浅析：燃煤电厂脱硫烟气余热闪蒸自结晶废水零排放技术
本文针对火电厂脱硫废水处理常规三联箱工艺设计进行大胆革新，论述了脱硫废水零排放具体改造思路，并用现场实际的效果分析验证了工艺的可行性和项目普及的可靠性。
燃煤电厂目前脱硫废水处理一般采用“三联箱”工艺流程，但此工艺主要处理了脱硫废水中的固体颗粒物，未对废水中的Cl-进行处理，不能进行回用。回收水资源是新疆、西北等缺水地区面临的重要难题。
在神华集团和当地政府的大力支持下，国网能源哈密煤电有限公司在新疆首次采用脱硫烟气余热闪蒸自结晶废水零排放技术，达到脱硫废水零排放，蒸发出的干净水回用，固体颗粒物与石膏一起排出。通过上述工艺，既达到了资源综合利用，也减少了对环境的污染。
一、项目背景
在石灰石-石膏湿法脱硫系统中，吸收塔内浆液中的Cl-浓度不应大于20mg/l，所以，需将吸收塔内的部分水排出、置换，脱硫系统便有了废水产生和排放。
为了维持脱硫装置浆液循环系统物质的平衡，防止烟气中可溶部分即氯浓度超过规定值，必须从系统中排放一定量的废水，废水主要来自石膏脱水和清洗系统。废水中含有的杂质主要有悬浮物、过饱和的亚硫酸盐、硫酸盐等。
湿法脱硫废水的主要特征是呈现弱酸性，pH值低于5.7;悬浮物高，但颗粒细小，其溶液中存在了大量Cl-。目前，脱硫废水处理一般采用的工艺流程为：脱硫废水→中和箱(加入石灰乳)→沉淀箱(加入硫化物)→絮凝箱(加入混凝剂)→澄清池→清水pH值调整箱→排放。
根据上述工艺流程可以看出，此工艺主要处理了脱硫废水中的固体颗粒物，但未对废水中的Cl-进行处理，其处理后的液体仍含有大量的Cl-，需进行二次处理，否则不能对液体进行回用。其溶液中存在了大量Cl-,类似于海水，故采用闪蒸结晶法，达到脱硫废水零排放。
蒸发后的高Cl-浓度浆液，在蒸发装置中结晶，产生盐类，与原有的脱硫产物固体悬浮物一起排出，其成分与现有的脱硫石膏基本一致。
得到神华集团和当地政府的大力支持下，在新疆首次采用脱硫烟气余热闪蒸自结晶废水零排放技术，达到脱硫废水零排放，蒸发出的干净水回用，固体颗粒物与石膏一起排出。通过上述工艺，既达到了资源综合利用，也减少了对环境的污染。其技术突破在于：
a)利用锅炉尾部余热烟气加热脱硫废水，实现废水闪蒸结晶零能源消耗。
b)以脱硫废水中的石膏固体颗粒物作为结晶晶种，不需要对脱硫废水进行预处理，无二次废弃固体物产生。
c)利用蒸发出的洁净水蒸汽，加热脱硫后的湿烟气，既实现了洁净水蒸汽的凝结回用，又提高了烟囱的排烟温度，大幅度降低“烟羽”及烟囱排放视觉污染。
二、改造思路
1)、原脱硫废水处理装置
脱硫装置浆液内的水在不断循环的过程中，会富集惰性物质、重金属元素和Cl--等，一方面加速脱硫设备的腐蚀，另一方面影响石膏的品质，因此，脱硫装置要排放一定量的废水，进入脱硫废水处理系统，经中和、絮凝和沉淀等处理过程。
原有脱硫废水装置设计为一级串联工艺，处理两套FGD系统的脱硫废水。两套脱硫装置产生的废水共设一个废水处理站，设计时按废水排放量125%的容量设计。在化学—物理处理装置中，废水得到了澄清。在废水澄清过程中产生的污泥在压滤机中脱水。
2)、脱硫废水零排放技术工艺
在原脱硫系统废水泵出口管道增加一路管道将脱硫废水送至二效蒸发系统。安装在吸收塔前烟气管道上的烟气预热器，利用烟道器中烟气的热量将其内介质升温至85~95℃。预热后的介质生成蒸汽进入二效蒸发系统对来自废水箱的废水进行蒸发浓缩。
废水经计量后进入一效分离室。二效蒸发系统在真空泵的作用下，使此二效蒸发系统的操作压力控制在-0.04~-0.09MPa。废水在一效分离器中经一效蒸发器均匀地在加热管内壁从下向上螺旋流动，并利用一效强循泵进行强制循环蒸发浓缩。在蒸发器上端设有专门的汽液两相共存的沸腾区，物料在沸腾区内汽液混合物的静压使下层液体的沸点升高，并使溶液在加热管中螺旋流动时只受热而不产生汽化，沸腾物料进入一效分离室完成汽、液分离，物料在一效系统内经多次自然式循环后，完成初步浓缩的料液在压差的作用下进入二效分离器。
进入二效内的物料运用与一效内相同的原理，利用一效分离器产生的二次蒸汽作为二效蒸发器的热源，并利用二效强循泵进行强制循环蒸发浓缩。当笫二效内浓缩物料达到设计浓度时，料液被送至增稠器进行结晶蒸发，二效分离器出料管道设密度计连续监测增稠器内物料的密度，当密度计显示达到设计浓度时，开启出料泵的出料阀门进行出料，物料被输送至原脱硫系统真空皮带脱水机进行脱水。各效因出料而产生液位降低，这时物料在进料泵的作用下和相连通的物料管自行补充各效分离室、蒸发器内的物料，各效物料的补充速度由进料电动阀控制，从而达到自动控制蒸发器各效液位的目的。
二效蒸发器和凝液罐中产生的蒸汽冷凝液经凝结水泵输送至去脱硫吸收塔。
二效出来的蒸汽进入到安装在净烟道上的换热器，将蒸汽冷凝成回用水，同时将净烟气加热温升4~6度，大大缓解烟囱排出的水蒸汽量和“酸雨”。废水零排放系统详见废水零排放工艺系统图如下：
2、系统参数
(1)额定水份蒸发量：9.0t/h
(2)进料量：10t/h
(3)装机总功率：249.1kW(含备用设备)，运行容量198.6kW
(4)出料温度(℃)：≤70℃
三、改造后效果
1)、系统运行参数
2)、运行成本
3)、对脱硫及机组影响的效果
在原烟道上加装了烟道换热器，可有效降低进行脱硫吸收塔烟气的温度约5~8℃，降低了吸收塔出口烟气中携带的水量约3~4吨/h，可提高烟囱排烟温度约4~6℃，可大幅度降低“烟羽”。
四、结论
1)采用脱硫烟气余热闪蒸自结晶废水零排放技术，利用锅炉尾部余热烟气加热脱硫废水，实现废水闪蒸结晶零能源消耗，达到脱硫废水零排放，蒸发出的干净水回用，实现了节能减排的效果。
2)以脱硫废水中的石膏固体颗粒物作为结晶晶种，不需要对脱硫废水进行预处理，大大降低了脱硫废水处理的运行费用。
3)利用蒸发出的洁净水蒸汽，加热脱硫后的湿烟气，既实现了洁净水蒸汽的凝结回用，又提高了烟囱的排烟温度，大幅度降低“烟羽”及烟囱排放视觉污染。
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