水泥行業(yè)脫硫廢水篦冷機(jī)煙道蒸發(fā)技術(shù)

《水泥》雜志 · 2021-01-27 13:15 留言

隨著污染物排放限值日益嚴(yán)格,水泥行業(yè)硫化物排放控制要求越來越高,國內(nèi)不少窯尾煙氣含硫較高的水泥生產(chǎn)線,新配套了濕法脫硫工藝,用以控制硫化物的排放。在濕法脫硫工藝中,脫硫廢水是末端治理的難點及重點。目前,針對濕法脫硫廢水,國內(nèi)外均提出了不同種類的處理技術(shù),這些技術(shù)在各行業(yè)具有不同的特點和自身的優(yōu)勢。本文結(jié)合水泥行業(yè)的工藝特點,提出適合水泥行業(yè)脫硫廢水的篦冷機(jī)煙道蒸發(fā)技術(shù)。  

1.水泥行業(yè)脫硫廢水  

對含硫較高的窯尾煙氣進(jìn)行濕法脫硫處理,會定期產(chǎn)生一定量脫硫廢水,脫硫廢水水質(zhì)、水量與脫硫系統(tǒng)及煙氣主要成分等有密切關(guān)系。與火電廠脫硫廢水類似,水泥行業(yè)脫硫廢水一般呈酸性(pH4~6),懸浮物在9000~12700mg/L,一般含大量硫酸鹽、氯化物、鎂、鈣、鈉等鹽分,以及汞、鉛、鎳、鋅等重金屬和砷、氟等非金屬污染物。水質(zhì)特點如下:1)成分較多,水質(zhì)變化較大;2)鹽含量較高,多種重金屬超標(biāo);3)懸浮物含量較多;4)腐蝕性較強(qiáng);5)硬度強(qiáng),易結(jié)垢。[1-2]  

脫硫廢水的上述特點使得其具有較強(qiáng)的腐蝕性,同時其易結(jié)垢的特性還容易造成后續(xù)處理設(shè)備和管道的結(jié)垢或堵塞。若直接回用于脫硫系統(tǒng),將會造成漿液中毒,使得脫硫系統(tǒng)效率下降;若直接排放,其各類污染物濃度遠(yuǎn)沒有達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn),嚴(yán)重污染環(huán)境。  

脫硫廢水處理過程的主要難點在于:1)采用傳統(tǒng)方法難以實現(xiàn)懸浮物的高效去除,固液分離時間長;2)設(shè)備和管路的結(jié)垢、腐蝕嚴(yán)重;3)化學(xué)處理后污泥具有毒性和高污染性;4)水質(zhì)水量變動對處理工藝沖擊較大。  

2.脫硫廢水處理途徑  

為了實現(xiàn)廢水的達(dá)標(biāo)排放或回用,需要對脫硫系統(tǒng)產(chǎn)生的廢水進(jìn)行處理?,F(xiàn)有的廢水處理技術(shù)多種多樣,如三聯(lián)箱工藝、膜法及蒸發(fā)結(jié)晶工藝、煙道蒸發(fā)工藝等,上述技術(shù),應(yīng)用最多的是三聯(lián)箱工藝和蒸發(fā)結(jié)晶工藝。  

三聯(lián)箱工藝是我國脫硫廢水處理應(yīng)用最為廣泛的技術(shù),主要原理是將混凝與化學(xué)沉淀工藝結(jié)合,以實現(xiàn)去除懸浮物和重金屬的目的。但該工藝具有投藥量大、固液分離速率慢、分離效果差、污泥量大的缺點,且由于脫硫廢水的水質(zhì)波動大,導(dǎo)致該工藝經(jīng)常出現(xiàn)出水不達(dá)標(biāo)和系統(tǒng)崩潰的現(xiàn)象,嚴(yán)重影響正常生產(chǎn)。[3]同時,經(jīng)三聯(lián)箱工藝處理后產(chǎn)生的高鹽廢水仍然無法達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn),需要進(jìn)一步采用處理措施。  

