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解读燃煤电厂湿法脱硫废水零排放处理技术进展①
来源:济南乾来环保技术有限公司 发布时间:2022-06-22 09:00:57 浏览次数:
作者:孙继华 (国家能源集团克拉玛依发电有限公司 新疆克拉玛依 834000)

摘 要:燃煤电厂烟气湿法脱硫是行业内常见的降低烟气污染的技术和做法,能够有效降低燃煤电厂烟气中的含硫量,避 免对大气造成硫氧化物污染,降低形成酸雨的可能性。湿法脱硫的成熟工艺主要是石灰石—石膏法,脱硫效果比较显 著,但需要注意的是湿法脱硫产生的废水需要进行特殊处理,否则会对自然水体造成污染,形成环保处理的二次污染。湿 法脱硫废水具有含盐量大、腐蚀性强、易结垢等特点,需要燃煤电厂谨慎对待,进行针对性处理,这是实现燃煤电厂废水 零排放的关键。本文从燃煤电厂湿法烟气脱硫废水的处理现状入手,分析脱硫废水零排放的处理技术,探讨脱硫废水 零排放处理技术的进展,希望可以为提高我国湿法脱硫废水处理水平提供一些思路和参考。

关键词:燃煤 湿法脱硫废水 零排放 处理技术 发展

含硫烟气是燃煤电厂生产经营中最重要的减排工作 对象之一,目前,国内外技术最成熟的烟气脱硫技术就是 石灰石—石膏湿法脱硫技术。石灰石—石膏湿法脱硫技 术具有较高的脱硫效率,脱硫质量稳定,能够有效保证脱 硫后的烟气排放质量,避免对大气环境的污染。但石灰 石—石膏湿法脱硫技术的使用会产生一定量的含硫废水, 直接排放会严重污染水资源,必须进行深度处理达标后 排放。 1 燃煤电厂湿法烟气脱硫废水概述 燃煤电厂采用的烟气脱硫技术主要是石灰石—石膏 湿法脱硫技术,利用的是烟气中的二氧化硫与石灰石碳酸 钙生成亚硫酸钙的反应,浆液状态的碳酸钙能够有效吸 收烟气中携带的二氧化硫,从而有效净化烟气;而吸收塔 中的亚硫酸钙溶液则在空气的作用下被氧化成为硫酸钙, 即石膏,经过脱水后的脱硫石膏可回收应用在水泥生产、 土壤调节、建筑等领域。湿法脱硫废水所指的就是石膏脱 水过程产生的废水,这部分废水pH值在4~6范围内,偏酸 性,含盐量高,且含有的是大量的钙、镁离子,因此,废水 的硬度很高,容易结垢堵塞管道和其他结构。除此外,湿 法脱硫废水中还含有一定量的Cl -、SO42 -、SO32 -、F-等阴 离子,砷、汞、铅、镍等重金属离子,这些离子的存在使得 湿法脱硫废水远未达到排放标准,必须进行深度处理后 达标排放。目前,燃煤电厂大多采用物理化学方法来处理 湿法脱硫废水,即通过氧化、中和等方法脱除废水中的阴 阳离子,通过沉淀、絮凝等方法脱除废水中的悬浮物、胶 状物,但这样的方式并不能很好的脱除废水中的盐分,使 得燃煤电厂排放的废水属于高盐状态,直接排放会成为水 体盐度提高、流域土地盐碱化的源头。

2 燃煤电厂湿法脱硫废水的零排放处理技术

2.1 蒸发法 蒸发法是湿法脱硫废水零排放处理技术中最常见的 一种,且是效果十分显著的一种。蒸发法处理湿法脱硫废 水的原理是通过高温加热,使废水沸腾蒸发形成水蒸气, 水蒸气凝结冷却后回收成为水资源,可以进行循环利用; 而废水中的污染物则会因高温、失水而逐渐从液体转化为 晶体状态,便于后续的回收和处理。与其他零排放处理技 术相比,蒸发法的可操作性强、实用性强、操作简单、能源 消耗程度低,是十分有效的处理技术,能够有效实现湿法 脱硫废水的零排放。

2.1.1 强制循环蒸发 在具体实践过程中,湿法脱硫废水并非一次蒸发就能 够实现零排放,从原液浓缩到减量到结晶的过程需要较 长的时间,若采用一次蒸发会减缓蒸发的效率,还会影响 蒸发的效果,因此,强制循环的多次蒸发是生产实际中更 加常用的技术。强制循环蒸发技术使用过程中,通常将几 个蒸发器串联在一起,使湿法脱硫废水在不同的蒸发器中 实现浓缩、减量、结晶,最终实现零排放处理。为了更好的 实现强制循环蒸发,需要先将湿法脱硫废水进行软化处 理,避免废水中的钙镁离子导致蒸发器结构损伤。

