低温多效闪蒸结合喷雾干燥技术在燃煤电厂脱硫废水零排放中的应用

陆荣青

【摘 要】燃煤电厂在解决了大气污染问题后，污染物转移至了脱硫废水中，目前脱硫废水的处理仅能够通过传统的处理方法，降低了废水的绝大部分污染物，但含盐量及氯离子的浓度并未降低，因此要实现脱硫废水的零排放，必须通过浓缩减量或者固化的方式，才能真正意义上实现脱硫废水的零排放。

【关键词】脱硫废水;零排放;燃煤电厂;多效闪蒸;喷雾干燥

1引言

截至2020年，我国燃煤电厂总装机容量已经超过了十亿千瓦。燃煤电厂经过几十年的大气污染防治治理，气体排放已达到甚至超过国家标准，但是在大气污染治理过程中，烟气中重金属、氯离子等主要特征污染物绝大部分被转移到脱硫废水中，对环境造成了很大危害。

目前，国内脱硫废水零排放主流工艺为三段式：预处理+濃缩减量+末端固化。国内某装机容量4x330MW燃煤电厂采用传统“三联箱”化学沉淀法工艺，主要降低废水的浊度、重金属浓度和少量硬度。由于没有降低废水的含盐量和氯离子浓度，脱硫废水在电厂系统内很难得到完全的回收利用。其厂于2019年进行脱硫废水改造工程，工艺路线采用江苏京源环保股份有限公司低温多效闪蒸+旁路烟气喷雾干燥技术，解决了传统三联箱法脱硫废水出水含盐量高、运行成本高、污泥无法回用等问题，真正意义上的实现了脱硫废水的零排放。

2低温多效闪蒸技术简介

某厂末端脱硫废水水量为24m/h，废水中氯离子含量为10000～12000 mg/L。浓缩减量系统采用负压低温热法浓缩技术，建设总处理量为24m/h末端废水浓缩减量系统，设计两套独立的“负压低温双效蒸发浓缩装置”，每套处理能力为12m/h，可回收清水8m/h，排出浓水4m/h。

低温蒸发系统采用的热源充分考虑厂区的余热回收利用，设计将四台机组锅炉侧定排扩容器排气（蒸汽）收集至余热换热器，用于给脱硫废水原水进行预热，蒸汽经换热降温后的凝水收集至余热凝液罐，后经余热凝液泵泵至清水箱，辅助热源蒸汽从锅炉侧定排扩容器排气管道上引接口，新增蒸汽管道及阀门。

石膏旋流器来的脱硫废水收集至原浓水箱，原浓水箱利用原厂内的脱硫废水储存箱，经原水输送泵至负压低温蒸发浓缩系统的进水缓冲箱均匀水质后经系统补水泵泵至蒸发温度相对较低的二效蒸发系统进行蒸发浓缩，后引部分废水至蒸发温度相对高些的一效蒸发系统进行深度浓缩，一效蒸发系统采用辅汽联箱蒸汽作为主热源，经热源转换系统产生稳定持续的低温饱和蒸汽进入一效加热器对末端废水进行加热，蒸汽凝液部分返回热源转换系统循环利用，其他排至清水箱;二效加热器采用一效蒸发系统产生的二次蒸汽作为直接热源，一效、二效蒸发系统产生的二次蒸汽经换热冷凝，冷凝液经各自的凝结水泵泵至清水箱，后经清水外排泵泵至各用水点;蒸发后的部分浓水从一效、二效蒸发器底部排出，分别经过滤泵泵至过滤池进行晶种反应并沉降过滤，滤过液一部分返回至一效蒸发系统继续进行循环蒸发，另一部分输送至出水沉淀池，经两级出水沉淀池处理后上清液收集至一级浓水箱，再经浓水外排泵泵至末端处理系统喷雾水箱待进行旁路烟道蒸发处理。两级出水沉淀池底流经浓水输送泵泵至过滤池继续循环反应，过滤池底流经晶种浆液泵排至污泥沉淀器进行固液分离，污泥沉淀器上清液收集至二级浓水箱，后经浓水输送泵泵回过滤池继续反应，污泥沉淀器底流经污泥泵泵至电厂真空皮带机前石膏缓冲箱待进行脱水处理，从而实现末端废水的循环蒸发浓缩。

