燃煤电厂脱硫废水处理技术研究

王国树

摘要：在我国进入21世纪迅猛发展的新时期，燃煤电厂若要达到废水“零排放”的目标，关键点是对高盐、重金属的脱硫废水的处理。分析了目前国内和国外对脱硫废水处理技术的应用情况，以及一些暂未应用、但在其他行业应用良好的高盐废水处理技术。通过分析和对比得出：一方面要寻找设备、材料、添加剂的突破，降低传统脱硫废水处理技术的基础建设和运行成本;另一方面，要结合火电机组自身特性，寻找新的脱硫废水处理技术。

关键词：燃煤电厂;废水处理;零排放

引言

燃煤电厂废水主要包括脱硫废水、含煤废水、循环水排污水、灰渣废水、含油废水等，不同废水不同处置方法，其中脱硫废水为高盐分、高氯离子、高难度处理废水。燃煤电厂均在通过优化脱硫运行控制，深挖运行潜力，提高脱硫塔浆液氯离子含量等措施，减少脱硫废水排放量。脱硫废水传统工艺采用三联箱，处理后多用于：①干灰调湿;②煤场喷淋;③灰场喷淋;④冲灰用水等，存在问题如：①影响干灰品质;②氯离子、盐分聚集;③带来二次污染，无法实现零排放。目前，在零排放技术快速发展驱动下，脱硫废水零排放主要使用工艺为“软化+浓缩减量+尾水固化”或“浓缩减量+尾水固化”或“直接固化”，软化技术多采用化学沉淀法，去除SS、钙、镁硬度;浓缩减量工艺主要是通过膜浓缩或热浓缩技术，降低废水量;尾水固化工艺为多效蒸发结晶工艺、机械蒸汽再压缩蒸发结晶工艺、主烟道雾化蒸发工艺以及旁路烟道蒸发工艺。固化单元为零排放核心，也是文章重点论述内容，旨在从工艺、运行成本等方面进行阐述，合理选取固化工艺，真正實现脱硫废水零排放。

1燃煤电厂脱硫废水电絮凝处理工艺研究背景

作为中国电力供应的重要主体，燃煤电厂的环保问题一直广受关注，在新发展时期，国家也对燃煤电厂的污染排放提出了更高的标准，其中，废水处理就是一个重要的部分。现阶段，燃煤电厂普遍使用石灰石-石膏湿脱法对烟气进行脱硫，但烟气中含有大量的Cl-和F-，F-会与吸收塔洗涤下来的浆液产生化学反应，从而削弱石灰石的溶解性，高浓度的Cl-又会使石灰石出现烂浆，不仅使脱水效率降低，石膏品质下降，还可能腐蚀设备，带来巨大的经济损失。因此在应用湿法脱硫时，电厂一般会排出一部分滤液，以控制Cl-和F-的含量，保障石灰石质量。但这种处理方式又带来了新的问题，那就是脱硫废水的处理问题。脱硫废水中含有大量的硫酸盐、氯化物以及固体悬浮物等，特别是其中高含量的Cl-，会对周围环境造成极大的不良影响。目前，常见的废水处理技术主要有两种：a）水力除灰、蒸发、化学水处理系统。这种技术在国外比较常见，但是具有成本投入高、设备体系复杂等缺点，且水力除灰方式也不适用于燃煤电厂，局限性较大。b）三联箱技术。国内常见的脱硫废水处理流程包括中和、沉淀、混凝等步骤，但同样需要配备精密的设备仪器，前期投入较大。三联箱技术就是这套流程的一个具体应用，脱硫废水进入三联箱后，经过中和箱石灰乳溶液碱化，pH值调整为9.0以上，接着进入反应箱，在有机硫和凝聚剂的作用下去除不能与氢氧根结合的沉淀物，最终进入絮凝箱完成整个处理流程。

2燃煤电厂脱硫废水处理技术研究

2.1蒸发浓缩结晶工艺

蒸发浓缩结晶技术使用蒸发器浓缩脱硫废水并再利用产品水。结晶和干燥工艺将浓缩水转化为固体盐进行处理。它对废水水体质量、机组和煤种具有广泛的适应性，可以对脱硫废水进行彻底处理。但是，它具有成本高、能耗大、蒸发器结垢和设备腐蚀等缺点。根据工艺与热源的差异，分为机械蒸汽再压缩、多效蒸发以及热力蒸汽再压缩。其中，机械蒸汽再压缩技术通过利用自身产生的二次蒸气，进行料液加热以减少对外界能源的需求。多效蒸发利用锅炉产生的蒸汽作为热源并进行多次循环利用，在提高蒸汽利用率的同时降低运营成本。热力蒸汽再压缩装置则利用蒸发器喷出的二次蒸汽，与高压蒸汽混合完成升温升压并进入喷射器，进行料液加热。热力蒸汽压缩技术回收潜热，提高热效率。

