淺談脫硫煙氣余熱閃蒸自結晶廢水零排放技術
本文針對火電廠脫硫廢水常規(guī)三聯(lián)箱工藝設計進行大膽革新，論述了脫硫廢水零排放具體改造思路，并用現(xiàn)場實際的效果分析驗證了工藝的可行性和項目普及的可靠性。
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-進行處理，不能進行回用。回收水資源是新疆、西北等缺水地區(qū)面臨的重要難題。
在神華集團和當?shù)卣拇罅χС窒拢瑖W(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晶廢水零排放技術，達到脫硫廢水零排放，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，既達到了資源綜合利用，也減少了對環(huán)境的污染。
一、項目背景
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-進行處理，其處理后的液體仍含有大量的Cl-，需進行二次處理，否則不能對液體進行回用。其溶液中存在了大量Cl-,類似于海水，故采用閃蒸結晶法，達到脫硫廢水零排放。
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。
得到神華集團和當?shù)卣拇罅χС窒?，在新疆首次采用脫硫煙氣余熱閃蒸自結晶廢水零排放技術，達到脫硫廢水零排放，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，既達到了資源綜合利用，也減少了對環(huán)境的污染。其技術突破在于：
a)利用鍋爐尾部余熱煙氣加熱脫硫廢水，實現(xiàn)廢水閃蒸結晶零能源消耗。
b）以脫硫廢水中的石膏固體顆粒物作為結晶晶種，不需要對脫硫廢水進行預處理，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，既實現(xiàn)了潔凈水蒸汽的凝結回用，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計為一級串聯(lián)工藝，處理兩套FGD系統(tǒng)的脫硫廢水。兩套脫硫裝置產(chǎn)生的廢水共設一個廢水處理站，設計時按廢水排放量125%的容量設計。在化學—物理處理裝置中，廢水得到了澄清。在廢水澄清過程中產(chǎn)生的污泥在壓濾機中脫水。
2)、脫硫廢水零排放技術工藝
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℃。預熱后的介質(zhì)生成蒸汽進入二效蒸發(fā)系統(tǒng)對來自廢水箱的廢水進行蒸發(fā)濃縮。
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廢水經(jīng)計量后進入一效分離室。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，并利用一效強循泵進行強制循環(huán)蒸發(fā)濃縮。
在蒸發(fā)器上端設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入二效分離器。
進入二效內(nèi)的物料運用與一效內(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，并利用二效強循泵進行強制循環(huán)蒸發(fā)濃縮。當笫二效內(nèi)濃縮物料達到設計濃度時，料液被送至增稠器進行結晶蒸發(fā)，二效分離器出料管道設密度計連續(xù)監(jiān)測增稠器內(nèi)物料的密度，當密度計顯示達到設計濃度時，開啟出料泵的出料閥門進行出料，物料被輸送至原脫硫系統(tǒng)真空皮帶脫水機進行脫水。
各效因出料而產(chǎn)生液位降低，這時物料在進料泵的作用下和相連通的物料管自行補充各效分離室、蒸發(fā)器內(nèi)的物料，各效物料的補充速度由進料電動閥控制，從而達到自動控制蒸發(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)凝結水泵輸送至去脫硫吸收塔。二效出來的蒸汽進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）進料量：10t/h（3）裝機總功率：249.1kW(含備用設備)，運行容量198.6kW（4）出料溫度(℃)：≤70℃
三、改造后效果
1)、系統(tǒng)運行參數(shù)
2)、運行成本
2)、處理后的回用水情況
3)、對脫硫及機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、結論
1）采用脫硫煙氣余熱閃蒸自結晶廢水零排放技術，利用鍋爐尾部余熱煙氣加熱脫硫廢水，實現(xiàn)廢水閃蒸結晶零能源消耗，達到脫硫廢水零排放，蒸發(fā)出的干凈水回用，實現(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晶晶種，不需要對脫硫廢水進行預處理，大大降低了脫硫廢水處理的運行費用。
3)利用蒸發(fā)出的潔凈水蒸汽，加熱脫硫后的濕煙氣，既實現(xiàn)了潔凈水蒸汽的凝結回用，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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