火电厂脱硫废水烟道蒸发零排放关键技术浅析

2017年12期︱21︱

火电厂脱硫废水烟道蒸发零排放关键技术浅析

江建平 晋银佳 冯前伟 杜 振 张 杨 朱 跃

华电电力科学研究院，浙江 杭州 310030

摘要：国家《水污染防治行动计划》的发布对火电厂水污染处理提出更高要求，脱硫废水由于其高含固量、高含盐量等特点，处理难度大，已成为火电厂水污染治理的难点。本文重点分析了火电厂脱硫废水烟道蒸发零排放工艺的技术关键，通过采用纯物理浓缩技术和优化喷雾装置可以实现火电厂脱硫废水处理的无加药浓缩、无污泥产生、无废水外排，同时通过尾部装置的综合评估优化可以保障尾端除尘和脱硫系统的稳定运行。

关键词：火电厂；脱硫废水；深度过滤；烟道蒸发；废水零排放

中图分类号：TF704.3 文献标识码：B 文章编号：1006-8465（2017）12-0021-02

前言 近年来，随着国家环保的日益严格，为控制火电厂的SO 2污染，石灰石-石膏湿法烟气脱硫技术因技术成熟、脱硫效率高等优势得到广泛应用。 烟气湿法脱硫系统在脱除SO 2过程中，烟气中的Cl -也不可避免地被浆液吸收，经过多次循环不断富集。为避免塔内件和管路系统发生氯应力腐蚀，同时保证石膏品质，需及时排出一定量的浆液，并补充新鲜浆液。从脱硫吸收塔排出的浆液经过石膏旋流器和真空皮带脱水机处理后产生的废水即为脱硫废水。脱硫废水具有“高含固量、高含盐量”的特征，不仅含有高浓度的溶解性盐及Cl -，具有一定的腐蚀性，还含有一定量的重金属离子及石膏等固体悬浮物。随着环保标准的日益严格，脱硫废水的处理受到大量关注，对脱硫废水进行处理回用直至“零排放”已成为火电厂节能减排工作的重要内容。 国外开展脱硫废水处理较早，欧美及日本早在六七十年代就开展脱硫废水治理研究。其中丹麦的爱屋得电厂采用流化床法来替代化学沉淀法进行脱硫废水处理，该技术工艺紧凑、设备简单、易于二次处理回用，但是不能去除脱硫废水中的Cl -，只适用在原水含氯量低的情况。荷兰等国采用滤膜法高效去除悬浮物和重金属离子，但存在膜污堵严重和膜寿命短造价高等问题。美国大部分地区采用“化学加药絮凝＋二级澄清分离＋过滤”工艺，因其处理工艺在化学沉淀分离之处还须增设生物除硒单元，也有人尝试利用生物湿地去除废水中含有的硒。我国目前普遍采用的“中和-絮凝-沉淀”三联箱技术同样需要在运行中添加多种化学药剂，后续存在污泥脱水治理且系统检修维护麻烦等问题。此外，以三联箱技术为代表的化学沉淀法无法去除脱硫废水中的Cl -，处理出水难以直接回用，只能达标外排。 在国家环保日益严格和废水“零排放”的形势下，开发技术先进、运行稳定性高、投资运行成本低的脱硫废水处理技术迫在眉睫。根据欧美和日本等国对脱硫废水烟道雾化蒸发处理技术的研究经验，结合国内脱硫废水处理的实际情况，进一步研究脱硫废水烟道雾化蒸发处理工艺的技术可行性及关键技术，成为实现脱硫废水稳定有效实现“零排放”的一种新思路。 1 技术原理 基于烟道蒸发处理的火电厂脱硫废水零排放技术主要针对火电厂脱硫废水“高含固量、高含盐量”的特征，首先将脱硫废水进行浓缩减量化处理，其次将过滤后的高盐废水经雾化喷射装置雾化喷射入烟道内，含盐液滴在锅炉尾部烟气的加热作用下瞬间蒸发形成水蒸气，高盐废水中的盐分结晶后随烟气中的灰一起进入除尘器而被捕集去除。脱硫废水蒸发形成的水蒸气随除尘后的烟气进入脱硫吸收塔，在喷淋水的冷却作用下，水蒸气凝结进入脱硫塔的浆液循

