废水浓缩蒸发方案对比

11概述目前，我国燃煤电厂90%以上加装了石灰石－石膏湿法烟气脱硫装置。这些脱硫装置在运行中要产生一定量的废水，废水中含有部分重金属、氟化物，且悬浮固体含量（SS）和化学需氧量（COD）较高，必须经过处理后才能排放。1.1国内外烟气脱硫废水处理方式1)处理后回用针对脱硫废水的水质特点，设置1套完整的化学处理系统，可通过氧化、中和、沉淀、絮凝等方法去除脱硫废水中的污染物，形成的泥饼送到灰场堆放，处理后的水用于厂内干灰调湿或场外灰场喷洒。目前国内已建电厂绝大部分均采用该方式。2)灰场堆放该方法是将脱硫废水与经浓缩的副产物石膏混合后排至电厂干灰场堆放，飞灰中的CaO成分可以作为粘合剂固化脱硫石膏，或者在石膏中掺入飞灰和石灰的混合物，将石膏固化为硅酸钙，固化处理后的石膏坚硬，不易渗水。目前，灰场堆放在国外燃用劣质煤的电厂用得较多，国内主要有珞璜电厂等少数电厂采用。3)排入渣水系统脱硫废水经过二级旋流达到一定含固率后，直接排入电厂湿除渣系统，脱硫废水中的重金属或酸性物质与碱性的渣水反应，生成固体物并去除，从而达到以废治废的目的。目前，国内少数电厂采用该方式，如浙江嘉兴电厂、大唐淮南洛河电厂、天津国华盘山发电有限责任公司（2×500MW）、中电国华北京热电分公司、浙江浙能钱清发电有限责任公司，内蒙古岱海发电有限责任公司、河南新密电厂、贵州福泉电厂2×600MW工程等。4)蒸发脱硫废水该方法通过蒸发及干燥装置可以使脱硫废水分离为高品质的水（蒸汽）和固体废物，有利于水的重复利用，便于实现全厂废水的零排放。脱硫废水蒸发目前主要有三种类型：自然蒸发、烟道余热蒸发、浓缩干燥蒸发。2自然蒸发主要利用大面积废水池，依靠自然干燥气候使水蒸发，该方式由于具有占地极大、效果差，而且受气象条件等诸多因素制约而很少采用；烟道余热蒸发是利用电除尘器（ESP）和空气预热器之间的烟道间隙来加热脱硫废水，使废水完全蒸发，所含的固体物与飞灰一起收集处置。该方法会增加烟气湿度，易造成电除尘器低温腐蚀，从而对电除尘器提出了更高的要求，目前在国内还没有应用业绩；浓缩干燥蒸发方式先将废水经过适当的预处理，再经过蒸发器处理后，变为凝结水而得以回收。预处理主要去除悬浮物及重金属离子，使之成为泥饼并随厂内其它固体废料一起堆放，蒸发结晶形成的盐可以外卖。目前，国内少数电厂及化工厂采用该方式，如广州河源电厂、广东佛山三水恒益电厂、重庆映天辉氯碱化工有限公司、江苏金桥益海（连云港）有限公司、张家港双狮精细化工有限公司、重庆天原化工有限公司等，国外也有一定的应有业绩。1.2项目情况介绍随着灰渣全面综合利用及节水工作的不断加强，电厂废水难以全部回用，且脱硫废水含氯离子较高（最高达20000mg/l），很难找到合适的回用途径，必须采取相应措施消化掉。…………机组脱硫废水量为30m3/h（脱硫专业提资），电厂灰场按照事故灰场设计，灰渣全部综合利用，脱硫废水无去处。天明电厂位于四川盆地，地处亚热带湿润季风气候区，气候温和，雨量丰沛、湿度较大，脱硫废水无自然蒸发条件，废水浓缩蒸干处理是目前唯一能彻底解决此问题措施。2浓缩蒸干方案废水浓缩蒸干采用如下方式：自然蒸干、浓缩蒸干。废水自然蒸干，需要设置大面积的废水池而进行自然蒸干，该方式由于具有占地极大、效果差，而且受气象条件等诸多因素制约而很少采用；废水浓缩蒸干，先将废水经过适当的预处理，再经过蒸发器处理后，变为凝结水而得以回收。废水浓缩蒸干目前主要有两种方式：机械压缩蒸发和多效蒸发。3方案条件3.1待处理的脱硫废水量脱硫废水量为30m3/h。