火力發電廠煙氣脫硫廢水處理

竇偉欣

（中煤能源新疆煤電化有限公司，新疆 昌吉 831799）

0 引言

隨著我國經濟社會的快速發展，火力發電廠的環境問題日益突出，引起了人們的廣泛重視。通過對目前我國火力發電廠煙氣脫硫廢水治理的研究發現，當前火力發電廠煙氣脫硫廢水治理技術還沒有被普遍采用，并且在實踐中受到了很大的制約，行業內亟須建立一套可行的、高效的、環保的解決方案。對煙氣脫硫廢水進行高效治理，既能促進電廠的發展，還能保護生態，對于電廠可持續發電、綠色發電具有重要的現實意義。本文從煙氣脫硫廢水治理工程的角度出發，對其設計中應注意的問題進行了分析，并對煙氣脫硫廢水處理工藝控制的重點進行了簡單的闡述。力求為業內建立安全高效的煙氣脫硫廢水處理流程和體系提供參考。

1 我國電廠環境污染現狀

中國存在嚴重的大氣污染、水污染問題。中國很多城市的空氣質量指標均超標，造成了嚴重的污染。空氣污染包括二氧化硫、煙塵等，二氧化硫的主要來源是燃煤，二氧化硫會導致酸雨，直接破壞樹木、建筑、土壤，造成糧食、水果、蔬菜的減產，還會直接被吸入體內，導致呼吸道疾病。由于大量的煙氣從電廠排放出來，對大氣造成了極大的污染[1]。上述兩種常見的大氣污染物與火力發電廠都有密切的關聯。

發電站排放的廢水未經嚴格的處理，污染了水源，土壤，空氣，對周邊環境造成嚴重的污染。電廠排放出來的污染物是很難被自然分解的，自然也就不可能利用自身的凈化能力來進行凈化，因此排放出來的污染物會對周圍的環境造成很大的破壞，對居民的生存環境造成了很大的影響。目前，我們國家也在大力推進環保政策，對環境污染進行了積極的處理，對企業的管理也更加嚴格。電廠要想繼續發展，就必須采用脫硫技術的處理廢水。

2 火力發電廠煙氣治理路徑

2.1 濕式除塵器

目前，國家正致力于實現能源結構的現代化，其中發電站以火力發電、水力發電、風力發電為主。在2017年，火力發電、水力發電的發電量占全國總發電量的73.48%，17.24%。由于火力發電廠的煙塵對生產環境的污染很大，因此必須對其進行高效的處理[2]。

濕法除塵又叫除霧器，它是指在空氣和液相的作用下，減少空氣中的雜質含量，從而達到控制煙塵的目的。鑒于火力發電廠煙氣量大，可以采用高效濕法除塵，濕法除塵效果達到99.5%。在熱電廠使用最多的是文丘里洗滌器，它具有60～90m/s 的氣流速度，0.3～1.5L/m3的液體比率，3000～8000Pa 的壓力損耗，0.1μm 的分離直徑。火力發電廠煙氣處理時，除塵效率、操作彈性、疏水性黏性、腐蝕性、耗水量、泥漿處理、操作和維護等是濕法除塵設備選用的重要參數，要根據煙氣實際情況，選用合適的濕式除塵器。

2.2 布袋式除塵器

在火力發電廠煙塵治理中，布袋除塵是與濕法除塵設備相配套的，采用了干式除塵技術，可以有效地過濾煙氣中的粉塵，達到了煙氣凈化的要求[3]。

目前用于火力發電廠煙氣治理的袋式除塵器，其結構包括卸灰閥、支架、灰斗、箱體、濾袋、袋籠、電磁脈沖閥、儲氣罐、噴嘴、清潔室、頂蓋。該系統由凈化出氣口和含粉塵的進氣口組成。含塵煙氣從進氣口進入灰斗和箱體，在除塵設備的作用下，將煙塵中的粉塵沉淀下來，再經過除塵設備的凈化，實現了煙灰的過濾，通過出氣口將凈化后的煙氣排放出去。由于布袋除塵器的結構比較復雜，其工作狀況會對凈化效果產生很大的影響，所以要經常對它進行維護和維修，同時要進行一些性能試驗，比較了試驗結果和正常工作情況，確定了布袋式除塵器的故障和隱患，使其能夠充分地滿足煙塵治理的需要。

3 火力發電廠煙氣脫硫廢水處理系統設計

隨著人們環境保護意識的增強，煙氣脫硫廢水的處理在電廠生產中的應用越來越受到重視，同時也逐步建立起了一個完善的工藝體系。本文將對煙氣脫硫廢水的水質狀況進行分析，并用流程簡單地描述治理流程。

