烟气余热蒸发浓缩干燥脱硫废水处理技术在电厂的应用

烟气余热蒸发浓缩干燥脱硫废水处理技术在电厂的应用本文分析了脱硫废水处理的现状，分析了目前脱硫废水处理技术路线优缺点，介绍了烟气余热蒸发浓缩干燥脱硫废水零排放处理技术并对该技术进行了性能结果分析。

标签：脱硫废水;烟气余热;蒸发浓缩石灰石-石膏湿法脱硫技术为控制脱硫浆液中氯离子浓度和平衡其他离子浓度，必须定期排出部分经过石膏水力旋流站浓缩所得的脱硫废水。

脱硫废水具有高盐、高氯、强腐蚀的特点，并且含有大量的悬浮物以及重金属。

1、常规脱硫废水处理技术常规脱硫废水处理方法为废水自流至脱硫废水箱后通过提升水泵送到脱硫废水处理装置，加入生石灰调节pH值，使重金属离子生成氢氧化物微溶盐和难溶盐，再通过混凝澄清后从水中沉淀分离，出水排放至工业废水池或者用于煤场喷淋。

这种常规脱硫废水处理方法处理效果有限，未对废水中的大量溶解盐进行处理。

2、目前脱硫废水零排放技术路线随着2015年1月1日起新环保法的正式施行，以及2015年4月颁布实施的《水污染防治行动计划》都要求对脱硫废水进行深度处理，最终实现废水零排放。

目前的脱硫废水零排放技术主要为热浓缩结晶技术、膜浓缩结晶技术、高温烟气蒸发干燥技术、烟道喷雾蒸发干燥技术，其各自特点如下：（1）热浓缩结晶技术原理是通过强制循环换热，提高废水的温度，蒸发大部分废水中的水分，使其回用到电厂其它系统中，废水中的盐水浓缩减量，浓缩后的盐水通过特制的结晶装置使盐分结晶析出，然后二次分离。

热法浓缩主要包括机械蒸汽压缩MVC/MVR法、多效蒸发法、蒸汽压缩法。

结晶部分主要是利用废水中污染物的物理特性，在特制结晶器中使其结晶析出。

结晶器的型式主要有湍流结晶器、强制循环蒸发结晶器、奥斯蒸发式结晶器等。

热浓缩结晶技术主要优点是占地面积小、效率高、受水质水量的影响较小。

但是此法系统复杂，其投资运行费用高，蒸发器吨水造价大于120万，结晶器吨水造价大于150万，吨水运行成本在60元以上。

其副产品为复合盐，还需要另外加以分离才可回收利用。

另外由于脱硫废水的复杂性，蒸发器和结晶器均容易结垢，结垢后其蒸发和洁净效率就会下降。

如果未软化或者软化效果不好，结垢情况更甚，清洗难度加大，运行时间缩短，系统的稳定性较差。

（2）膜浓缩结晶技术主要是浓缩环节跟热浓缩结晶不一样，其余都是一样的设置，膜法浓缩是根据粒径不同实现分离浓缩，达到减量的目的。

膜法浓缩方法众多，常应用于废水零排放的主要为反渗透法、正渗透法、DPRO法。

膜法浓缩减量处理，相比较热法浓缩技术运行成本和一次投资成本大幅下降。

但膜设备抗水质波动性差，易在膜和设备表面结垢，影响浓缩效率且后期运行、维护费用较高。

（3）高温烟气蒸发干燥技术抽取部分空预器上游的高温烟气（300℃），设置一套旋转喷雾干燥塔，将经过预处理的废水利用旋转喷雾的方式喷射进入干燥塔内，干燥后的含尘烟气直接进入静电除尘器，与粉煤灰混合收集，实现废水的零排放。

该工艺抽取热烟气量较多，处理1吨水折合煤耗约0.1g，机组热损失较大。

喷雾干燥采用压力喷嘴雾化的方式，喷嘴口径较小，为避免喷嘴结垢，必须进行加药软化，药剂费用较高。

喷雾干燥塔长期连续稳定运行的可靠性差，容易出现贴壁、结垢，喷嘴堵塞风险较大。

（4）烟道喷雾干燥技术是将脱硫废水进行软化处理后，在空预器后的烟道内设置双流体喷枪，将脱硫废水直接喷射到烟道内干燥，干燥后的粉尘进入静电除尘器实现脱除，最终掺混到粉煤灰中。

