電廠(chǎng)終端廢水高溫煙氣旁路蒸發(fā)處理技術(shù)
編輯：瓏基機械 時(shí)間：2024-07-08
1 引言
隨著(zhù)國內火力發(fā)電企業(yè)廢水零排放技術(shù)的研究與發(fā)展，對于脫硫廢水或終端廢水處理基本形成了以預處理、濃縮減量、蒸發(fā)固化三階段為主的工藝流程。其中蒸發(fā)固化主要以蒸發(fā)結晶和煙氣余熱蒸發(fā)為主，目前在煙氣余熱蒸發(fā)的基礎上，進(jìn)一步開(kāi)發(fā)了終端廢水高溫煙氣旁路蒸發(fā)技術(shù)。
2 技術(shù)原理及特點(diǎn)
2.1 技術(shù)原理
終端廢水高溫煙氣旁路蒸發(fā)技術(shù)原理為：在高溫煙氣旁路廢水噴霧蒸發(fā)器內，預處理濃縮后的廢水被輸送至高效的霧化噴頭，利用壓縮空氣將廢水霧化，經(jīng)霧化生成的微小液滴被從主煙道（脫硝系統后，空預器前）引入的高溫煙氣所蒸發(fā)；霧化液滴中所含有的鹽類(lèi)物質(zhì)在蒸發(fā)過(guò)程中持續析出，并附著(zhù)在煙氣中的粉塵顆粒上，大部分粉塵經(jīng)廢水蒸發(fā)器出口進(jìn)入除塵器，被除塵器捕集并進(jìn)入輸灰系統，小部分形成底渣沉積在蒸發(fā)器底部通過(guò)氣力輸灰送至電除塵器主輸灰系統；蒸發(fā)后的水蒸氣隨煙氣進(jìn)入后續設備，在脫硫塔被冷凝后間接補充脫硫工藝用水，從而實(shí)現脫硫廢水零排放，其工藝流程見(jiàn)圖1。
2.2 技術(shù)特點(diǎn)
終端廢水高溫煙氣旁路蒸發(fā)技術(shù)是在煙氣余熱蒸發(fā)技術(shù)的基礎上，為了避免煙氣余熱蒸發(fā)引起的一系列問(wèn)題而開(kāi)發(fā)出的一種新型廢水煙氣蒸發(fā)技術(shù)。該技術(shù)不同于煙氣余熱蒸發(fā)之處在于：
1、該技術(shù)采用的旁路噴霧蒸發(fā)系統及設備雖然與主煙道相連接，但是它屬于一個(gè)獨立的運行單元，該技術(shù)工藝系統的投運、檢修與維護都可以單獨進(jìn)行，最大限度的減輕了對原煙氣系統的影響，杜絕了由于廢水蒸發(fā)帶來(lái)的機組安全穩定運行的風(fēng)險。
2、該技術(shù)抽取的煙氣為空預器前的高溫煙氣，利用高溫的煙氣使霧化后的廢水更快速的蒸發(fā)，該技術(shù)不受限于機組的負荷、排煙溫度的影響。但是由于抽取的煙氣是作為空氣預熱器供給鍋爐燃煤的熱源，降低此處的溫度不利于燃煤的完全燃燒，會(huì )影響鍋爐熱效率，同樣對設低低溫省煤器的機組，煙溫降低對低溫省煤器節能效率有降低的傾向。
3、該技術(shù)蒸發(fā)過(guò)程發(fā)生在旁路噴霧蒸發(fā)器內，極大的降低了火電企業(yè)采用該技術(shù)的限制條件；且由于利用蒸發(fā)的煙氣溫度較高，噴霧蒸發(fā)器出口煙溫持續保持在酸露點(diǎn)以上，有效的避免了主煙道以及設備可能發(fā)生的積灰、結垢、腐蝕以及堵塞等問(wèn)題。
同時(shí)，高溫煙氣旁路蒸發(fā)和煙氣余熱蒸發(fā)技術(shù)都是利用鍋爐煙氣對廢水進(jìn)行蒸發(fā)結晶，蒸發(fā)結晶物隨灰塵一起進(jìn)入電除塵器隨粉煤灰利用，無(wú)需其它熱源，且不產(chǎn)生不宜處理的結晶鹽類(lèi)，整體投資和運行成本相對較低。
