應用于燃煤電廠脫硫廢水零排放的幾種技術路線研究

摘 要：本文主要對燃煤電廠脫硫廢水零排放技術產生原因及背景進行了介紹，提出了兩大類（蒸發結晶、煙氣蒸發）工藝路線，從路線對比、投資成本、運行成本等進行了對比，以及對脫硫廢水零排放現狀進行了分析。

關鍵詞：脫硫廢水；零排放；蒸發結晶；環保

1脫硫廢水特點及“零排放”產生背景

為了保持脫硫裝置中循環漿液離子的平衡，不得不排出一部分廢水來保證脫硫系統的連續運行，這就是脫硫廢水的來源。廢水中含有的雜質主要包括懸浮物、過飽和的亞硫酸鹽、硫酸鹽以及重金屬，其中很多是國家環保標準中要求嚴格控制的第一類污染物，處理起來比較困難，目前處理工藝投資成本高，運行不穩定，會產生一部分固廢無法回收利用，運行成本高。 因此，實現脫硫廢水零排放，是當今燃煤電廠急需解決的問題。

2“零排放”技術路線及簡介

2.1蒸發結晶路線

2.1.1不軟化+直接蒸發結晶

脫硫廢水不經過任何處理，直接進入蒸發結晶系統，進行固液分離，優點是工藝路線短，設備投資少，缺點是廢水沒有經過預處理，蒸發結晶系統易結垢，需要經常定期清洗，維護成本較高。

2.1.2軟化+正滲透+蒸發結晶

脫硫廢水經過軟化澄清后，通過正滲透膜經過一定濃縮后，進入蒸發結晶系統，此路線優點是經過軟化后，水質較好，對蒸發結晶系統影響較小，設備能夠長期穩定運行，缺點是需要加藥軟化，運行成本較高。

2.1.3軟化+多效蒸發結晶

脫硫廢水經過軟化澄清后，進入多效蒸發結晶系統，多效蒸發系統，是相對于單效蒸發系統提出的，多效蒸發是將前效的二次蒸汽作為下一效加熱蒸汽的串聯蒸發裝置。在多效蒸發中，各效的操作壓力、相應的加熱蒸汽溫度與溶液沸點依次降低。此路線優點是經過軟化后，水質較好，對蒸發結晶系統影響較小，設備能夠長期穩定運行，缺點是需要加藥軟化，運行成本較高。

2.1.4軟化+反滲透+蒸發結晶

脫硫廢水經過軟化澄清后，通過反滲透膜經過一定濃縮后，進入蒸發結晶系統。此路線優點是經過軟化后，水質較好，對蒸發結晶系統影響較小，設備能夠長期穩定運行，缺點是需要加藥軟化，運行成本較高。

2.1.5軟化+超濾+納濾+反滲透+MVR蒸發結晶

脫硫廢水經過軟化澄清后，通過膜系統（超濾+納濾+反滲透）經過一定濃縮后，進入MVR蒸發結晶系統。MVR蒸發系統，即將蒸發后的二次蒸汽利用蒸汽壓縮機再壓縮，提高二次蒸汽的溫度和壓力，再次被送入到加熱室作為熱源來加熱原水，放熱后蒸汽冷凝成為冷凝水回收。此路線優點是產出水可直接供企業回用，并對廢水中的污染物進行分質處理，實現副產物的綜合利用。

2.2煙氣蒸發路線

利用燃煤電廠特有的煙氣系統，利用鍋爐煙氣的熱量實現廢水的蒸發。

2.2.1振動膜+高溫煙氣蒸發

廢水經初步物理沉淀澄清后，不需要進行軟化預處理，采用震動膜的形式進行濃縮減量。

震動膜主要有兩個部分組成，膜組和使膜組產生往復運動的震動機械。膜組里是圓形的平板，膜片可按需求使用不同精度的膜材。膜片與膜片間隙比較大，有3mm，進口通道比較寬，不容易在進口位置產生結垢。進液通過壓力從進口流到濃液口。在進料泵壓力下，清液通過膜片，鹽分被截留。膜組剖面示意見圖1

