燃煤烟气污染防治技术及脱硫废水综合利用的研究

燃煤烟气污染防治技术及脱硫废水综合利用的研究

刘鹏

身份证号码：130126198302050316

摘要：近年来，烟气脱硫废水零排放工艺的议题，引起了众多专家学者的广泛关注，烟气脱硫废水零排放工艺将是未来烟气脱硫废水处理的主要方向。现有燃煤电厂废水零排放工艺主要是蒸发结晶技术和烟道余热蒸发技术。蒸发结晶技术主要是通过热源将待处理废水持续加热，使废水不断蒸发浓缩，最终得到蒸馏水和析出盐，目前多采用多效蒸发技术来进行烟气脱硫废水的蒸发结晶操作。烟道蒸发技术是利用锅炉末端烟气的余热使雾化的脱硫废水蒸发，然后蒸发产物与待去除的烟气一起进入除尘设备，从而实现脱硫废水的零排放（ZLD）。

关键词：燃煤烟气；污染防治技术；脱硫废水；综合利用

1形成机理

原煤脱硫的过程中，需要使用石灰石、石灰或其他脱硫剂进行湿法脱硫，由此产生的废水会从脱硫系统排放出来。在此过程中，煤炭会经历燃烧过程，会产生大量有害气体、锅炉灰、金属离子、氯离子等杂质，湿法脱硫过程中，烟气与脱硫浆液接触导致水受到严重污染；而且脱硫过程中还会吸收烟气中的二氧化硫，进而产生硫酸钙、亚硫酸钙等物质，此外脱硫废水当中还会存在悬浮物、重金属等，这些杂质对于环境污染影响极大。

2脱硫废水处理的影响因素

不同燃煤电厂脱硫废水组分存在较大差异，这对零排放工艺设计和选择产生重大影响。脱硫废水零排放工艺，一般采用“废水减量化+蒸发结晶工艺”。受煤种、补充水水质和排放周期的影响，脱硫废水水质波动较大，从而影响废水组分的浓度和稳定性。废水硬度极高，高硬度会导致废水中难溶性盐的析出，造成膜浓缩系统或蒸发系统换热器的结垢，影响系统正常运行。脱硫废水含有高CODCr，其生物处理的主要难点是防止膜污染。当微生物大量繁殖并形成生物膜时，膜元件的性能将会大大降低，而且很难清洗恢复，影响膜系统的稳定性。脱硫废水盐分高，氯离子浓度高，对膜元件的选择和运行造成困难，同时对设备和管道的腐蚀严重，要根据实际工况，选择耐氯离子、耐高温的材质。

3燃煤烟气污染防治技术及脱硫废水综合利用措施

3.1蒸发结晶法

蒸发法是常用燃煤烟气脱硫废水零排放处理方法。其基本原理是：进入蒸发器的废水被加热至沸腾，废水中的水分逐渐蒸发成蒸汽。冷却后，水蒸气再次冷凝成水并再次使用。废水中的溶解固体被截留在蒸馏萃余液中，并随着浓度的增加最终以结晶形式沉淀。蒸发法在燃煤烟气脱硫废水零排放处理中既能单独使用，也可以与其他工艺结合使用。随着水处理技术的发展，多效蒸发法得到了迅速发展，这种方法具有、操作灵活、传热系数高、预处理简单、能耗低等优点，因而在燃煤烟气脱硫废水处理领域的应用日益广泛。

3.2烟道喷雾干燥技术

烟道喷雾干燥技术是一种常用的废水处理方法，适用于脱硫废水的处理。该技术利用烟气中的高温热量，废水喷雾到高温烟气中，水分快速蒸发，盐分固化，从而达到浓缩减量的目的。该技术有很多优点，但在国内仍处于研发试验阶段，需要通过实践来验证其效果和可行性。

3.3旁路热烟气蒸发技术

旁路热烟气蒸发技术的种类较多，还可以将其进一步划分为旁路烟道蒸发技术、旁路蒸发塔技术等。该技术的主要原理是通过抽取3%～5%的空预器前后的中高温烟气，并将其作为蒸干废水的主要热源，然后将产生的烟气汇入除尘前的主烟道中，完成废水处理。该技术运用对锅炉效率的影响相对较小，每吨影响不足0.5%，成本投入适中，占地面积适中，因此，无论是从技术耗能还是实用性角度来看，该技术都有着较高的运用价值。

旁路烟道蒸发技术运用过程中，需要在烟道当中增设双流体雾化喷嘴，并要求烟气温度控制在300℃以上，利用烟气热量作为废水蒸发热源，以此才能够有效保障废水蒸发效果。但与此同时，这也会对空气预热器提出更高的要求，导致锅炉效率有所下降，进而增加能源消耗。对此，在实际运用该技术的过程中，可对废水进行浓缩预处理，然后回收利用由此产生的洁净水。经过部分燃煤电厂的实践，发现此方法虽然会有效降低处理系统运行能耗，但同时锅炉的效率也会有所下降，而且在长期系统运行之下，双流体雾化喷嘴还会出现堵塞情况，因此，该处理技术仍需深入进行研究。

