Analisis Proses Penyahsulfuran Loji Janakuasa Dan Ciri-ciri Rawatan Air Sisa

Abstrak: Batu kapur-penyahsulfurisasi basah gipsum ialah teknologi arus perdana untuk mengawal pelepasan sulfur dioksida dalam loji kuasa haba. Air sisa penyahsulfuran yang terhasil, dicirikan oleh kemasinan yang tinggi, kekerasan yang tinggi, kandungan logam berat yang tinggi, dan kebolehbiodegradasian yang rendah, menimbulkan cabaran yang ketara untuk rawatan air sisa loji kuasa. Kertas kerja ini memberi tumpuan kepada sistem proses teras rawatan air sisa penyahsulfurisasi loji janakuasa, memperincikan prinsip dan prosedur operasi proses arus perdana dalam setiap peringkat mengikut aliran "prarawatan → kepekatan dalam → rawatan pemejalan/penghabluran." Ia menganalisis ciri teknikal, kelebihan, had, dan senario terpakai bagi proses yang berbeza, menyepadukan prinsip teras pemilihan proses untuk menyediakan rujukan profesional untuk pemilihan yang dioptimumkan dan operasi cekap proses rawatan air sisa penyahsulfurisasi loji kuasa, sekali gus menyumbang kepada pengeluaran bersih dan transformasi hijau industri kuasa haba.

Kata kunci: Loji kuasa haba; air sisa penyahsulfuran; proses rawatan; ciri proses; prarawatan; kepekatan yang mendalam; rawatan penghabluran

Dengan piawaian pelepasan alam sekitar yang semakin ketat dan kemajuan matlamat "karbon dwi", rawatan patuh terhadap air sisa penyahsulfuran loji kuasa haba telah menjadi pautan penting dalam mencapai pembangunan hijau. Pada masa ini, lebih 90% loji janakuasa haba di negara saya menggunakan-proses nyahsulfurisasi basah batu kapur. Proses ini memerlukan penyiraman menara penyahsulfurisasi, demister, dan sistem penyahairan gipsum dengan air bersih, menghasilkan air sisa penyahsulfuran yang kaya dengan logam berat, kepekatan garam yang tinggi dan pepejal terampai. Oleh kerana kualiti air yang kompleks dan kesukaran rawatan yang tinggi, pelupusan yang tidak betul boleh menyebabkan pencemaran tanah dan air, di samping mengancam operasi peralatan loji janakuasa yang selamat.

Rawatan air sisa penyahsulfuran loji kuasa mesti mematuhi prinsip "pengurangan, tidak berbahaya, dan pemulihan sumber," membentuk sistem proses lengkap "prarawatan → kepekatan dalam → rawatan pemejalan/penghabluran." Proses yang berbeza berbeza dengan ketara dalam ciri teknikal, kecekapan rawatan dan kos operasi. Pemilihan kombinasi proses yang munasabah adalah penting untuk mencapai keseimbangan antara rawatan air sisa yang mematuhi dan kecekapan ekonomi. Artikel ini menumpukan pada meringkaskan proses arus perdana pada setiap peringkat, menganalisis secara mendalam ciri-ciri proses mereka, dan menyediakan sokongan untuk pemilihan proses dalam industri.

Kualiti air sisa penyahsulfuran dipengaruhi dengan ketara oleh kualiti arang batu, ketulenan batu kapur, dan parameter proses penyahsulfuran, mempamerkan ciri keseluruhan "empat tinggi dan dua rendah," secara langsung menentukan arah pemilihan proses rawatan. Secara khusus:

Kemasinan Tinggi: Jumlah pepejal terlarut (TDS) 20,000~100,000 mg/L, mencapai maksimum 150,000 mg/L, terutamanya terdiri daripada Cl⁻, SO₄²⁻, Na⁺, dan K⁺, mempamerkan kekakisan yang sangat kuat;

Kekerasan Tinggi: Kepekatan Ca²⁺ boleh mencapai lebih 4000 mg/L. Kandungan Mg²⁺ adalah lebih kurang 1600 mg/L, mudah membentuk skala tidak larut yang menyumbat peralatan; Kandungan logam berat yang tinggi: Mengandungi merkuri, kadmium, plumbum, arsenik, dsb., pada kepekatan 0.1~10 mg/L, sesetengahnya membentuk kompleks yang stabil, menyukarkan penyingkiran; Pepejal terampai tinggi (SS): Kepekatan 1000~10000 mg/L, terutamanya terdiri daripada zarah gipsum dan serbuk batu kapur, paip mudah melecet; Nilai pH rendah: 4.5~6.0, berasid lemah, memburukkan kakisan peralatan; Kebolehbiodegradan rendah: BOD/COD < 0.1, sukar diurai dengan kaedah biologi, memerlukan proses fizikokimia.

