燃煤电厂高盐废水零排放处理技术及应用研究进展

王 铮 赵 航 晋银佳 冯文会 魏亚藩

（1.河北华电石家庄鹿华热电有限公司 2.华电电力科学研究院有限公司）

0 引言

近年来，国家和地方政府对于废水的处理和排放提出更为严格的要求［1-4］，对外排废水的含盐量提出明确要求。如山东省环境管理部门发布了DB37／676—2007《山东省半岛流域水污染综合排放标准》［5］，对外排水的含盐量做出明确规定。燃煤电厂的脱硫废水、酸碱再生废水等高盐废水，盐分质量浓度通常在20000mg／L以上，是实现全厂废水“零排放”处理的关键［6-8］。

目前，高盐废水“零排放”处理技术种类繁多，如多效强制循环蒸发结晶（Multiple Effect Distillation，MED）、机械蒸汽再压缩蒸发结晶（Mechanical Vapor Recompression，MVR）［9-10］、旁路烟道蒸发和烟道雾化蒸发［11-12］等。本文对燃煤电厂高盐废水的“零排放”处理技术的研究进展和应用情况进行梳理和分析总结，为火电厂高盐废水“零排放”处理工艺的选择、论证提供依据。

1 蒸发结晶处理技术

（1）MED蒸发结晶处理技术

MED是在单效蒸发的基础上发展起来的蒸发技术，其特征是将一系列的水平管或垂直管与膜蒸发器串联起来，并被分为若干效组，用一定量的蒸汽通过多次的蒸发和冷凝从而得到多倍于加热蒸汽量的淡化过程。多效蒸发中效数的排序是以生蒸汽进入的那一效作为第一效，第一效出来的二次蒸汽作为加热蒸汽进入第二效……依此类推。多效蒸发技术是将蒸汽热能进行循环并多次重复利用，以减少热能消耗，降低运行成本。

目前，广东河源电厂的高盐废水采用MED蒸发结晶技术实现了“零排放”，工程投产以来取得显著的环保和社会效益。MED技术系统相对复杂，为避免系统运行结垢其进水水质要求较高，需定期进行化学清洗，由于系统运行以蒸汽为热源，可以适用于处理水量较大的工况。

（2）MVR蒸发结晶处理技术

MVR技术在高盐废水的浓缩和结晶处理中有较多的应用，由蒸发器和结晶器两个单元组成。高盐废水进入蒸发器系统的进料罐，再由进料泵从进料罐送至逆流板式蒸馏水换热器，利用蒸发产生的蒸馏水加热进料废水。压缩机压缩蒸汽提高蒸汽的饱和温度与压力，并送至浓缩器顶部换热器管束外，压缩蒸汽的潜热传到管壁内的浓盐水薄膜。为控制蒸发器内浓盐水的含盐量，浓缩器底槽内的部分浓盐水被排放至结晶系统的结晶罐当中进行结晶处理。

目前，广东佛山三水恒益电厂高盐废水采用MVR技术实现了“零排放”处理，取得很好的工程示范效果。MVR蒸发结晶技术相较于MED蒸发结晶技术，系统运行能耗略低，系统占地面积较小，在国内燃煤电厂高盐废水“零排放”处理中的应用业绩较多。

（3）蒸发结晶技术对比

对于MED和MVR蒸发结晶技术，为避免系统运行出现结垢，通常对系统进水水质的硬度指标要求较高，需要对进水进行软化及除浊预处理。此外，蒸发结晶系统产生的结晶盐需要根据销售情况进行处置，在难以销售的情况下需要作为固废进行处置，一定程度上增加了系统运行的成本。此外，对于这三种蒸发结晶技术，系统运行的能量来自蒸汽或电能，系统处理水量仅取决于蒸汽和电耗，因此系统处理水量较大，适用于废水量较大的工况。

对比分析这三种蒸发结晶技术的技术特点、应用情况、适用性等，为高盐废水蒸发结晶“零排放”技术路线的选择提供依据，具体内容如下表所示。

表 蒸发结晶技术主要技术指标比较

2 蒸发干燥处理技术

（1）烟道蒸发干燥处理技术

烟道蒸发干燥处理技术是将高盐废水雾化后喷入锅炉除尘器入口前的尾部烟道内，利用烟气余热将雾化后的废水蒸发。在烟道雾化蒸发处理工艺中，雾化后的废水蒸发后以水蒸气的形式进入脱硫吸收塔内，冷凝后形成纯净的蒸馏水，进入脱硫系统循环利用；同时，高盐废水中的溶解性盐在废水蒸发过程中结晶析出，并随烟气中的灰一起在除尘器中被捕集，从而实现废水的“零排放”处理。

目前高盐废水在烟道内的雾化蒸发处理技术在工程实际中已有一些应用，但是需要进行详细计算论证，确定合理的运行方式及运行参数。烟道雾化蒸发处理工艺需根据烟气流量、烟气温度等参数来计算确定烟道的蒸发容量，并根据雾化喷射装置的性能试验数据，结合烟道内流场变化特点，优化布置雾化喷射装置。

（2）旁路烟道蒸发干燥处理技术

旁路烟道蒸发干燥处理技术是将高盐废水在设置的旁路烟道蒸发干燥器中，利用空预器入口前高温烟气的热量将高盐废水雾化后蒸发干燥。高盐废水蒸发后产生的结晶盐和水蒸气与粉煤灰一起进入除尘器前端烟道。结晶盐随粉煤灰一起被除尘器捕捉去除，水蒸气则随烟气进入脱硫系统。目前，旁路烟道蒸发干燥技术已在多个燃煤电厂的高盐废水“零排放”处理中进行工程应用，积累大量的工程实施经验，工艺技术趋于成熟。

旁路烟道蒸发干燥技术不利用现有锅炉烟道进行废水蒸发，不会对锅炉主烟道系统造成积灰结垢和腐蚀的影响，消纳水量高于烟道蒸发干燥处理技术，系统运行的稳定性较高，易于实现在役机组改造。由于系统运行热源采用空预器入口前高温烟气，系统运行会对锅炉热效率产生一定的影响，其对锅炉热效率影响的大小取决于蒸发水量。高盐废水蒸发结晶产生的结晶盐也进入粉煤灰中，也会影响粉煤灰的品质。

对于烟道蒸发干燥处理技术和旁路烟道蒸发干燥技术，由于高盐废水蒸发后，结晶盐随烟气进入粉煤灰中，可能会影响粉煤灰的品质和销售。因此，在选择、论证这两种蒸发干燥工艺可行性时，需要对工艺方案实施后粉煤灰品质的变化进行测算、论证。根据《混凝土质量控制标准》（GB50164—2011）的规定，水溶性氯离子含量≤0.1%，用于制混凝土的粉煤灰的最大掺加比例为20%。结晶盐进入粉煤灰中对粉煤灰品质的影响主要考察氯离子含量的变化，确保不影响粉煤灰的销售。

3 结束语

燃煤电厂高盐废水零排放处理技术的选择需要根据项目的水质水量、机组运行的负荷情况、烟气参数、烟道参数、场地条件、粉煤灰销售情况等综合分析论证。由于MED和MVR蒸发结晶技术蒸发容量不受限制，适用于水量较大、结晶盐易于销售的情况；对于烟道蒸发干燥处理技术和旁路烟道蒸发干燥技术，消纳水量受机组运行情况等限制因素较多，适用于废水水量较小、粉煤灰品质要求较低的情况；对于烟道蒸发干燥处理技术，受机组运行烟气参数、烟道情况等限制较多，消纳水量较小，适用于机组容量小、废水量小的工况。