脫硫廢水零排放處理系統(tǒng)的設計與調(diào)試

隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，水資源的缺乏已成為經(jīng)濟和社會可持續(xù)發(fā)展的突出瓶頸。為此，我

國相繼出臺了相關政策法規(guī)，2015年國務院發(fā)布《水污染防治行動計劃》提出了最嚴格的

源頭保護和生態(tài)修復制度，燃煤電廠是工業(yè)用水大戶

脫硫廢水的水質(zhì)復雜且波動幅度大，處理回用難度大，污染物成分及含量與煤種、脫硫工

藝與運行方式、煙塵量、石灰石品質(zhì)、石膏脫水效果、SCR系統(tǒng)氨逃逸率等多種因素有關

1項目總結(jié)

山東某火力發(fā)電廠脫硫廢水零排放改造項目，于2018年9月開工，于2019年3月完成調(diào)

試及試驗，設計脫硫廢水處理耗水量為10m

2設計及工藝流程

根據(jù)該廠全廠廢水綜合治理可行性研究報告、脫硫廢水實際運行水量數(shù)據(jù)、總平面布置圖

等圖紙資料，參考《石灰石-石膏濕法煙氣脫硫廢水處理設計導則》及《發(fā)電廠化學設計

規(guī)范》等相關設計規(guī)范，確定預處理-膜濃縮-旁路煙氣蒸發(fā)零排放處理系統(tǒng)中各子系統(tǒng)設

計參數(shù)及流程如下。

2.1預處理單元-過濾單元

脫硫廢水預處理：脫硫廢水首先進入緩沖池完成廢水的緩沖儲存與水質(zhì)調(diào)節(jié)，再采用?體

化澄清器對廢水進行軟化澄清處理；一體化澄清器出水經(jīng)加鹽酸調(diào)低pH值后送至過濾單

元，過濾單元包括機械過濾器和超濾裝置。

一體化澄清器對廢水進行軟化澄清處理的軟藥劑采用NaOH、Na

為進一步去除進水中的微小懸浮物和膠體顆粒等物質(zhì)，保證后續(xù)反滲透系統(tǒng)的正常穩(wěn)定運

行，過濾器后設置1套超噓裝置。超濾裝置超濾膜組件共設計7件，膜采用立式中空纖維

膜，材質(zhì)采用PVDF,為整體框架結(jié)構(gòu)，設計處理水量10m3/h,懸浮物、膠體去除率99%,

淤泥密度指數(shù)SDI<3。

2.2回收利用技術

膜濃縮子系統(tǒng)采用膜法進行濃縮處理，可大幅減少后續(xù)固化處理系統(tǒng)的處理水量，同時實

現(xiàn)廢水的回收利用。目前，脫硫廢水膜濃縮技術主要有反滲透（R0）、正滲透（F0）、電

驅(qū)動膜技術和膜蒸儲（MD）

2.3側(cè)路香煙蒸發(fā)系統(tǒng)的設計參數(shù)

旁路煙氣蒸發(fā)技術是利用鍋爐煙氣余熱，把處理后的脫硫廢水噴入熱煙氣蒸發(fā)器中，使水

分迅速蒸發(fā)，將鹽分干燥成粉末狀或顆粒狀最終進入除塵系統(tǒng)

3調(diào)試運行結(jié)果

3.1體化滲透劑復合膜系統(tǒng)

