火力发电厂脱硫废水零排放工艺分析

孙胡兵

摘要：脱硫废水零排放处理的总体路线基本上可以归纳为“预处理--浓缩--固液分离”三个部分的组合。其中，预处理工艺相对比较成熟，本文不再对预处理工艺进行论述，仅针对浓缩工艺和固液分离工艺进行分析对比。

关键词：火力发电;脱硫废水;固液分离

1.脱硫废水水质特点

石灰石-石膏湿法脱硫是目前火电厂使用最广泛的一种工艺，其脱硫过程反应速度快，脱硫效率高，综合经济性能较好。

石灰石-石膏湿法脱硫废水主要有如下特性：第一，水质变化大。脱硫废水水质受到石灰石纯度、煤种种类以及脱硫氧化风量，特别是石膏品质等因素的影响，所以即使在同一脱硫装置中不同的时间段内水质也存在很大的差异;第二，含盐量比较高。各类杂质在脱硫吸收塔浆液中不断浓缩，为确保石膏品质和废水量，通常含盐量控制在10000mg/L-45000mg/L之间;第三，悬浮物质含量比较高。在脱硫废水中，悬浮物的浓度受到燃煤种类的变化和脱硫运行工作状况的影响，通常在6000mg/L-15000mg/L之间;第四，腐蚀性较强。脱硫废水的成分较复杂，含有较多氯离子，具有较强的侵蚀性。第五，硬度高，易结垢。脱硫废水中含有大量的镁离子、钙离子等，并且硫酸钙基本呈现饱和状态，一旦温度升高，脱硫废水很容易结垢，具有较强硬度，使设备的使用寿命受到严重影响。

2.脱硫废水浓缩工艺

2.1膜浓缩技术

膜浓缩法分离技术有微滤、超滤、纳滤、反渗透和正渗透等工艺，目前，已被广泛应用在废水处理领域。根据常规处理后脱硫废水的水质，可采用反渗透和正渗透的工艺对脱硫废水进行水处理。

反渗透是在压力驱动下，借助半透膜截留水中的各种无机离子、胶体物质和大分子溶质的，从而获得纯净的水;正渗透技术是使用半透膜，利用自然渗透压差，使水分子从待处理的浓盐水中自然扩散到汲取液中，且将原水中的其他溶质截留，然后采用其他工艺将水从被稀释的汲取液中分离出来，最终获得纯净的水。

虽然膜浓缩技术成熟，但由于膜浓缩方式处理流程较长，对运行和检修维护要求较高，运行成本高，且处理成本会随着运行时间的增加而增加。

2.2低温烟气浓缩技术

该工艺是从电除尘后的烟道内抽出一部分的烟气经过风机升压后进入浓缩塔，脱硫废水在塔内循环，水分蒸发为水蒸汽后，被烟气带走至脱硫塔;盐分及重金属、悬浮物则在塔底的浆液箱中浓缩富集;浓缩的浓浆液加入消石灰调质后再送至污泥压滤机，经脱水后的污泥作为固体废弃物排出，压出的滤液可以根据电厂情况选择不同的处理方式。

2.3低温多效闪蒸浓缩技术

该工艺主要由废水储存及输送系统、烟道换热器系统、多效闪蒸蒸发系统、冷却系统、浓液处理系统、排空系统等6个系统组成。在除尘器出口至引风机入口烟道上加装烟道换热器，利用烟气的热量在Ⅰ效真空泵作用下将换热器内介质（除盐水）加热成低于100℃的低温蒸汽，并将蒸汽（热源）送至Ⅰ效蒸发系统对废水进行蒸发浓缩，被加热后的废水再进入Ⅰ效分离器完成汽、液分离，并利用Ⅰ效强制循环泵进行强制循环蒸发浓缩物料，在Ⅰ效蒸发系统内经多次循环后，完成初步浓缩的料液通过平衡管在液位压差的作用下进入Ⅱ效分离器，同时Ⅰ效分离器产生的二次蒸汽进入Ⅱ效加热器，作为Ⅱ效蒸发系统的热源。以此类推，废水不断地浓缩结晶，净水不断地蒸发冷凝。

3.脱硫废水固液分离工艺

3.1烟道雾化蒸发工艺

烟道雾化蒸发工艺根据对烟气不同的利用方式，可分为主烟道雾化蒸发和旁路烟道雾化蒸发工艺。由于锅炉烟道尺寸的限制以及减少炉本体烟道结垢积灰的考虑，目前旁路烟道雾化蒸发应用更为广泛。其是从空气预热器前的主烟道引出少部分烟气，进入喷雾干燥塔，与经过高速雾化器雾化的脱硫废水充分接触，利用烟气的高温使雾化后的脱硫废水迅速的蒸发，废水蒸发产生的水蒸气和结晶盐随烟气一起并入除尘器前的主烟道中，结晶盐随粉煤灰一起在除尘器内被捕捉去除，水蒸气则进入脱硫系统冷凝成水，间接补充脱硫系统用水。干燥塔下部的灰渣及析出的盐类通过仓泵输送至电厂粗灰库或回至除尘器回收，从而实现脱硫废水的零排放。

该工艺系统简单，投资运行费用较低，单独设置干燥塔，对主烟道影响较小;此外可进行底渣和飞灰分置，不影响灰的综合利用，消除结晶盐处置问题。但是对锅炉效率有一些影响，会导致锅炉效率降低发电煤耗升高。

3.2干渣蒸发工艺

干渣蒸发工艺是利用锅炉底渣的余热及渣井的辐射热，对预处理后产生的高浓度含盐废水进行蒸发。蒸干后的工业盐主要以固态形式附着于干渣上，由干排渣系统引出至渣仓储存，消除了高浓度含盐废水以液态型式存在的强腐蚀性。

该系统投资小，运行费用低，减少甚至取消了锅炉的入炉冷却风量，干渣机系统对煤种和锅炉负荷变化的适应性大大提高，使干渣机对锅炉效率影响接近于捞渣机的水平。

4.总結与展望

4.1每个电厂所采用的水源、煤质、石灰石品质等不同，其脱硫废水的水质、水量都有着千差万别，甚至同一电厂由于运行工况、机组负荷的变化，也会产生巨大的波动，所以在系统方案选择时，应结合每个电厂的特点，尽量选择成熟可靠自动化程度高、维护工作量小的工艺。

4.1膜浓缩技术较为成熟，但运行经济性较低，目前振动膜工艺已有在脱硫废水浓缩应用中的实例。低温烟气浓缩和低温闪蒸浓缩技术工艺简单，设备少，维护量较小;利用了难以利用的废热，无其它热源消耗;无需进行预处理及软化，系统运行主要是电耗和少量药剂费。但浓缩塔及多效闪蒸设备外形尺寸较大，厂区布置需综合考虑;浓缩废水含氯离子高，系统所用材质要求高。

4.2干渣蒸发固液分离工艺可减少底渣漏风对锅炉效率的影响，部分盐分随干渣排出，不影响渣的综合利用，且有助于抑制装渣过程的扬尘污染，还可降低煤耗。但该方案处理脱硫废水量有限，处理能力不足，不能满足零排放需求。可考虑与旁路烟道蒸发系统综合使用。

参考文献：

[1]李智文.火电厂烟气湿法脱硫处理工艺及应用[J].化工管理，2020（13）：208-209.

[2]李响.石灰石石膏湿法脱硫废水浓缩蒸发及氯迁移研究[D].浙江大学，2018.

[3]费博凯.脱硫废水零排放深度处理工艺[J].化工设计通讯，2018，44（12）：207.