3.1 煙氣脫硫廢水的水質分析

只有掌握了煙氣脫硫廢水的組成成分和水質控制標準，才能進行煙氣脫硫廢水的設計。燃煤電廠煙氣脫硫廢水的水質、水量一般由各種因素決定，其中有工藝是否完善、煙氣成分、吸附劑等。在廢水中，除亞硝酸鹽、氟化物、氯化鈣等雜質外，還含有硫酸鈣、懸浮物、絮狀物等，還含有汞離子、砷離子、鎘離子、鋅離子、鎂離子等重金屬離子。但由于不同的燃煤電廠，其燃燒煤的用量、石灰石的組成都有很大的差異，從而導致了廢水中的這些物質和含量的變化。通過對近幾年的煙氣脫硫廢水的水質分析，發現廢水中的懸浮物、重金屬等污染物含量較高，必須嚴格控制，特別是在污染物的濃度方面，自然環境對重金屬的去除和凈化能力較差；從而導致污染物在自然界中不斷積累，從而對人體的健康造成嚴重的危害[4]。

3.2 煙氣脫硫廢水處理過程

在火力發電廠，煙氣脫硫廢水的治理有幾個關鍵環節，一般分為中和、沉降、絮凝、濃縮、澄清、污泥的處理。在這些分離的過程中，廢水的輸送和排放過程必須是連續的、自動的，也就是說，在輸送管道的重力作用下，廢水的自流式流動，從而達到了煙氣脫硫廢水的目的。具體流程如下：通過中和箱、沉淀箱、絮凝箱等方法，達到對廢水中離子濃度的控制；控制絮凝劑的含量，然后用清水進行凈化，在處理廢水前進行pH 的控制。

另外，對于廢水的運輸渠道也有嚴格的規定，因為廢水中的重金屬離子會對管線造成一定的腐蝕，所以要格外的重視。要使用防腐的材料，包括設備、管道、閥門等。

4 煙氣脫硫廢水處理工藝的控制要點

根據對煙氣脫硫廢水中的污染物組成進行了初步的研究，將其分成了兩大類別：①采用物理處理法將脫硫廢水中的重金屬進行物理沉淀；②通過化學處理方法可以將之前加入的化學藥品進行處理，通過過濾、沉降、澄清等工藝，使廢水達標排放。

4.1 物理處理方法的控制要點

通過中和箱、沉降箱、絮凝箱等方式，實現了對廢水的離子濃度和絮狀物的含量控制，即在中和工藝完成后，通過物理方法將廢水中的沉淀物與絮狀物進行分離，以減少煙氣脫硫廢水中重金屬離子、絮狀物的濃度，確保廢水經過處理后達到達標排放標準。應該指出，在煙氣脫硫廢水中，組成成分復雜，離子不能完全沉淀，僅通過過濾除去已沉淀的部分，所以煙氣脫硫廢水還沒有得到妥善的治理。其實，煙氣脫硫廢水處理系統中，兩種方法都是互相滲透的，并非單一的方法可以達到的。

通過以上流程，可以看出，經過中和后的煙氣脫硫廢水，再進入沉降槽進行沉淀，這個過程中加入一定數量的有機硫化物和鐵質，使其與殘余的重金屬發生反應，從而達到控制分離效果的目的。在對所得到的絮凝物進行處理時，要加入適當的混凝劑、助凝劑使其從細小的絮凝物中凝結成更大的顆粒，如硫酸鋁、硫酸亞鐵、三氯化鐵等。此外，攪拌設備也是其中必不可少的一部分，以確保廢水處理的有效性[5]。

4.2 化學處理方法的控制要點

化學法就是通過加入一些化學試劑，將有害的重金屬、微量元素等物質控制，這個過程的關鍵就是要掌握好化學試劑的使用。

根據現有的實驗結果，氫氧化鈉可以作為一種重要的化學物質，因為它可以與金屬離子發生化學反應，從而產生沉淀，如氫氧化鎂。將廢水中的重金屬以沉淀的方式排出，再用凈化裝置將其過濾出來，減少了對環保的污染。石灰石、碳酸鈣、苛性鈉等是常用的中和藥物，其中石灰石具有取材方便、價格低廉、同時對中和處理有明顯的作用，因此在電廠中得到了大量的使用。這里要特別指出的是，為了保證經過處理后的煙氣pH適宜，并且大多數的金屬離子會以氧化氫的形態析出，一般采用石灰、石灰石等混合料的濃度為20%。如泥漿濃度過高造成計量泵阻塞，可以適當地減少泥漿的含量，從而起到更好的中和作用。

