燃煤电厂脱硫废水烟气利用技术研究

燃煤电厂脱硫废水烟气利用技术研究

发表时间：2019-01-09T10:22:57.043Z 来源：《电力设备》2018年第24期作者：李军

[导读] 摘要：石灰石-石膏大型湿法烟气脱硫工艺具有脱硫效率高、脱硫剂资源丰富、负荷范围广等特点，在我国燃煤电厂中得到了广泛的应用，占我国工业脱硫总量的90%以上。

(河北大唐国际丰润热电有限责任公司河北省唐山市 064000)

摘要：石灰石-石膏大型湿法烟气脱硫工艺具有脱硫效率高、脱硫剂资源丰富、负荷范围广等特点，在我国燃煤电厂中得到了广泛的应用，占我国工业脱硫总量的90%以上。然而，脱硫废水因为其附带的悬浮物含量较多、盐度高，含有多类重金属，是煤电厂末端最难处理的工业类废水。为了进一步控制烟气脱硫废水的有效处理，实现废水“零排放”，这已然成为现今煤电厂面临的重要挑战。

关键词：大型燃煤电厂；脱硫废水烟气利用技术；应用

1大型燃煤电厂脱硫系统废水的产生及对其进行处理的必要性

目前，煤电厂采用的主要脱硫方式是湿法脱硫工艺，在工艺中产生大量含有金属离子的废水，如果不经处理排放到环境中，会产生污染。因此，对于脱硫废水的处理具有重要的现实意义。在进行湿法工艺处理烟气中的SO2时，为了维持脱硫装置的浆液循环物质的平衡性，防止烟气中氯浓度超标并保证石膏的质量(石灰—石膏法工艺)，需要从脱硫系统中排放一定浓度的废水。排放的废水中含有悬浮物、过饱和亚硫酸盐、硫酸盐及重金属。燃煤中的元素除了C、H、O、N、S外，还存在痕量的重金属元素，如Cr、Ni、Hg、As、Pb等。煤中的元素随着燃烧作用最终进入烟气中，虽然烟气经过除尘器，但由于目前的除尘系统对于痕量物质的脱除效率有限，因此最终这些金属元素会进入脱硫塔中，在烟气与浆液的接触过程中，金属元素溶解到浆液中，因此，废水中存在金属元素。由于金属离子在环境中没有自净和生物降解的能力，容易在生物体内累积，对生物体的正常生命活动产生威胁。因此，需要对脱硫废水进行处理，使得其各项指标都打到排放要求，缓解环境的压力。

2脱硫废水的水质特征

为高效去除燃煤电厂产生的二氧化硫，目前我国采用最广泛的是石灰石-石膏工艺。该工艺中石灰石磨成粉末后与水混合制成石灰石浆液。当石灰石浆液被泵送至脱硫塔自上而下喷淋时，烟气中的二氧化硫则自下而上逃逸。两者相遇反应生成硫酸钙、亚硫酸钙，从而实现了二氧化硫的去除。石膏水力旋流器的溢流液和脱水机的滤液是脱硫废水的主要来源。由于脱硫塔中的石灰石循环浆液不断与烟气中的物质反应，当其吸收了烟气中足量的氯化物以后，石灰石循环浆液的氯离子浓度不断升高，会加速金属设备的腐蚀。综合国内大多数燃煤电厂的运行效果，可以发现脱硫废水具有如下水质特点：（1）pH值介于4-6之间，呈弱酸性。（2）悬浮物浓度高，通常为104-

1.5×104mg/L。悬浮物主要是硫酸钙、亚硫酸钙等脱硫产物和粉尘，极端情况下其浓度甚至高达5×104mg/L。（3）含盐量高，实际变化浓度为3×104-6×104mg/L。（4）硬度高，易结垢。（5）水质、水量变化大。当燃煤电厂使用燃煤的品种和产地、石灰石品质、烟尘量以及燃煤工况发生变化时，脱硫废水的组成成分也相应改变。同时，脱硫废水的水量也存在不稳定性。（6）腐蚀性大。当氯离子含量增加时，其对金属设备以及管道的腐蚀作用增强，从而要求构筑物有较好的防腐性能。

