作用下和相連通的物料管自行補(bǔ)充各效分離室、蒸發(fā)器內(nèi)的物料，各效物料的補(bǔ)充速度由進(jìn)料電動閥控制，從而達(dá)到自動控制蒸發(fā)器各效液位的目的。
二效蒸發(fā)器和凝液罐中產(chǎn)生的蒸汽冷凝液經(jīng)凝結(jié)水泵輸送至去脫硫吸收塔。二效出來的蒸汽進(jìn)入到安裝在凈煙道上的換熱器，將蒸汽冷凝成回用水，同時將凈煙氣加熱溫升4~6度，大大緩解煙囪排出的水蒸汽量和“酸雨”。
2、系統(tǒng)參數(shù)（1）額定水份蒸發(fā)量：9.0t/h（2）進(jìn)料量：10t/h（3）裝機(jī)總功率：249.1kW(含備用設(shè)備)，運(yùn)行容量198.6kW（4）出料溫度(℃)：≤70℃
三、改造后效果
1)、系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)
2)、運(yùn)行成本
2)、處理后的回用水情況
3)、對脫硫及機(jī)組影響的效果在原煙道上加裝了煙道換熱器，可有效降低進(jìn)行脫硫吸收塔煙氣的溫度約5~8℃，降低了吸收塔出口煙氣中攜帶的水量約3~4噸/h，可提高煙囪排煙溫度約4~6℃，可大幅度降低“煙羽”。
四、結(jié)論
1）采用脫硫煙氣余熱閃蒸自結(jié)晶廢水零排放技術(shù)，利用鍋爐尾部余熱煙氣加熱脫硫廢水，實(shí)現(xiàn)廢水閃蒸結(jié)晶零能源消耗，達(dá)到脫硫廢水零排放，蒸發(fā)出的干凈水回用，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能減排的效果。
2）以脫硫廢水中的石膏固體顆粒物作為結(jié)晶晶種，不需要對脫硫廢水進(jìn)行預(yù)處理，大大降低了脫硫廢水處理的運(yùn)行費(fèi)用。
3)利用蒸發(fā)出的潔凈水蒸汽，加熱脫硫后的濕煙氣，既實(shí)現(xiàn)了潔凈水蒸汽的凝結(jié)回用，又提高了煙囪的排煙溫度，大幅度降低“煙羽”及煙囪排放視覺污染。
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