關(guān)于火電廠脫硫廢水零排放技術(shù)應(yīng)用

蓋克勤，陳優(yōu)東

（1.華電國際項(xiàng)目管理有限公司，山東 濟(jì)南 250102；2.龍口礦業(yè)集團(tuán)工程建設(shè)有限公司，山東 煙臺 265700）

1 概述

隨著近年來我國以燃煤為主的火力發(fā)電的快速發(fā)展，環(huán)境問題不斷凸顯。受水資源短缺問題的影響，廢水零排放備受關(guān)注。

目前火力發(fā)電行業(yè)高鹽廢水綜合治理處理工藝主要有兩個大方向，一是蒸發(fā)結(jié)晶，二是煙氣余熱蒸發(fā)。因蒸發(fā)結(jié)晶器造價非常高，而煙氣余熱蒸發(fā)受煙氣量的限制，所以目前高鹽廢水綜合治理工藝流程分三個步驟：第一步：預(yù)處理，去除懸浮物、硬度、堿度、重金屬等；第二步：濃縮處理，濃縮廢水的量，以減少末端蒸發(fā)結(jié)晶或煙氣蒸發(fā)的投資；第三步：蒸發(fā)脫鹽處理，采用蒸發(fā)結(jié)晶或煙氣加熱蒸發(fā)，實(shí)現(xiàn)廢水“零排放”。

本文重點(diǎn)介紹了廢水零排放的預(yù)處理、濃縮、高效蒸發(fā)工藝，并從技術(shù)及經(jīng)濟(jì)上進(jìn)行了簡單介紹分析。

2 預(yù)處理工藝

廢水預(yù)處理系統(tǒng)主要是去除脫硫廢水中的懸浮物和Ca2+、Mg2+、SO42-等離子，滿足后續(xù)系統(tǒng)的進(jìn)水要求，避免后續(xù)處理系統(tǒng)出現(xiàn)結(jié)垢、污堵。

由表1可以看出，雖然“氫氧化鈉+碳酸鈉”軟化法的加藥量少，加藥成本是根據(jù)氫氧化鈉和石灰的市場價格波動，現(xiàn)階段因石灰加藥量大、價格高，“氫氧化鈉+碳酸鈉”軟化法加藥成本更低。“氫氧化鈉+碳酸鈉”軟化法對F離子去除效果不好，對氫氧化鎂的沉降效果也不好，會發(fā)生氫氧化鎂沉淀一直懸浮在水中無法沉降的情況，氫氧化鎂沉淀的小晶體顆粒會隨著廢水進(jìn)入下級系統(tǒng)，對后面膜系統(tǒng)運(yùn)行產(chǎn)生較大影響，故“氫氧化鈉+碳酸鈉”軟化法需要更精細(xì)的控制、更高的運(yùn)行水平，而“石灰+碳酸鈉”軟化法沉降效果更好、藥品安全性更好、購買更容易、加藥費(fèi)用高。

3 濃縮處理工藝

目前廢水濃縮分兩大主流工藝，熱法濃縮和膜法濃縮。

（1）熱法處理工藝是一個比較成熟的工藝路線，用于海水淡化、廢水處理已經(jīng)有較多年，主要有機(jī)械蒸汽再壓縮（MVC/MVR）、低溫多效蒸餾法（MED）、多級閃蒸（MSF）等工藝。熱法濃縮后，濃水TDS最高可達(dá)200000mg/L。根據(jù)熱法濃縮的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性，目前火電廠較為適合高鹽廢水熱法濃縮的工藝為“低溫?zé)煔庹舭l(fā)濃縮”工藝。

低溫?zé)煔庹舭l(fā)濃縮處理單元是引出部分引風(fēng)機(jī)后的低溫?zé)煔庾鳛闊嵩催M(jìn)入蒸發(fā)濃縮器。脫硫廢水經(jīng)過三聯(lián)箱處理后的上清液、酸堿再生廢水及循環(huán)冷卻系統(tǒng)排水濃水引至蒸發(fā)濃縮器霧化后與煙氣直接接觸換熱而被蒸發(fā)、濃縮，飽和濕煙氣經(jīng)過蒸發(fā)濃縮器內(nèi)的除霧器處理后進(jìn)入主煙道。高鹽廢水經(jīng)過低溫?zé)煔庹舭l(fā)處理后形成冷凝水和濃縮液兩部分，冷凝水可以回用作脫硫工藝水，濃縮液進(jìn)入末端廢水處理工藝單元。

在低溫?zé)煔庹舭l(fā)濃縮單元，脫硫廢水、酸堿再生廢水和循環(huán)冷卻系統(tǒng)排水濃水采用大流量循環(huán)蒸發(fā)方式，使廢水濃縮8-10倍。低溫?zé)煔庹舭l(fā)單元的處理系統(tǒng)示意圖如圖1所示。