3燃煤电厂现有脱硫废水零排放技术

3.1生物法

生物法是通过利用微生物对废水中特殊物质的新陈代谢作用，来对废水中的污染物质进行降解，使其转化为对自然环境没有污染的成分来达到净化水源的作用。生物处理法还可以具体分为生化法、生物絮凝法和生物吸附法等多种方法。生物法的操作简单，成本低廉，对污水的单位处理量大，所以在处理重金属浓度低的脱硫废水中发挥重要作用。

3.2吸附法

吸附法则是通过将污水中的选择性地吸附于固体吸附剂的表面，再通过对吸附物的两相分离来达到净化污水的目的。吸附法可以有效地去除污水中的重金属离子。现阶段对脱硫废水处理中常用的吸附工具是活性炭，活性炭物质具有孔隙度高、表面积大、吸附稳定性强等特点，将其应用到脱硫废水处理中所产生的吸附效果非常好，但也因为活性炭的使用成本较高，同时使用寿命较短，且不可再生等缺点。在对重金属离子浓度较高的废水要先采用其他的方法(如物化法)处理之后，再用活性炭进行二次处理，来达到清洁污水的效果。

3.3物化法

在我国最多采用的清理废水的方法就是物化法。具体的操作方法为，首先，先将脱硫废水加入到反应槽内，并对废水的PH值进行调节直到达到到8-9，促使废水中的多种重金属离子发生沉淀，再进行后续的工艺处理;其次，在絮凝池中加入絮凝剂，来去除废水中的悬浮物质，也可以使生成的胶体沉淀，逐渐地聚集扩大，加速沉淀过程。与此同时，再注入助凝剂，来提高絮凝剂的活性，达到细小胶体颗粒的强化吸附，更进一步加强胶体沉淀与悬浮物质的沉降速度。最后，在絮凝处理之后的废水要进入浓缩澄清池中，让废水在其中保持长时间的停留，就可以使大部分的悬浮物质和胶体沉淀物质下沉为淤泥，再经由下方管道排出，上半部分的净水排入净水箱中。

3.4流化床法

流化床法有丹麦学者首次运用于对脱硫废水的处理中，并取得了很好的效果。这种方法在清理废水中的重金属离子方面有非常好的效果。首先将二价铁、二价锰以及氧化剂等加入到流化床中，经过化合作用形成氧化铁和氧化锰并吸附在可溶性重金属离子表面，通过连续反应使得可溶性重金属离子逐渐聚集，形成沉积物。流化床法与物化法相比，产生的沉积物很少，可以有效去除废水中的部分可溶性重金属离子。但是其吸附效果不稳定，能去除的杂质种类很少，因此很少被用于实际的脱硫废水处理中。

4零排放处理工艺及发展方向

4.1高效反渗透技术

反渗透浓盐水的成分复杂，含无机盐、有机物，也有预处理、脱盐等过程使用的少量化学品，如阻垢剂、酸、还原剂、杀菌剂和其他反应产物。浓盐水的处理是制约煤化工废水“零排放”的关键技术。若直接将浓盐水进行蒸发，由于其处理规模大，需要消耗大量的能源，非常不经济。目前，一般采用（预处理+膜浓缩）处理工艺，将浓盐水进行进一步浓缩，使TDS质量浓度达到50000-80000mg/L，尽可能将废水中盐分提高，减小后续蒸发器的规模，减少投资以及节约能源。

4.2高级氧化技术

随着废水中有机物复杂程度和环保要求的提升，高级氧化技术逐渐得到发展。后来将超声技术、催化剂技术等应用到高级氧化技术