Tambahan pula, air sisa juga mengandungi fluorida, silikat, dan bahan organik yang keras, meningkatkan lagi kerumitan pemilihan proses, memerlukan proses rawatan dengan kekhususan yang kuat dan daya tahan terhadap turun naik.

Rawatan air sisa penyahsulfuran loji janakuasa ialah projek yang sistematik. Setiap peringkat proses saling berkaitan dan berfungsi secara sinergi. Pemilihan proses untuk peringkat yang berbeza mestilah berdasarkan ciri kualiti air, objektif rawatan, dan keadaan sebenar loji kuasa. Berikut ialah analisis terperinci proses arus perdana dan ciri teras setiap peringkat.

3.1 Proses dan Ciri Prarawatan Prarawatan ialah asas rawatan air sisa penyahsulfuran. Objektif terasnya adalah untuk mengeluarkan pepejal terampai, kebanyakan logam berat, ion kalsium dan magnesium, fluorida, dan silikat, mengurangkan kekeruhan dan kekerasan air sisa, mencegah penskalaan dan tersumbat dalam proses seterusnya, dan menyediakan influen yang layak untuk rawatan lanjutan. Proses arus perdana termasuk pembekuan dan pemendapan, pelembutan kimia, dan penjelasan penapisan. Dalam projek sebenar, proses gabungan sering digunakan.

3.1.1 Proses Pembekuan dan Pemendapan

Prinsip Proses: Bahan koagulan (polialuminum klorida, poliferik sulfat, dsb.) dan bahan bantu koagulan (polyacrylamide) ditambah kepada air sisa. Melalui penjerapan dan pemberbukuan, pepejal terampai halus dan koloid membentuk flok besar, yang kemudiannya dipisahkan oleh pemendapan. Pada masa yang sama, nilai pH diselaraskan kepada 8.5-9.5 (dengan menambahkan kalsium hidroksida), menyebabkan ion logam berat memendakan sebagai hidroksida, dan beberapa ion fluorida dikeluarkan (membentuk mendakan kalsium fluorida).

Ciri-ciri proses:

Kelebihan: Proses mudah, operasi mudah, pelaburan rendah dan kos operasi; kadar penyingkiran pepejal terampai melebihi 80%, kadar penyingkiran logam berat 60%-80%, dengan cepat boleh mengurangkan kekeruhan air sisa, sesuai untuk keperluan prarawatan pelbagai loji kuasa.

Had: Kesan penyingkiran terhad pada garam larut dan kompleks logam berat; memerlukan penggunaan bersama dengan proses pelembutan dan penapisan kimia; di bawah keadaan COD yang tinggi, teknologi pengoksidaan canggih diperlukan, jika tidak, kesan rawatan seterusnya akan terjejas.

Senario Berkenaan: Prarawatan air sisa penyahsulfuran daripada semua loji kuasa, terutamanya sesuai untuk loji janakuasa kecil dan sederhana-dengan pepejal terampai tinggi dan kandungan logam berat serta belanjawan terhad.

3.1.2 Proses Pelembutan Bahan Kimia
Prinsip Proses: Teras adalah untuk membuang ion kalsium dan magnesium untuk mengurangkan kekerasan air sisa. Kaedah arus perdana ialah pemendakan kimia, yang dibahagikan kepada kapur-pelembut soda abu dan natrium hidroksida-pelembutan abu soda, berdasarkan reagen yang digunakan. Kaedah kapur-soda ash adalah yang paling banyak digunakan. Di bawah kekerasan tinggi dan keadaan silika tinggi, proses pelembutan tiga-peringkat digunakan, menambahkan Ca(OH)₂, Na₂SO₄ dan Na₂CO₃ secara berurutan untuk mengeluarkan Mg²⁺, beberapa Ca²⁺ dan baki Ca²⁺ secara berperingkat, menghasilkan Mg(OH)₃, presipita.

Ciri-ciri proses:

Kelebihan: Sangat disasarkan, mengurangkan kekerasan air sisa dengan berkesan (Ca²⁺ Kurang daripada atau sama dengan 500mg/L, Mg²⁺ Kurang daripada atau sama dengan 1000mg/L), menghalang penskalaan dalam proses penyejatan dan pemisahan membran seterusnya; kaedah kapur-soda ash mempunyai kos rendah, reagen yang mudah didapati, dan sesuai untuk air buangan penyahsulfurisasian silika-tinggi,-tinggi.

