火力发电厂脱硫废水零排放改造技术

火力发电厂脱硫废水零排放改造技术

赵严律

四川广安发电有限责任公司 四川 广安 638500

摘要：随着经济水平的提升，我国的工业发展得到了极大的提升。但是，社会在进步的同时，环境也受到了极大的破坏，在燃煤电厂脱硫排放废水零排放处理工艺的进步和发展中，对发电厂产生的废水的处理也得到了有效的解决。脱硫废水本身存在大量的有害物质，对环境和水体的污染都有极其严重的影响，因而，加强对脱硫废水排放的管控，才能保护我国的生态平衡不会遭受破坏。本文从脱硫废水系统零排放改造背景入手，结合火力发电厂脱硫废水水质特征展开阐述，针对如何做好脱硫废水零排放技术改造工作进行全面探讨。

关键词：燃煤电厂；脱硫废水；零排放；技术改造

引言

随着社会的发展，人们对生存环境的要求越来越高，对城市空气质量的要求也日益严格。火电厂排放的二氧化硫空气污染物，严重威胁人类健康。其中废水零排放是指工业废水被不断浓缩处理，水中高浓度的盐类和污染物经处理后以固体形式被回收利用，此过程无废水外排。随着我国法律法规及行业标准的日益严格，如“水十条”的正式施行，作为用水大户的火电厂实施废水零排放需求越来越迫切。其中，由于脱硫废水组分复杂且水质极差的特征，容易对环境和系统设备造成严重影响，使其成为电厂脱硫系统终端最难处理的废水。

所以若要实现全厂废水的“零排放”这一工程目标，其核心关键就是解决脱硫废水“零排放”的问题。因此，探索出一条经济成本低，技术成熟的脱硫废水零排放技术路线已经迫在眉睫。

1火力发电厂脱硫废水来源与特点

目前，火电厂中采用的大部分烟尘脱硫办法均为湿法脱硫工艺技术，在工艺流程中生成了大量带有金属离子的废气，一旦处理不当释放到环境中，会形成严重的环境污染。所以，对脱硫废水的管理对保护环境有着很大的现实意义。

脱硫废水随着火力发电厂作业而产出，其中的主要杂质都来源于烟气与脱硫剂。火电厂中的煤包含了很多重金属元素，并在作业中不断产生反应，出现新的化合物，一部分随着炉渣的排除，一部分随着烟气进入了吸收塔被溶解[1]。

当脱硫系统进行循环时，随着烟气经过附着的氯离子与氟离子进行聚集，影响脱硫效率，降低石膏品质，因此为了保证石膏的品质则必须排放一定的废水保证石膏的质量，从而形成脱硫废水。

脱硫废水一般具有极低的pH值，本身呈强酸性，悬浮物的含量较高，重金属含量较高，含有众多的汞、铅、镍与锌，且含盐量高，因此具有极高的腐蚀性。经过常规处理后的脱硫废水具有更高的硬度与结垢性，如果不进行进一步处理，就会对周边环境造成极大危害。

2基本情况

某火力发电厂装机容量2×300MW，两台机组31#、32#分别于2007年12月和2008年6月顺利投产，其锅炉采用国产亚临界燃煤发电机组，其脱硫废水入口参数如下（表1），具备一定的代表性。

表1脱硫废水入口参数

3火力发电厂脱硫废水零排放改造技术

3.1预处理+膜浓缩+蒸发结晶

废水通过投加石灰（苏打）、絮凝剂、重力沉降等预处理，去除废水中大部分的悬浮物、重金属及氟离子、硬度、二氧化硅等结垢物质，之后采用膜技术（反渗透、正渗透、电渗析等）对预处理后的废水进行浓缩减量化，淡水回用，浓水进入后续传统蒸发结晶系统，冷凝水回用，结晶盐另行处理。该技术成熟可靠，工艺中加入了膜浓缩减量单元，终端需蒸发的废水量大为减少，通常可减少60%～80%。该技术成熟可靠、但投资费用高、运行成本高。

3.2预处理+蒸发结晶（MVR）

废水通过投加石灰（苏打）、有机硫、絮凝剂、重力沉降等预处理，去除废水中大部分的悬浮物、重金属及氟离子、硬度、二氧化硅等结垢物质，之后由机械压缩再由循环蒸发器(MVR)进行蒸发结晶，冷凝水回用，结晶盐另行处理。该技术成熟可靠、但投资费用高、运行成本高[2]。

