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中国电业【2020年第7期】

  • ID:271850
  • 浏览:3991
  • 学科:产业经济
  • 更新时间:2020-07-17 15:16:34
  • 期刊: 中国电业
内容简介
《中国电业》杂志创办于1950年,是全国电力行业创办时间最早、覆盖面最广、影响最大的杂志。杂志以多种形式准确、及时、深刻地反映电力工业的改革和发展,以深度调查和理论探讨形成独到风格,在国际国内及电力行业内外都有较大影响,在电力媒体中长期处于领军位置。

燃煤电厂脱硫废水零排放现状分析

2020-07-17 15:28:55 产业经济 何贵喜
资料简介

摘要:随着经济和科技水平的快速发展,我国电厂使用的主要能源仍是煤炭资源,该能源在使用期间会出现一些污染性物质,导致环境被破坏,脱硫废水便是主要污染物质之一。以燃煤电厂为核心,分析了脱硫废水产生原因以及废水的特点,同时分析了预处理、浓缩、烟道蒸汽等零排放技术,并对技术发展进行了展望。

燃煤电厂脱硫废水零排放现状分析

何贵喜

新疆华泰重化工有限责任公司热电厂

摘要:随着经济和科技水平的快速发展,我国电厂使用的主要能源仍是煤炭资源,该能源在使用期间会出现一些污染性物质,导致环境被破坏,脱硫废水便是主要污染物质之一。以燃煤电厂为核心,分析了脱硫废水产生原因以及废水的特点,同时分析了预处理、浓缩、烟道蒸汽等零排放技术,并对技术发展进行了展望。

关键词:燃煤电厂;脱硫废水;零排放;技术分析

引言

目前,我国的经济发展方式正面临由原来的粗放型向资源节约型发展模式转变,但是能源消耗主要还是以煤炭和石油为主。燃煤电厂作为我国最重要的电力组成,在近年来占比虽然在逐渐地缩减,但火力发电量和火电设备装机量依然在逐年增加,燃煤电厂恰恰是二氧化硫等污染气体的主要产生场所,为此我国的主要大中型燃煤电厂现都已安装脱硫设施。

1燃煤电厂脱硫废水探析

1.1废水产生原因

脱硫技术是产生脱硫废水的根本原因,目前,燃煤电厂普遍应用传统技术脱硫,即石灰石-石膏湿法,在燃烧炉内部处理二氧化硫的过程中会产生大量废水。

1.2脱硫废水特点

废水具有高腐蚀性、含盐量与硬度比,其腐蚀性致使废水在破坏环境的同时,对设备也有所损害;其高含盐量导致脱硫工艺应用效果减弱;其高硬度比导致废水容易固结,继而严重破坏设备。此外,废水中还含有大量多种类重金属,容易出现二次污染。

2燃煤电厂脱硫废水零排放技术分析

2.1预处理技术

(1)蒸发结晶技术。将碳酸钠、絮凝剂、有机硫等化学试剂添加到脱硫废水中,可以去除废水中的重金属、悬浮物等已经固结的污染物质。之后,使用机械蒸汽或者多效蒸发器将其固结成晶,此时产生的冷凝水可以回收利用,另行处理结晶盐。目前,我国部分燃煤电厂已经实现了对该技术的应用,预处理废水量为22/h,能够实现零排放的目标。(2)膜浓缩-蒸发结晶技术。在单纯使用蒸发结晶技术的基础上,融合应用正渗透、反渗透等技术进行处理,处理后可以直接回收利用淡水部分,其余部分再使用机械蒸汽或者多效蒸发器处理,并在回收利用冷凝水后另行处理结晶盐。相较于上述工艺,该技术融合了下文所述的浓缩工艺,技术更加成熟,在实现零排放目标的同时还可减少投资费用,具有广阔应用前景。