Had: Dos reagen memerlukan kawalan yang tepat, jika tidak, kemungkinan besar pencemaran sekunder; pengeluaran enapcemar adalah besar, memerlukan kemudahan pelupusan enapcemar sokongan; kaedah natrium hidroksida-kaedah soda abu adalah mahal dan hanya sesuai untuk senario dengan keperluan kekerasan efluen yang sangat tinggi.

Senario Berkenaan: Prarawatan tinggi-kekerasan, tinggi-silika dan tinggi-air sisa penyahsulfuran fluorida, terutamanya sesuai untuk proses seterusnya seperti pengasingan membran dan penyejatan MVR dengan keperluan ketat pada kekerasan influen.

3.1.3 Proses Penapisan dan Penjelasan

Prinsip Proses: Proses ini seterusnya mengeluarkan flok halus, pepejal terampai dan koloid daripada pembekuan, pemendapan dan pelembutan kimia, memastikan kekeruhan efluen prarawatan memenuhi piawaian (biasanya Kurang daripada atau sama dengan 100mg/L, kepekatan membran memerlukan Kurang daripada atau sama dengan 5mg/L). Teknologi arus perdana termasuk penapisan pasir, ultrafiltrasi (UF), dan penapisan membran tiub.

Ciri-ciri proses:

Kelebihan: Ketepatan penapisan tinggi; ultrafiltrasi boleh mengurangkan kekeruhan efluen di bawah 1 NTU; membran tiub mempunyai keupayaan anti-kotoran yang kuat dan mudah dibersihkan dan diselenggara; berkesan melindungi modul membran hiliran dan peralatan penyejatan, meningkatkan kestabilan sistem; penapisan pasir adalah murah; ultrafiltrasi dan membran tiub sesuai untuk senario dengan turun naik yang besar dalam kualiti air.

Had: Penapisan pasir mempunyai keberkesanan yang terhad dalam mengeluarkan koloid halus; ultrafiltrasi dan membran tiub mempunyai kos pelaburan yang lebih tinggi, dan modul membran perlu diganti dengan kerap (jangka hayat 1-3 tahun); membran tiub beroperasi pada tekanan yang lebih tinggi dan mempunyai penggunaan tenaga yang lebih tinggi sedikit.

Senario Berkenaan: Penapisan pasir sesuai untuk akhir prarawatan konvensional; ultrafiltrasi dan membran tiub sesuai untuk loji kuasa di mana proses kepekatan membran berikutnya digunakan, atau di mana kepekatan pepejal terampai turun naik dengan ketara.

3.2 Proses dan Ciri Kepekatan Dalam Walaupun selepas prarawatan, air sisa masih mengandungi kepekatan garam yang tinggi (TDS Lebih besar daripada atau sama dengan 10000 mg/L), memerlukan kepekatan dalam untuk mengurangkan isipadunya (80%~90%). Air garam pekat kemudiannya digunakan untuk pemejalan/penghabluran seterusnya, manakala air tawar boleh dikitar semula. Proses teras dibahagikan kepada dua kategori utama: kepekatan pemisahan membran dan kepekatan sejatan.

3.2.1 Proses Kepekatan Pemisahan Membran
Prinsip Proses: Berdasarkan kebolehtelapan terpilih membran, garam dan air diasingkan di bawah tekanan. Teknologi arus perdana termasuk osmosis terbalik (RO), penapisan nano (NF), dan osmosis terbalik tiub cakera (DTRO). Penapisan nano boleh mencapai pengasingan awal kekotoran, meletakkan asas untuk pemulihan sumber.

Ciri-ciri proses:

Kelebihan: Kecekapan kepekatan tinggi; Kadar pemulihan air tawar RO 70% ~ 80%, kadar penyahgaraman melebihi 99%, meresap boleh terus digunakan semula; DTRO mempunyai keupayaan anti-kotoran yang kuat, sesuai untuk-kemasinan tinggi,-air sisa pepejal terampai-tinggi, nisbah kepekatan boleh mencapai 10~20 kali ganda; Penapisan nano boleh mengekalkan ion divalen, mengurangkan beban pada proses seterusnya dan memudahkan penggunaan sumber pelbagai garam.

Had: Keperluan ketat untuk kualiti air yang mempengaruhi; kekerasan dan pepejal terampai mesti dikawal dengan ketat untuk mengelakkan kekotoran membran; membran RO biasa tidak tahan terhadap klorin tinggi, memerlukan penggunaan membran-klorin yang khusus; kos penggantian membran yang tinggi (mencapai lebih 40% daripada jumlah kos operasi), mengakibatkan ambang pelaburan yang tinggi.