环系统进行循环利用，从而实现脱硫废水的“零排放”处理，其技术原理如图1所示。

图1 基于烟道蒸发处理的火电厂脱硫废水零排放技术原理示意图

2 关键技术

火电厂脱硫废水烟道蒸发零排放技术通过烟气高温使废水瞬间蒸发，废水中含有的固体物质则为除尘器所捕获，因此烟道和除尘器极板的防腐是一大难点。另外，烟道蒸发废水有一定的容量，若喷入废水量过多，可能会降低电除尘器的飞灰品质，影响综合利用。

因此，基于烟道蒸发处理的火电厂脱硫废水零排放技术的关键在于“浓缩减量、高效蒸发、降低影响”。 2.1 采用纯物理浓缩技术深度去固 通过采用“预沉淀+深度过滤”的纯物理浓缩技术替代传统的“化学药剂+反渗透”的物理化学浓缩技术，将废水中的固体悬浮物

沉淀过滤去除，以减轻后续处理的负荷。脱硫废水在预沉池内沉淀后产生的污泥进行浓缩脱水处理，预沉池上清液进行深度过滤。“预沉淀+深度过滤”技术一方面可以避免加药沉淀，精简处理系统，降低投资运行维护费用，另一方面可在高含盐量的环境中避免浓缩装置中的结垢问题。

2.2 优化喷雾装置实现高效蒸发 清水箱中的清水输送至位于空预器出口和除尘器入口之间烟道内的雾化喷嘴装置进行雾化喷射形成小液滴，液滴在烟气的加热作

用下瞬间蒸发成水蒸气，液滴中的盐分结晶后随烟气中的灰分一起进入除尘器而被去除。“烟道雾化蒸发”技术的核心环节是雾化和蒸发，因此通过高盐液滴蒸发处理的工艺特性优化规律（温度、液滴直径等）指导雾化装置喷嘴选型、布置以及管道设计等工作，同时配套布置高效声波吹灰装置，在避免雾化喷射废水沾湿飞灰导致烟道内灰沉积之外通过声波能有效促进粉煤灰中的细颗粒物团聚，有助于颗粒物脱除。“烟道雾化蒸发”技术的应用一方面实现了脱

硫废水中盐分（Cl -和重金属）的高效经济去除，另一方面有效利用

烟气少部分余热（处理后烟温不低于110℃）的同时通过电除尘器内烟温降低和湿度增大从而降低粉煤灰的比电阻，有利于粉煤灰在

电除尘器中的荷电和迁移，从而提高电除尘器除尘效率。 2.3 综合评估尾端影响 火电厂脱硫废水烟道蒸发零排放技术的基础是保障尾端除尘脱硫装置的安全稳定运行，因此须综合评估该技术对烟气特性、粉煤灰特性、脱硫塔水平衡以及设备腐蚀等的影响。以某4×200 MW 机

组为例（脱硫废水量15 m 3

/h，除尘器入口单台机组烟气量139万

m 3/h，烟气温度120 ℃，烟气含尘量32 g/m 3

），计算可知脱硫废水喷入烟道雾化蒸发后，烟气湿度增加幅度不超过0.5%，烟温降低4 ℃至116 ℃，烟温降低可以减少烟气体积流量，增加烟气在除尘器内的停留时间，降低引风机能耗，提高除尘效率，同时可以使降低电除尘器中飞灰的比电阻，从而进一步提高除尘效率，并且此时烟气酸露点温度不超过95 ℃，能够保证电除尘器的安全运行。此外，脱硫塔的补水不平衡率<3.75%，满足不平衡率<4%的要求，并且结晶盐的质量占灰质量的百分比<0.2%，灰中水溶性氯离子含量≦0.08%，不会对灰的品质造成显著影响，不影响灰的销售。 3 效益分析

