关键词：兰炭锅炉；脱硫废水；零排放；工艺过程；经济性分析
0 引言
新疆哈密某产业集聚园区已建及在建多个褐煤提质改性项目，主要方法为在隔绝空气或在非氧化条件下将褐煤进行加热，使其在不同温度下发生物理变化和化学反应，最终得到固体(兰炭)、液体(煤焦油)和气体(尾气)等产品。园区规划为统一收集各兰炭厂生产的尾气供发电厂使用，以形成完整的煤化工产业链，实现资源的综合利用。兰炭尾气发电厂即是以尾气为燃料的发电厂。
随着国家环保标准的日益严格，火电厂作为用水、排水大户，无论从环境还是经济角度，实现节水和废水的有效再利用已成必然。本工程率先在兰炭尾气锅炉湿法脱硫废水中，将废水经盐类干燥后收集下来，真正达到脱硫废水的零排放。
1 主设备简介
1.1 兰炭尾气成分
本锅炉设计燃料为 100%兰炭尾气，锅炉主要技术参数如表1，尾气主要杂质如表2所示。 本项目投运后，污染物大大降低，且烟气中的污染物通过点源排放，大幅度减少了对环境的污染。
1.2 脱硫设备
燃气锅炉脱硫FGD采用石灰石/石膏湿法脱硫工艺，一炉一塔。每套脱硫装置烟气处理能力为锅炉100%BMCR工况时的烟气量，脱硫装置出口SO2浓度≤35 mg/Nm3。吸收塔除雾器为高效除雾、除尘装置，出口雾滴含量不大于 20 mg/Nm3，当FGD入口烟尘浓度<16.5 mg/Nm3时，脱硫装置出口烟尘浓度（含石膏等）≤5 mg/Nm3。
引风机出口的水平主烟道内设置了烟气换热器，将烟气温度降低至 100 ℃左右，减少了脱硫塔喷雾降温水耗，且回收的热量用于加热汽轮机凝结水。
2 脱硫废水处理系统
脱硫废水处理系统包括废水预处理、软化缩量、蒸发结晶和污泥脱水系统。
脱硫装置排放的废水进入脱硫废水处理系统，经预沉淀、pH 调节、有机硫除重金属、电絮凝处理后，泵送至含盐废水处理系统进行浓缩减量处理，最后排入蒸发塘进行自然蒸发，产生的污泥，经浓缩、脱水后外运。经处理后的脱硫废水水质符合现行标准《火电厂石灰石-石膏湿法脱硫废水水质控制指标》（DL/T 997）及《污水综合排放标准》（GB8978）的要求。
2.1 预处理系统
石膏旋流器溢流排放的脱硫废水流入初沉池，废水含固率小于 5%，经预沉淀去除部分悬浮物后进入废水池，经废水箱及提升泵输送到 pH 调节箱。在 pH 调节箱内，投加 NaOH 溶液，调整 pH 值 到 9～10，使氟化物及部分重金属离子产生沉淀。
pH调节箱设有搅拌器、pH监控仪表。 经 pH 调节后的废水进入有机硫反应箱，在箱内添加有机硫TMT15，使重金属离子形成金属硫化物沉淀。反应箱设有搅拌器，使反应充分彻底、溶液均衡。
反应箱的废水进入电絮凝箱，电絮凝装置产生絮凝剂，在絮凝箱出口管道中投加助凝剂PAM以增强絮凝效果。絮凝箱设有搅拌器，促使絮凝反应的均匀。
电絮凝箱后的废水进入调节池，经废水输送泵送至高密度澄清池进行处理，污泥由 1 套污泥脱水系统处理。电子絮凝技术是通过在水中通入电流，以电荷为絮凝辅助介质对废污水进行絮凝，打破水中悬浮物、乳化物或溶解状污染物的稳定状态的一种废污水处理方法。电子絮凝与传统化学絮凝相比，投加的药品量更少，运行维护费用更低，处理效果更稳定，且不会造成水质和沉淀物的二次污染。此外，自动化减少了操作，使产生的污泥量减少、污泥密实度更高，是一项高效、环保的水处理技术。电絮凝一体化工艺见图1。
2.2 软化缩量系统
软化缩量系统流程为：脱硫废水预处理系统的废水→高密度澄清池（池内投加石灰纯碱）→澄清产水池→换热器→超滤供水泵→自清洗过滤器→超滤装置→超滤产水池→反渗透给水泵→反渗透保安过滤器→反渗透高压泵→反渗透装置→回用水池，浓水→高盐水池→高盐水输送泵→蒸发塘。超滤装置超滤膜元件采用进口陶瓷，膜元件平均水通量不大于150 L/m2h。
