曹銳杰

（山西臨汾熱電有限公司，山西 臨汾 041000）

0 引言

目前，我國(guó)火電廠燃煤機(jī)組基本都配套安裝了煙氣脫硫裝置，其中絕大部分采用的是石灰石—石膏濕法煙氣脫硫工藝，該工藝技術(shù)成熟、運(yùn)行可靠、脫硫效率高，但該系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生一定量的脫硫廢水，必須加以處理，達(dá)標(biāo)后才能排放。

脫硫廢水常規(guī)處理一般采用化學(xué)加藥方法，該法技術(shù)成熟，但處理后的廢水不能外排且無(wú)處回收利用。在投運(yùn)的脫硫廢水零排放的技術(shù)中，旋轉(zhuǎn)噴霧干燥法WSD（waste water spray dry） 工藝通過(guò)利用煙氣熱量將廢水蒸發(fā)，可以實(shí)現(xiàn)廢水的零排放，建設(shè)及運(yùn)行費(fèi)用較低，運(yùn)行穩(wěn)定。

1 廢水零排放政策

2015年4月16日，國(guó)務(wù)院發(fā)布《水污染行動(dòng)計(jì)劃》，國(guó)家將強(qiáng)化對(duì)各類(lèi)水污染的治理力度，全力保障水生態(tài)安全。自此，火電廠加快落實(shí)深度節(jié)水和“廢污水零排放”技術(shù)已成為必然選擇。2016年9月30日，環(huán)保部發(fā)布了關(guān)于征求《火電廠污染防治技術(shù)政策》和《火電廠污染防治最佳可行性技術(shù)指南》意見(jiàn)函（環(huán)發(fā)〔2017〕21號(hào)），對(duì)火電廠排放的廢氣、廢水、噪聲、固體廢物等造成的污染制定基本的技術(shù)政策；對(duì)于發(fā)電廠廢水處理政策明確指出[1]：火電廠水污染防治應(yīng)遵循清污分流、一水多用、集中處理不分散處理相結(jié)合的原則，鼓勵(lì)火電廠實(shí)現(xiàn)廢水的循環(huán)使用不外排；脫硫廢水應(yīng)經(jīng)過(guò)中和、沉淀、絮凝、澄清等傳統(tǒng)工藝處理，利用余熱蒸發(fā)干燥、結(jié)晶等處理，實(shí)現(xiàn)脫硫廢水零排放。

2 脫硫廢水的來(lái)源和特點(diǎn)

脫硫運(yùn)行中，脫硫廢水處理裝置用于平衡脫硫系統(tǒng)內(nèi)漿液的氯離子，防止?jié){液中氯離子濃度超過(guò)設(shè)計(jì)值，從而穩(wěn)定脫硫效率，提高石膏品質(zhì)，減輕對(duì)設(shè)備的腐蝕。在廢水零排放政策背景下，循環(huán)水、排污水、反滲透濃水、化學(xué)車(chē)間排水等電廠生產(chǎn)環(huán)節(jié)廢水都匯集到脫硫塔，因此脫硫廢水是電廠的終端廢水，水質(zhì)最為惡劣。

脫硫廢水中含有一定的化學(xué)耗氧量（COD），含有還原性無(wú)機(jī)離子；含鹽量高，進(jìn)水導(dǎo)電度在33500～64000 mg/L之間；廢水呈酸性，pH值在3～7之間；廢水中主要陽(yáng)離子為含量較高的鈣鎂離子，其他重金屬離子種類(lèi)較多，遠(yuǎn)超排放限值；廢水中主要陰離子為Cl-、SOX2-、F-等以煤為來(lái)源的離子；廢水硬度高，普遍硬度在5116～11545 mg/L之間，對(duì)后續(xù)處理單元影響較大；懸浮物含量高，主要懸浮物為石膏顆粒、二氧化硅及鐵、鋁的氫氧化物。再利用的渠道幾乎沒(méi)有[2]。

3 旋轉(zhuǎn)噴霧干燥法技術(shù)處理脫硫廢水

3.1 工程參數(shù)

處理廢水量：5 t/h。

熱煙氣參數(shù)：鍋爐負(fù)荷 300 MW。

煙氣量（濕）：1131398 m3/h。

煙氣量（干）：1062439 m3/h。

空預(yù)器入口溫度：335℃。

空預(yù)器入口／出口氣壓：-1.5 kPa/-3.1 kPa。

脫硫廢水氯離子濃度： 24631.9 mg/m3。

脫硫廢水溫度：45℃。

3.2 系統(tǒng)工藝流程

主要包括煙氣系統(tǒng)、噴霧干燥塔系統(tǒng)及廢水輸送系統(tǒng)，工藝流程如圖1所示。

圖1 旋轉(zhuǎn)噴霧干燥法工藝系統(tǒng)圖

3.3 工藝設(shè)計(jì)