4.3 膜工藝方法的控制點

膜法脫硫廢水處理是在完成物理和化學處理的基礎上進一步淡化和濃縮的技術，目標是實現脫硫廢水近零排放。系統過程可根據廢水含鹽量自動調整關鍵運行參數，確保各單元物料平衡匹配，從而確定系統運行參數和工作條件，計算出系統連續運行的最佳工作條件，實現脫鹽和脫硫廢水的高速率濃縮，實現優化運行、無人值守。其最大缺點是處理成本高，而處理能力小。

4.4 膜法濃縮減量技術

膜法濃縮減量技術以反滲透膜、納濾膜、正滲透膜、電滲透膜等為主。而反滲透則是通過不同的壓差法對不同的溶劑進行不同的處理。該工藝因其安全性、高脫鹽效率、出水穩定性好、能源消耗小等特點而受到人們的歡迎。根據壓力和構造的不同，可以分為高壓、盤管和特種管道3 種類型。而納米過濾技術在低濃度負離子的情況下，特別是對低分子量的有機污染物具有明顯的抑制作用。正向滲濾技術是一種新型的凈水凈化與脫鹽技術，它的關鍵是通過對有效萃取溶液產生較大的壓差，從而促使水分的自然、有選擇地進行擴散，具有出水質量高、能耗低、結垢少等特點。而電解滲透法是通過膜的選擇性滲透，從而達到對污水進行富集和脫鹽的目的。由于它對藥物的要求低，可以降低對周圍的環境的影響，但其對污水的硬度和難離性的雜質的清除作用不大。無論是精煉或精煉，都要根據具體的實際情況，從技術成熟度、運行成本和投入成本等方面進行探討。目前，化工+微過濾技術最具有經濟效益和技術前景。這是一種新型的綜合防垢預處理+納濾+機械蒸汽再壓污水的一體化處理技術，實現預處理、分鹽濃縮和蒸發結晶一體化，節約了15%的資金成本。通過對各種不同類型的膜分離技術的實驗研究，發現盤管電滲透法具有很高的脫鹽效果。因此，薄膜濃縮技術在系統能耗低、濃縮能力強、離子選擇性除去方面有著很大的優越性，但投入和運營費用高，容易結垢堵塞，預處理要求高。發展國內新的膜材，減少操作和維修費用，并進行多種配置，是未來薄膜富集技術發展的必然方向。

4.5 沖灰排水處理與回用

在沖灰液排放時，通過煙氣中的SO2和CO2，可以將沖灰液中的堿液和雜質中和。為了使沖灰水中的鈣質快速溶出，必須在泥漿泵之前安裝一個砂漿槽。為有效地利用污水資源化，大部分電廠均已建立起一套比較完備的再生處理體系，并在此基礎上添加了阻垢物，以避免系統中管路的污染。

5 煙氣脫硫廢水處理工藝流程

5.1 中和箱

將硫酸溶液添加到一個中和槽里，當pH 達到一個臨界點的時候，就可以將水中的酸性成分中和，在此期間，大量金屬離子會沉淀下來。

5.2 沉降箱

在沉淀箱中添加了一些不能生成氫氣的重金屬，然后再加入有機硫溶液。里面有一個酸堿監視器，可以隨時監控溶液的pH，從而可以通過調節溶液的酸性和堿性來控制溶液的用量，從而保持溶液的pH 平衡。

5.3 絮凝箱

廢水在兩個階段進行了集中和處理，其懸浮液的粒度相對較低，不易沉淀，難以利用引力進行分離。通過添加聚四氟乙烯和聚氯化聚丙烯酰胺來提高其沉淀性能和提高其混凝性能。

5.4 澄清池

澄清池的水是從中央流入的，多余的水會從上方流出，通過凈化槽后，會隨著清水分離沉下。然而廢水pH 超過9，不能滿足排污要求，必須添加鹽酸中和。

6 煙氣脫硫污水處理技術的應用前景

當前，生態環境問題日益嚴峻，為了適應新的發展趨勢，電廠污水治理技術也亟待在技術與流程上進行合理的優化；在國內的技術開發中，借鑒國外的先進技術，改進適合國情的煙氣脫硫技術，隨著人們對環境保護的要求越來越高，這種工藝必然會在各個電廠得到最大的應用。

7 結語

隨著我國經濟的迅速發展，火力發電廠面臨著嚴峻的挑戰，在提高發電效率的同時，其排放的煙氣脫硫廢水也是一個不容忽視的問題，如果沒有經過妥善的處理，對人類和自然界都是一場巨大的災難。本文就火力發電廠煙氣脫硫廢水治理技術的現狀進行了綜述，提出了一套處理系統，并從中抽取了幾個主要的控制要點，進行了簡單的分析。同時，也希望各電廠對煙氣脫硫廢水的治理工作給予足夠的重視，確保廢水達到達標排放。