2.1.2 降膜机械蒸发 与上一点中湿法脱硫废水一起进入蒸发器进行蒸发不 同,降膜机械蒸发是一种利用喷淋设备使废水以水膜的 形式分布在加热管表面,提高蒸发效率的一种技术。这种 蒸发技术从理论上来讲,所消耗的蒸发热值要远低于强 制循环蒸发,蒸发效率也应当高于强制循环蒸发,但前提 是喷淋设备的喷淋密度、喷淋量必须与废水在加热管表面 的蒸发速度配合一致,不使废水在加热管表面堆积,也不 使加热管空载,从而达到最佳的蒸发效果,这一点还需要 进一步的研究和实践。其次,湿法脱硫废水与加热管直接 接触,对加热管的材质有了更高的要求,提高了设备整体 的费用成本,能否压倒强制循环蒸发设备还需要看具体情 况和具体计算。

2.2 烟道处理法 烟道处理方法是一种将废水气化后排出的技术,这 种技术能够使废水中的污染物以最小的颗粒直径进入大 气,最大程度上接近零排放效果。因为烟道处理方法中没 有使用化学药剂,而是用设备对废水进气化,所以废水中 含有的污染物并没有被有效脱除和回收,只是以最小颗粒 的形式进入大气,因此,只能说是接近零排放处理要求,而不是真正的零排放处理,还是存在对大气、水体形成污 染的可能性。也正是因为这一点,烟道处理方法在污水处 理领域中应用的不多,并不常见。

2.3 软化+烟道法 软化+烟道法与烟道处理法的区别就在于软化技术, 这也是这种零排放处理技术的核心。软化技术有两种使 用方式,一种是熟石灰+混凝澄清的方式,能够有效去除 废水中的重金属离子、悬浮物、胶状物,软化水质;另一种 是石灰+碳酸钠+澄清或碳酸钠+强碱+澄清的方式,能够 有效去除废水中的钙镁离子、硫酸根离子等导致水质过硬 的因子,达到软化水质的效果。当经过软化的湿法脱硫废 水进入烟道进行气化时,能够有效降低进入大气的污染 物数量和密度,更加贴近零排放的处理效果。

2.4 膜分离技术 在湿法脱硫废水中,不乏可以回收再利用的物质,包括 水资源、盐分、重金属离子等,都能够在工业生产的其他 环节中找到新的应用方向。而膜分离技术是现代工业中回 收物质的常见技术之一,能够将污染物从水体中有效分离 出来,在实现出水净化的同时,帮助技术人员进行物质回 收工作。常见的膜分离技术包括微滤、超滤、反渗透等数 种,主要针对的是不同直径的分离对象,比如微滤膜主要 截留直径在0.1~10μm之间的物质,超滤膜主要截留直径 2nm~0.1μm之间的胶体、大分子等物质,若应用膜孔径更 小的纳滤膜,则可截留直径在1~3nm之间的分子,实现盐 分的截留和去除,有效降低湿法脱硫废水中的含盐量,为 零排放处理奠定基础。

3 零排放处理技术的发展进展概述 目前,我国在燃煤电厂烟气湿法脱硫废水的零排放处 理方面还有很大的进步空间,技术和设备上的研究还不够 成熟,相关技术领域研究人员需要加大研发力度,尽可能 拉近我们与发达国家在这个领域的距离,尽量提高我国的 湿法脱硫废水的零排放处理效果,保护我国的自然环境资 源。目前,相较于蒸发法、膜分离技术,烟道法是湿法脱硫 废水零排放处理领域中的热门研究方向,研究人员已经提 出在烟道中配合电除尘类设备,对气化后从水体中暴露出 的污染物颗粒进行捕捉,能够更加有效地提高对湿法脱硫 废水的零排放处理效果,还能够实现对可回收物质的回收 再利用,更能够避免对烟道的腐蚀和损伤。由此可见,电除 尘烟道处理法会是零排放处理技术的重要发展方向。

4 结语 随着我国经济的发展和科技水平的提高,社会生产生 活中对各种资源的需求必然日益增多,所产生的废水、固 废量也在持续增加。燃煤电厂是城市供电的重要来源之 一,随着城市对电能的需求量增加,燃煤电厂的发电量增 加,烟气脱硫的需求量也随之增加,产生的湿法脱硫废 水量也在不断增加。为了实现对湿法脱硫废水的零排放 处理,提高对环境资源的保护,本文分析了各种零排放技 术,希望可以为提高燃煤电厂废水处理水平提供一些帮 助,为我国环境保护工作贡献微薄之力。