預處理系統(tǒng)采用“一體式軟化澄清-機械過濾-超濾”工藝，168h試驗運行期間脫硫廢水

進水水質(zhì)見表lo

預處理系統(tǒng)采用一體化澄清器對廢水進行軟化澄清處理。一體化澄清器主要由一級反應區(qū)、

二級反應區(qū)及電動攪拌裝置、中心反應及提升漿液區(qū)以及斜管澄清區(qū)組成。脫硫廢水經(jīng)提

升泵由緩沖池打至一級反應區(qū)，在一級反應區(qū)投加NaOH并進行攪拌，將控制pH值在

10.8-11.5；出水繼續(xù)進入二級反應區(qū)，并投加Na

一體化澄清器出水的P（Ca

3.2膜濃縮系統(tǒng)試驗結(jié)果

168h試驗運行期間，膜濃縮系統(tǒng)在40%回收率工況條件下運行，其進水、產(chǎn)水、濃小水

質(zhì)見表2。由表2可知，40席回收率條件下，膜濃縮系統(tǒng)產(chǎn)水較進水pH值有明顯的下降。

這是由于進水側(cè)的HCO

168h試驗運行期間，膜濃縮系統(tǒng)進水壓力監(jiān)測情況、段間壓差、產(chǎn)水電導率監(jiān)測情況如

圖3一圖5所示。

由圖3—圖5可見：進水壓力約穩(wěn)定在2.35MPa,段間壓差則基本穩(wěn)定在0.03MPa,無明

顯上升趨勢；膜濃縮系統(tǒng)*水電導率在0.40?0.55mS/cm范圍內(nèi)波動，未出現(xiàn)膜污堵或

結(jié)垢現(xiàn)象.168h試驗結(jié)果表明，40%回收率工況條件下，反滲透工藝脫鹽率約為99%,運

行壓力、壓差等無明顯上升，系統(tǒng)運行基本平穩(wěn)。

3.3側(cè)路香煙蒸發(fā)系統(tǒng)試驗

3.3.1蒸發(fā)器運行結(jié)果

168h試驗運行期間，為保證從機組抽取的主煙道煙氣正常流經(jīng)蒸發(fā)器，需要保證空氣預

熱器（空預器）前后的壓差大于旁路煙氣蒸發(fā)系統(tǒng)阻力。對空預器兩側(cè)壓差和蒸發(fā)器壓差

進行監(jiān)測，結(jié)果如圖6所示。

由圖6可以看出，A/B側(cè)蒸發(fā)器進出口壓差始終低于主煙道空預器兩側(cè)的壓差，保證了熱

煙氣穩(wěn)定順利地進入蒸發(fā)器，滿足煙氣流通的條件。A惻蒸發(fā)器進出口壓差基本都在500

Pa以上：B側(cè)蒸發(fā)器進出口壓差波動較大，但差值始終處于合理的范圍內(nèi)。

3.3.2溫度分布的測定

由于脫硫廢水水質(zhì)復雜，具有較強的腐蝕性，如果廢水在蒸發(fā)器內(nèi)部未蒸發(fā)完全，與壁面

發(fā)生接觸，會對蒸發(fā)器造成沖擊腐蝕，可通過監(jiān)測蒸發(fā)器的溫度間接考察廢水蒸發(fā)情況。

為了驗證脫硫廢水噴入兩測蒸發(fā)器的蒸發(fā)情況，試驗期間在蒸發(fā)器內(nèi)部壁面從上至下分別

設置8層溫度測點，每層等間距設置3個溫度測點。蒸發(fā)器中心及壁面溫度分布的情況如

圖7所示。

由圖7可見：A側(cè)蒸發(fā)器在噴入脫硫廢水后，中心溫度在170℃略有波動，各層溫度測點

之間及同層各溫度測點間溫差較小，同層及層間壁面最大溫差為10C左右，內(nèi)部壁面溫度

分布較為均勻；B側(cè)蒸發(fā)器中心溫度穩(wěn)定在170℃基本無波動，從上至下內(nèi)部壁面存在明

顯的溫度梯度，1層與3層溫度測點間最大溫差可達左右，1層各溫度測點間最大溫

差約為40℃左右，3層至8層同層各溫度測點間溫差相對較小，層間不存在明顯溫度梯度。