在空氣預(yù)熱器旁路單設(shè)WSD干燥塔，與主機(jī)完全隔離，獨(dú)立成系統(tǒng)，不影響主機(jī)運(yùn)行。系統(tǒng)取鍋爐脫硝后空氣預(yù)熱器前的熱煙氣作為熱源。脫硫廢水處理量視主機(jī)情況靈活調(diào)整。WSD干燥塔出口煙氣接至除塵器入口前主煙道的正中間，避免影響除塵器的原有流場(chǎng)，保證除塵器的除塵效果不受影響。WSD干燥塔內(nèi)干燥形成的結(jié)晶鹽和灰，隨WSD出口煙氣進(jìn)入主除塵器入口主煙道的正中間，行進(jìn)過(guò)程中同主煙氣混合均勻并進(jìn)入除塵器，從而保證結(jié)晶鹽均勻分布在灰中。WSD系統(tǒng)的控制納入電廠脫硫DCS控制系統(tǒng)。由脫硫運(yùn)行人員統(tǒng)一操作，不需新增運(yùn)行人員。WSD裝置可用率100%，WSD裝置服務(wù)壽命為30 a。

3.4 工藝技術(shù)特點(diǎn)

系統(tǒng)內(nèi)無(wú)易損件，可靠性高且完全獨(dú)立，不影響主機(jī)運(yùn)行；直接利用鍋爐煙氣的余熱，能耗低；流程簡(jiǎn)單，操作方便，投資運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用低；不影響原除塵器的流場(chǎng)和除塵效果；結(jié)晶鹽均勻分布在灰塵中，便于粉煤灰綜合利用。

4 WSD系統(tǒng)運(yùn)行效果

4.1 運(yùn)行效果

在機(jī)組滿負(fù)荷的工況下，項(xiàng)目設(shè)計(jì)規(guī)模為：WSD出口煙氣溫度穩(wěn)定在160℃時(shí)廢水蒸發(fā)量為5 t/h。實(shí)際運(yùn)行為：在機(jī)組負(fù)荷290 MW，WSD出口煙氣溫度穩(wěn)定在150℃時(shí)，廢水蒸發(fā)量為6 t/h。滿足并優(yōu)于設(shè)計(jì)要求。

4.2 停運(yùn)檢查效果

WSD系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)行3個(gè)月后，現(xiàn)場(chǎng)檢查，入口、出口煙道內(nèi)只有細(xì)微的、干燥松散的積灰，效果良好。現(xiàn)場(chǎng)檢查干燥塔內(nèi)無(wú)濕壁、結(jié)垢現(xiàn)象，效果良好。

5 運(yùn)行數(shù)據(jù)分析

5.1 對(duì)煙氣超低排放的影響

2017年7月24日系統(tǒng)投運(yùn)后，連續(xù)運(yùn)行3個(gè)月過(guò)程中，機(jī)組按超低排放要求運(yùn)行，無(wú)任何影響。

5.2 對(duì)主機(jī)的影響

調(diào)取運(yùn)行期間內(nèi)DCS數(shù)據(jù)并分析，空氣預(yù)熱器進(jìn)出口溫度一致時(shí)，一次風(fēng)、二次風(fēng)溫度平均變化在2.7～3.2℃，對(duì)主機(jī)幾乎沒(méi)有影響。

5.3 煙氣內(nèi)氯離子變化研究

委托湖北歐凱檢測(cè)技術(shù)有限公司檢測(cè)數(shù)據(jù)脫硫廢水經(jīng)WSD系統(tǒng)處理后，95%以上的氯離子以固態(tài)形式存在，最終被除塵器捕捉。

5.4 對(duì)粉煤灰綜合利用的影響

《通用硅酸鹽水泥》GB175—2007標(biāo)準(zhǔn)中，粉煤灰硅酸鹽水泥中粉煤灰的含量應(yīng)在40%以?xún)?nèi)，粉煤灰水泥中氯離子含量應(yīng)小于0.06%。WSD系統(tǒng)在處理廢水后電廠粉煤灰原灰氯離子含量約為1374 mg/kg，氯離子占比為0.137%。按照最大40%作為粉煤灰硅酸鹽水泥的組分，則成品粉煤灰硅酸鹽水泥中氯離子含量為：0.137%×40%=0.0548%。可以滿足普通水泥中氯離子小于0.06%的要求。說(shuō)明系統(tǒng)運(yùn)行對(duì)粉煤灰的綜合利用沒(méi)有影響。完全可以用以生產(chǎn)粉煤灰硅酸鋁水泥。

6 直接運(yùn)行成本分析

WSD系統(tǒng)流程短，工藝設(shè)備少，廢水不需要任何預(yù)處理。WSD系統(tǒng)內(nèi)幾乎沒(méi)有易損件，僅旋轉(zhuǎn)霧化器廠家要求運(yùn)行8000 h后，檢修密封圈、墊圈是否有損壞，管路是否老化，若有問(wèn)題需更換。WSD系統(tǒng)運(yùn)行可由現(xiàn)有脫硫系統(tǒng)運(yùn)行人員操作和維護(hù)，不需新增運(yùn)行人員。按照目前山西臨汾熱電有限公司項(xiàng)目運(yùn)行工況，WSD系統(tǒng)處理每噸脫硫廢水的直接耗能約為10 kW·h/t廢水，約為3.6元/t廢水。

7 結(jié)束語(yǔ)

旋轉(zhuǎn)噴霧干燥法脫硫廢水零排放工藝充分利用鍋爐煙氣余熱蒸發(fā)脫硫廢水，不需額外的熱源，是一種低能耗的技術(shù)。該工藝流程簡(jiǎn)單、操作方便，投資省，運(yùn)行費(fèi)用相對(duì)較低，廢水無(wú)需任何預(yù)處理，無(wú)需加藥，沒(méi)有其他固廢產(chǎn)生，是目前燃煤發(fā)電廠脫硫廢水零排放的一個(gè)好的選擇。