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专业 | 超超临界1000MW机组脱硫废水零排放技术

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三联箱工艺是脱硫废水常规处理工艺,主要包括中和、沉淀、絮凝和澄清等步骤降,但其出水仍含有大量溶解性盐,必须进行深度处理才能达到零排放要求。现有的脱硫废水零排放技术主要包括预处理-传统蒸发结晶、预处理-膜浓缩-传统蒸发结晶和烟道喷雾干燥技术。

本文针对某燃煤电厂超超临界2×1000 MW机组,介绍了该电厂脱硫废水水质及三联箱出水水质情况,分析了现有的2种脱硫废水零排放处理工艺方案,以及该电厂使用这2种工艺的经济性分析和各自优缺点,最后提出了脱硫废水零排放的技术发展建议。

某电厂超超临界2×1000MW机组脱硫废水主要来源于石灰石-石膏湿法脱硫塔,脱硫废水的水质波动较大,3次取样得到水质数据的平均值见表1。由表1可知该脱硫废水的主要特征为:

1) CODCr值较高,在后续浓缩过程中易造成有机物膜污堵,影响结晶盐纯度;

传统的三联箱工艺包括中和、沉淀、絮凝和澄清浓缩几个步骤,其工艺流程如图1所示。首先在中和箱中加入5%-10%(质量分数)的石灰溶液,调节废水pH值达到9.0以上,使重金属离子在碱性条件下生成难溶的氢氧化物沉淀,多余的钙离子与水中的氟离子生成氟化钙沉淀,同时除去部分镁离子;在沉淀箱中加入有机硫,使其与残留的钙离子和重金属离子生成硫化物沉淀;脱硫废水SS质量浓度一般大于10000mg/L,在絮凝箱中加入高分子絮凝剂(PAC)和助凝剂(PAM),使其中的小颗粒团聚而沉积;絮凝池出水进入澄清水池,沉积物在水池底部形成污泥,溢流槽出水经过盐酸调解pH值至中性外排;污泥经过脱水机脱水,小部分脱水液回流至中和箱继续反应。

该电厂每月脱硫废水量约14400t,经三联箱工艺处理后的Cl-质量浓度控制在10000mg/L以下。表2为三联箱工艺药剂消耗量,表3为三联箱出水的水质分析。传统三联箱工艺的出水含有大量的溶解性盐,且Cl-质量浓度较高,具有高腐蚀性,回用难度大;而外排会造成严重的环境污染:因此,从减少投资和能耗角度考虑,在目前三联箱工艺基础上,应对脱硫废水进行深度处理,实现脱硫废水零排放。

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图2为方案1工艺流程。方案1采用“二级预处理-蒸发-结晶”工艺。脱硫废水先储存在前池,进入缓冲池后通过曝气搅拌装置来防止悬浮物沉降,同时进一步降低废水的CODCr值。将废水输送至双级混凝澄清池中,通过在一级反应器中添加石灰来调节其pH值,以除去废水中的大部分重金属和镁离子,并生成氢氧化物沉淀,再添加凝聚剂FeCl3和助凝剂PAM使絮凝物更易于沉淀;进入二级反应器的废水,分别通过添加Na2C03、有机硫、FeCl3和PAM除去钙离子和降低废水中重金属离子浓度。通过在澄清水池中添加盐酸调节其pH值以满足蒸发器所需的进水水质条件。预处理后澄清水池中的废水经预热后进入四效降膜蒸发器中加热浓缩,其中进水含盐量约为30000mg/L,蒸发浓缩后的盐浆质量浓度约400000mg/L,进入强制循环结晶系统中分离,最后将得到的盐晶体经过干燥处理后打包运出。

图3为方案2工艺流程。方案2预处理部分工艺与方案1相同,预处理后澄清池上清液经双级过滤器和弱酸树脂处理,进一步除去悬浮物和钙镁离子,以满足反渗透设备的进水水质要求。

反渗透系统分为两级,分别对软化后的原水进行预浓缩和对正渗透的产水进行精制,其中一级反渗透(RO)浓水进入正渗透系统进行再浓缩,含盐量可达到200000 mg/L;一级RO产水进入二级RO进一步纯化。正渗透浓盐水脱氨后进入结晶系统,结晶器采用蒸汽驱动方式,浓盐水蒸发结晶后得到仅含氯化钠的晶浆,而含有硫酸盐的母液回流至双级混凝澄清池再次反应,与钙离子反应生成微溶的硫酸钙,降低后续碳酸钠的投加量。结晶器排出的浓液通过离心机固液分离,得到氯化钠结晶盐,然后打包运出。

哈尔滨热电有限责任公司2017年以来大力实施设备“绿色”改造,现在运行的3台30万千瓦等级机组实现了烟气超低排放,为哈尔滨市打造碧水蓝天做出了贡献。

据介绍,长期以来,小型分散燃煤锅炉低空排放极大地影响了哈尔滨空气质量。尤其是近几年秋末冬至之间,随着雾霾天气增多,大气污染愈加严重。为此,公司专门成立了超低排放改造领导小组。在全新的技术和设备面前,他们协同各单位在改造开工前充分研究图纸,吃透消化新设备、新技术。为了让技改完成后的试运期更加安全稳定,对新设备的运行方式进行学习讨论,最终探索确定了最为严谨的运行方式,为168小时的试运行打下了坚实保障。

7号机组超低排放改造工程于2017年4月开工建设,7月20日工程竣工投入运行;8号机组超低排放改造工程于2017年7月开工建设,当年10月20日工程竣工投入运行。工程改造后,烟尘、二氧化硫、氮氧化物排放浓度均优于国家超低排放标准。每年可减少烟尘排放135吨、二氧化硫排放765吨、氮氧化物排放450吨,有效改善了哈市大气环境质量。

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