3.2脱硫废水质3序号项目单位最小指标最大指标平均指标备注1pH6872色度(稀释倍数)3050403悬浮物(SS)mg/L6070654化学需氧量(COD)mg/L80100905氨氮mg/L1545306硫化物mg/L0.510.757氟化物mg/L1020158氯根离子(Cl-)mg/L800016000120009硫酸根离子（SO42-)mg/L20005000350010全硅(SiO2)mg/L30604511总铁(Fe)mg/L10201512总汞(Hg)mg/L0.050.02513总镉(Cd)mg/L0.10.0514总铬(Cr)mg/L1.50.7515总砷(As)mg/L0.50.2516总铅(Pb)mg/L10.517总镍(Ni)mg/L0.50.2518总锌(Zn)mg/L1.50.7519钠离子(Na+)mg/L15005500350020钙离子(Ca2+)mg/L30060045021镁离子(Mg2+)mg/L10020015022含固率%0.010.060.043.3电低压动力电源AC380V±7%，50Hz±1%，3P+N+PE高压动力电源AC690V，50Hz±1%，3P；（风机动力用）仪表控制电源AC220V±7%，50Hz±1%，2P+N+PE3.4蒸汽（开机及系统负荷发生变化时使用）品质中压饱和蒸汽（或低压饱和蒸汽，此时蒸汽耗量稍大点）流量压力温度2000Kg/h0.6MPa165℃43.5机封冷却水品质流量压力脱盐水5m3/h0.3MPa3.6仪表气源品质流量压力露点温度无油、无尘10Nm3/h0.5MPa-40℃环境3.7循环水条件供水温度回水温度供水压力回水压力污垢系数≤32℃≤40℃0.3MPa0.15MPa3.44x10-4m2M.A/W3.8生产上水品质温度压力工业生产水环境0.3MPa4系统方案介绍4.1预处理单元为保证在蒸发浓缩结晶过程水中的钙、镁等杂质不会结垢析出，确保传热过程保持较高效率，延长生产周期，阻止蒸发干燥系统结垢，首先需要对脱硫废水进行预处理。预处理主要流程如下：FGD来脱硫废水→脱硫废水前池→废水输送泵→废水缓冲池→一级反应单元→二级反应单元→废水缓冲池→废水泵→浓缩系统。废水预处理采用石灰—纯碱净化工艺，废水输送到废水缓冲槽，再去往一级反应池，往反应池内投加氢氧化钙和硫酸钠，使水中镁离子与氢氧根结合形成氢氧化镁沉淀，硫酸根与钙离子反应生成硫酸钙沉淀，用污泥输送泵将沉淀物输送到污泥处理系统进行脱水处理，脱水产生的滤液返回废水缓冲槽；反应池上清液泵入二级反应池，往反应池内投加碳酸钠，使水中剩余的钙离子与碳酸根结合形成碳酸钙沉淀，用污泥输送泵将沉淀物输送到污泥处理系统进行脱水处理，脱水产生的滤液返回废水缓冲槽。通过净化使废水中的钙镁杂质达到≤20ppm的要求，蒸发浓缩过程中不会产生泡沫，预处理后的水质如下：5序号项目单位指标备注1pH9～102悬浮物(SS)mg/L20～303氯根离子(Cl-)mg/L20000～300004硫酸根离子(SO42-)mg/L5000～90005钠离子(Na+)mg/L4000～55006钙离子(Ca2+)mg/L10～207镁离子(Mg2+)mg/L10～208纯碱mg/L3009烧碱mg/L1004.2蒸发方案结晶干燥选择蒸汽热法系统，主要有多效蒸发和机械压缩蒸发两类，具体如下：多效蒸发是由相互串联的多个蒸发器组成，加热蒸汽被引入第一效，加热其中的料液，使料液产生比蒸汽温度低的几乎等量蒸发。产生的蒸汽（称“二次蒸汽）被引入第二效作为加热蒸汽，使第二效的料液以比第一效更低的温度蒸发。这个过程一直重复到最后一效。动力蒸汽冷凝水返回电厂疏水箱，蒸发产生的各效二次蒸汽冷凝水汇集后回收利用。一份的蒸汽投入，可以蒸发出多倍的水出来。同时，含盐脱硫废水经过由第一效到最末效的依次浓缩，在最末效达到过饱和而结晶析出，由此实现料液的固液分离。流程如下：浓盐水→多效蒸发结晶单元（多效蒸发器→水力旋流器）→分离包装单元（双推料式离心机→振动流化干燥床→盐料仓）→自动包装外运。机械压缩蒸发是通过将蒸发器蒸发出来的二次蒸汽，经压缩机压缩，使其压力、温度升高，热焓增加，然后送到蒸发器的加热室当作加热蒸汽使用，使料液维持沸腾状态，而加热蒸汽本身则冷凝成水。这样，原来要废弃的蒸汽就得到了充分的利用，回收了潜热，又提高了热效率，生蒸汽的经济性相当于多效蒸发的30效，相比多效蒸发节能效果相当明显。