燃煤電廠脫硫廢水零排放技術現(xiàn)狀與發(fā)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(tǒng)的梯級利用，脫硫廢水處于全廠水處理的最末端環(huán)節(jié)，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(huán)境保護政策、法規(guī)的逐漸完善，環(huán)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(fā)布之后，燃煤電廠脫硫廢水的零排放處理已經(jīng)迫在眉睫，成為燃煤電廠廢水系統(tǒng)研究的一個重要方向。

1 脫硫廢水零排放技術現(xiàn)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(jīng)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(xiàn)狀，脫硫廢水零排放工藝可歸納為三個關鍵環(huán)節(jié)：預處理、濃縮減量、干燥或結晶。依據(jù)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(shù)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(fā)結晶技術、主煙道蒸發(fā)技術及旁路熱煙氣蒸發(fā)技術等。

2.1 蒸發(fā)結晶技術

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

2.2 主煙道蒸發(fā)技術

煙道蒸發(fā)是在煙道中利用煙氣的余熱將霧化后的廢水完全蒸發(fā)，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(xiàn)脫硫廢水的零排放。煙道蒸發(fā)分為主煙道蒸發(fā)和旁路煙道蒸發(fā)2種。主煙道蒸發(fā)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(fā)的技術，其產生的結晶鹽和固體雜質隨煙氣進入后續(xù)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(fā)速度較慢。同時，受除塵器入口煙道蒸發(fā)空間的限制，水分需要在1.0～1.5s完成蒸發(fā)。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(guī)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(fā)器等設備。

2.3 旁路熱煙氣蒸發(fā)技術

旁路蒸發(fā)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(fā)技術與旁路塔蒸發(fā)技術。1）旁路煙道蒸發(fā)是利用煙氣余熱進行廢水蒸發(fā)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(fā)結晶器的噴淋區(qū)，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(fā)結晶，產生的結晶鹽隨煙氣被電除塵器捕集。2）旁路塔蒸發(fā)技術還可以細分為雙流體噴霧蒸發(fā)與旋轉噴霧蒸發(fā)。采用雙流體噴霧蒸發(fā)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(fā)技術對廢水要求較低，具有更好的適應性。

采用主煙道蒸發(fā)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(fā)技術可以使液滴停留時間延長，更利于蒸發(fā)，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(huán)保的必然要求，大多數(shù)舊電廠的預處理技術仍采用三聯(lián)箱設備，或對現(xiàn)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(huán)節(jié)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(xiàn)較高的濃縮倍率，但其較高的投資及運行成本有待解決。