反渗透采用一级三段配置。一段反渗透膜选用宽流道、抗污染的低压复合膜，膜元件设计通量为 20 ℃水温下≤15 L/m2h；二、三段反渗透膜选用海水反渗透膜元件，设计通量为 20 ℃水温下≤15 L/m2h。
超滤装置水的回收率设计大于90%，胶体硅去除率大于 98%，超滤装置出水淤泥密度指数(SDI值)小于3。反渗透装置水的回收率为88%，经反渗透浓缩后的废水由15 t/h浓缩至1.8 t/h。
2.3 蒸发结晶
系统蒸发结晶系统是“零排放”技术的最终处理单元，高度浓缩的高含盐水经蒸发、结晶后实现液体的零排放。
本工程设有一座 60×50×2.25 m 的蒸发塘，蒸发面积3 000 m2，库容6 750 m3。为满足1.8 t/h废水的蒸发要求，在现有蒸发塘上增设机械喷雾蒸发装置。
该系统参数为：通量：15 m3/h蒸发效率：20%～95%雾化液滴直径：≤100 μm噪声（1米距）：≤85 db雾滴漂移距离：≤20 m最大喷射高度：6 m最大覆盖直径：20 m最大覆盖面积：150 m由于本工程位于新疆哈密地区，日照充足，可满足废水蒸发要求，每月净蒸发量如表3。
3 成本分析
3.1 建设成本
本工程建设成本（不含建筑和安装费）为 515万元，其中，预处理系统 180 万元，软化缩量系统310万元，蒸发结晶系统25万元。每吨脱硫废水处理设备投资费用为51.5万元。
3.2 运行成本
预处理系统运行成本除药剂费和电费外，还有电絮凝极板损耗费用。电絮凝极板消耗量为每吨水 30 g（考虑普通钢板），年消耗 3 153.6 kg，配套极板重量4.2 t，每年更换1次，更换成本每次5万 元，则每吨水极板消耗成本为0.476元，综合运行成本为4.756 元/t水。整 个 处 理 系 统 电 耗 约 为 2.74 元/t，药 剂 费5.83 元/t，电絮凝极板费 0.476 元/t,总计每吨脱硫废水处理成本为 9.046 元，脱硫废水处理过程运行成本见表4。
4 总结
相较于传统燃煤电厂，兰炭电厂锅炉脱硫废水零排放具有三个特点：一是预处理系统采用电絮凝处理工艺，工艺自动化程度高、操作简单、使用药品少、产生的污泥量少，这对化学药品特别是盐酸管控较严、运输成本较高的新疆来说优势很大；二是蒸发结晶系统采用的是蒸发塘自然蒸发，系统简单、经济性高，充分利用了新疆日照充足的优势，大大降低了能耗；三是每吨脱硫废水处理设备投资费用为 51.5 万元，每吨脱硫废水处理成本为9.046 元。在建设成本中，软化缩量系统成本占60%，主要是因为系统复杂。在运行成本中，药剂费占 64%，主要为净水复合药剂和超滤反渗透药剂。其次，电絮凝电费占16%，蒸发结晶系统电费为7%，其它13%。
原标题：兰炭锅炉湿法脱硫废水零排放工艺和经济性分析
原作者：徐 钊
相关文章
- 浅谈钢铁行业污水零排放的实践应用 2021-07-04
- 絮凝- 陶瓷膜耦合技术工艺流程 2020-04-09
- 生化/NF技术处理低渗透油田回注水研究 2019-12-16
- 我国中水回用的现状与前景展望 2020-10-20
- 高锰酸钾复合药剂对煤矿生活污水深度处理的强化混凝效应 2020-11-12
最新文章
- 兰炭锅炉湿法脱硫废水零排放工艺和经济性分析 2022-02-07
- 浅谈五效真空制盐技术 在南充顺城盐化石膏型卤水中的应用 2022-02-07
- 燃煤电厂脱硫废水零排放处理技术研究进展 2022-02-07
- 燃煤电厂脱硫废水零排放技术研究进展 2022-02-07
- 热 电 厂 脱 硫 废 水 近 零 排 放 改 造 技 术 2022-02-07
