
燃煤电厂的脱硫废水,是从石灰石-石膏湿法脱硫系统里排出来的那一股,量不算大,但难处理程度在原水里排得上号。
麻烦主要在三点。一是含盐量高,氯离子动不动就上万甚至数万mg/L,这是脱硫塔里氯不断循环富集的结果;二是硬度高,钙镁离子浓度常常在几千mg/L这个量级,结垢倾向明显;三是成分杂,重金属、氟、还有脱硫塔带出来的细微石膏颗粒都在里面,而且随煤种和工况波动很大。
还有个特点容易被低估:这股水的量虽然只有全厂废水的一小部分,通常每小时几吨到几十吨,但它的处理难度决定了整个零排放系统的投资规模。
第一条路是老老实实蒸干。预处理软化之后,先膜浓缩或者热法浓缩,把含盐量提到接近饱和,再进结晶器把盐析出来,最终出固体盐和回用冷凝水。
这条路的好处是产品明确——水和固体盐分开,冷凝水含盐量能压到几百mg/L以下,可以直接回用;杂盐打包外运。缺点是能耗高、投资大,而且出来的往往是氯化钠和硫酸钠混在一起的杂盐,处置去向要看当地政策,处置费按吨算,这一段成本常常被低估。
第二条路是从主烟道上抽一股热烟气,在旁路喷雾干燥塔里把废水雾化喷进去,让水在烟气里直接蒸发掉,盐分和粉尘混在一起被除尘器捕集,混进粉煤灰里。
这条路设备简单、投资低,也不需要另配蒸汽和冷却水。但它有三个前提不能忽视:一是烟气量得够,而且抽气位置要在除尘器之前、烟温合适的地方,一般要求200 ℃以上,太低了蒸发不完全会挂壁;二是灰的量要足够大,能把混进来的盐稀释到不影响粉煤灰综合利用的程度;三是这套旁路对主系统的影响要经过核算,别为了处理几吨水把锅炉效率拖下去。
怎么选,我们看三个条件:机组大小、粉煤灰去向、有没有综合利用的下家。
大型机组、灰量大、粉煤灰本来就走综合利用的,旁路烟道蒸发经济性很好,省的投资不是一点半点。但如果灰要外售做水泥掺合料,电厂就得慎重——氯离子带进灰里,氯含量哪怕只抬升零点几个百分点,都可能让水泥厂那边拒收。这种事我们见过,谈好的灰价转眼打水漂。
反过来,小机组、或者灰本身综合利用途径不稳定的,还是走蒸发结晶更踏实。虽然花钱多,但产品出路确定,不会被下游灰市场绑架。
不管选哪条路,前面的软化预处理都不能省。
硬度不降下来,蒸发段的换热面很快就会被垢糊上。
流程本身不算复杂。
常见做法是两级:先加石灰或者氢氧化钠把镁和大部分碳酸氢根打下来,再上碳酸钠把钙硬度压到50 mg/L以下,镁一般要求控制在10 mg/L以内,最后经过滤和pH回调。加药量跟着水质走,现场要按烧杯试验的结果再放大;反应时间留够20到30分钟,沉淀才稳定。
难的是分寸。
加少了软化不彻底,加多了药剂费上去不说,污泥量也会明显增加。这两头一旦失衡,多出来的处置费往往比软化本身还贵。
谈到钱,两条路的账要分开算,不能只看电耗或者只看投资。
蒸发结晶路线的大头是能耗和杂盐处置费。热法部分的吨水蒸汽或电耗看采用哪种形式——MVR形式的吨水电耗一般在25到45 kW·h/t这个区间浮动,具体取决于沸点升高和压缩比;后面带结晶的,还要加上离心干燥那一段。
旁路烟道蒸发的大头是运行中的烟气压损和设备维护。省能耗的同时的投资可能只有蒸发结晶的一半左右,占地也小得多,这对老厂改造场地紧张的场合很有吸引力。
这里要提一句常被忽略的:结晶路线出来的冷凝水虽然干净,但往往带一点氨氮和有机物,回用前要不要再处理,取决于回用的位置。冲灰、脱硫补水一般不挑,要进锅炉补给水系统就得另行评估。
还有杂盐。混盐目前在很多地方被当作一般工业固废甚至危废管理,吨处置费差异非常大,从几百到几千元都有。项目算账的时候一定要先问清楚当地政策,这个数出来的晚,往往算出来的投资回报率就跟原先拍脑袋的结论不一样了。
旁路烟道蒸发塔的雾化器是核心部件,也是最容易出问题的地方。雾化盘转速高,磨损快,建议一开始就留备件。喷嘴堵了的表现很明显——塔壁温度分布会变,出口烟温往上飘。
采用热法路线的,材质选择上没有太多商量余地。氯离子上万、温度80–90 ℃以上,316L不够看,接触件至少要用双相钢,关键部位上钛。这笔钱省下来,后面换管的钱会加倍还回去。
还有一点,脱硫废水水质波动大,取样必须取全工况,别只拿一天的数据就做设计。煤种一换、脱硫塔运行工况一变,氯离子能差出一倍。
脱硫废水本身的水质波动能有多大?同一个厂不同时段取样,氯离子从4000 mg/L到18000 mg/L我们都在现场见过。软化出水硬度按50 mg/L以内控,蒸发段沸点升高一般在3–6 ℃这个量级,旁路烟道那一路抽取的烟气比例通常在总烟气量的3%–8%之间。
这些数是做粗算用的,真要定方案还得看你的实测数据。
技术上可以,但必须先软化。
直接进的话,钙镁离子在换热面上结垢速度会快到难以接受,可能连续运行15–20天就得停下来化学清洗。软化把硬度降到几十mg/L以下之后,MVR才能发挥效率。另外要注意氯离子对材质的要求,最好同时考虑副产盐是否能达到工业盐标准——如果是混盐,那处置路径就要提前安排。
取决于你的灰最终去哪儿。
粉煤灰本身走综合利用、且用户对氯含量没有严格限制的旁路蒸发性价比高;如果灰要作为水泥掺合料或者外售标准严格,那就老老实实做蒸发结晶。另外机组太小也不建议旁路蒸发——烟气余量不足以消化全部水量,强行做的结果往往是要喷的部分喷不完,塔里挂料。
有一点值得单独说:脱硫废水零排放不是孤立项目,它跟整厂的水平衡是耦合的。
前面各个用水环节如果节水做得好,到脱硫这里的水量会明显减少,零排放系统的投资规模随之下降。我们接触过的几个项目,先做一轮全厂水平衡优化,最后零排放的投资能省出1–2成。这个顺序搞反了,等于先按大处理量买了设备,后面发现水根本没那么多。
纸上算得再细,也不如拿你的实际水样和数据说话。把处理量、TDS、COD、pH、主要盐分、氯离子、硫酸根、硬度、进料温度、目标浓缩倍数、是否结晶,以及当地电价和蒸汽价格发过来,工程师可以先做一轮粗略的能耗测算,再谈设备。联系电话:13631765076(微信同号)。
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