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燃煤电厂末端废水调质与干化技术研究及其工程示范

北极星环保网来源:电力行业节能环保公众服务平台 姚子麟2018/8/16 9:12:12我要投稿

北极星环保网讯:为了顺应燃煤电厂对废水零排放的需求,实现燃煤电厂末端废水合理处理,在分析梳理末端废水水质与现有零排放处理工艺的基础上,对燃煤电厂末端废水调质及干化技术进行了研究与探讨。研究了含盐雾滴的干燥过程及其影响因素,通过比选雾化方式和烟气分配方式,最终确定了以烟气旁路干化的方式来处理末端废水的技术,并进行了工程应用,完成了工程示范项目,并对其工程效果和运行经济性进行了评估。

自2014年以来,中国燃煤电厂逐步开始实施超低排放改造。超低排放改造实践中,石灰石一石膏湿法是主要的脱硫技术路线湿法脱硫过程中会产生脱硫废水。脱硫废水成分复杂、水质变化大、有害成分多,是燃煤电厂污染治理的难点。

2015年,国务院出台《水污染防治行动计划》(即“干干条”),标志着工业废水排放将进入强力监管范围。随着淡水资源的持续短缺,国家环保政策将进一步收紧,实现脱硫废水、高盐再生废水等电厂末端废水的零排放,已逐渐成为产业要求和共识。本文研究了含盐雾滴的干燥过程及其影响因素,确定了末端废水处理技术,进行了工程应用,并对其工程效果和运行经济性进行了评估。

1燃煤电厂末端废水特性及零排放工艺研究末端废水水质特点及处理难点燃煤电厂工业生产过程产生的废水,主要包括经常性废水和非经常性废水。此外,燃煤电厂工业废水零排放过程还涉及末端废水。末端废水是指燃煤电厂工业废水经过分类收集、处理及浓缩后,产生的不宜继续利用的高含盐废水。脱硫废水、高盐再生废水是常见的末端废水湿法烟气脱硫工艺过程中产生一定量的脱硫废水。脱硫废水与火电厂一般工业废水相比,水质差异较大,主要表现在以下几个方面。

(1)废水呈弱酸性;

(2)废水中悬浮物含量高,且颗粒细小,主要成分为石膏、飞灰等;

(3)废水中含有大量可溶性的氯化物、氟化物等,腐蚀性强;

(4)废水中含有铅、铜、镐、镍、汞、锌、钻等有害重金属元素;

(5)从水质指标看,脱硫废水中化学耗氧量( COD)也是超标项目之一。

燃煤电厂化学补给水处理工艺中一般采用离子交换法深度除盐。在离子交换床体再生过程中会产生大量的酸碱废水。再生工艺各部分的再生废水水质不尽相同,目前的再生废水是混合收集,因此水量较大,混合后的含盐量仍较高,较难回用,其处理也是燃煤电厂水处理的难点。

1.2末端废水零排放处理工艺分析

实现末端废水零排放的技术路线不外乎有两种思路阵

(1)从废水中把各种杂质提取出来,最终通过蒸发结晶,将离子态的溶解盐结晶并达到固化处理的最终目的;

(2)充分利用灰渣的环境容量,把末端废水来自于煤中的杂质,转移至灰渣中,实现污染物“从煤中来,到灰中去”。

比较而言,思路1需要运用软化、纳滤、常规和高压反渗透膜技术等多种分离技术,工艺流程复杂,设备种类繁多,投资和运行维护成本高,可靠性存在诸多不确定性,并且需要消耗高品质蒸汽或者电能,不宜推广;思路2具有显著优点,值得深入研究。如何将废水中污染物质,与粉煤灰可控的、均匀的混合,是思路2要解决的关键问题。本文采用雾化干燥的方式来实现这一目的。

2末端废水雾化干燥技术研究

2.1雾化方式的选择

实现液滴和热烟气的有效混合,是雾化干燥的关键技术之一。雾化器是雾化干燥器的关键部件,其影响到产物的质量和能量消耗。好的雾化器应使雾滴直径均匀,喷嘴结构简单,生产能力大,能量消耗低,操作方便。常用的雾化器雾化方式有压力式、气流式和离心式。

压力式雾化器通过用泵将料液加压,并送入喷嘴,喷嘴内有螺旋室,液体在其中高速旋转并从出口小孔处呈雾状喷出。压力式雾化器结构简单、造价低、动力消耗低,但操作弹性小,且喷嘴容易腐蚀或磨损,进而影响喷雾质量。气流式雾化器通过压缩空气在喷嘴处达到音速并形成很低的压力,抽送料液由喷嘴成雾状喷出,其操

作弹性较大,但动力消耗较大,装置的生产能力较小。离心式雾化器将料液送入高速旋转的雾化盘中,在离心力作用下料液被拉伸撕裂并加速从周边呈雾状洒出。离心式雾化器操作简单,对物料的适应能力强,操作弹性大,产物粒径均匀;缺点是对应的干燥器直径较大,雾化器加工难度大,制造价格高。

燃煤电厂末端废水量大,且水质水量波动范围大,为确保末端废水完干干燥,废水需雾化至较小颗粒。比较而言,离心式雾化器最适合于末端废水零排放处理。

2.2烟气分配方式

雾化器喷雾轨迹及烟气导入形式是影响液滴和烟气混合的主要因素,而烟气导入形式与烟气分配器有关。烟气分配器应能够使烟气均匀地与液滴接触,防止气流在塔内形成涡流以避免或尽量减少粘壁现象,或迫使烟气在塔内按需要做直线或螺旋线状流动。

按热烟气和雾滴的接触方式,雾干干燥过程可分为并流干燥、逆流干燥和错流干燥。其中,离心式雾化器最合适的干燥方式为并流干燥。并流干燥根据烟气流入干燥塔内的轨迹,烟气分配器可分为直流型和螺旋型。直流型烟气流动速度均匀,气流速度低,不易发生粘壁现象,但为保证雾滴有足够的干燥时间,要求干燥塔高度较大。而螺旋型烟气呈螺旋线流动,干燥时间较长,可以有效利用干燥塔高度。通过调研比较,为减小干燥塔体积和高度,宜选择烟气从塔顶螺旋型烟气分配器引入的方式。

延伸阅读:

燃煤电厂脱硫废水烟气余热蒸发零排放工程的设计与应用

基于纳滤技术深度处理燃煤电厂脱硫废水试验研究

高含盐工业废水处理技术现状及研究进展

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