蒸發(fā)結(jié)晶工藝分三個工藝段:第一個工藝段為預(yù)處理工藝,目的是去除濁度、硬度;第二個工藝段為濃縮減量工藝,此工藝段通過對脫硫廢水進(jìn)行濃縮,使廢水量得以降低;第三個工藝段為蒸發(fā)固化階段,目的是將水中的鹽分與水分離,得到回用水,分離出的鹽分以混合廢鹽或者可回收單鹽的形式處理。蒸發(fā)結(jié)晶工藝各階段均會產(chǎn)生固廢,且固廢更難以處理,整個系統(tǒng)投資及運行維護(hù)費用較高,設(shè)備結(jié)垢、堵塞風(fēng)險高。  

煙道蒸發(fā)技術(shù)的工藝路線前段與蒸發(fā)結(jié)晶工藝類似,包含預(yù)處理工藝和濃縮減量工藝,后半段通過建設(shè)旁路煙道,引入高溫?zé)煔?,利用煙氣余熱,將結(jié)構(gòu)復(fù)雜、費用高昂的蒸發(fā)結(jié)晶固化階段用煙道余熱蒸發(fā)取代,此工藝適用于煙氣余熱充足的場合。  

3.篦冷機(jī)煙道蒸發(fā)技術(shù)  

為了改善現(xiàn)有脫硫廢水系統(tǒng)產(chǎn)生的固廢、運行維護(hù)費用高、故障點多等問題,經(jīng)過比對,及結(jié)合水泥行業(yè)窯頭煙氣廢熱充足、水泥熟料對鹽分固化效果好的特點,本文認(rèn)為煙道蒸發(fā)技術(shù)適用于水泥行業(yè),提出水泥行業(yè)脫硫廢水篦冷機(jī)煙道蒸發(fā)技術(shù)。  

本工藝技術(shù)路線中,前面兩個階段將脫硫廢水濃縮減量,產(chǎn)水回用,最終廢水濃縮液則噴入篦冷機(jī)煙道,水分蒸發(fā)后隨窯頭煙氣帶走,結(jié)晶鹽進(jìn)入水泥熟料,最終隨水泥一起固化,以達(dá)到零排放的效果。本技術(shù)不僅能有效處理廢水預(yù)處理過程中產(chǎn)生的固廢,且能夠縮減投資及運行維護(hù)成本,減少故障點,降低設(shè)備結(jié)垢、堵塞風(fēng)險;還能消除廢水直接噴入篦冷機(jī)煙道,因水量超過熱煙氣承受能力、煙氣溫度下降過快,導(dǎo)致的影響其他設(shè)備運行或者影響主產(chǎn)品質(zhì)量的不利因素。  

該技術(shù)工藝路線分為四個階段:預(yù)處理+分鹽+膜濃縮+篦冷機(jī)煙道蒸發(fā),具體流程如圖1。廢水進(jìn)入原水池進(jìn)行水質(zhì)水量調(diào)節(jié),原水池出水由泵提升后,依次進(jìn)入一級高密池、二級高密池、澄清池,同時加入氫氧化鈉、碳酸鈉、絮凝劑及助凝劑等,通過高效絮凝沉淀去除水中的固體懸浮物,去除部分硬度,調(diào)整酸堿度,去除部分COD等污染物;高密度沉淀池出水進(jìn)入緩沖水箱,由泵提升至介質(zhì)過濾器,介質(zhì)過濾器出水進(jìn)入納濾膜分鹽系統(tǒng);通過分鹽系統(tǒng)后,出水分為透過液(含一價鹽)和濃縮液(含鈣、鎂二價鹽),其中濃縮液回脫硫系統(tǒng),二價鹽最終以石膏的形式從脫硫系統(tǒng)中分離出來,透過液進(jìn)入中間水箱,再通過高壓膜系統(tǒng)進(jìn)行濃縮;高壓膜系統(tǒng)產(chǎn)生的清液含鹽量低,可作為生產(chǎn)用水回用,高壓膜系統(tǒng)產(chǎn)生的濃水進(jìn)入膜蒸餾系統(tǒng);膜蒸餾系統(tǒng)將濃水再次濃縮約一倍,進(jìn)一步減量的濃縮液經(jīng)雙流體噴槍噴入篦冷機(jī)煙道進(jìn)行蒸發(fā)排放。  

