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美国燃煤电厂脱硫废水环保法规和处理技术

2017-04-17 16:46
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3.5.5 喷雾干燥法

3.5.5.1 WES脱硫废水蒸发系统

三菱公司开发的WES脱硫废水蒸发系统主要是是利用烟气的潜热,把脱硫废水直接用喷头雾化喷洒在烟道内蒸发达到零排放的目的。脱硫废水从脱硫装置排出后,经过简单的固液分离,废水即可通过水泵输送到布置在除尘装置之前,预热器之后的双流式喷嘴。双流喷嘴由气流带动水流使脱硫废水均匀雾化喷洒到烟道中。雾化后的水滴在烟道中很快蒸发,剩余固体和飞灰一起被除尘装置(静电除尘,袋式除尘器等)收集。

该技术的关键设备是高效稳定的双流式喷嘴。由于从喷嘴到除尘装置的停留时间很短,该喷嘴要控制雾化水滴的大小和蒸发速率,要保证短时间内水滴全部蒸发,否则水滴夹带飞灰会沉积到烟道壁上。同时要防止脱硫废水的钙镁等造成喷头部分固体沉积,影响水滴的雾化效果。

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图10WES脱硫废水蒸发系统

3.5.5.2 喷雾干燥塔

喷雾干燥塔是另外一种利用烟气热量蒸发脱硫废水从而达到零排放的方法。预热器前的部分热烟气被引到一个单独的喷雾干燥塔中。脱硫废水经固液分离后,废水通过水泵输送到塔上端的双流式喷嘴,然后被雾化喷洒在塔内部。热烟气把雾化的水滴蒸发,剩余固体和飞灰随着这部分烟气回到主烟道,然后和主烟道的飞灰一起被除尘装置收集。

相对于WES蒸发技术,喷雾干燥塔可以有效增加水滴和烟气的接触时间,避免了主烟道有可能产生的烟道壁固体沉积,同时喷嘴的运行也更加稳定,维护更加方便。缺点是不能完全利用全部烟气的废热,而是需要预热器前的一部分有价值的热量。

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图11 喷雾干燥塔

3.5.6 干法脱硫+袋式除尘+湿法脱硫

美国最新投入运行的一个机组(北卡罗来纳州Cliffside 电厂)采用了干法脱硫+袋式除尘+湿法脱硫的方式达到零排放的要求。干法脱硫是在脱硫塔中通过注射和雾化石灰液的方式进行第一步的脱硫。石灰液中的水被烟气带来的热量蒸发,留下固体被带式除尘器去除。湿法脱硫进行进一步脱硫,产生的脱硫废水和其他水混合,和石灰搅拌形成干法脱硫需要的石灰液,从而消除脱硫废水的排放。

3.5.7深井注射法

深井注射法并非是完全意义上的废水零排放,而是达到地表废水零排放的要求。对脱硫废水,需要首先进行物化法处理,然后通过深井注射到1000米以下地层中。

该法的优点是没有废水的地表排放,建设成本和维护成本也比蒸发结晶法等零排放技术低。

使用该方法对电厂当地的地质地理条件有一定的要求,并且需要详细的地质勘报告。深井注射法如果建设运行不当,有可能污染当地地下水。另外,美国有一半的州在州法律中禁止工业废水的深井注射,尽管一些电力公司开始试图和州政府协商开放禁令,但挑战州法律是一个漫长而艰难的过程。

4.总结

随着美国对火电厂脱硫废水排放标准的颁布和实施,美国各大电厂已经或者正在建设脱硫废水的相关处理设施。由于对发电行业应对气候变化的要求,美国已经几乎不可能再有新建的燃煤电厂出现。对于现有电厂的脱硫废水处理设施,各个电厂会根据具体情况采取不同策略,比如在一些环保要求严格的州或地方会采用零排放技术,其他电厂会采用物化法加生物处理技术或铁法技术。其他一些技术仍然在研究之中。

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