火力發電廠脫硫廢水處理方式的改進與探討

摘要：我國是煤炭資源豐富的國家，火力發電在發電行業占比超70%，大多數燃煤電廠采用石灰石脫硫濕法工藝對煙氣脫硫，隨著國家環保要求嚴格，脫硫廢水含有重金屬離子引起人們的重視，我國脫硫廢水零排放技術路線多樣化發展，常規脫硫廢水排放系統具有工程投資大、運維費用高等特點。國內電站脫硫廢水處理系統采用調節pH，投加有機硫，濃縮澄清后產水用于干灰拌濕。常規工藝易發生管路堵塞，導致出水水質超標。為實現火電廠脫硫廢水處理，尋找先進的處理工藝，推廣應用先進技術，減輕運行勞動程度。針對火電廠脫硫廢水處理方式等進行分析，提出應用于或電廠脫硫廢水處理新工藝。

關鍵詞：火電廠;脫硫廢水處理;處理技術工藝

中圖分類號：X773 文獻標識碼：A 文章編號：2095-672X（2020）12-00-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2020.12.048

Improvement and discussion on treatment methods of desulfurization wastewater in thermal power plants

An Haopeng

（Huadian Inner Mongolia Energy Co.，Ltd.，Baotou Power Branch，Baotou Inner Mongolia 014013，China）

Abstract：China is a country rich in coal resources.Thermal power generation accounts for more than 70% of the power generation industry.Most coal-fired power plants use limestone desulfurization wet process to desulfurize flue gas.With strict national environmental protection requirements， desulfurization wastewater contains heavy metal ions.People pay attention to the diversified development of my country's zero-discharge desulfurization wastewater technology routes， and the conventional desulfurization wastewater discharge system has the characteristics of large engineering investment and high operation and maintenance costs.The domestic power plant desulfurization wastewater treatment system adopts pH adjustment， adding organic sulfur，and the water produced after concentration and clarification is used for dry ash mixing and wetting.The conventional process is prone to pipeline blockage， which causes the effluent quality to exceed the standard.In order to realize the desulfurization wastewater treatment of thermal power plants，it is necessary to look for advanced treatment technology，promote the application of advanced technology，and reduce the degree of operation labor.Analyze the methods of desulfurization wastewater treatment in thermal power plants，and propose new processes for desulfurization wastewater treatment in power plants.

Key words：Thermal power plant;Desulfurization wastewater treatment;Treatment technology

我國是多煤少油國家，煤炭在我國石化能源結構中占比76%，隨著我國經濟快速發展，我國煤炭生產消費加快，煤炭生產總量超過世界一半以上，煤炭消耗迅速增加為我國經濟發展帶來能源動力，同時帶來嚴重環保問題。我國工業SO2排放90%來自燃煤，國家采取指標限制等環保政策，但每天排放量很大。近幾年，東部地區霧霾天氣嚴重，對農作物和人體健康等方面造成巨大損害。成為制約我國和社會可持續發展的重要因素。隨著人們生活水平提高，對SO2排放治理非常迫切。綠色發電成為發電廠未來發電的戰略方向，大部分火電廠煙氣脫硫采用爐外大濕法，去除煙氣中的二氧化硫，脫硫中產生廢水，由于懸浮物和溶解固形物超標，脫硫廢水處理是火電廠工業廢水處理的難題，如何選擇合理處理工藝優化技術措施，使處理廢水達到重復利用目的，是發電企業面臨的重要問題。

1 國內外相關研究

火電廠煙氣脫硫是世界上唯一大規模商化應用的脫硫方式，國外脫硫技術研究始于19世紀50年代，成功控制二氧化硫污染問題，發達國家形成煙氣脫硫等環保相關產業。我國自60年代開始進行煙氣脫硫研究，80年代開始列為重點課題。21世紀以來，隨著人們生活水平提高，國人對綠色生活訴求強烈，國家對SO2排放要求日益嚴格。燃煤火電廠需上脫硫裝置，否則罰款停產處理[1]。

