1、火電廠脫硫廢水零排放處理工藝概述

火電廠濕法脫硫廢水成分復雜，水質變化較大，雜質來自煙氣、工藝水和脫硫用的石灰石，主要包括懸浮物、過飽和亞硫酸鹽、硫酸鹽、氯化物以及重金屬，其中很多是國家環保標準中要求控制的第一類污染物。由于水質的特殊性，脫硫廢水零排放處理難度較大。目前，國內部分電廠脫硫廢水零排放主要采用傳統蒸發結晶和煙道蒸發2種工藝。蒸發結晶工藝大致可分為預處理蒸發結晶和濃縮蒸發結晶，根據濃縮工藝又可分為電滲析分鹽濃縮、正滲透膜濃縮、反滲透分鹽濃縮等；煙道蒸發工藝分為三聯箱預處理后直接煙道蒸發和旁路煙道蒸發等，最終達到脫硫廢水零排放的要求。其中濃縮蒸發結晶工藝的建設投資和運行成本均高于煙道蒸發工藝，因此近年來煙道蒸發工藝成為電廠脫硫廢水深度處理的發展方向和趨勢。但在實際運行過程中，由于噴嘴形式及霧化效果問題，存在噴嘴堵塞、煙道結垢、煙氣排放溫度過低等問題。旁路煙道旋轉噴霧干燥法是煙道蒸發工藝中的新型技術，解決了傳統煙道蒸發工藝中存在的噴嘴堵塞、煙道結垢等問題。

2、旋轉噴霧干燥法介紹

2.1 技術原理

噴霧干燥工藝是將溶液、乳濁液、懸浮液或漿料在熱風中噴霧成細小的液滴，在液滴下落過程中，水分被蒸發，廢水中的鹽類形成粉末狀或顆粒狀干燥產物的過程。噴霧干燥工藝技術的核心是旋轉霧化器（見圖1）。每座噴霧干燥塔配置1臺旋轉霧化器，利用旋轉霧化器的離心力，使料液在旋轉表面上伸展為薄膜，并以不斷增長的速度向霧化盤的邊緣運動，離開霧化盤邊緣時，溶液經旋轉霧化器霧化為直徑為10~60μm的精細漿霧滴，與經過分散的熱煙氣接觸后，水分被迅速蒸發，通過對煙氣分布、廢水流量、霧滴尺寸和空預器出口煙氣溫度等參數的監測與調整，使廢水霧滴在到達噴霧干燥塔內壁前已充分干燥，避免“濕壁”現象產生。干燥產物在干燥塔底部高速渦流，隨煙氣進入除塵器處理，保證噴霧干燥塔不發生結垢和腐蝕問題。

2.2 特點

（1）煙氣和液滴以160~200m/s的相對速率脫離旋轉霧化器，在霧化過程中每升被霧化的漿液形成200m2的表面積，液體霧化效果好且均勻。

（2）由于噴霧干燥系統的工作溫度一直處在露點溫度以上，因此塔體及煙道等與煙氣介質接觸的材料無需進行防腐處理，采用普通碳鋼即可；而與脫硫廢水接觸的霧化盤則需采用哈氏合金材質。

3、應用實例分析

3.1 機組概況

山西臨汾熱電有限公司建設規模為2×300MW燃煤發電機組，采用一次再熱、雙缸雙排汽、直接空冷、抽汽凝汽式汽輪發電機組，配2×1060t/h國產亞臨界、四角切圓燃燒、一次中間再熱、固態排渣爐，配置石灰石—石膏濕法煙氣脫硫系統和SCR脫硝裝置。脫硫廢水處理系統采用傳統的三聯箱系統，即通過投加石灰（碳酸鈉）、有機硫、絮凝劑等處理后進行干灰拌濕或灰場噴灑。

3.2 脫硫廢水零排放處理工藝改造

在對各種脫硫廢水零排放處理工藝進行比較后，山西臨汾熱電有限公司在國內首次采用了脫硫廢水不經預處理直接噴入旁路煙道旋轉噴霧干燥技術，將原三聯箱系統旁入，增加了煙氣系統、噴霧干燥系統及廢水輸送系統。改造后的脫硫廢水處理工藝流程如圖2所示。