其中旁路蒸发塔技术主要是通过在空气预热器位置并联旁路蒸发塔的方式进行废水处理。前置浓缩处理后的废水，在进入蒸发塔后，与空气预热器当中的高温烟气混合，以此实现水分蒸发，并析出无机盐、重金属离子等的结晶，然后再进入主烟道，被除尘器捕捉收集，完成整个脱硫废水的处理。当前该技术已经在部分燃煤发电厂当中得到应用，并取得了良好的脱硫废水处理效果。

旋转喷雾干燥技术也是旁路热烟气蒸发技术当中应用效果较好的一种技术措施。主要通过在干燥塔顶部增设旋转雾化器的方式，实现对于蒸发析出物的收集和转运处理，对于细小固态颗粒，则会进入除尘器进行处理，此外，由此蒸发后的水蒸气也会随着烟气再次进入到湿法脱硫系统当中，并在冷凝之后，作为脱硫补水，不仅有效实现了推流废水的零排放，而且还强化了资源利用率。该技术的主要优势表现为喷雾范围较广、雾化分布均匀，便于维护，而且还能够较好地适应烟气量、温度等的变化，可靠性较高。当前也已经有部分热电企业运用该技术进行脱硫废水的零排放处理，自技术投运以来，运行效果良好。

3.4烟道雾化除尘法

烟道雾化除尘法是将燃煤烟气脱硫废水进行喷雾蒸发，随后在烟道内通过静电除尘的方式除去废水中的盐分的一种方法。采用烟道雾化除尘法对烟气脱硫废水进行处理时，首先需要通过雾化装置使脱硫废水雾化，随后将雾化后的烟气脱硫废水经过一条管道通入设置有静电除尘装置的烟道中，并在高温的烟道中被快速气化，其中的悬浮固体和可溶性固体则形成了细小的固体颗粒。并在烟气的夹带下，进入静电除尘器，并在静电作用下被除去，最终得到了接近零排放的燃煤烟气脱硫废水处理。烟道蒸发工艺应用过程中，废水的蒸发量、烟气含湿量对除尘器的影响是重点考虑因素。

3.5低温烟气旁路蒸发浓缩技术

该技术主要是借助旁路烟气的热量，实现对于脱硫废水的蒸发浓缩处理，在运用该技术的过程中，烟气会与废水在浓缩塔内直接进行热交换。在实际运用低温烟气旁路蒸发浓缩技术的过程中，可根据燃煤电厂需求，将其与其他技术进行融合运用，以此达到相应脱硫废水零排放处理效果。该技术的主要优势在于加强了对于低温烟气余热的利用，不需要额外增加热源，具有一定节能效果。但与此同时，由于需要在脱硫塔附近建设浓缩塔，因此需要投入一定建设成本，此外，大量水蒸气的产生，与烟气混合之后，可能会对后续湿法脱硫过程产生不良影响，打破系统原有水平衡。当前该技术在燃煤电厂企业当中已经逐渐得到应用和推广。

结论

为实现经济与生态的协调发展，落实可持续发展战略，加强了对于燃煤发电厂脱硫废水处理方面的重视，相关零排放处理技术也得到了更多的研究和运用。常见的脱硫废水零排放处理技术包括蒸发结晶技术、主烟道蒸发技术、旁路热烟气蒸发技术、低温多效闪蒸浓缩技术以及低温烟气旁路蒸发浓缩技术，不同的技术措施有着不同的优势、特点、不足之处以及适用环境条件等，在实际运用相应零排放处理技术的过程中，应结合燃煤电厂空间、技术水平、生产条件以及技术运用成本，合理制定脱硫废水零排放处理方案，以此达到更好的节能效果。

参考文献：

[1]李刚，姜梦溪，杨洪，等.工业烟气脱硫除尘预处理技术探讨[J].冶金动力，2022(6):115-118.

[2]郭立杰，张金奎.燃煤电厂烟气脱硫技术简介[J].广东化工，2022,49(14):118-119.

[3]陈良军，邝继雁.催化烟气脱硫废水处理胀鼓过滤器运行问题及处理[J].广州化工，2022,50(14):176-178.

[4]折玲玲.环境保护与锅炉烟气脱硫除尘技术研究[J].山西化工，2022,42(3):334-335.

[5]倪亭亭，王云钟，吴永明，等.湿法烟气脱硫废水处理工程实例[J].中国给水排水，2022,38(4):109-113.