应用于燃煤电厂脱硫废水零排放的几种技术路线研究

摘 要：本文主要对燃煤电厂脱硫废水零排放技术产生原因及背景进行了介绍，提出了两大类（蒸发结晶、烟气蒸发）工艺路线，从路线对比、投资成本、运行成本等进行了对比，以及对脱硫废水零排放现状进行了分析。

关键词：脱硫废水；零排放；蒸发结晶；环保

1脱硫废水特点及“零排放”产生背景

为了保持脱硫装置中循环浆液离子的平衡，不得不排出一部分废水来保证脱硫系统的连续运行，这就是脱硫废水的来源。废水中含有的杂质主要包括悬浮物、过饱和的亚硫酸盐、硫酸盐以及重金属，其中很多是国家环保标准中要求严格控制的第一类污染物，处理起来比较困难，目前处理工艺投资成本高，运行不稳定，会产生一部分固废无法回收利用，运行成本高。 因此，实现脱硫废水零排放，是当今燃煤电厂急需解决的问题。

2“零排放”技术路线及简介

2.1蒸发结晶路线

2.1.1不软化+直接蒸发结晶

脱硫废水不经过任何处理，直接进入蒸发结晶系统，进行固液分离，优点是工艺路线短，设备投资少，缺点是废水没有经过预处理，蒸发结晶系统易结垢，需要经常定期清洗，维护成本较高。

2.1.2软化+正渗透+蒸发结晶

脱硫废水经过软化澄清后，通过正渗透膜经过一定浓缩后，进入蒸发结晶系统，此路线优点是经过软化后，水质较好，对蒸发结晶系统影响较小，设备能够长期稳定运行，缺点是需要加药软化，运行成本较高。

2.1.3软化+多效蒸发结晶

脱硫废水经过软化澄清后，进入多效蒸发结晶系统，多效蒸发系统，是相对于单效蒸发系统提出的，多效蒸发是将前效的二次蒸汽作为下一效加热蒸汽的串联蒸发装置。在多效蒸发中，各效的操作压力、相应的加热蒸汽温度与溶液沸点依次降低。此路线优点是经过软化后，水质较好，对蒸发结晶系统影响较小，设备能够长期稳定运行，缺点是需要加药软化，运行成本较高。

2.1.4软化+反渗透+蒸发结晶

脱硫废水经过软化澄清后，通过反渗透膜经过一定浓缩后，进入蒸发结晶系统。此路线优点是经过软化后，水质较好，对蒸发结晶系统影响较小，设备能够长期稳定运行，缺点是需要加药软化，运行成本较高。

2.1.5软化+超滤+纳滤+反渗透+MVR蒸发结晶

脱硫废水经过软化澄清后，通过膜系统（超滤+纳滤+反渗透）经过一定浓缩后，进入MVR蒸发结晶系统。MVR蒸发系统，即将蒸发后的二次蒸汽利用蒸汽压缩机再压缩，提高二次蒸汽的温度和压力，再次被送入到加热室作为热源来加热原水，放热后蒸汽冷凝成为冷凝水回收。此路线优点是产出水可直接供企业回用，并对废水中的污染物进行分质处理，实现副产物的综合利用。

2.2烟气蒸发路线

利用燃煤电厂特有的烟气系统，利用锅炉烟气的热量实现废水的蒸发。

2.2.1振动膜+高温烟气蒸发

废水经初步物理沉淀澄清后，不需要进行软化预处理，采用震动膜的形式进行浓缩减量。

震动膜主要有两个部分组成，膜组和使膜组产生往复运动的震动机械。膜组里是圆形的平板，膜片可按需求使用不同精度的膜材。膜片与膜片间隙比较大，有3mm，进口通道比较宽，不容易在进口位置产生结垢。进液通过压力从进口流到浓液口。在进料泵压力下，清液通过膜片，盐分被截留。膜组剖面示意见图1

整个膜组座在一组震动机械上。震动机械是采用马达和偏心轴承，生产约每秒50HZ的频率传到整个膜组。在膜面来回往复震动，在膜面产生强大剪切力，盐分难以停留在膜面，防止膜面产生表明结晶。在高盐浓度下，结晶和未结晶的盐分被推倒浓液口外排。振动机械示意见图2。

由于震动膜采用高频震动提高膜面剪切力，对废水除硬没有太大的要求，使脱硫废水可以在不除硬度的前提下进行浓缩。脱硫废水经震动膜浓缩减量后，通旁路烟气干燥塔蒸发。

2.2.2高温双流体雾化蒸发

基于旁路烟气直接蒸发的脱硫废水，脱硫废水不需要预处理，脱硫废水经初步物理沉淀澄清后，直接进入干燥塔进行烟气干燥。

2.2.3软化+膜浓缩+高温烟气蒸发

脱硫废水经初步物理沉淀澄清后，依次进行水质软化预处理、膜法浓缩减量系统，旁路烟道蒸发系统。其中沉淀软化处理加入絮凝、助凝剂等药剂，高效去除悬浮固体颗粒和重金属等，降低膜法浓缩减量系统膜结垢风险。

旁路烟道入口位于SCR后、空气预热器前烟道。出口位于空气预热后，除尘器前烟道。旁路烟道入、出口通过电动隔离挡板实现与主体烟道的隔离，保障电厂的稳定运行。旁路烟道入口加设电动调节挡板以调节烟气的流量、流速，保障液的高效蒸发。反渗透浓水经废水管道输送至旁路烟道内的旋转雾化喷头。雾化液滴与高温烟气在旁路烟道内充分混合，在不斷的传质、传热过程中实现液滴的高效蒸发。雾化液滴中所含的盐类物质在蒸发过程中持续析出，并附着在烟气中的粉尘颗粒上经旁路烟道出口进入除尘器，被除尘器捕集；蒸发后的水蒸气随烟气进入脱硫塔，在脱硫塔经冷凝后间接补充脱硫工艺用水，最终实现脱硫废水零排放。

2.2.4高温离心雾化烟气蒸发路线

脱硫废水不经过任何处理，直接进入蒸发塔蒸发。旁路烟道入口位于SCR后、空气预热器前烟道。出口位于空气预热后，除尘器前烟道。

2.2.5低温循环烟气蒸发路线

烟气在经过空预器、除尘器后的低温废烟气一般仍有130°C的余热，而此阶段烟气没有其他借用，属于废热烟气。

脱硫废水利用废热烟气的预热进行蒸发，将脱硫废水形成泥渣排出。同时经湿化的低温废烟气也有利于后续脱硫塔脱硫工艺，减少脱硫用水量。

几种烟气蒸发零排放技术路线对比

3结论

在燃煤电厂中，脱硫废水处理工艺路线的选择要同时考虑产生废水和固体废物，处理工艺要兼顾设备投资、运行成本、运行维护的复杂程度及结合自身生产的特点，选择最合适的工艺路线。目前脱硫废水产生的固体废弃物，还没有对其定性是否是危险固体废弃物，但这部分废弃物对环境产生不利的影响是现实存在的，因此，如何真正实现零排放，对废弃物实现分质回收利用，是燃煤电厂需要统筹考虑的一大现实问题。

参考文献：

[1]谢新各.燃煤电厂脱硫废水零排放研究[J].中国设备工程，2019（03）：155-157.

作者简介：

吴根记，（1976.12），工程师，策划部专工.