整個膜組座在一組震動機械上。震動機械是采用馬達和偏心軸承，生產約每秒50HZ的頻率傳到整個膜組。在膜面來回往復震動，在膜面產生強大剪切力，鹽分難以停留在膜面，防止膜面產生表明結晶。在高鹽濃度下，結晶和未結晶的鹽分被推倒濃液口外排。振動機械示意見圖2。

由于震動膜采用高頻震動提高膜面剪切力，對廢水除硬沒有太大的要求，使脫硫廢水可以在不除硬度的前提下進行濃縮。脫硫廢水經震動膜濃縮減量后，通旁路煙氣干燥塔蒸發。

2.2.2高溫雙流體霧化蒸發

基于旁路煙氣直接蒸發的脫硫廢水，脫硫廢水不需要預處理，脫硫廢水經初步物理沉淀澄清后，直接進入干燥塔進行煙氣干燥。

2.2.3軟化+膜濃縮+高溫煙氣蒸發

脫硫廢水經初步物理沉淀澄清后，依次進行水質軟化預處理、膜法濃縮減量系統，旁路煙道蒸發系統。其中沉淀軟化處理加入絮凝、助凝劑等藥劑，高效去除懸浮固體顆粒和重金屬等，降低膜法濃縮減量系統膜結垢風險。

旁路煙道入口位于SCR后、空氣預熱器前煙道。出口位于空氣預熱后，除塵器前煙道。旁路煙道入、出口通過電動隔離擋板實現與主體煙道的隔離，保障電廠的穩定運行。旁路煙道入口加設電動調節擋板以調節煙氣的流量、流速，保障液的高效蒸發。反滲透濃水經廢水管道輸送至旁路煙道內的旋轉霧化噴頭。霧化液滴與高溫煙氣在旁路煙道內充分混合，在不斷的傳質、傳熱過程中實現液滴的高效蒸發。霧化液滴中所含的鹽類物質在蒸發過程中持續析出，并附著在煙氣中的粉塵顆粒上經旁路煙道出口進入除塵器，被除塵器捕集；蒸發后的水蒸氣隨煙氣進入脫硫塔，在脫硫塔經冷凝后間接補充脫硫工藝用水，最終實現脫硫廢水零排放。

2.2.4高溫離心霧化煙氣蒸發路線

脫硫廢水不經過任何處理，直接進入蒸發塔蒸發。旁路煙道入口位于SCR后、空氣預熱器前煙道。出口位于空氣預熱后，除塵器前煙道。

2.2.5低溫循環煙氣蒸發路線

煙氣在經過空預器、除塵器后的低溫廢煙氣一般仍有130°C的余熱，而此階段煙氣沒有其他借用，屬于廢熱煙氣。

脫硫廢水利用廢熱煙氣的預熱進行蒸發，將脫硫廢水形成泥渣排出。同時經濕化的低溫廢煙氣也有利于后續脫硫塔脫硫工藝，減少脫硫用水量。

幾種煙氣蒸發零排放技術路線對比

3結論

在燃煤電廠中，脫硫廢水處理工藝路線的選擇要同時考慮產生廢水和固體廢物，處理工藝要兼顧設備投資、運行成本、運行維護的復雜程度及結合自身生產的特點，選擇最合適的工藝路線。目前脫硫廢水產生的固體廢棄物，還沒有對其定性是否是危險固體廢棄物，但這部分廢棄物對環境產生不利的影響是現實存在的，因此，如何真正實現零排放，對廢棄物實現分質回收利用，是燃煤電廠需要統籌考慮的一大現實問題。

參考文獻：

[1]謝新各.燃煤電廠脫硫廢水零排放研究[J].中國設備工程，2019（03）：155-157.

作者簡介：

吳根記，（1976.12），工程師，策劃部專工.