旋转喷雾干燥法脱硫废水零排放技术在300 MW电厂的应用

曹锐杰

（山西临汾热电有限公司，山西 临汾 041000）

0 引言

目前，我国火电厂燃煤机组基本都配套安装了烟气脱硫装置，其中绝大部分采用的是石灰石—石膏湿法烟气脱硫工艺，该工艺技术成熟、运行可靠、脱硫效率高，但该系统会产生一定量的脱硫废水，必须加以处理，达标后才能排放。

脱硫废水常规处理一般采用化学加药方法，该法技术成熟，但处理后的废水不能外排且无处回收利用。在投运的脱硫废水零排放的技术中，旋转喷雾干燥法WSD（waste water spray dry） 工艺通过利用烟气热量将废水蒸发，可以实现废水的零排放，建设及运行费用较低，运行稳定。

1 废水零排放政策

2015年4月16日，国务院发布《水污染行动计划》，国家将强化对各类水污染的治理力度，全力保障水生态安全。自此，火电厂加快落实深度节水和“废污水零排放”技术已成为必然选择。2016年9月30日，环保部发布了关于征求《火电厂污染防治技术政策》和《火电厂污染防治最佳可行性技术指南》意见函（环发〔2017〕21号），对火电厂排放的废气、废水、噪声、固体废物等造成的污染制定基本的技术政策；对于发电厂废水处理政策明确指出[1]：火电厂水污染防治应遵循清污分流、一水多用、集中处理不分散处理相结合的原则，鼓励火电厂实现废水的循环使用不外排；脱硫废水应经过中和、沉淀、絮凝、澄清等传统工艺处理，利用余热蒸发干燥、结晶等处理，实现脱硫废水零排放。

2 脱硫废水的来源和特点

脱硫运行中，脱硫废水处理装置用于平衡脱硫系统内浆液的氯离子，防止浆液中氯离子浓度超过设计值，从而稳定脱硫效率，提高石膏品质，减轻对设备的腐蚀。在废水零排放政策背景下，循环水、排污水、反渗透浓水、化学车间排水等电厂生产环节废水都汇集到脱硫塔，因此脱硫废水是电厂的终端废水，水质最为恶劣。

脱硫废水中含有一定的化学耗氧量（COD），含有还原性无机离子；含盐量高，进水导电度在33500～64000 mg/L之间；废水呈酸性，pH值在3～7之间；废水中主要阳离子为含量较高的钙镁离子，其他重金属离子种类较多，远超排放限值；废水中主要阴离子为Cl-、SOX2-、F-等以煤为来源的离子；废水硬度高，普遍硬度在5116～11545 mg/L之间，对后续处理单元影响较大；悬浮物含量高，主要悬浮物为石膏颗粒、二氧化硅及铁、铝的氢氧化物。再利用的渠道几乎没有[2]。

3 旋转喷雾干燥法技术处理脱硫废水

3.1 工程参数

处理废水量：5 t/h。

热烟气参数：锅炉负荷 300 MW。

烟气量（湿）：1131398 m3/h。

烟气量（干）：1062439 m3/h。

空预器入口温度：335℃。

空预器入口／出口气压：-1.5 kPa/-3.1 kPa。

脱硫废水氯离子浓度： 24631.9 mg/m3。

脱硫废水温度：45℃。

3.2 系统工艺流程

主要包括烟气系统、喷雾干燥塔系统及废水输送系统，工艺流程如图1所示。

图1 旋转喷雾干燥法工艺系统图

3.3 工艺设计

在空气预热器旁路单设WSD干燥塔，与主机完全隔离，独立成系统，不影响主机运行。系统取锅炉脱硝后空气预热器前的热烟气作为热源。脱硫废水处理量视主机情况灵活调整。WSD干燥塔出口烟气接至除尘器入口前主烟道的正中间，避免影响除尘器的原有流场，保证除尘器的除尘效果不受影响。WSD干燥塔内干燥形成的结晶盐和灰，随WSD出口烟气进入主除尘器入口主烟道的正中间，行进过程中同主烟气混合均匀并进入除尘器，从而保证结晶盐均匀分布在灰中。WSD系统的控制纳入电厂脱硫DCS控制系统。由脱硫运行人员统一操作，不需新增运行人员。WSD装置可用率100%，WSD装置服务寿命为30 a。

3.4 工艺技术特点

系统内无易损件，可靠性高且完全独立，不影响主机运行；直接利用锅炉烟气的余热，能耗低；流程简单，操作方便，投资运行维护费用低；不影响原除尘器的流场和除尘效果；结晶盐均匀分布在灰尘中，便于粉煤灰综合利用。

4 WSD系统运行效果

4.1 运行效果

在机组满负荷的工况下，项目设计规模为：WSD出口烟气温度稳定在160℃时废水蒸发量为5 t/h。实际运行为：在机组负荷290 MW，WSD出口烟气温度稳定在150℃时，废水蒸发量为6 t/h。满足并优于设计要求。

4.2 停运检查效果

WSD系统连续运行3个月后，现场检查，入口、出口烟道内只有细微的、干燥松散的积灰，效果良好。现场检查干燥塔内无湿壁、结垢现象，效果良好。

5 运行数据分析

5.1 对烟气超低排放的影响

2017年7月24日系统投运后，连续运行3个月过程中，机组按超低排放要求运行，无任何影响。

5.2 对主机的影响

调取运行期间内DCS数据并分析，空气预热器进出口温度一致时，一次风、二次风温度平均变化在2.7～3.2℃，对主机几乎没有影响。

5.3 烟气内氯离子变化研究

委托湖北欧凯检测技术有限公司检测数据脱硫废水经WSD系统处理后，95%以上的氯离子以固态形式存在，最终被除尘器捕捉。

5.4 对粉煤灰综合利用的影响

《通用硅酸盐水泥》GB175—2007标准中，粉煤灰硅酸盐水泥中粉煤灰的含量应在40%以内，粉煤灰水泥中氯离子含量应小于0.06%。WSD系统在处理废水后电厂粉煤灰原灰氯离子含量约为1374 mg/kg，氯离子占比为0.137%。按照最大40%作为粉煤灰硅酸盐水泥的组分，则成品粉煤灰硅酸盐水泥中氯离子含量为：0.137%×40%=0.0548%。可以满足普通水泥中氯离子小于0.06%的要求。说明系统运行对粉煤灰的综合利用没有影响。完全可以用以生产粉煤灰硅酸铝水泥。

6 直接运行成本分析

WSD系统流程短，工艺设备少，废水不需要任何预处理。WSD系统内几乎没有易损件，仅旋转雾化器厂家要求运行8000 h后，检修密封圈、垫圈是否有损坏，管路是否老化，若有问题需更换。WSD系统运行可由现有脱硫系统运行人员操作和维护，不需新增运行人员。按照目前山西临汾热电有限公司项目运行工况，WSD系统处理每吨脱硫废水的直接耗能约为10 kW·h/t废水，约为3.6元/t废水。

7 结束语

旋转喷雾干燥法脱硫废水零排放工艺充分利用锅炉烟气余热蒸发脱硫废水，不需额外的热源，是一种低能耗的技术。该工艺流程简单、操作方便，投资省，运行费用相对较低，废水无需任何预处理，无需加药，没有其他固废产生，是目前燃煤发电厂脱硫废水零排放的一个好的选择。