（1）在原空氣預熱器前端加裝旁路煙道，將3%~5%的煙氣量引出。在每路煙道進、出口設置擋板門，其中總進口煙道設置調節型擋板門，可以根據噴霧干燥系統出口煙道溫度調節進入系統的煙氣量，其他煙道均采用開關型擋板門。

（2）煙氣進入噴霧干燥塔后，經煙氣分布器被分布成繞霧化盤旋轉流動及繞霧化盤邊緣向下流動的煙氣流，與經過旋轉霧化器霧化的細小廢水液滴充分接觸，使液滴中的水分迅速揮發，廢水中的鹽類被干燥析出，混入原煙氣的粉塵中，由除塵器收集處理。

（3）在噴霧干燥塔附近或脫硫區重新布置1套脫硫廢水收集箱，用于噴霧干燥塔提供廢水，廢水流量可根據煙氣量和機組負荷隨時調整。

3.3 運行效果

3.3.1 改造后運行及煙道結垢情況

山西臨汾熱電有限公司1號鍋爐脫硫廢水旁路煙道噴霧干燥系統設計處理廢水能力為5t/h，采用BOT方式，機組100%負荷工況下，抽取3%~5%的煙氣量，30000~50000m3/h的熱煙氣，煙溫為330~350℃時，噴霧干燥塔處理廢水量4~5t/h。機組運行半年后處理廢水量超過10000t。停運檢查發現，旁路煙道及噴霧干燥塔內僅有細微、干燥、松散的積灰，不存在結垢堵塞情況（見圖3—圖6），運行情況良好。

3.3.2 投運廢水對風煙系統煙溫及煤耗影響

表1為不同工況下投運廢水和不投廢水煙溫和煤量記錄數據。由表2數據分析可知，當空預器進、出口煙溫一致時，投運廢水比不投廢水一、二次風溫度降低6.1~8.1℃；在空預器出口煙溫一致工況下，如果提高一、二次風出口溫度3~5℃，空預器入口煙溫投運廢水比不投廢水工況平均高約12℃。經計算，投運脫硫廢水使鍋爐熱效率降低0.2%~0.3%，煤耗升高0.6~0.9g/kWh，但不影響主機及風煙系統正常運行調整。

3.3.3 對粉煤灰的影響

GB175—2007《通用硅酸鹽水泥》中要求，粉煤灰硅酸鹽水泥中粉煤灰的占比應控制在40%以下，氯離子質量分數應小于0.06%。表2為各系統煙塵中氯離子質量分數監測數據。其中脫硫廢水氯離子質量分數平均值為16557×10-6，電廠粉煤灰原灰氯離子質量分數為1391×10-6，即0.139%。按照最大值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質量分數為0.0548%，滿足普通水泥中氯離子質量分數小于0.06%的要求。

3.4 經濟效益

不同脫硫廢水零排放處理工藝系統投資和運行成本見表3。從表3可以看出，與濃縮蒸發系統比較，煙氣（旁路）蒸干系統在系統投資和運行成本方面有明顯優勢，而旁路煙道旋轉噴霧干燥系統由于減少了脫硫廢水三聯箱預處理環節，其運行成本較煙氣（旁路）蒸干系統降低了50%，經濟效益更為顯著。

此外，旋轉噴霧干燥系統流程短，工藝設備少，廢水不需要經任何預處理，直接在脫硫系統中提供一路廢水管路至旋轉噴霧干燥塔即可。易損件較少，僅旋轉霧化器按要求運行8000h后，需檢修密封圈、墊圈是否有損壞。按照目前山西臨汾熱電有限公司項目運行工況，旋轉噴霧干燥系統處理脫硫廢水電耗約為10kWh/t，即3.6元/t。

4、結語

采用煙道旋轉噴霧干燥法處理電廠脫硫廢水，可利用鍋爐熱煙氣的熱量，不需額外蒸汽源，工藝流程簡單，操作方便，對鍋爐原系統影響小，不存在噴嘴堵塞和煙道結垢問題，且運行費用相對較低，是目前產生脫硫廢水量較少的燃煤電廠進行脫硫廢水零排放處理的理想選擇。（來源：山西漳澤電力股份有限公司電力技術研究中心，山西漳澤電力股份有限公司，北京北科歐遠科技有限公司）