火电厂脱硫废水烟道蒸发零排放技术与传统的三联箱处理技术相比，具有工艺系统简单、运行成本低等优点，可以实现“无加药浓缩、无污泥产生、无废水外排”。该技术在国内多家电厂得到应

用，效益显著。

（下转第 46 页）

Management & Economics

︱46︱2017年12期

（3）积极协调，妥善解决权证历史遗留问题

一是在全面清理还原历史的基础上，积极协调利用相关，为公司开辟房产权证办理的“绿色通道”；二是不断完善老旧房产的基础信息数据；三是加强在建项目的规范管理，在项目建设过程中依法合规办理地方建设手续。

3.3 管理建议

（1）完善管理制度，明确管理职责，建立沟通协调机制。 一是明确各类专业用房的实物管理部门为各专业管理部门，负责专业范围内资产的内部调拨、转移、报废、技改、大修等管理；二是专业部门负责非生产性房产和生产性房产大修技改的统筹协调管理；三是在省公司层面建立由后勤部牵头各专业部门参与的沟通协调机制。

（2）优化后勤管理系统房产管理模块，统一房产信息。

一是完善系统管理功能，增加小型基建房产的日常使用、维修管理、资产调配及报废等管理功能；二是规范数据录入格式，与公司财务资产管理系统、ERP 信息系统对接，统一项目信息。

4 预期效果

4.1 完善制度建立体系，明确职责填补真空 全面完善小型基建房产管理办法，建立与公司发展实际相符的小型基建房产管理体系。明确各专业部门的管理职责及管理权限，规范工作业务流程，理清管理界面，填补管理真空，建立沟通协调机制，为优化资源配置打下基础。

4.2 优化房产管理系统，提升资产管理效率

一是通过扩大后勤管理系统房产信息范围，完善小型基建房产的全寿命周期管理。优化后勤管理系统房产管理模块，提升管理效率；二是通过统一房产信息系统数据管理，全面掌握房产使用情况，降低基层单位报表重复填报率，同时为下一步统筹小型基建房产资源提供依据。

4.3 解决历史遗留问题，避免国有资产流失 一是通过完善小型基建房屋产权，消除资产管理上存在的隐患，避免国有资产流失；二是通过收集相关建设资料和建设手续，提高资料完整度，为房屋的维修使用提供基础数据；三是通过加强在建项目权证办理，形成动态管理机制。

参考文献：

[1]邓家洪.浅谈电力系统小型基建的项目管理[J].企业技术开发,2014, 33(35):149+151.

（上接第 21 页）

以某电厂2×600 MW 机组石灰石-石膏湿法烟气脱硫机组为例，电厂每年按投运5000小时计算，每年脱硫废水产生量约为100000 m 3

。采用三联箱处理工艺，年运行成本约为180万元，而采用烟道蒸发处理工艺，年运行成本约为25万元，并且烟道蒸发处理工艺没

有污泥处置问题。此外，以20 m 3

/h 的处理能力计算，三联箱系统的设备投资成本在1200万元左右，而烟道雾化蒸发处理系统的设备投资在700万元左右。

4 结论

本文重点分析了火电厂脱硫废水烟道蒸发零排放工艺的技术关键，得到以下主要结论：

（1）采用纯物理浓缩技术可以替代传统的“化学药剂+反渗透”的物理化学浓缩技术，实现脱硫废水中固体悬浮物的深度去除。

（2）通过优化喷雾装置可以实现含盐废水的高效蒸发，促进高效除盐和水资源循环利用。

（3）通过综合评估脱硫废水烟道蒸发技术对尾端设备的影响，可以保障尾端除尘和脱硫系统的稳定运行。

参考文献:

[1]康梅强,邓佳佳,陈德奇,等.脱硫废水烟道蒸发零排放处理的可行性分析[J].土木建筑与环境工程,2013,35(S1): 238-240．

[2]晋银佳,王帅,姬海宏,等.深度过滤-烟道蒸发处理脱硫废水的数值模拟[J].中国电力,2016,49(12):174-179.

