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火力发电厂脱硫废水深度处理工艺的应用
时间:2018-11-23 09:05:46

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在介绍脱硫废水处理技术应用现状及已投运项目存在的问题的基础上,对某 2× 1000MW 超超临界机组工程设计提出了一种新的脱硫废水深度处理工艺。脱硫废水预处理系统采用 2 级Ca(OH)2-Na2SO4-Na2CO3软化澄清工艺,产水进入蒸发结晶系统深度处理,蒸发结晶器利用热法分盐原理实现氯化钠结晶盐的分离和提纯,并回收冷凝水。结晶盐满足 GB/T5462—2015《工业盐标准》中精制工业盐( 工业干盐) 二级标准的要求,可实现资源化利用。

随着国家对环境保护的加强,火力发电厂燃煤机组烟气必须脱硫后排放,因此也面临脱硫废水的处理问题,北方某电厂建设规模为2台 1000MW国产超超临界燃煤发电机组,2 台机组脱硫废水的产生量为24m3/h,如采用常规的脱硫废水絮凝、沉淀、澄清处理工艺,处理后的脱硫废水仍然具有很高的含盐量,电厂内无法回用,而其排放会增加下级污水处理厂的运行负荷,因此本工程设计中提出了一种 2 级软化澄清预处理 + 蒸发结晶深度处理的新工艺,对脱硫废水进行深度处理并回收利用。

1脱硫废水处理技术应用现状及分析

1.1 国内脱硫废水投运项目概况

目前国内脱硫废水采用深处理工艺的电厂有深能源河源电厂、佛山市三水恒益电厂、华能长兴电厂、湖北国电汉川电厂、焦作万方铝业热电厂等。

深能源河源电厂一期工程为2台600MW 超临界燃煤机组,脱硫废水深度处理工程于 2009 年12月投入运行。系统处理水量为22m3/h,采用 2 级软化预处理 + 四效蒸发反渗透( MED) + 盐干燥打包技术。

佛山市三水恒益电厂为2台 600MW 超超临界燃煤机组,脱硫废水处理系统 2011 年 9 月调试并投入运行。系统处理水量为 20m3/h,采用2级卧式过滤( MVC) 蒸发器 +2级卧式MED+结晶+盐干燥系统,没有设置深度预处理软化防垢设施。

华能长兴电厂为2台660MW 超超临界燃煤机组,2015年4月废水处理系统投入运行。该电厂产生的最终废水主要由两部分组成:一是脱硫废水,水量为 18t/h;二是混床再生排水,水量为4t/h。脱硫废水处理工艺为: 2 级软化预处理→过滤→弱酸树脂软化→一级反渗透→正渗透→结晶干燥→打包系统,副产品结晶盐中 NaCl 和 Na2SO4总质量分数大于 95% ,含水率小于 0.5% ,外运结晶盐产量为 418~711 kg/h。

湖北国电汉川电厂三期扩建工程为2台1000MW超超临界燃煤机组,脱硫废水处理系统设计处理水量为 36m3/h,采用2级软化预处理 + 纳滤分盐+ 反渗透浓缩减量 + 蒸汽机械再压缩技术( MVR)蒸发 结晶工艺实现分盐,其 结晶盐为纯度高于97.5% 的 NaCl。

焦作万方铝业热电厂装机为2台350MW 机组,首台脱硫废水烟气蒸发处理系统于 2015年8月投入运行。进系统的水量为20t/h,采用的工艺流程为: 2 级软化预处理 + 双膜( 微滤、反渗透) 法浓缩减量处理 + 反渗透浓水雾化喷烟道蒸干。系统运行2 个月后对烟道进行结垢和腐蚀检测,在烟道内没有出现结垢和烟道积灰现象。

1.2 各投运项目比较分析

河源电厂采用彻底软化 + 多效蒸发结晶工艺,结晶盐为混盐,系统运行稳定可靠,但投资、运行成本高; 三水恒益电厂采用不软化蒸发结晶工艺,结晶盐为杂盐,运行成本较低,但蒸发结晶系统结垢严重,清洗频繁,影响系统正常运行; 华能长兴电厂采用彻底软化 + 正渗透浓缩 + 蒸发结晶工艺,结晶盐为混盐,系统复杂,运行成本高; 汉川电厂采用彻底软化 + 纳滤分盐 + 超滤( DTRO) + 蒸发结晶,运行成本较高,但其结晶盐为纯盐,解决了混盐处置的难题; 焦作万方铝业热电厂采用彻底软化 + 膜法浓缩后的浓盐水喷烟道蒸发,大大降低了喷入烟道的脱硫废水量,目前运行正常,但有待进一步检验。

目前国家没有对结晶混盐制定统一的标准,其性质没有明确界定,结晶混盐普遍存在处置困难的问题,因此结晶盐资源化利用成为很好的解决办法。采用烟道蒸发处理的电厂应对脱硫废水进行减量化处理,以减少烟道蒸发对电厂热力系统的影响,另外脱硫废水喷烟道对后续系统以及粉煤灰综合利用有一定的风险,有待进一步的验证。

2本工程脱硫废水水量及水质

本工程脱硫废水深度处理系统的设计水量为24m3/h。脱硫废水的水质受煤种、脱硫系统的运行控制参数等影响很大,本工程为电厂二期工程,脱硫废水深度处理系统同整个二期工程同步建设,设计阶段无法实测脱硫废水中污染物的含量,通过理论计算并结合该电厂一期工程脱硫废水水质指标类比,脱硫废水 pH 值为 6 ~ 9、色度( 稀释倍数) 为30~50、溶解性固体总量 (TDS) 20000 ~ 30000 其他水质指标见表 1。该水质为经过脱硫岛内废水曝气、混凝澄清初步处理后的排水水质,主要污染物浓度满足 DL/T 997—2006《火电厂石灰石-石膏湿法脱硫废水水质控制指标 》。

表 1 脱硫废水水质 mg/L

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3本工程脱硫废水深度处理系统

3.1 脱硫废水预处理系统

脱硫废水预处理系统采用 2 级软化澄清、过滤处 理 工 艺 。废 水 在 1 级 软 化 池 与 Ca(OH )2、Na2SO4、聚合硫酸铁、聚丙烯酰胺( PAM) 药剂充分混合后,形成易沉淀的絮体,通过 1 级澄清池沉淀,去除废水中悬浮物、镁及部分钙等结垢因子。


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