流程如下：浓盐水→一级蒸发器→浓浆泵→二级蒸发器→浓浆泵→结晶冷却罐→固液分离器→立式圆盘干燥器→结晶储存罐→自动包装外运。5固、液废料产品65.1凝结水本工程总的处理废水量为30t/h，处理后回收的凝结水有26t/h，凝结水中氯离子含量≤20ppm。凝结水可以作为循环冷却水系统或化学水处理系统补充水。5.2固态废料物固态废料物主要指由含悬浮物、重金属沉淀物、其它硫酸盐和水等组成的泥饼，固态废料物产量约为4.0t/h，年产量约为2万吨（按照5000小时计）。脱硫废水悬浮物、金属（Ca、Na等）、微量重金属（如Al、As、Cr、Hg、Mn、Zn等）均来自煤燃料，金属、重金属以分子型式沉淀出来，与悬浮物、水组成泥饼（含水率65%～70%），与厂内其它固态废料（如预处理产生的泥饼等）一起堆放在专门的位置，如灰场等。由于该部分物质来源与灰，所以在灰场堆放符合环保要求。5.3结晶盐脱硫废水浓缩结晶盐主要含NaCl，本工程结晶盐产量约为0.54t/h，年产量约为2700吨（按照5000小时计）。根据目前技术水平，结晶盐纯度（即NaCl含量）可以达到99.4%，高于精制工业盐优级标准（GBT5462-2003工业盐），如营创三征（营口）精细化工有限公司、广东先导稀材股份有限公司等项目中已经得到证实。达到精制工业盐优级标准的结晶盐可以外销给相关化工厂。6投资及运行费用6.1投资费用序号设备名称单位数量多效蒸发机械压缩蒸发1工艺设备部分套1蒸发器效数：4~52台压缩机+2级蒸发器2管道部分套1衬塑管、UPVC管、碳钢管、304SS管衬塑管、UPVC管、碳钢管、304SS管3阀门部分套1自动、手动阀门自动、手动阀门4电控部分批1包括变压器等包括变压器等5仪表部分批1E+H及其他E+H及其他6技术服务费套17运输费7序号设备名称单位数量多效蒸发机械压缩蒸发总费用约12000万约12000万每吨水设备造价约400万约400万注：不包括土建、建筑物和690V变压器,吨水造价预估，实际以招标为准。6.2运行费用比较项目四效蒸发MVR蒸发参数脱硫废水量30.00m3/h30.00m3/h蒸发量28t/h28t/h蒸汽单价100元/t100元/t电单价0.32元/度0.32元/度循环冷却水单价0.3元/t0.3元/t氢氧化钙单价1200元/t1200元/t硫酸钠单价650元/t650元/t碳酸钠单价1500元/t1500元/t絮凝剂单价13000元/t13000元/t阻垢剂单价20000元/t20000元/t冷凝水回收价值3元/t3元/t污泥处理单价100元/t100元/t结晶盐单价100元/t100元/t蒸汽蒸发1吨水消耗量0.3吨/吨0吨/吨蒸汽消耗费用450万元/年0万元/年电蒸发1吨水消耗量11度/t46度/t电消耗费用126.72万元/年529.92万元/年污泥处置污泥量(30%含固率)4.0t/h4.0t/h处置费用20万元/年20万元/年药剂费用氢氧化钙量4kg/m34kg/m3氢氧化钙费用72万元/年72万元/年硫酸钠量10kg/m310kg/m3硫酸钠费用97.5万元/年97.5万元/年碳酸钠量6.36kg/m36.36kg/m3碳酸钠费用142.88万元/年142.88万元/年絮凝剂量100mg/m3100mg/m38比较项目四效蒸发MVR蒸发絮凝剂费用19.5万元/年19.5万元/年阻垢剂100mg/m3100mg/m3阻垢剂费用19.5万元/年19.5万元/年冷凝水蒸发产生1吨冷凝水回收量1.3t/t1t/t冷凝水回收价值5.55万元/年4.2万元/年结晶盐蒸发1吨水产生的盐量0.018t/m30.018t/m3结晶盐回收价值27万元/年27万元/年人工成本5人，每人10万/年50万元/年50万元/年年支出不包含折旧费、回收水、盐费用923.1万元/年901.3万元/年制水成本每吨水运行成本61.54元/小时60.09万元/年注：年运行时间按照5000