通博娱乐现金网址导航:燃煤电厂脱硫废水热法零排放系统设计及分析

永利城网 2021-09-15 09:06 来源:网络

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摘 要:随着我国环保政策的不断完善和水资源的严重缺乏,脱硫废水的深度处理及废水中水分回收具有重要的意义。本文构建了脱硫废水热法零排放全流程系统,提出了三种热法浓缩工艺:生蒸汽驱动的多效蒸发系统(MEE-S),低温烟气驱动的多效蒸发系统(MEE-G);单级机械蒸汽再压缩系统(MVR-S)和耦合MVR的多效蒸发系统(MEE-MVR)。以600 MW超临界机组为例,通博娱乐现金网址导航:利用Aspen Plus软件进行了流程模拟和系统经济性计算。计算结果表明:相对于传统的以生蒸汽为热源的多效蒸发系统,当采用低温烟气作为蒸发系统热源,则烟气降温5.5 ℃,如果忽略低温烟气成本,则具有较低的吨废水处理成本;单级MVR系统由于利用热泵蒸发技术,能耗大幅度下降,但投资成本为传统多效蒸发系统的113%;耦合MVR的多效蒸发系统,由于在较低浓度下蒸发了部分进料,因此其压缩机功耗相对单级MVR下降了30%,其吨废水处理成本约为传统多效蒸发系统的58.2%。

关键词:脱硫废水;蒸发结晶;低能耗;零排放;机械蒸汽再压缩;

0 引 言

随着我国环保政策的不断完善和水资源的严重缺乏,脱硫废水的零排放技术(ZLD)成为了近年来的研究热点。ZLD是指:电厂不向地面水域排放废水,大部分水分回收利用,少量废水进入固体废物或固化在灰渣中。根据国内外已有的脱硫废水零排放工艺,可将ZLD可分解为三个关键环节:预处理,浓缩减量,转移或固化。从废水零排放系统的经济性和能耗上来看,浓缩减量环节是关键。

目前国内已投入工业化应用的浓缩减量技术主要采用热法浓缩。按照加热方式不同,可分为:多效蒸发结晶和机械蒸汽再压缩技术(MVR)等。广东河源电厂2×600MW超临界燃煤机组,脱硫废水采用2级预处理+四效蒸发结晶系统处理。蒸汽消耗0.28-0.35t/t废水,电耗30kWh/t废水。广东三水恒益电厂2×600MW超临界机组,脱硫废水处理采用两级卧式机械蒸汽压缩蒸发技术+2级卧式多效蒸发技术工艺。蒸汽消耗0.3t/t废水;电耗:30kWh/t废水。如何降低传统热法浓缩环节的能耗,是脱硫废水零排放技术发展需要解决的重要问题之一。

段威等总结了4种不同的脱硫废水零排放工路线并进行了初步的技术-经济性分析,研究结果表明热法浓缩干燥工艺吨水运营成本低,更加适用于燃煤电厂脱硫废水零排放工程。毛彦霞采用MVR对脱硫废水进行了中试实验,试验结果表明:MVR处理废水效果较好,产水能力较高,其出水水质可以达到一级除盐水的标准,脱盐率可以达到99%以上,出水率可达80%。Dahmardeh等基于Aspen Plus软件,设计并优化分析了一种基于多效蒸发-MVR耦合蒸发结晶系统,讨论了给定浓缩比下,关键参数对蒸发结晶系统性能和成本的影响。

尽管目前针对燃煤电厂脱硫废水零排放工艺路线的讨论较多,但是在同一基准上,定量对比不同脱硫废水热法零排放系统的能耗和经济性的研究,并不多见。本文首先构建了基于热法浓缩技术的脱硫废水零排放全流程;针对浓缩减量环节,提出了三种浓缩工艺:多效蒸发(MEE)、单级MVR(MVR-S)和耦合MVR的多效蒸发(MEE-MVR),利用流程模拟软件Aspen plus建立了系统的质量和能量平衡,讨论了不同工艺的能耗;最后对三种废水零排放流程进行了经济性分析,以期为低能耗燃煤电厂废水零排放技术提供了一定的理论指导。

1 脱硫废水处理系统流程

4 结 论

提出了三种脱硫废水热法零排放系统,以600 MW超临界机组为例(废水处理量10 m3/h),对不同系统进行了流程模拟和经济性分析。研究结果表明:

1)对于采用汽机抽汽作为热源的三效蒸发浓缩工艺(MEE-S)来说,系统能耗为0.48 t蒸汽/t水;吨废水成本52元,其中热耗成本占57%;

2)如果采用低温烟气驱动的三效蒸发浓缩系统(MEE-G),烟气降温5.5 ℃。相对于MEE-S系统,投资成本增加了13.8%,但能耗成本大幅度下降;

3)与MEE-S相比,单级MVR系统(MVR-S)能耗大幅度下降,但是投资成本增加113%;

4)对于耦合MVR的多效蒸发系统(MEE-MVR),尽管投资成本略高于MVR-S系统,但吨废水成本低于MVR-S,约为MEE-S系统的58.2%。

作者简介:安雪峰(1996-),男,河北衡水人,硕士研究生,从事热力系统建模优化研究。E-mail:anxf@ncepu.edu.cn;刘广建(1977-),男,河南新乡人,副教授,从事洁净煤技术,热力系统建模等研究。E-mail:liugj@ncepu.edu.cn;


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