1.1 國外火電廠煙氣脫硫廢水處理狀況

國家出臺系列政策對電廠采取脫硫上網電價補貼措施，我國脫硫裝備制造水平走在國際前列，部分發電廠脫硫裝置排放濃度降至10mg/Nm3以下。90年代末至新世紀初歐美地區開始重視燃煤電廠脫硫廢水污染問題，很多國際公司加強脫硫廢水處理研發，歐美國家使用研發的技術包括自然沉淀法，生物處理法等，針對不同水量特征可以選擇不同處理技術。自然沉淀法是采用人工水塘，沉淀脫硫廢水中的懸浮性固體，采用兩個水池輪流運作方式。自然沉淀法成本低，有的電廠脫硫廢水流入水塘前添加絮凝劑增加固體沉淀。理化沉淀法是添加化學藥劑，經過飽和絮凝等方式去除固體重金屬離子，優點是可除掉大部分重金屬，可作為后續處理預處理，缺點是無法滿足最新排放標準[2]。

鐵法是采用零價鐵還原特性，對溶解性重金屬離子還原沉淀方法，實現對硒酸根還原反應工程性使用，需要加入大量酸和堿調整pH值，為達到較快反應速度減少反應器尺寸，采用蒸汽加熱脫硫廢水，經沉淀產生大量污泥增加運行成本。技術優點是對重金屬污染物高效去除，可達到美國排放標準。出水通常低于10ppt痕量。不需對高效物化法處理。含硝酸濃度高的廢水反應速度較慢，某些水質下取得較好效果，對大范圍適用有待實驗。

1.2 國內火電廠煙氣廢水處理現狀

水資源問題是制約我國工業發展的瓶頸，隨著《新環保法》，《水污染行動計劃》等系列法規政策出臺實施，實現節水成為必然選擇。尋求工藝穩定性強的水處理工藝，成為產業發展的內在需求。脫硫廢水零排放尚無統一標準，系統運行穩定性不高，生活污泥處置難度大等問題，成為產業化推廣應用的障礙[3]。

典型燃煤發電廠濕法脫硫廢水含有大量鹽分，重金屬離子，含有難處理的COD等，水質呈弱酸性，廢水處理難度較大。脫硫廢水常規預處理工藝中添加大量熟石灰，導致水硬度離子含量高，水中含量較高的鈣鎂離子導致處理設備結垢污堵，脫硫廢水水質成分復雜，污染物嚴重超標。水中硫化物含量高，不及時處理會對自然環境破壞。脫硫廢水受脫硫工藝等多種因素影響，水質變化大。脫硫廢水水質控制行業標準《火電廠濕法脫硫廢水水質控制在指標》對廢水中汞鎘鉛等指標限制，貢的最高排放限值為0.05mg/L，目前較老的火電廠廢水排放按《污水綜合排放標準》控制，標準規定控制項目不完全適用脫硫廢水。

2015年國務院發布《水污染防治行動計劃》強調強化對水污染治理力度，燃煤發電廠廢水成分復雜引起業界關注，行業內脫硫廢水排放提上日程，工程案例是利用濃縮工藝對廢水減量化處理，濃縮水進入蒸發器結晶生成固態鹽。脫硫廢水零排放技術近幾年發展，技術工藝無線無長期穩定運行經驗。目前，成熟的常規脫硫廢水排放工藝包括膜系統濃縮、立式降膜MVR蒸發器蒸發結晶等處理工藝段組合。單位運行成本在30-120元/t水。系統具有工程投資大，運維費用高等缺點，機組利用小時數持續下降，電價長期持續低位運行下，廢水處理投資對電廠造成很大環保負擔。

2 火電廠脫硫廢水處理技術改進

2.1 火電廠脫硫廢水水質特征

石灰石濕法煙氣脫硫技術具有設備布置緊湊，脫硫效率高等優點，成為我國電廠脫硫主流處理工藝，濕法煙氣脫硫工藝中煙氣中F-和Cl-溶解，使漿液離子濃度升高，F-與漿液鋁聯合屏蔽石灰石溶解，漿液中Cl-濃度升高影響脫硫效率。為維持系統穩定運行，保證脫硫效率，需控制Cl-濃度，要求低于20g/L，3臺135MW鍋爐廢水產量為8-10m3/h。

脫硫廢水水質受脫硫系統運行控制參數等影響較大，多數電廠廢水中懸浮物、硫酸鹽等超排放標準值，廢水中污染物超標現象普遍，頻率較高的有硫化物、鎘等。超標數量最多的是汞。脫硫廢水中CODcr檢測超標由于亞硫酸鹽等還原性物質造成，廢水中氯離子是關鍵因素。廢水中CL-含量占10 000-20 000mg/L，主要陽離子為Ca2+，占脫硫廢水中陽離子總量的30%，主要陰離子為Cl-，占陰離子總量的40%。