目前，低溫?zé)煔庹舭l(fā)濃縮處理技術(shù)已在國電泰州電廠和聊城信源集團(tuán)脫硫廢水低溫?zé)煔庹舭l(fā)濃縮項(xiàng)目已投運(yùn)近一年。對于低溫?zé)煔庹舭l(fā)濃縮工藝，可以將三聯(lián)箱處理后的脫硫廢水、酸堿再生廢水和循環(huán)冷卻系統(tǒng)排水濃水混合后直接送至低溫?zé)煔庹舭l(fā)濃縮系統(tǒng)進(jìn)行蒸發(fā)濃縮，無需進(jìn)行軟化處理。

表1 軟化工藝綜合對比表

圖1 廢水低溫?zé)煔庹舭l(fā)濃縮處理系統(tǒng)示意圖

（2）膜法濃縮工藝。目前較為主流的深度濃縮膜處理工藝主要有：高壓反滲透（DTRO）、正滲透（FO）、電滲析（ED）。其中正滲透工藝在電力系統(tǒng)內(nèi)應(yīng)用案例只有一個，且并不成功，本次膜法濃縮主要是在DTRO和ED間做比選，見表2所示。

4 脫硫廢水煙道蒸發(fā)零排放關(guān)鍵技術(shù)

目前較為主流的濃鹽蒸發(fā)脫鹽水處理工藝有三種，分別是主煙道煙氣余熱噴霧蒸發(fā)干燥技術(shù)、旁路蒸發(fā)器煙氣噴霧蒸發(fā)干燥技術(shù)、蒸發(fā)結(jié)晶工藝。

主煙道煙氣余熱噴霧蒸發(fā)干燥技術(shù)在末端濃鹽水的處理中已有較多的應(yīng)用案例，具有系統(tǒng)簡單、投資運(yùn)行成本低、無結(jié)晶鹽處置問題等優(yōu)點(diǎn)，不過系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性受機(jī)組負(fù)荷影響較大。

旁路煙道蒸發(fā)的脫硫廢水零排放技術(shù)具有的優(yōu)點(diǎn)是：自動化程度高、操作方便，提高了系統(tǒng)的運(yùn)維水平；旁路煙道入、出口隔離門的設(shè)計(jì)可實(shí)現(xiàn)與電廠主體的隔離，不影響電廠的日常運(yùn)作。基于旁路煙道蒸發(fā)的脫硫廢水零排放技術(shù)具有可行性，該技術(shù)中預(yù)處理是基礎(chǔ)，膜減量是保障，旁路煙道蒸發(fā)是核心。應(yīng)用該技術(shù)時應(yīng)根據(jù)允許蒸發(fā)水量反推膜濃縮倍數(shù)，設(shè)計(jì)合理的預(yù)處理工藝參數(shù)。該技術(shù)利用高溫?zé)煔鈱?shí)現(xiàn)脫硫廢水的高效蒸發(fā)，無需額外熱源，運(yùn)行能耗低；且旁路煙道可充分利用煙道間空隙，占地面積小，工程投資省。能夠一定程度減少系統(tǒng)運(yùn)行中的積灰、結(jié)垢等問題，但是對鍋爐效率略有影響。旁路蒸發(fā)器煙氣噴霧蒸發(fā)干燥技術(shù)投資運(yùn)行費(fèi)用較低，無結(jié)晶鹽處理處置等問題，對空氣預(yù)熱器、粉煤灰品質(zhì)等影響較小，近年來火電廠投運(yùn)案例漸增。

蒸汽機(jī)械再壓縮蒸發(fā)結(jié)晶工藝存在占地面積大、運(yùn)行費(fèi)用高以及結(jié)晶鹽的處理處置問題，電廠應(yīng)用考慮較少。

灰場噴灑蒸發(fā)作為一個末端濃鹽水消納手段，無新增投資，運(yùn)行成本較低，不過面臨較大的環(huán)保政策風(fēng)險，見表3所示。

5 結(jié)束語

表2 深度濃縮段工藝比選

表3 深度濃縮處理工藝技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較

綜上所述，廢水零排放技術(shù)路線需結(jié)合電廠的生產(chǎn)特點(diǎn)選擇。預(yù)處理工藝與運(yùn)行參數(shù)，是脫硫廢水零排放處理的基礎(chǔ)。濃縮減量可有效降低蒸發(fā)固化段處理負(fù)荷，保證后續(xù)系統(tǒng)的高效蒸發(fā)，是實(shí)現(xiàn)脫硫廢水零排放的關(guān)鍵；相較于熱法濃縮，膜法濃縮設(shè)備簡單，占地面積小，能耗較低。高溫?zé)煔庹舭l(fā)是零排放處理的核心，旋轉(zhuǎn)霧化蒸發(fā)技術(shù)無需額外熱源、效率高、占地少、簡單易于自動化控制，并且可無須預(yù)處理，對電廠其他設(shè)備影響小，極具推廣前景。

目前，國內(nèi)脫硫廢水零排放技術(shù)正處于廣泛研究和初步應(yīng)用階段。現(xiàn)有零排放技術(shù)投資成本普遍較高，運(yùn)營成本較大。如何結(jié)合現(xiàn)有工藝，優(yōu)化實(shí)現(xiàn)低成本脫硫廢水零排放，將是今后脫硫廢水零排放的重點(diǎn)。