2.2浓缩技术详解

(1)蒸发技术。污染物零排放系统中多有应用蒸发技术。目前,燃煤电厂侧重选择使用机械蒸汽,而蒸发技术便是电厂的首选技术。蒸发操作会消耗大量热能,蒸汽由高温渐渐变为低温,低温环节就是再次使用蒸汽的环节,其大大提高了蒸发技术运用的经济性。相比于机械蒸汽,多效蒸发器能够有效提高蒸发操作期间产生的能量,继而提高经济性,又因经过系统处理后潜热较多,因而又具有节能效果。多效蒸发器节能效果与效数成正比例关系,但是高于五效后其节能效果提高趋于缓慢,最佳效数为二效或者三效。机械蒸汽与传热温差成正相关关系,节能效果高于多效蒸发器十几倍。(2)正渗透技术。正渗透技术具有高效处理废水高含盐量的效果。采用半透膜,借助两侧的渗透压力差,含有较高盐物质的水会自动且具有选择的以高盐水为核心向外扩散,并流入提取液侧。提取液由氨、二氧化碳等组成,将其溶解于水中能够促使其生成大量驱动力(35kPa),进而使水分子扩散出半透膜,废水含盐量纵使达到150000mg/L也具有同等效果。将提取液稀释再进行蒸发分解能够获得其溶质,进而实现循环利用,提取其溶质所需能量相比于蒸发潜热更低。分解之后氨、二氧化碳经由冷凝处理予以回收再次重复上述工序。回收氨、二氧化碳后所剩余的水物质较为纯净。正渗透技术的应用优势在于其耗能低,操作简单,安全可靠,反渗透技术与正渗透技术运行原理相似。(3)结晶技术。结晶器即是运用结晶技术的必备设备,操作结晶器可比照操作普通蒸发器。处理废水的核心部位是循环结晶系统,结晶器内包含闪蒸罐,管壳式换热器中间由循环管相连。系统中的循环泵将废水运输到换热器以实现热交换,继而实现循环结晶。进入结晶器的废水与系统中原有的浓盐浆融合,再经由加热器加热,出现显著升温的表现,废水再次进入闪蒸罐,出现闪蒸,进而使废水中的盐物质结晶。从换热器中流出的盐浆会从闪蒸罐中间位置切线进入罐内,形成涡流,最终产生较大的闪蒸面。蒸汽聚集于罐内,此时除雾分离设备发挥作用,使其进入到压缩机中,蒸汽经过压缩机压缩温度升高,之后再进入换热器壳程中冷凝,促使盐浆蒸发,冷凝液均流入冷凝罐中。简言之,含有较高盐分的废水进入闪蒸罐前就会不断出现,经过加热后,水分蒸发,浓盐物质逐渐饱和并析出,进而达到净化的效果,实现零排放。

2.3烟道蒸发技术是将预处理后的废水通过雾

化喷嘴喷射于锅炉尾部烟道,烟道内烟气产生的热量能够迅速将废水液滴蒸发,蒸发后剩余的固体杂质随烟气一起进入电除尘器被电极捕捉,按照选择的烟道蒸发器不同分为主烟道蒸发技术和旁路烟道蒸发技术。该技术工艺流程简单,无需额外提供能量,极大地降低了运行成本。同时通过向烟道内引入废水,能够有效地提高进入烟气湿度,降低烟气中灰尘颗粒的比电阻,提高除尘效率,具有很高的节能环保价值。而实际运行中,由于脱硫废水直接喷入烟道内,导致废水中盐渍析出并沉积在烟道底部,同时废水中Cl-以无机盐和HCl形式存在,造成烟道堵塞和设备腐蚀现象。此外为了防止烟气湿度过大造成除尘器电极腐蚀和烟道温度过低等问题,往往对废水蒸发过程控制要求很高,确保废水在进入除尘电极前被完全蒸发。

3燃煤电厂脱硫废水零排放技术发展展望

纵观目前存在的脱硫废水零排放技术使用效果不难发现,当下该类技术应用的阻碍如下:一是预处理耗费好,经济成本高;二是浓缩技术仍不完善,容易受到影响;三是浓缩技术使用成本高,抑制了技术普及运用;四是烟气蒸发技术存在结垢、堵塞隐患;五是结晶盐循环利用困难,处理费用高。未来该技术的发展关键是有效解决上述问题,具体如下:第一,减少预处理技术消耗,研发高效能絮凝剂及其系统;第二,提高浓缩率,减少浓缩工艺运行过程中的能耗,采用新材料,研发新技术,例如,空气蒸馏浓缩技术;第三,进一步提高烟气蒸汽技术应用可靠性,分析防腐蚀、防结垢方法,优化烟气蒸发设备;第四,开发多样化方法运用结晶盐,例如,制作玻璃砖;第五,研究新工艺,减低盐结晶成本。此外,还应当从下述两方面对予以优化,一方面是研发标准化设备,融入自动化、智能化、信息化等技术,增强设备综合性能,构建模块化处理单元,并不断改良预处理设备、结晶设备等,通过局部的改良提高整体效果;另一方面是探究脱硫废水使用方法,例如,将其作为制氯装置、捞渣机装置水源。

结语

综上所述,本文以燃煤电厂为对象,探索了实现其脱硫废水零排放的相关技术,结合脱硫废水特点对技术有效运用进行了详细分析,阐述了不同技术的应用优势与不足。随着国家经济的发展,电厂规模不断扩大,传统技术已经不能满足零排放需求,有必要加大力度解决零排放技术的不足,提高废水处理效果。

参考文献

[1]牛耀岚,胡伟,朱辉,等.燃煤电厂脱硫废水处理方法及零排放技术进展[J].长江大学学报(自然科学版),2019,16(10):72-78.

[2]张全斌,周琼芳,梁婕.燃煤电厂脱硫废水零排放技术综述与应用研究[J].环境科学导刊,2019,38(4):59-64.

[3]万忠诚,陈嘉宁,张净瑞,等.燃煤电厂脱硫废水零排放技术现状与发展[J].洁净煤技术,2019(12):1-19.