火力发电厂烟气脱硫废水处理

窦伟欣

（中煤能源新疆煤电化有限公司，新疆 昌吉 831799）

0 引言

随着我国经济社会的快速发展，火力发电厂的环境问题日益突出，引起了人们的广泛重视。通过对目前我国火力发电厂烟气脱硫废水治理的研究发现，当前火力发电厂烟气脱硫废水治理技术还没有被普遍采用，并且在实践中受到了很大的制约，行业内亟须建立一套可行的、高效的、环保的解决方案。对烟气脱硫废水进行高效治理，既能促进电厂的发展，还能保护生态，对于电厂可持续发电、绿色发电具有重要的现实意义。本文从烟气脱硫废水治理工程的角度出发，对其设计中应注意的问题进行了分析，并对烟气脱硫废水处理工艺控制的重点进行了简单的阐述。力求为业内建立安全高效的烟气脱硫废水处理流程和体系提供参考。

1 我国电厂环境污染现状

中国存在严重的大气污染、水污染问题。中国很多城市的空气质量指标均超标，造成了严重的污染。空气污染包括二氧化硫、烟尘等，二氧化硫的主要来源是燃煤，二氧化硫会导致酸雨，直接破坏树木、建筑、土壤，造成粮食、水果、蔬菜的减产，还会直接被吸入体内，导致呼吸道疾病。由于大量的烟气从电厂排放出来，对大气造成了极大的污染[1]。上述两种常见的大气污染物与火力发电厂都有密切的关联。

发电站排放的废水未经严格的处理，污染了水源，土壤，空气，对周边环境造成严重的污染。电厂排放出来的污染物是很难被自然分解的，自然也就不可能利用自身的净化能力来进行净化，因此排放出来的污染物会对周围的环境造成很大的破坏，对居民的生存环境造成了很大的影响。目前，我们国家也在大力推进环保政策，对环境污染进行了积极的处理，对企业的管理也更加严格。电厂要想继续发展，就必须采用脱硫技术的处理废水。

2 火力发电厂烟气治理路径

2.1 湿式除尘器

目前，国家正致力于实现能源结构的现代化，其中发电站以火力发电、水力发电、风力发电为主。在2017年，火力发电、水力发电的发电量占全国总发电量的73.48%，17.24%。由于火力发电厂的烟尘对生产环境的污染很大，因此必须对其进行高效的处理[2]。

湿法除尘又叫除雾器，它是指在空气和液相的作用下，减少空气中的杂质含量，从而达到控制烟尘的目的。鉴于火力发电厂烟气量大，可以采用高效湿法除尘，湿法除尘效果达到99.5%。在热电厂使用最多的是文丘里洗涤器，它具有60～90m/s 的气流速度，0.3～1.5L/m3的液体比率，3000～8000Pa 的压力损耗，0.1μm 的分离直径。火力发电厂烟气处理时，除尘效率、操作弹性、疏水性黏性、腐蚀性、耗水量、泥浆处理、操作和维护等是湿法除尘设备选用的重要参数，要根据烟气实际情况，选用合适的湿式除尘器。

2.2 布袋式除尘器

在火力发电厂烟尘治理中，布袋除尘是与湿法除尘设备相配套的，采用了干式除尘技术，可以有效地过滤烟气中的粉尘，达到了烟气净化的要求[3]。

目前用于火力发电厂烟气治理的袋式除尘器，其结构包括卸灰阀、支架、灰斗、箱体、滤袋、袋笼、电磁脉冲阀、储气罐、喷嘴、清洁室、顶盖。该系统由净化出气口和含粉尘的进气口组成。含尘烟气从进气口进入灰斗和箱体，在除尘设备的作用下，将烟尘中的粉尘沉淀下来，再经过除尘设备的净化，实现了烟灰的过滤，通过出气口将净化后的烟气排放出去。由于布袋除尘器的结构比较复杂，其工作状况会对净化效果产生很大的影响，所以要经常对它进行维护和维修，同时要进行一些性能试验，比较了试验结果和正常工作情况，确定了布袋式除尘器的故障和隐患，使其能够充分地满足烟尘治理的需要。

3 火力发电厂烟气脱硫废水处理系统设计

随着人们环境保护意识的增强，烟气脱硫废水的处理在电厂生产中的应用越来越受到重视，同时也逐步建立起了一个完善的工艺体系。本文将对烟气脱硫废水的水质状况进行分析，并用流程简单地描述治理流程。