A/B兩側(cè)蒸發(fā)器溫度分布的差異是由霧化及煙氣進氣方式引起的，旋轉(zhuǎn)霧化蒸發(fā)器環(huán)向進

氣，依靠高速旋轉(zhuǎn)的霧化轉(zhuǎn)盤拋灑形成霧滴，雙相流蒸發(fā)器豎向進氣，依靠壓縮空氣高效

切割、攜帶水流形成霧滴,

168h試驗結(jié)果表明，蒸發(fā)器內(nèi)部各位置溫度均大于A/B側(cè)蒸發(fā)器的設計均可保證

脫硫廢水在其內(nèi)部完全蒸發(fā)，達到了應用要求。

3.3.3煙氣抽取量與平均自適應性

機組負荷的變化直接影響蒸發(fā)器抽取煙氣流量，蒸發(fā)器的噴水量也隨之相應匹配。168h

試驗期間電廠350負荷變化曲線如圖8所示。從圖8可以看出，168h試驗期間，負荷

在170~330MW范圍內(nèi)波動。

為了提高旁路煙氣蒸發(fā)技術的自動化程度，提高能源利用效率，本試驗煙氣抽取量與噴水

量采用自動控制。為了分析噴水量與煙氣量的自適應性，168h試驗運行期間A/B兩惻蒸

發(fā)器抽取煙氣量與噴水量的變化如圖9所示。由圖9可見，A/B兩側(cè)蒸發(fā)器的噴水量為隨

抽取煙氣量變化而成比例變化，基本響應抽取煙氣量的變化趨勢，系統(tǒng)具有較強自適應性,

自動化運行程度基本達到設計要求。A側(cè)蒸發(fā)器試驗運行期間平均噴霧水量約1.6m

3.3.4兩種探測器的比較

雙相流霧化蒸發(fā)器與旋轉(zhuǎn)霧化蒸發(fā)器的噴霧方式等技術因素及經(jīng)濟指標存在明顯差異，各

項指標對比見表3。

3.3.5蒸發(fā)器含灰童

不同機組負荷條件下的灰分布情況如圖10所示，表4為蒸發(fā)器進、出口煙氣含塵量的變

化。由圖10可見：當機組負荷為［50%,75%］時，蒸發(fā)器錐斗里含灰量為62樂煙道氣里含

灰量為38%；隨著負荷及噴水量的提高，前者含灰量增至66%,后者含灰量則降至34%。

從表4可以看出，蒸發(fā)器出口煙氣中煙塵含量較進口降低約2/3。這是由于脫硫廢水噴入

煙氣后，大部分飛灰在噴入液滴作用下較易發(fā)生團聚，從而掉落至蒸發(fā)器錐斗中，最后進

入灰?guī)欤ú粫﹄姀S后續(xù)系統(tǒng)產(chǎn)生影響），僅有小部分飛灰隨氣流經(jīng)蒸發(fā)器出口進入除塵

系統(tǒng)。

4藥劑消耗及費用

預處理-膜濃縮-旁路煙氣蒸發(fā)零排放處理系統(tǒng)的運行成本主要由藥劑費用、系統(tǒng)運行電費

和煤耗增加費用三部分組成。168h試驗運行期間，該系統(tǒng)藥劑消耗量及費用統(tǒng)計見表5,

消耗電量及費用統(tǒng)計見表6。由表5、表6可見：168h試驗期間，該系統(tǒng)1t水的藥劑費

約為30.80元；預處理及膜濃縮子系統(tǒng)電耗（1t水，下同）約為7.4（kW

利用空預器前煙氣熱量蒸發(fā)脫硫廢水會增加機組的煤耗（1t水，下同），對比電廠原運

行數(shù)據(jù)，168h試驗期間煤耗增加約0.031g/（kW

5蒸發(fā)干燥處理

1）采用預處理-膜濃縮-旁路煙氣蒸發(fā)零排放處理系統(tǒng)，可實現(xiàn)單臺350MW機組脫硫廢水

零排放，脫硫廢水全部得到處理回用c

2）預處理子系統(tǒng)采用一體化澄清-機械過濾-超濾工藝。一體化澄清器出水P（Ca

3）膜濃縮子系統(tǒng)采用高壓反滲透工藝，在回收率為40*工況條件下，脫鹽率約為99%，運

行壓力、壓差等無明顯上升，產(chǎn)水電導率為0.40?