Senario Berkenaan: RO sesuai untuk loji kuasa yang mempunyai permintaan tinggi untuk kepekatan dan penggunaan semula air sisa penyahsulfurisasi saliniti rendah{0}}ke-sederhana; DTRO sesuai untuk air sisa dengan turun naik kualiti air yang besar dan kemasinan yang tinggi dan pepejal terampai yang tinggi; Penapisan nano sesuai untuk projek yang tertumpu pada penggunaan sumber pelbagai garam.

3.2.2 Proses Kepekatan Sejatan

Prinsip Proses: Proses ini menumpukan garam dengan menyejat air daripada air sisa melalui pemanasan. Ia sesuai untuk air buangan-tinggi (TDS Lebih besar daripada atau sama dengan 30000 mg/L). Teknologi arus perdana termasuk Pemampatan Semula Wap Mekanikal (MVR), penyejatan pengekstrakan gas pembawa dan penyejatan gas serombong.

Ciri-ciri proses:

Kelebihan: MVR mempunyai penggunaan tenaga yang rendah (kira-kira 30~50 kWj/t air), nisbah kepekatan 10~20 kali, dan sesuai untuk-rawatan skala besar; penyejatan pengekstrakan gas pembawa boleh menggunakan sisa haba daripada loji kuasa, mempunyai keperluan prarawatan yang rendah, dan kos operasi yang rendah; penyejatan gas serombong mempunyai penggunaan tenaga yang sangat rendah dan pelaburan yang rendah, boleh mencapai pelepasan air sisa sifar, dan sesuai untuk loji janakuasa-kecil dan sederhana.

Had: MVR mempunyai kos pelaburan yang tinggi, memerlukan kestabilan kualiti air suapan yang tinggi, dan terdedah kepada penskalaan dan penyumbatan; teknologi penyejatan pengekstrakan gas pembawa mempunyai ambang yang tinggi dan pada masa ini kurang digunakan secara meluas; penyejatan gas serombong memerlukan kawalan kesan pengabusan untuk mengelakkan kakisan serombong dan tersumbat, dan memerlukan pemantauan pelepasan logam berat.

Senario Berkenaan: MVR sesuai untuk-loji janakuasa haba berskala besar dan projek dengan keperluan pelepasan sifar-yang tinggi; penyejatan pengekstrakan gas pembawa sesuai untuk loji kuasa besar dengan haba sisa yang tersedia dan ruang terhad; penyejatan gas serombong sesuai untuk loji janakuasa bersaiz kecil dan sederhana-dan sifar-projek dengan belanjawan terhad.

3.3 Proses dan Ciri Pemejalan/Penghabluran Air garam pekat dalam (TDS Lebih daripada atau sama dengan 50000mg/L) perlu dijadikan tidak berbahaya melalui pemejalan atau penghabluran. Sesetengah proses boleh mencapai pemulihan sumber garam, yang merupakan langkah utama dalam mencapai pelepasan sifar air sisa penyahsulfuran. Proses arus perdana termasuk penghabluran sejatan, pemejalan sejatan gas serombong, dan pemejalan simen.

3.3.1 Proses Penghabluran Sejatan
Prinsip Proses: Air garam pekat dimasukkan ke dalam penghabluran untuk penyejatan air selanjutnya, menyebabkan garam mencapai tepu dan menghablur keluar. Digabungkan dengan penapisan nano dan teknologi nitrifikasi kriogenik, adalah mungkin untuk mencapai penulenan berperingkat kekotoran, mengasingkan natrium klorida, natrium sulfat, dan garam lain.

Ciri-ciri proses:

Kelebihan: Membolehkan pemulihan sumber garam; garam pulih, setelah memenuhi piawaian ketulenan, boleh digunakan semula sebagai bahan mentah industri; rawatan menyeluruh; air garam pekat selepas penghabluran tidak berbahaya, tanpa pencemaran sekunder; sesuai untuk rawatan air garam pekat{0}} tinggi; boleh disepadukan dengan MVR untuk-operasi tenaga yang rendah.

Had: Kos pelaburan dan operasi yang tinggi; pembersihan garam campuran yang sukar; garam campuran yang dihasilkan oleh proses biasa mesti dilupuskan sebagai sisa berbahaya; keperluan tinggi untuk kestabilan kualiti air suapan; kesan penghabluran banyak dipengaruhi oleh turun naik kualiti air.

Senario Berkenaan: Loji kuasa besar; projek dengan permintaan tinggi untuk pemulihan sumber garam campuran; amat sesuai untuk senario dengan isipadu air sisa penyahsulfurisasi yang besar dan nilai pemulihan garam yang tinggi, seperti loji janakuasa kimia arang batu.

