低溫多效閃蒸結合噴霧干燥技術在燃煤電廠脫硫廢水零排放中的應用

陸榮青

【摘?要】燃煤電廠在解決了大氣污染問題后，污染物轉移至了脫硫廢水中，目前脫硫廢水的處理僅能夠通過傳統的處理方法，降低了廢水的絕大部分污染物，但含鹽量及氯離子的濃度并未降低，因此要實現脫硫廢水的零排放，必須通過濃縮減量或者固化的方式，才能真正意義上實現脫硫廢水的零排放。

【關鍵詞】脫硫廢水;零排放;燃煤電廠;多效閃蒸;噴霧干燥

1引言

截至2020年，我國燃煤電廠總裝機容量已經超過了十億千瓦。燃煤電廠經過幾十年的大氣污染防治治理，氣體排放已達到甚至超過國家標準，但是在大氣污染治理過程中，煙氣中重金屬、氯離子等主要特征污染物絕大部分被轉移到脫硫廢水中，對環境造成了很大危害。

目前，國內脫硫廢水零排放主流工藝為三段式：預處理+濃縮減量+末端固化。國內某裝機容量4x330MW燃煤電廠采用傳統“三聯箱”化學沉淀法工藝，主要降低廢水的濁度、重金屬濃度和少量硬度。由于沒有降低廢水的含鹽量和氯離子濃度，脫硫廢水在電廠系統內很難得到完全的回收利用。其廠于2019年進行脫硫廢水改造工程，工藝路線采用江蘇京源環保股份有限公司低溫多效閃蒸+旁路煙氣噴霧干燥技術，解決了傳統三聯箱法脫硫廢水出水含鹽量高、運行成本高、污泥無法回用等問題，真正意義上的實現了脫硫廢水的零排放。

2低溫多效閃蒸技術簡介

某廠末端脫硫廢水水量為24m/h，廢水中氯離子含量為10000～12000 mg/L。濃縮減量系統采用負壓低溫熱法濃縮技術，建設總處理量為24m/h末端廢水濃縮減量系統，設計兩套獨立的“負壓低溫雙效蒸發濃縮裝置”，每套處理能力為12m/h，可回收清水8m/h，排出濃水4m/h。

低溫蒸發系統采用的熱源充分考慮廠區的余熱回收利用，設計將四臺機組鍋爐側定排擴容器排氣（蒸汽）收集至余熱換熱器，用于給脫硫廢水原水進行預熱，蒸汽經換熱降溫后的凝水收集至余熱凝液罐，后經余熱凝液泵泵至清水箱，輔助熱源蒸汽從鍋爐側定排擴容器排氣管道上引接口，新增蒸汽管道及閥門。

石膏旋流器來的脫硫廢水收集至原濃水箱，原濃水箱利用原廠內的脫硫廢水儲存箱，經原水輸送泵至負壓低溫蒸發濃縮系統的進水緩沖箱均勻水質后經系統補水泵泵至蒸發溫度相對較低的二效蒸發系統進行蒸發濃縮，后引部分廢水至蒸發溫度相對高些的一效蒸發系統進行深度濃縮，一效蒸發系統采用輔汽聯箱蒸汽作為主熱源，經熱源轉換系統產生穩定持續的低溫飽和蒸汽進入一效加熱器對末端廢水進行加熱，蒸汽凝液部分返回熱源轉換系統循環利用，其他排至清水箱;二效加熱器采用一效蒸發系統產生的二次蒸汽作為直接熱源，一效、二效蒸發系統產生的二次蒸汽經換熱冷凝，冷凝液經各自的凝結水泵泵至清水箱，后經清水外排泵泵至各用水點;蒸發后的部分濃水從一效、二效蒸發器底部排出，分別經過濾泵泵至過濾池進行晶種反應并沉降過濾，濾過液一部分返回至一效蒸發系統繼續進行循環蒸發，另一部分輸送至出水沉淀池，經兩級出水沉淀池處理后上清液收集至一級濃水箱，再經濃水外排泵泵至末端處理系統噴霧水箱待進行旁路煙道蒸發處理。兩級出水沉淀池底流經濃水輸送泵泵至過濾池繼續循環反應，過濾池底流經晶種漿液泵排至污泥沉淀器進行固液分離，污泥沉淀器上清液收集至二級濃水箱，后經濃水輸送泵泵回過濾池繼續反應，污泥沉淀器底流經污泥泵泵至電廠真空皮帶機前石膏緩沖箱待進行脫水處理，從而實現末端廢水的循環蒸發濃縮。