3喷雾干燥技术简介

低温多效浓缩系统来的浓水采用喷雾干燥的方式进行末端固化处理，雾化方式采用双相流工艺。利用燃煤电厂特有的烟气系统，从脱硝出口空气预热器前引出一部分，进入喷雾干燥塔，与经过雾化器雾化的细小废水液滴充分接触，使液滴中的水分迅速挥发，废水中的盐类被干燥析出，混入原烟气的粉尘中，通过后续除尘器收集下来。废水蒸发后的水蒸气与烟气混合从喷雾干燥塔下部引出，进入除尘器前烟道中。

4主要设备介绍

本项目主要设备有一/二效加热器、一/二效蒸发室、配套过滤系统、蒸发塔空气压缩机等。

加热器采用管壳式换热器，由于脱硫废水原水氯离子含量为10000～12000mg/L，经二效蒸发系统浓缩后废水氯离子浓度约15000～18000mg/L，再经一效蒸发系统浓缩的废水氯离子浓缩在30000～36000mg/L，根据不同材质对氯离子腐蚀耐受程度，一效加热器内的换热管采用TA2（钛材料），二效加热器内的换热管设计成2205材质，每一效的蒸发室的材质均选用2205。

过滤系统是指浓水过滤系统，主要包括过滤泵、过滤池等。过滤泵为单元设备，由于利旧空间限制，原为单元设备的过滤池合并为一个大的过滤池，过滤池分由下部晶种反应区和上部沉降区组成。过滤池在系统启机时添加一定量的晶种，运行过程中随着脱硫废水浓缩原有晶种逐渐长大沉淀排出，浓水浓缩过程析出的小颗粒逐步补充充当晶种的作用，最后达到所控制的平衡点运行，运行后基本无需再单独添加晶种。

蒸发塔采用双流体雾化干燥塔，接收低温浓缩系统出来浓水，共设计6台蒸发塔，每台蒸发塔处理量为2m/h，某厂现有二、三期机组，为#3、#4、#5、#6机组在投运中，设计在#3、#5、#6机组进行改造，每台机组2台蒸发塔，布置于脱硝钢构旁。蒸发塔直径为4m，总高18m，材质为Q345，蒸发塔采用独立钢结构支撑，与原机组钢构设立联合平台，保证塔及钢构的稳定性。每套蒸发塔上设置4台双流体喷枪，与废水在喷枪内雾化后喷入蒸发塔内蒸发干燥。

5结语

本项目将低温多效闪蒸与喷雾干燥技术相结合，不需要对脱硫废水进行三联箱处理+预处理，直接以脱硫废水中的脱硫石膏为晶种，采用闪蒸技术实现脱除废水中离子结晶，防止同种晶型、溶解度小的盐析出附着于换热管（或面）结垢。最后通过喷雾干燥技术，将废水与压缩空气混合雾化后，利用燃煤电厂SCR出口高温烟气与雾化后的废水混合蒸发，蒸发后的结晶盐与烟气一起回至除尘器入口，实现了废水的零排放。该技术吨水运行成本低，系统运行稳定，值得在脱硫废水零排放领域大面积推广及使用，对电厂及环保事业将会做出巨大的贡献。

参考文献：

[1]张志远，贾敏.节能型清洁喷雾干燥技术[J].当代化工，2016（01）：192-193+195.

[2]邵国华，方棣.电厂脱硫废水正渗透膜浓缩零排放技术的应用[J].工业水处理，2016（08）：109-112.

（作者单位：华能淮阴第二发电有限公司）