2.2 傳統脫硫廢水處理技術

當前火電廠脫硫廢水處理應用廣泛的是化學混凝沉淀法，三聯箱法處理工藝流程是將脫硫廢水引入三聯箱，在中和箱投加石灰乳等，形成固體沉降物在硫酸氯化鐵下在沉降箱完成固液沉降分離，未處理完的重金屬清液自流入絮凝箱，在PAC作用下將微小SS等污染物形成絮凝物，進行固液分離后在氧化箱投加氯酸鈉處理，清水達標排放送往指定位置綜合回用。預澄清池分離污泥通過輸送泵送往石膏皮帶脫水機，污泥定期排往污泥收集池，通過輸送泵送往壓濾機脫水后無害化處理。少量收集池上清液返回三聯箱進水口處理。傳統工藝中投加水處理劑7種以上，包括碳酸鈉、PAM、次氯酸鈉等。大部分處理劑需配制成水劑，部分處理劑有毒性，需配備藥劑，部分藥劑配置困難。三聯箱處理工藝需同步增加配置獨立加藥系統，設備較多，運行成本高，處理效果差。核心設備占地面積約30㎡。具有工藝復雜，設備布置復雜等特點，難以達到預期效果。

2.3 新型脫硫廢水處理技術

傳統三聯箱處理技術系統復雜，人員勞動強度大等問題，很多火電廠脫硫廢水處理系統進行改造，引進高效復合絮凝劑處理工藝，向廢水中投加復合絮凝劑，高效完成重金屬吸附過程，去除懸浮物SS，COD，硫化物等污染物后，清水經水口溢流入清水箱，達標排放綜合回用。投加高效復合藥劑固體粉末狀，處理劑無毒性，通過給料機投進廢水。

火電廠廢水零排放是脫硫廢水處理最終目標，處理后形成內部循環利用，技術關鍵是廢水處理回收。火電廠廢水零排放技術包括蒸發結晶法和煙道蒸發法。蒸發結晶法是廢水處理中采用蒸發結晶對廢水濃縮處理，廢水進入蒸發結晶系統，可以形成冷凝水。技術采用工藝有機械蒸氣再壓縮，多級閃蒸工藝等。結晶工藝有工晶冷凍與閃蒸罐結晶，結晶鹽處理后達標進行二次利用。蒸發結晶優勢是操作簡單，缺點是實際操作中易產生管路結垢。

煙道蒸發工藝是新型脫硫廢水處理技術，在煙道中對脫硫廢水噴霧蒸發，技術應用中需用噴霧干燥技術，在鍋爐尾部可設置霧化噴嘴，利用高溫煙道瞬間蒸發，不同于傳統處理方法，對石膏使用量較少，降低脫硫廢水處理成本。煙道蒸發法處理脫硫廢水中需要面積小，消耗能量低，適用于大小型火電廠。缺點是處理廢水后存在蒸發不完全，煙道蒸發工藝處理脫硫廢水中對煙氣流速等要求較高，可能對脫硫廢水處理產生影響。

3 結語

隨著國家環保政策的出臺，如何處理脫硫廢水成為發電企業首要解決的問題。國內電站脫硫廢水處理系統通常加入石灰，有機硫等藥品，采用三聯箱工藝，澄清池排泥經脫水機制成泥餅外運。三聯箱，污泥脫水機等設備易發生泥渣堵塞，造成大量廢水外排。采用高效復合絮凝劑處理脫硫廢水符合國家環保政策要求，節約投資初期成本，可推廣應用。我國脫硫廢水零排放技術應用中存在很多問題，主要是需要較高運行費用，存在技術不成熟問題。火電廠要實現廢水零排放，要結合實際比較相關方法，對產生結晶鹽進行妥善處理。

參考文獻

[1]郭遠建.火力發電廠脫硫廢水處理方式的改進與探討[J].當代化工研究，2020（09）：109-110.

[2]李金傳.一種新型火電廠脫硫廢水處理系統設計與研究[D].北京：華北電力大學，2018.

[3]楊東月.燃煤電廠煙氣綜合凈化技術研究[D].北京：華北電力大學，2015.

收稿日期：2020-09-08

作者簡介：安皓鵬（1987-），男，漢族，本科學歷，工程師，研究方向為火電廠環保設施運行。