燃煤電廠脫硫廢水零排放技術現狀與發展

劉圣楠

（包頭東華熱電有限公司，內蒙古 包頭 014040）

隨著燃煤電廠水系統的梯級利用，脫硫廢水處于全廠水處理的最末端環節，雖然脫硫廢水水量很小，但因其水質波動大、含鹽量高，已成為燃煤電廠中最難處理的廢水。隨著我國環境保護政策、法規的逐漸完善，環境污染治理水平的不斷提高，特別是《水污染防治行動計劃》發布之后，燃煤電廠脫硫廢水的零排放處理已經迫在眉睫，成為燃煤電廠廢水系統研究的一個重要方向。

1 脫硫廢水零排放技術現狀

脫硫廢水零排放的實質在于廢水的固化，即將廢水中清潔的水進行分離，廢水中的石膏、粉塵、雜鹽進行固化干燥；而零排放的經濟性主要取決于廢水能否低成本地濃縮減量。燃煤電廠濕法脫硫廢水的水量水質，與機組燃料成分、脫硫吸收劑、脫硫水源等多種因素有關。脫硫廢水具有TDS高（通常在10～50g/L）、氯離子濃度高（通常在5～20g/L）、鈣鎂硬度高等特征，此外廢水還有少量的重金屬、氟化物等危險物質。針對燃煤電廠脫硫廢水的水質特點，綜合分析國內外脫硫廢水零排放技術現狀，脫硫廢水零排放工藝可歸納為三個關鍵環節：預處理、濃縮減量、干燥或結晶。依據廢水濃縮和固化的不同方式進行分類，濃縮可分為熱法濃縮、膜法濃縮，固化可分為結晶分鹽、干燥不出鹽兩種。

2 脫硫廢水零排放技術

脫硫廢水pH值一般在4～5之間，懸浮物（石膏顆粒、燃煤飛灰等）質量分數可高達5%～10%，同時，廢水氟化物、化學需氧量（COD）和重金屬超標，鹽分極高，含大量的等。目前，脫硫廢水零排放技術主要有蒸發結晶技術、主煙道蒸發技術及旁路熱煙氣蒸發技術等。

2.1 蒸發結晶技術

蒸發結晶技術指利用高溫對廢水進行蒸發濃縮，95%的廢水經過蒸發、冷凝后可被再利用，而剩余5%的濃漿經處理后變為固體顆粒，根據其成分進行回收處理。目前成熟應用的蒸發結晶技術主要有多效蒸發（MED）、蒸汽機械再壓縮（MVR）、熱力蒸汽壓縮（TVR）、低溫常壓蒸發（NED）。MED和MVR在國內電力行業均有應用實例，如廣東河源電廠采用了MED技術。NED在國內電力行業無應用實例，但在石化行業有應用實例。該處理工藝成熟，蒸發回收后的水質良好。但脫硫廢水中含有Ca2+，Mg2+，需經過軟化處理或者使用阻垢劑來防止在蒸發過程中出現結垢，增加了運行成本。而且濃縮液蒸發產生的結晶鹽固體純度低，增加了后續處置費用。總體來看，蒸發結晶有技術成熟、可靠性高、水分可回收利用等優勢，但需要進行復雜的預處理環節，軟化成本高，且蒸汽熱耗量大，相對經濟性較差。

2.2 主煙道蒸發技術

煙道蒸發是在煙道中利用煙氣的余熱將霧化后的廢水完全蒸發，將廢水中的污染物轉化為固體結晶物或鹽類，最終被除塵器捕集，從煙道中去除，實現脫硫廢水的零排放。煙道蒸發分為主煙道蒸發和旁路煙道蒸發2種。主煙道蒸發技術指將脫硫廢水采用雙流體噴嘴霧化噴射于空氣預熱器（以下簡稱空預器）和除塵器之間的煙道內，利用低溫煙氣余熱將水分蒸發的技術，其產生的結晶鹽和固體雜質隨煙氣進入后續除塵器被捕捉。由于空預器和除塵器之間煙氣的溫度一般僅有110～150℃，廢水的蒸發速度較慢。同時，受除塵器入口煙道蒸發空間的限制，水分需要在1.0～1.5s完成蒸發。因此，往往需要對脫硫廢水先進行濃縮減量，以降低在熱量和空間上的需求。常規的濃縮減量方法有膜法和熱濃縮法等，一般采用反滲透（RO）膜、常溫常壓蒸發器等設備。

2.3 旁路熱煙氣蒸發技術

旁路蒸發技術已成為目前脫硫廢水零排放處理關注的熱點，主要包括旁路煙道蒸發技術與旁路塔蒸發技術。1）旁路煙道蒸發是利用煙氣余熱進行廢水蒸發結晶的技術。抽取部分空預器前350℃左右高溫煙氣，將廢水泵送至蒸發結晶器的噴淋區，利用雙流體霧化噴頭將廢水霧化成小液滴，廢水在短時間內蒸發結晶，產生的結晶鹽隨煙氣被電除塵器捕集。2）旁路塔蒸發技術還可以細分為雙流體噴霧蒸發與旋轉噴霧蒸發。采用雙流體噴霧蒸發技術時，為了保證噴嘴的正常運行，對廢水預處理要求較高，存在預處理設備投資與運行成本增加的問題。而采用旋轉噴霧蒸發技術對廢水要求較低，具有更好的適應性。

采用主煙道蒸發技術時，由于煙道內流速快、液滴停留時間短，存在無法完全蒸干的風險，如脫硫廢水處理量大會導致主煙道過長。旁路塔蒸發技術可以使液滴停留時間延長，更利于蒸發，符合燃煤電廠實際情況。

3 結束語

電廠廢水零排放是目前及未來電力環保的必然要求，大多數舊電廠的預處理技術仍采用三聯箱設備，或對現有設備進行改造；對于新建電廠，針對不同電廠的廢水特點，預處理環節有時可省略，減少廢水處理的投資及運行成本。對于硬度較低的廢水可利用膜法進行濃縮處理，可實現較高的濃縮倍率，但其較高的投資及運行成本有待解決。