[3]王治安,林卫,李冰.脱硫废水零排放处理工艺[J].电力科技与环保, 2012,28(6): 37-38.

[4]应春华,刘柏辉,戴豪波,等.脱硫废水排放的控制项目及标准探讨[J].热力发电,2005, 34(9):69-71.

[5]潘娟琴,李建华,胡将军,等.火力发电厂烟气脱硫废水处理[J].工业水处理,2005, 25(9):5-7.

[6]吴怡卫.石灰石-石膏湿法烟气脱硫废水处理的研究[J].中国电力, 2006,39(4):75-78.

[7]马越,刘宪斌.脱硫废水零排放深度处理的工艺分析[J].科技与创新,2015,(18):12-13.

[8]林丽,张文阳,方勇,等.湿法脱硫废水化学处理工程实践存在问题探讨[J].安全与环境学报,2009,9(1):45-47.

[9]禾志强,祁利明.火力发电厂烟气脱硫废水处理工艺[J].水处理技术, 2010,36(3):133-135.

[10]叶春松,罗珊,张弦,等.燃煤电厂脱硫废水零排放处理工艺[J].热力发电,2016,45(9):105-108.

（上接第 25 页）

4 安全环保管理

安全生产工作必须做到以预防为主，它是一个复杂的系统工程，需要运用安全系统工程的理论、方式方法，对影响安全生产的人员素质、设备和管理等基本因素进行有效控制，使之达到“可控和在控”。

4.1 安全标识

混凝土拌和站，安全标识设置按规定执行，保证设置牢固、醒目、位置正确，指定专人管理。检查发现损坏、丢失后及时修复、补充，发现设置有缺陷时及时修正。设置安全告示牌，明示需注意的安全事项，张挂宣传标语、条幅等不断提高职工安全防范意识。项目部专职安全员每月至少一次对安全标识进行检查并形成记录。

4.2 安全检查

设立群众安全员，发现身边的违规事件并进行提醒督促，每天由专职安全员进行拌和站内巡查，对不符项提出整改意见、整改人、整改期限，对于违背安全管理办法，下发处罚文件，并在曝光台上张贴，以引起大家的警戒，避免同类事情的出现。每周六由项目经理带队，对站内进行全面细致的检查，对重要环节要重点查看相关记录。

拌和站尤其要加强拌和机维修管理与混凝土罐车安全管理，拌和机维修作业时，必须进行断电、专人看守方能进行维修。对于属

于拌和站内的所有混凝土罐车，设备部与办公室必须对车辆证件及驾驶证进行检查，识别真伪，共同做好司机的培训工作，包括车速、车容、车辆性能等。并邀请当地交通管理部门进行授课，使司机要有正确的认识。

4.3 环保管理

制定明确的环保节能目标，加强全站人员环保教育，提高环保意识。站内设置三级沉淀池、砂石料分离器、胶凝材料罐体安装阴风脉冲除尘器、洗车池等设施。安排文明施工人员配合洒水车保证场内环境卫生；三级沉淀后的水可以用来清洗罐车和冲洗地面；砂石分离器可将剩余的混凝土及罐车内的残余物中的砂石进行分离，可以重复利用，达到节能的目的；胶凝材料罐体安装阴风脉冲除尘器可以降低减少空气中胶凝材料粉尘，减少损失量，达到节能的目的；安装洗车池可减少各车辆对路面的污染。安保部定期检查环保设施，对不符合项提出整改意见，定人、定措施、定费用进行整改，达到保护环境的目的。

5 结语

汉十铁路机械工区二号拌和站运营一年多以来，通过以上措施，取得了质量、成本、安全环保等目标的实现，取得了良好的效果，希望能为其它大型拌和站管理提供参考。

参考文献：

[1]铁路桥涵施工技术规范TB-10424-2010.