此技术工艺比较简单但是空预器的烟气温度较低，会出现热量不足，蒸发不彻底，烟道系统、喷嘴腐蚀严重等情况。

3、烟气余热蒸发浓缩干燥技术烟气余热蒸发浓缩干燥工艺抽取脱硫塔前高温烟气作为蒸发介质，利用湿法喷淋的工艺实现脱硫废水的浓缩减量。

经过浓缩后的废水经过固液分离后，进入调质澄清池，利用消石灰调质后絮凝澄清，澄清后的浆液输送至干燥床区域，污泥堆积后放入煤场掺烧。

干燥床利用热二次风作为干燥介质，将浆液浓缩蒸发为含尘气体，最后进入静电除尘前烟道与粉煤灰收集。

其主要工艺流程如下：（1）浓缩单元利用增压风机抽取引风机后的高温烟气作为蒸发介质，利用烟气的余热，在浓缩塔中实现废水的浓缩。

烟气从浓缩塔底部进入，依次经过废水喷淋层和除雾器，冷却后的烟气返回脱硫塔前烟道。

浓缩后的废水在底部浆池中，含固量控制在15～30%，PH值0.5～1.0，氯根含量100～200 g/L。

（2）调质单元利用消石灰加药调质使浆液PH值在7～9的范围内。

浓缩后的浆液通过浓缩浆液排出泵打至一级调质箱，经消石灰加药装置调节浆液的PH值在7-9范围内。

合格的浆液经一级调质混合泵输送至一级调质澄清池，进行絮凝沉淀，沉淀后的上部澄清液溢流至一级调质滤清液箱，底流经两台一级调质污泥泵输送至脱硫废水系统澄清池进行沉淀，并最终经过板框压滤机处理排固。

一级滤清液箱内浆液经干燥料浆输送泵输送至浆液干燥系统进行下一步工艺处理。

（3）干燥单元利用热二次风作为干燥热源，干燥盐溶液，最终生成颗粒物并吹入电除尘内，完成脱硫废水零排放的资源化处理。

烟气余热蒸发浓缩干燥工艺流程如图1所示。

4、煙气余热蒸发浓缩干燥工艺性能结果分析以烟气余热蒸发浓缩干燥工艺作为总体思路，目前已完成在1000MW机组上实现了15吨/小时处理量的工业化装置投运。

投运以来，系统浓缩干燥能力稳定，对粉煤灰品质无显著影响。

其运行情况如下：（1）浓缩单元采用浆液循环喷淋洗涤的方式实现浆液浓缩，为进一步提高浆液的浓缩倍率，减小系统水耗，浓缩塔系统不引入新鲜工艺水，包括除雾器冲洗水在内，均采用经过废水原水冷却。

主要性能参数检测结果如下表1：经过浓缩后的浓缩浆液pH在0.2～1左右，呈现出较强的腐蚀性，由图2可以看出，经过浓缩后的浆液中的氯离子、硫酸根离子、钙离子、镁离子等主要离子都呈现出较高的浓缩倍率，其中氯离子的浓度最高，在最大工况下，超过300000 mg/L，属于典型的高氯根、低pH值的酸性溶液。

浓缩倍率可达5～10倍，相比其他浓缩技术，克服了热耗高、设备可靠性低、浓缩倍率低的问题，且对于水质变化，具有极强的适应性。

经过烟气余热浓缩后，浓缩出口的烟气排烟温度约为50～60℃，实现了余热利用和废水的浓缩减量。

在连续的正常运行工况条件下，废水连续处理量为13 t/h，浓缩浆液排放量约为0.8 t/h，为后续的浓缩浆液处理创造了良好的条件。

此外浓缩系统运行无药品消耗，仅需增压风机、循环泵、搅拌器的电能消耗，约为600 KWH。

（2）调质单元通过加入廉价的消石灰在一级调质箱进行pH值调整，将其调整至弱碱性，之后再进入澄清池中絮凝沉淀，上清液为高浓度的杂盐溶液，自流到一级调质滤清液箱收集，之后进入到后续干燥系统。