3噴霧干燥技術簡介

低溫多效濃縮系統來的濃水采用噴霧干燥的方式進行末端固化處理，霧化方式采用雙相流工藝。利用燃煤電廠特有的煙氣系統，從脫硝出口空氣預熱器前引出一部分，進入噴霧干燥塔，與經過霧化器霧化的細小廢水液滴充分接觸，使液滴中的水分迅速揮發，廢水中的鹽類被干燥析出，混入原煙氣的粉塵中，通過后續除塵器收集下來。廢水蒸發后的水蒸氣與煙氣混合從噴霧干燥塔下部引出，進入除塵器前煙道中。

4主要設備介紹

本項目主要設備有一/二效加熱器、一/二效蒸發室、配套過濾系統、蒸發塔空氣壓縮機等。

加熱器采用管殼式換熱器，由于脫硫廢水原水氯離子含量為10000～12000mg/L，經二效蒸發系統濃縮后廢水氯離子濃度約15000～18000mg/L，再經一效蒸發系統濃縮的廢水氯離子濃縮在30000～36000mg/L，根據不同材質對氯離子腐蝕耐受程度，一效加熱器內的換熱管采用TA2（鈦材料），二效加熱器內的換熱管設計成2205材質，每一效的蒸發室的材質均選用2205。

過濾系統是指濃水過濾系統，主要包括過濾泵、過濾池等。過濾泵為單元設備，由于利舊空間限制，原為單元設備的過濾池合并為一個大的過濾池，過濾池分由下部晶種反應區和上部沉降區組成。過濾池在系統啟機時添加一定量的晶種，運行過程中隨著脫硫廢水濃縮原有晶種逐漸長大沉淀排出，濃水濃縮過程析出的小顆粒逐步補充充當晶種的作用，最后達到所控制的平衡點運行，運行后基本無需再單獨添加晶種。

蒸發塔采用雙流體霧化干燥塔，接收低溫濃縮系統出來濃水，共設計6臺蒸發塔，每臺蒸發塔處理量為2m/h，某廠現有二、三期機組，為#3、#4、#5、#6機組在投運中，設計在#3、#5、#6機組進行改造，每臺機組2臺蒸發塔，布置于脫硝鋼構旁。蒸發塔直徑為4m，總高18m，材質為Q345，蒸發塔采用獨立鋼結構支撐，與原機組鋼構設立聯合平臺，保證塔及鋼構的穩定性。每套蒸發塔上設置4臺雙流體噴槍，與廢水在噴槍內霧化后噴入蒸發塔內蒸發干燥。

5結語

本項目將低溫多效閃蒸與噴霧干燥技術相結合，不需要對脫硫廢水進行三聯箱處理+預處理，直接以脫硫廢水中的脫硫石膏為晶種，采用閃蒸技術實現脫除廢水中離子結晶，防止同種晶型、溶解度小的鹽析出附著于換熱管（或面）結垢。最后通過噴霧干燥技術，將廢水與壓縮空氣混合霧化后，利用燃煤電廠SCR出口高溫煙氣與霧化后的廢水混合蒸發，蒸發后的結晶鹽與煙氣一起回至除塵器入口，實現了廢水的零排放。該技術噸水運行成本低，系統運行穩定，值得在脫硫廢水零排放領域大面積推廣及使用，對電廠及環保事業將會做出巨大的貢獻。

參考文獻：

[1]張志遠，賈敏.節能型清潔噴霧干燥技術[J].當代化工，2016（01）：192-193+195.

[2]邵國華，方棣.電廠脫硫廢水正滲透膜濃縮零排放技術的應用[J].工業水處理，2016（08）：109-112.

（作者單位：華能淮陰第二發電有限公司）