3.1 烟气脱硫废水的水质分析

只有掌握了烟气脱硫废水的组成成分和水质控制标准，才能进行烟气脱硫废水的设计。燃煤电厂烟气脱硫废水的水质、水量一般由各种因素决定，其中有工艺是否完善、烟气成分、吸附剂等。在废水中，除亚硝酸盐、氟化物、氯化钙等杂质外，还含有硫酸钙、悬浮物、絮状物等，还含有汞离子、砷离子、镉离子、锌离子、镁离子等重金属离子。但由于不同的燃煤电厂，其燃烧煤的用量、石灰石的组成都有很大的差异，从而导致了废水中的这些物质和含量的变化。通过对近几年的烟气脱硫废水的水质分析，发现废水中的悬浮物、重金属等污染物含量较高，必须严格控制，特别是在污染物的浓度方面，自然环境对重金属的去除和净化能力较差；从而导致污染物在自然界中不断积累，从而对人体的健康造成严重的危害[4]。

3.2 烟气脱硫废水处理过程

在火力发电厂，烟气脱硫废水的治理有几个关键环节，一般分为中和、沉降、絮凝、浓缩、澄清、污泥的处理。在这些分离的过程中，废水的输送和排放过程必须是连续的、自动的，也就是说，在输送管道的重力作用下，废水的自流式流动，从而达到了烟气脱硫废水的目的。具体流程如下：通过中和箱、沉淀箱、絮凝箱等方法，达到对废水中离子浓度的控制；控制絮凝剂的含量，然后用清水进行净化，在处理废水前进行pH 的控制。

另外，对于废水的运输渠道也有严格的规定，因为废水中的重金属离子会对管线造成一定的腐蚀，所以要格外的重视。要使用防腐的材料，包括设备、管道、阀门等。

4 烟气脱硫废水处理工艺的控制要点

根据对烟气脱硫废水中的污染物组成进行了初步的研究，将其分成了两大类别：①采用物理处理法将脱硫废水中的重金属进行物理沉淀；②通过化学处理方法可以将之前加入的化学药品进行处理，通过过滤、沉降、澄清等工艺，使废水达标排放。

4.1 物理处理方法的控制要点

通过中和箱、沉降箱、絮凝箱等方式，实现了对废水的离子浓度和絮状物的含量控制，即在中和工艺完成后，通过物理方法将废水中的沉淀物与絮状物进行分离，以减少烟气脱硫废水中重金属离子、絮状物的浓度，确保废水经过处理后达到达标排放标准。应该指出，在烟气脱硫废水中，组成成分复杂，离子不能完全沉淀，仅通过过滤除去已沉淀的部分，所以烟气脱硫废水还没有得到妥善的治理。其实，烟气脱硫废水处理系统中，两种方法都是互相渗透的，并非单一的方法可以达到的。

通过以上流程，可以看出，经过中和后的烟气脱硫废水，再进入沉降槽进行沉淀，这个过程中加入一定数量的有机硫化物和铁质，使其与残余的重金属发生反应，从而达到控制分离效果的目的。在对所得到的絮凝物进行处理时，要加入适当的混凝剂、助凝剂使其从细小的絮凝物中凝结成更大的颗粒，如硫酸铝、硫酸亚铁、三氯化铁等。此外，搅拌设备也是其中必不可少的一部分，以确保废水处理的有效性[5]。

4.2 化学处理方法的控制要点

化学法就是通过加入一些化学试剂，将有害的重金属、微量元素等物质控制，这个过程的关键就是要掌握好化学试剂的使用。

根据现有的实验结果，氢氧化钠可以作为一种重要的化学物质，因为它可以与金属离子发生化学反应，从而产生沉淀，如氢氧化镁。将废水中的重金属以沉淀的方式排出，再用净化装置将其过滤出来，减少了对环保的污染。石灰石、碳酸钙、苛性钠等是常用的中和药物，其中石灰石具有取材方便、价格低廉、同时对中和处理有明显的作用，因此在电厂中得到了大量的使用。这里要特别指出的是，为了保证经过处理后的烟气pH适宜，并且大多数的金属离子会以氧化氢的形态析出，一般采用石灰、石灰石等混合料的浓度为20%。如泥浆浓度过高造成计量泵阻塞，可以适当地减少泥浆的含量，从而起到更好的中和作用。