但是，目前國家環(huán)保政策及環(huán)保部門(mén)對于采用此種方法將廢水中的鹽分轉移沒(méi)有明確的意見(jiàn)，隨著(zhù)技術(shù)的發(fā)展和環(huán)保部門(mén)工作重心的轉移，可能會(huì )對該項技術(shù)進(jìn)行重新評估，存在一定的風(fēng)險性。此外由于脫硫廢水中的氯離子含量較高，采用此項技術(shù)實(shí)施零排放后氯離子均轉移至灰中，如果使用該灰作為混凝土或水泥的添加料，有可能導致產(chǎn)品氯離子含量不合格（不同級別的產(chǎn)品對氯離子含量要求不同），需要對灰渣樣品中氯離子含量進(jìn)行監測。
3 技術(shù)中試及應用情況
近兩年，采用該技術(shù)進(jìn)行中試的項目較多，目前根據調研情況以及相關(guān)文獻資料，該技術(shù)中試或應用情況如下:
3.1 山西臨汾熱電有限公司脫硫廢水零排放
山西臨汾熱電有限公司始建于2007年，兩臺機組分別于2010年12月和2013年12月投產(chǎn)發(fā)電。電廠(chǎng)建設規模2×300MW燃煤發(fā)電機組，采用一次再熱、雙缸雙排汽、直接空冷、抽汽凝汽式汽輪發(fā)電機組，配2×1060t/h國產(chǎn)亞臨界，四角切圓燃燒，一次中間再熱，固態(tài)排渣爐。2臺機組在新建時(shí)均配有100％煙氣脫硝、脫硫裝置。
山西臨汾熱電有限公司2×300MW機組脫硫廢水處理系統處理規模為9m3/h,根據石灰石濕法脫硫產(chǎn)生廢水的水質(zhì)特點(diǎn)，采用了傳統的化學(xué)沉淀處理法（三聯(lián)箱沉淀），其工藝流程見(jiàn)圖2。
原脫硫廢水經(jīng)處理后回用，用于對水質(zhì)要求不高的灰渣加濕攪拌、灰場(chǎng)噴灑等，在干灰調濕、灰場(chǎng)噴灑等終端用戶(hù)對水量要求較低時(shí)，尤其是灰渣綜合利用情況良好的情況下，脫硫廢水無(wú)法得到充分利用。
2017年7月，山西臨汾熱電有限公司1號機組建成一套旁路煙道高速旋轉噴霧干燥處理脫硫廢水的裝置。噴霧干燥（WSD）是一種將溶液、乳濁液、懸浮液或漿料在熱風(fēng)中噴霧成細小的液滴，在它下落過(guò)程中，水分被蒸發(fā)而形成粉末狀或顆粒狀的過(guò)程。當熱煙氣進(jìn)入WSD干燥塔時(shí)，溶液利用旋轉霧化器霧化成平均直徑10～60μm的精細漿霧滴與其進(jìn)行接觸，在氣液接觸過(guò)程中，水分被迅速蒸發(fā)，通過(guò)控制氣體分布、液體流速、霧滴直徑等，使霧化后的霧滴到達WSD干燥塔壁之前，霧滴已被干燥，廢水中的鹽類(lèi)最后形成粉末狀的產(chǎn)物。干燥產(chǎn)物在蒸發(fā)塔底部高速渦流后，隨煙氣進(jìn)入除塵器處理。其工藝流程見(jiàn)圖3。
山西臨汾熱電有限公司脫硫廢水處理項目設計規模為WSD出口煙氣溫度穩定在160℃時(shí)廢水蒸發(fā)量為5t/h，其單臺機組成本約1900萬(wàn)元。對于引用空預器前熱煙氣引起的機組熱效變化數據未見(jiàn)相關(guān)報道。
3.2 焦作萬(wàn)方熱電廠(chǎng)脫硫廢水零排放
焦作萬(wàn)方熱電廠(chǎng)裝機容量2×350MW燃煤發(fā)電機組，脫硫廢水零排放工程先采用煙道余熱蒸發(fā)，后改為旁路煙道蒸發(fā)，項目設計水量20m3/h，其中60%淡水12m3/h回用至脫硫工藝水，40%的濃水8m3/h進(jìn)入后段的固化單元進(jìn)行旁路煙氣蒸發(fā)。
公司采用“預處理單元+減量濃縮單元+固化單元”的技術(shù)路線(xiàn)，其中預處理單元采用雙堿法軟化技術(shù)，減量濃縮單元采用超濾+海水淡化反滲透的雙膜組合技術(shù)，固化單元采用旁路煙道蒸發(fā)技術(shù)，項目投資3500萬(wàn)元，運行費用（含折舊）約49.5元/m3，運行成本統計見(jiàn)表1，項目工程占地318 m2。但項目運行及能耗指標數據未見(jiàn)相關(guān)報道。