此工藝技術(shù)中高壓膜系統(tǒng)和膜蒸餾系統(tǒng)的產(chǎn)水可作為生產(chǎn)用水回用,同時也可作為介質(zhì)過濾器反清洗用水,以及添加劑溶藥、沖洗和化學(xué)清洗等系統(tǒng)本身全部工藝用水。高密度沉淀池的污泥由泵輸送至脫硫系統(tǒng)石膏脫水機(jī)進(jìn)行脫水,與石膏一起作為水泥添加劑,脫水產(chǎn)生的廢水不外排,回流至原水池或脫硫系統(tǒng)。  

圖1 篦冷機(jī)煙道蒸發(fā)技術(shù)

4.脫硫廢水篦冷機(jī)煙道蒸發(fā)技術(shù)物料計算  

以5000t/d水泥生產(chǎn)線脫硫系統(tǒng)20m3/h的廢水產(chǎn)量計算,經(jīng)過預(yù)處理后水量基本維持在20m3/h;進(jìn)入分鹽系統(tǒng)后,分離液約為4m3/h,此部分回流至脫硫系統(tǒng),透過液約為16m3/h,此部分進(jìn)入高壓膜系統(tǒng)繼續(xù)分離;16m3/h透過液經(jīng)高壓膜系統(tǒng)分離后,產(chǎn)水量約為10m3/h,此部分產(chǎn)水可作為生產(chǎn)用水回用,分離濃縮液約為6m3/h,此部分進(jìn)入膜蒸餾系統(tǒng)繼續(xù)濃縮;6m3/h分離濃縮經(jīng)膜蒸餾系統(tǒng)繼續(xù)濃縮后,產(chǎn)水量約為3m3/h,此部分產(chǎn)水可作為生產(chǎn)用水回用,最終高鹽濃縮液約為3m3/h,此部分經(jīng)雙流體噴槍噴入篦冷機(jī)煙道進(jìn)行蒸發(fā)干化。  

20m3/h的脫硫廢水量,經(jīng)工藝路線處理后,最終產(chǎn)水約13m3/h,可作為生產(chǎn)用水回收;產(chǎn)生分離液約為4m3/h,可作為脫硫系統(tǒng)補(bǔ)水回用;產(chǎn)生濃縮液3m3/h,最終噴入篦冷機(jī)煙道,整個工藝路線真正達(dá)到了零排放的標(biāo)準(zhǔn)。  

5.總結(jié)  

本文通過分析脫硫廢水的不同處理工藝,結(jié)合水泥行業(yè)特有的工藝特點,提出了脫硫廢水篦冷機(jī)煙道蒸發(fā)技術(shù),主要工藝路線為“預(yù)處理+分鹽+膜+濃縮+篦冷機(jī)煙道蒸發(fā)”。此技術(shù)符合水泥行業(yè)窯頭煙氣廢熱豐富,水泥熟料對鹽分固化效果好的特點,具有較好的實用性和經(jīng)濟(jì)型,系水泥行業(yè)脫硫廢水零排放治理的可靠技術(shù)路線。

參考文獻(xiàn)

[1] 葉春松,黃建偉,劉通,等.燃煤電廠煙氣脫硫廢水處理方法與技術(shù)進(jìn)展[J].環(huán)境工程,2017,35(11):10-13

[2] 施云芬,王旭暉.濕法煙氣脫硫廢水處理研究進(jìn)展[J].行業(yè)水處理2015,35(12): 14-17

[3] 楊學(xué)成.火力發(fā)電廠煙氣脫硫廢水處理要點探討[J].中國資源綜合利用,2018,36(2): 47-48

本文作者:西安西礦環(huán)??萍加邢薰竞矽i飛、蔣寶慶、梁笠、劉少峰、屈荷葉。

編輯:李佳婷

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