调质系统关键参数检测结果整理见表2。

图3为在连续运行条件下，消石灰加药量与浓缩浆液pH值之间的关系，可见通过少量的消石灰加药过程，浆液的pH值迅速升高至5～6，之后继续加入消石灰，由于氢氧化钙的溶解度下降，pH 的变化趋于平缓。

在正常运行条件下，控制调质后浆液的pH值在7～9之间，在此碱性条件下，有利于氢氧化镁的大量沉淀，可以降低上清液中的镁离子含量。

此外，由图3可见，将浓缩浆液的pH提高至10左右，消石灰的耗量也极低，不高于50 kg/m3，因此，浓缩后的浆液特性与浓缩前的有较大差异，相比原三联箱化学沉淀法，消石灰的消耗量大幅下降，可以利用较少的消石灰起到调节pH的作用，为后续的干燥过程创造条件。

（3）干燥系统采用惰性载体流化床的工艺，利用250～300℃左右的热二次风作为干燥介质。

由于前期废水经过浓缩减量，因此最终的干燥料浆不超过1.0 t/h，抽取热风量约为9000 Nm3/h。

使用热风量小，高品位热源消耗低，热风占原总热二次风的比例低于0.3%，对锅炉热效率影响小于0.02%。

表3中整理了干燥系统性能参数的检测结果。

运行经验表明，该干燥装置具有以下优点：①、占地小，床体直径是喷雾干燥塔的1/5，便于锅炉区域的紧凑布置。

②、浆液以管道形式喷洒入床体即可，不需雾化，因此不易堵塞，适合含盐量、含固量、钙镁离子较高的浆液。

③、惰性颗粒具有一定的蓄热能力，对料浆的适应性好，可适应浆液组分的大幅度变化。

④、惰性颗粒与床体之间有较强的撞击强度，床体内不易结垢。

此外如上表3所述，本工程干燥的浆液为杂盐溶液，主要成分为氯化钙、氯化镁、硫酸镁等杂盐，控制床体温度130～160℃之间，因此可有效避免杂盐的分解，避免氯离子再次进入烟气系统;通过静电除尘器的有效收集，可保证固体形态的盐类混入粉煤中，同时由于固体含量极小，固体量为100～300 kg/h，氯離子在粉煤灰的比例约为0.1%～0.3%左右，对粉煤灰的影响可以忽略，不会影响粉煤灰的出售。

图4为装置投运以来粉煤灰中氯离子浓度变化，由图可见，粉煤灰中的氯离子浓度受燃煤离子浓度影响较大，在干燥系统投运后，粉煤灰中的氯离子浓度在0.1%～0.3%之间波动。

按照GB175-2007《通用硅酸盐水泥标准》的规定，普通硅酸盐水泥中的氯离子浓度不得超过0.6%，粉煤灰作为水泥生产的添加剂，正常添加比例为5%～10%，因此通常要求粉煤灰中的氯离子浓度不高于0.6%即可满足正常使用要求。

根据测试结果，并与下游水泥生产厂家落实，现有的粉煤灰的氯离子浓度满足水泥生产的要求，不影响后续工艺流程。

（4）基于烟气余热蒸发浓缩干燥的脱硫废水零排放装置运行以来，废水零排放的处理成本及物耗如下表4：该工艺系统运行成本低，主要消耗为电耗、消石灰和热风，单位废水的全部直接成本约为32元/吨原水，小于原设计预期值40元/吨。

此外通过废水处理，回收的脱硫废水的水以水蒸气的形式直接进入烟气中，增大了烟气湿度，降低了后续脱硫塔的运行水耗，实现了结晶水的一步回收利用，避免了对回收水的二次处理等问题。

5、结论利用烟气余热蒸发浓缩干燥的脱硫废水零排放技术，针对某1000MW机组建立了一套脱硫废水零排放装置，通过装置运行结果，获得了以下结论：（1）利用脱硫塔前低品位热风实现废水的浓缩减量，能耗低、适应性强。

（2）浓缩减量后的废水调质加药仅需少量消石灰，成本低。

（3）干燥工艺所需热二次风少，对锅炉热效率影响小。

（4）经热二次风干燥后，粉尘气力输送进入烟道由除尘器收集且不影响粉煤灰的质量，解决了“盐去哪”的难题。

该工艺系统运行稳定，成本低，真正实现了低成本的脱硫废水零排放，对解决脱硫废水有重要意义，具有极强的推广意义。

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