3.3无预处理+低温多效闪蒸浓缩

热浓缩是利用除尘器与脱硫塔之间的烟气余热实现脱硫废水的浓缩减量，热浓缩的主要工艺有低温烟气多效闪蒸浓缩和低温烟气旁路塔浓缩。

（1）闪蒸浓缩技术介绍

脱硫废水由进料泵送入一级循环泵出口，由一级循环泵进入一级加热器加热，废水加热至80～85℃后进入第一级分离器内的汽液二相入口交界面处，在相应的真空度下闪蒸，蒸汽随着抽取的真空被向上带走，经除雾器去除液滴后，流向二级加热器，作为二效浓缩系统的热源。其余物料在水量蒸发带走热量后，温度迅速降低，不再沸腾，向下落回分离器，并重新由循环泵泵入一级加热器。物料在第一级系统内经多次自然式循环后，完成初步浓缩的料液进入第二级分离器。

进入第二级内的物料运用第一效内相同的原理，在第二级系统内循环并完成蒸发浓缩，物料在第二级内达到设计蒸发能力后，在第三级内进一步浓缩，浓缩后的物料送入增稠器。物料在增稠器内进一步冷却闪蒸浓缩，达到所需浓度的浓液（混合固体）从底部流入浓水箱，送入干燥工序。

完成一级加热任务的蒸汽进入一级冷凝器冷却成除盐水，进入一级冷凝水罐，送回电厂除盐水系统。完成第二级加热及第三级任务的蒸汽和第三级分离器出来的蒸汽经二、三级冷凝器冷却后，进入二、三级冷凝水罐，作为回收水利用。

（2）低温烟气旁路塔浓缩技术

旁路塔浓缩是利用引风机后脱硫塔前的低温烟气（~130℃）作为热源，在浓缩塔中实现废水原水的浓缩减量。为克服浓缩塔装置的系统设备、烟道阻力，在浓缩塔上游原烟气侧设置1台100%容量的离心增压风机，在增压风机入口烟道及浓缩塔出口烟道设置与主体系统之间的隔离装置[3]。

3.4蒸发浓缩技术

目前蒸发工艺主要有MVR蒸发结晶和高温烟气旁路蒸发。MVR蒸发结晶主要与膜浓缩搭配使用，这种工艺组合系统流程长，预处理复杂，运行、检修、维护的工作量大，运行成本高，目前已逐步退出脱硫废水零排放市场。

高温烟气旁路蒸发是从空预器前引出一小部分高温烟气（320℃以上）进入烟气旁路，废水的蒸发在旁路蒸发器中完成，废水中的盐类干燥后被收集下来，进入飞灰中或单独处理。旁路蒸发器由于引入的烟温高，在对烟气量、雾化装置、喷雾水量的精确控制下，可确保废水雾滴在旁路烟道内全部蒸发，并且保证蒸发塔出口烟温在130℃以上，避免因酸气结露对烟道、低温省煤器或布袋除尘器产生不良影响；而且旁路烟道运行相对独立，必要时可与主烟道隔离进行维护检修。

4结论

该公司10t/h的脱硫废水不经过预处理系统，从废水收集箱取脱硫废水，经过多效闪蒸浓缩系统浓缩，浓缩率可达到90%，浓缩后的浓液1t/h送入喷雾干燥机，干燥后的粉尘送入电厂原有的除尘器前烟道，氯离子及重金属被除尘器捕捉，蒸发的水蒸汽进入脱硫塔被吸收。闪蒸浓缩过程中产生水蒸汽，经过凝结后进行回用，实现了脱硫废水处理零排放。

通过对脱硫废水处理路线的分析和比较，“低温多效闪蒸浓缩+浓液干燥”处理方案能耗小，运行成本低，对发电机组各设备及副产物影响小，符合国家环保相关政策要求，为下一步类似机组改造提供了技术借鉴方案。

5结束语

随着燃煤电厂的工作，有毒有害的脱硫废水被排出，如果不对其进行科学有效的治理措施，就会对周边环境造成危害。提高发电厂脱硫废水的处理能力，从而有效实现对脱硫废水的零排放，确保我国的生态平衡不会遭受到破坏，有效保护我国的自然生态平衡。

参考文献

[1] 晋银佳，郑长乐，王群奎等.火电厂脱硫废水低温烟气蒸发浓缩-主烟道蒸发干燥系统设计及运行[J].华电技术，2021，43(12):29-35.

[2] 刘艇安，许勇毅，郭磊等.火电厂湿法脱硫废水零排技术研究进展[J].应用化工，2021，50(08):2313-2316.

[3] 孙振宇，沈明忠.燃煤电厂脱硫废水零排放工程案例研究[J].工业水处理，2018，38(10):102-105.