2.2直接烟道蒸发

直接烟道蒸发技术的基本原理是先进行预处理以提高脱硫废水浓度，减少后续废水处理量。浓缩后的废水通过喷嘴进入除尘器和预热器之间的烟道。经过雾化的液体会在烟气高温的作用下迅速蒸发，废水中的水成为蒸气由烟囱排出，污染物质会由除尘器捕捉，并随着粉煤灰排出，从而达到废水污染物脱离的目的。该技术的优点是利用锅炉现有设备，改造成本较低;废水处理量较膜渗透技术较大，初期投资较低。但该技术受限于原有设备，由于处理的废水含氯等杂质多，容易造成烟道腐蚀和堵塞，影响机组正常运行;因为使用了烟道中的热量，受限于出口烟温，所以处理的废水量较化学法来说较低。国内实际应用的内蒙古某电厂，采用的就是直接烟道蒸发工艺，脱硫废水处理量为17m3/h。

2.3纳滤特种膜（NF）分盐试验

纳滤技术是一种非常成熟的低压反渗透技术，其最初诞生于20世纪80年代，这项技术的实施主要靠压力驱动，介于反渗透和超滤之间。在一般情况下，纳滤在工作时需要1.5MPa以下的压力，其可以有效地截留二价离子，截留率可达到90%以上。相反其对于一价离子则十分宽容，截留率极低。通过利用纳滤这一特性，我们可以将溶液中的一价、二价离子很容易地分离开来。因为纳滤在工作时处于低压状态，膜通量比较大，在工作时能耗较少，成本较低，所以其常被用来作为预处理单元在反渗透中大量应用。纳滤膜在化学软化方面也有很多应用，有研究人员发现纳滤对导电率较高的盐类去除效果极佳。所以纳滤技术也开始应用于脱硫废液的水处理中。

2.4脱硫废水固化工艺

多效蒸发结晶工艺、机械蒸汽再压缩（MVR）蒸发结晶工艺、主烟道雾化蒸发工艺以及旁路烟道蒸发工艺为目前可选择的几种尾水固化工艺。1）多效蒸发结晶工艺。多效蒸发结晶工艺是在国内应用较为广泛、技术成熟的机械蒸发工艺，几个蒸发器串联在一起，组成多效蒸发废水，原液由浆液泵抽进加热器底部，来自汽机的蒸汽加热废水，产生的蒸汽作为二次蒸汽用作下一效热源，流体继续返回到加热器，继续循环。2）机械蒸汽再压缩蒸发结晶工艺。机械蒸汽再压缩（MVR）蒸发设备是一种新型高效节能的蒸发设备，采用电能为主要能源，MVR浓缩蒸发主要是物料浓缩蒸发过程中会产生大量二次蒸汽，这些二次蒸汽经过压缩机的压缩，压力和温度得到了提升，再次被送到浓缩蒸发系统加热室内，当做加热蒸汽热源即生蒸汽使用，使料液维持蒸发状态，而加热蒸汽将热量传递给物料本身之后冷凝成水，冷凝水可以作为工业用水回收利用，原来要废弃的蒸汽得到了充分的利用，回收了潜热，又提高了热效率。

结语

电絮凝处理工艺具有前期投入小、系统结构简单、适用范围广等优点，在燃煤电厂含硫废水处理中有着明显的优越性。因此，燃煤电厂应当充分重视电絮凝技术的引进和推广，并配备相应的废水稀释、沉淀等预处理设施，合理控制处理工艺的各个环节，以提升含硫废水的处理效率，实现经济效益与环境效益的统一。

参考文献

[1]周洋，许颖.燃煤电厂FGD系统脱硫废水零排放工艺应用现状研究[J].广东化工，2016，11（43）：140-142.

[2]张净瑞，梁海山，郑煜铭，等.基于旁路烟道蒸发的脱硫废水零排放技术在火电厂的应用[J].环境工程，2017，35（11）：5-9.

[3]王群奎，晋银佳，宋达，等.某300MW燃煤机组脱硫废水旁路烟道蒸发系统设计[J].华电技术，2020，42（3）：19-23.