4.3 膜工艺方法的控制点

膜法脱硫废水处理是在完成物理和化学处理的基础上进一步淡化和浓缩的技术，目标是实现脱硫废水近零排放。系统过程可根据废水含盐量自动调整关键运行参数，确保各单元物料平衡匹配，从而确定系统运行参数和工作条件，计算出系统连续运行的最佳工作条件，实现脱盐和脱硫废水的高速率浓缩，实现优化运行、无人值守。其最大缺点是处理成本高，而处理能力小。

4.4 膜法浓缩减量技术

膜法浓缩减量技术以反渗透膜、纳滤膜、正渗透膜、电渗透膜等为主。而反渗透则是通过不同的压差法对不同的溶剂进行不同的处理。该工艺因其安全性、高脱盐效率、出水稳定性好、能源消耗小等特点而受到人们的欢迎。根据压力和构造的不同，可以分为高压、盘管和特种管道3 种类型。而纳米过滤技术在低浓度负离子的情况下，特别是对低分子量的有机污染物具有明显的抑制作用。正向渗滤技术是一种新型的净水净化与脱盐技术，它的关键是通过对有效萃取溶液产生较大的压差，从而促使水分的自然、有选择地进行扩散，具有出水质量高、能耗低、结垢少等特点。而电解渗透法是通过膜的选择性渗透，从而达到对污水进行富集和脱盐的目的。由于它对药物的要求低，可以降低对周围的环境的影响，但其对污水的硬度和难离性的杂质的清除作用不大。无论是精炼或精炼，都要根据具体的实际情况，从技术成熟度、运行成本和投入成本等方面进行探讨。目前，化工+微过滤技术最具有经济效益和技术前景。这是一种新型的综合防垢预处理+纳滤+机械蒸汽再压污水的一体化处理技术，实现预处理、分盐浓缩和蒸发结晶一体化，节约了15%的资金成本。通过对各种不同类型的膜分离技术的实验研究，发现盘管电渗透法具有很高的脱盐效果。因此，薄膜浓缩技术在系统能耗低、浓缩能力强、离子选择性除去方面有着很大的优越性，但投入和运营费用高，容易结垢堵塞，预处理要求高。发展国内新的膜材，减少操作和维修费用，并进行多种配置，是未来薄膜富集技术发展的必然方向。

4.5 冲灰排水处理与回用

在冲灰液排放时，通过烟气中的SO2和CO2，可以将冲灰液中的碱液和杂质中和。为了使冲灰水中的钙质快速溶出，必须在泥浆泵之前安装一个砂浆槽。为有效地利用污水资源化，大部分电厂均已建立起一套比较完备的再生处理体系，并在此基础上添加了阻垢物，以避免系统中管路的污染。

5 烟气脱硫废水处理工艺流程

5.1 中和箱

将硫酸溶液添加到一个中和槽里，当pH 达到一个临界点的时候，就可以将水中的酸性成分中和，在此期间，大量金属离子会沉淀下来。

5.2 沉降箱

在沉淀箱中添加了一些不能生成氢气的重金属，然后再加入有机硫溶液。里面有一个酸碱监视器，可以随时监控溶液的pH，从而可以通过调节溶液的酸性和碱性来控制溶液的用量，从而保持溶液的pH 平衡。

5.3 絮凝箱

废水在两个阶段进行了集中和处理，其悬浮液的粒度相对较低，不易沉淀，难以利用引力进行分离。通过添加聚四氟乙烯和聚氯化聚丙烯酰胺来提高其沉淀性能和提高其混凝性能。

5.4 澄清池

澄清池的水是从中央流入的，多余的水会从上方流出，通过净化槽后，会随着清水分离沉下。然而废水pH 超过9，不能满足排污要求，必须添加盐酸中和。

6 烟气脱硫污水处理技术的应用前景

当前，生态环境问题日益严峻，为了适应新的发展趋势，电厂污水治理技术也亟待在技术与流程上进行合理的优化；在国内的技术开发中，借鉴国外的先进技术，改进适合国情的烟气脱硫技术，随着人们对环境保护的要求越来越高，这种工艺必然会在各个电厂得到最大的应用。

7 结语

随着我国经济的迅速发展，火力发电厂面临着严峻的挑战，在提高发电效率的同时，其排放的烟气脱硫废水也是一个不容忽视的问题，如果没有经过妥善的处理，对人类和自然界都是一场巨大的灾难。本文就火力发电厂烟气脱硫废水治理技术的现状进行了综述，提出了一套处理系统，并从中抽取了几个主要的控制要点，进行了简单的分析。同时，也希望各电厂对烟气脱硫废水的治理工作给予足够的重视，确保废水达到达标排放。