備注：
1、焦作萬(wàn)方熱電廠(chǎng)脫硫廢水零排放工程，設計水量20 m3/h，60%淡水12 m3/h至脫硫工藝水，40%的濃水8m3/h進(jìn)入后段的固化單元；
2、以上按處理水量20 m3/h，按24h/d，360d/y計算，水量為172800 m3/y核算。
3.3 浙江浙能長(cháng)興發(fā)電有限責任公司脫硫廢水煙氣旁路干燥處理
浙江浙能長(cháng)興發(fā)電有限責任公司為浙能集團位于浙北的一家內陸發(fā)電廠(chǎng)，總裝機容量4×300MW亞臨界機組，均采用石灰石－石膏濕法脫硫，每臺機組脫硫產(chǎn)生廢水量約為3t/h，配套設計的脫硫廢水處理系統為傳統的三聯(lián)箱，項目建設前處理后的脫硫廢水排放進(jìn)入租借的灰場(chǎng)，由于灰場(chǎng)租期臨近，脫硫廢水無(wú)處排放，如達標廢水直排內河，對內河水質(zhì)影響較大，電廠(chǎng)生產(chǎn)用水取自?xún)群?，直接威脅到電廠(chǎng)的生產(chǎn)用水安全，因此脫硫廢水必須進(jìn)行“零排放”處理。
浙江浙能長(cháng)興發(fā)電有限責任公司的脫硫廢水煙氣干化處理的設計思路借鑒了食藥品生產(chǎn)過(guò)程中的噴霧干燥技術(shù)，熱源選自鍋爐尾部煙道的熱煙氣，為了保證處理過(guò)程不影響發(fā)電機組正常運行，采用煙氣旁路形式，從鍋爐后尾部煙道抽取約3%～5%的高溫煙氣，通過(guò)干燥塔直接熱交換干燥脫硫廢水，脫硫廢水中的鹽類(lèi)顆粒一部分從干燥塔底部排出，另一部分隨煙氣進(jìn)入電除塵進(jìn)行收集，其工藝流程見(jiàn)圖4。
項目2號機組脫硫廢水旁路煙氣干燥系統額定出力為3t/h，空預器進(jìn)口煙溫在330℃～360℃，煙塵濃度6900mg/m3，煙氣旁路按照煙溫350℃設計，熱交換后煙氣余熱按130℃設計，干燥后固體顆粒物水分按照小于2%設計。根據相關(guān)文獻資料，該廠(chǎng)2號機組脫硫廢水旁路煙氣干燥系統于2016 年5 月開(kāi)工建設，8 月12 日正式投入運行，機組100%負荷(330MW)時(shí)抽取約3%約30000m3/h的熱煙氣，煙溫在330℃～ 350℃時(shí)，干燥塔最大可以蒸干大約3t/h的脫硫廢水，脫硫廢水氯離子含量在7000 mg/L左右，干燥塔底部取樣干灰渣含水率為1.68%，氯離子含量為2.86%，從實(shí)測數據電除塵底部粉煤灰的氯離子含量超過(guò)了高品質(zhì)混凝土和水泥的摻配要求。
停運期間對干燥塔內壁檢查，沒(méi)有發(fā)現干燥塔內壁的粘壁腐蝕現象，加熱后返回主煙道的尾氣煙溫控制在130℃以上，對尾部煙氣超低排放設備也沒(méi)有影響。項目每噸廢水消耗11000萬(wàn)m3330℃～350℃熱煙氣，占300MW機組總煙氣量的3.28%，折算后影響機組煤耗0.8～1.2g/(kW·h) (按汽機熱耗8000、原爐效93%估算煤耗)。
廣州市瓏基機械科技有限公司生產(chǎn)的旋轉霧化器已在多個(gè)項目替代進(jìn)口霧化器，完美解決了進(jìn)口霧化器整體價(jià)格高、后期維護費用高、供貨周期長(cháng)、售后響應慢等缺點(diǎn)，其在高速旋轉情況下運行平穩、振動(dòng)小、噪音低、穩定性高等優(yōu)點(diǎn)，普遍受到業(yè)內的好評！歡迎咨詢(xún)了解和實(shí)地考察。
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