3.3.2 Proses Penyejatan dan Pemejalan Gas Serombong

Prinsip Proses: Air garam pekat diatomkan dan disembur ke dalam serombong ekor dandang. Haba buangan gas serombong (120~180 darjah) menyebabkan penyejatan cepat lembapan. Garam itu mengkristal dan ditangkap dengan abu terbang, membentuk campuran abu terbang. Jika ia memenuhi piawaian, ia boleh digunakan sebagai bahan binaan; jika tidak, ia dibuang sebagai sisa berbahaya.

Ciri-ciri proses:

Kelebihan: Penggunaan tenaga yang sangat rendah, tiada pemanasan tambahan diperlukan, kos pelaburan yang rendah (40% lebih rendah daripada MVR); operasi mudah, jejak kecil, dan pencapaian pesat sifar pelepasan; sesuai untuk rawatan pelbagai air garam pekat.

Had: Keperluan tinggi untuk peralatan pengabusan; terdedah kepada pemendapan gas serombong dan kakisan; kandungan logam berat dalam abu terbang mungkin melebihi piawaian, memerlukan pemantauan yang ketat; tidak dapat mencapai penggunaan sumber garam, dan rawatan pelbagai garam bergantung kepada penggunaan abu terbang.

Senario Berkenaan: Loji janakuasa haba bersaiz kecil dan sederhana-, projek dengan ruang terhad, keperluan pelepasan sifar-segera dan belanjawan terhad.

3.3.3 Proses Pemejalan Simen

Prinsip Proses: Air garam pekat, pelbagai garam, simen, dan agen pemejalan dicampur. Melalui tindak balas penghidratan simen, logam berat dipasang dalam matriks simen, mengurangkan risiko larut lesap. Selepas badan pepejal memenuhi piawaian, ia dilupuskan melalui tapak pelupusan.

Ciri-ciri proses:
Kelebihan: Proses mudah, operasi mudah, kos rendah; kesan rawatan yang baik untuk air garam pekat dengan kandungan logam berat yang tinggi, dengan berkesan mengurangkan risiko larut lesap logam berat; sesuai untuk senario pelupusan kecemasan.

Had: Pemulihan sumber tidak mungkin; bahan pepejal adalah besar dan menduduki sumber tanah; kos pelupusan adalah tinggi, dan terdapat risiko larut lesap-jangka panjang, yang membawa kepada penurunan beransur-ansur dalam penggunaannya.

Senario Berkenaan: Rawatan air garam pekat dengan kandungan logam berat yang sangat tinggi yang sukar untuk dikitar semula, atau keperluan pelupusan kecemasan.

Pemilihan proses untuk rawatan air sisa penyahsulfuran loji janakuasa harus mengambil kira ciri kualiti air, objektif rawatan (nyahcas patuh/nyahkan sifar), skala loji janakuasa, bajet dan keadaan tapak. Prinsip teras hendaklah "sangat disasarkan, cekap dari segi ekonomi dan operasi yang stabil": Untuk loji janakuasa bersaiz kecil dan sederhana-dengan dana terhad dan tiada keperluan pemulihan sumber, proses "pemendapan pembekuan + penapisan pasir + penyejatan gas serombong" boleh digunakan; untuk loji kuasa besar dengan sifar -keperluan nyahcas tinggi, proses "tiga-pelembutan + ultraturasan + penyejatan MVR + penghabluran sejatan" boleh digunakan; bagi tumbuhan yang tertumpu pada pemulihan sumber pelbagai garam, penapisan nano dan proses nitrifikasi kriogenik harus digabungkan.

Ringkasnya, rawatan air sisa penyahsulfurisasi loji janakuasa telah membentuk sistem teknologi yang matang, dengan setiap proses arus perdana mempunyai kelebihan dan keburukan tersendiri: proses prarawatan memfokuskan pada "penyingkiran kekotoran dan pengurangan kekerasan" untuk memastikan rawatan seterusnya yang stabil; proses kepekatan mendalam memberi tumpuan kepada "pengurangan volum" untuk mengimbangi penggunaan tenaga dan kos; dan proses pemejalan/penghabluran memberi tumpuan kepada "ketidakmudaratan + penggunaan sumber" untuk menyelesaikan masalah pelupusan garam pelbagai. Pada masa hadapan, pembangunan teknologi akan menaik taraf ke arah penggunaan tenaga yang rendah, penggunaan sumber dan kecerdasan, mengoptimumkan lagi kombinasi proses, mengurangkan kos operasi, meningkatkan kadar penggunaan sumber pelbagai garam dan membantu industri kuasa haba mencapai pembangunan-berkualiti tinggi dan hijau.