燃煤电厂脱硫废水零排放研究 黄聿昆
燃煤电厂脱硫废水零排放研究黄聿昆
发表时间：2020-01-16T13:22:52.900Z 来源：《基层建设》2019年第28期作者：黄聿昆
[导读] 摘要：脱硫废水是燃煤电厂末端废水，也是在电厂污水处理中难度最大的一类废水。
江苏京源环保股份有限公司江苏南通 226000
摘要：脱硫废水是燃煤电厂末端废水，也是在电厂污水处理中难度最大的一类废水。开发高效脱硫废水处理方法成为燃煤电厂实现可持续发展的重中之重。文章将深入研究燃煤电厂脱硫废水零排放的技术路线，以供借鉴。
关键词：燃煤电厂；脱硫废水；零排放
1脱硫废水的来源和性质
目前，燃煤发电是我国最主要、最成熟的火力发电方式。实际生产中，为降低环境污染影响，要采取烟气脱硫处理措施。根据脱硫产物状态的不同，可分为湿法、半干法和干法。其中，湿法脱硫技术主要有石灰石石膏法和双碱法等。在湿法脱硫系统中，循环使用吸收剂会导致吸收塔内盐分和悬浮杂质浓度越来越高。为了使吸收塔内吸收剂中杂质浓度不超过要求范围，必须按时排放系统内废水，这部分废水就是脱硫废水。石灰石石膏湿法脱硫技术是重要技术之一，该技术适用于我国大部分煤种，脱硫效率超过90%，系统回收率和吸附剂利用率也超过90%，工艺运行稳定，且石灰石廉价易得。这一技术应用中产生脱硫废水，其主要来源于水力旋流器的溢流液、脱水机滤液以及清洗系统的冲洗废水。脱硫废水中污染物的种类和浓度与煤的种类、煤含硫量、灰分含量、石灰石纯度、脱水效果、脱硫工艺工况等多种因素有关。从脱硫废水水质特点及可能产生的影响分析可知，脱硫废水成分较复杂，呈酸性或半中性，总悬浮固体含量相对较高，废水普遍具有高浊度、高含盐量、难生物降解等特点。高浊度脱硫废水容易在脱硫设备和管道中结垢，进而影响脱硫装置的正常运行。脱硫废水中的高浓度氯离子会引起设备及管道腐蚀，也会抑制吸收塔内物理化学反应，进而降低脱硫效率。此外，脱硫废水含有少量重金属，若处理不当，会污染土壤和水环境，并通过食物链富集最终危害动物和人类健康。
2脱硫废水零排放技术分析
2.1蒸发结晶法
蒸发结晶法是利用烟气、蒸汽或热水等热源蒸发废水，蒸发产生的水汽可凝结成水用于冷却塔补水、锅炉补给水等，废水中的溶解盐被蒸发结晶后进行综合利用或处置。工程应用实例表明：以机械蒸汽再压缩蒸发技术（MVR）和多效蒸馏（MED）技术为代表的零排放技术投资和运行成本极高，某电厂处理废水综合费用约为180元/m3（含药耗、能耗、设备折旧、人工费用等），而且存在结晶盐处置的问题。
2.2烟道喷雾蒸发法
烟道喷雾干燥是利用尾部烟气进行脱硫废水零排放处理技术，其原理主要是利用烟气与废水之间进行热交换，分为旁路烟道蒸发和尾部烟道直接喷雾蒸发。尾部烟道直接喷雾蒸发技术根据废水喷射的位置又可分为高温烟道喷雾蒸发和低温烟道喷雾蒸发。低温烟道喷雾蒸发技术从空预器后烟道喷入缺点是系统需在机组较高负荷（空预器出口烟温≥110℃）下投运，当机组负荷低时，系统不能投运。高温烟道直接喷雾蒸发是从空预器前烟道喷入，对机组效率影响较大。2种烟道直喷技术均存在积灰及喷嘴堵塞的风险，且对烟道结构有较高的要求。
尾部烟道直接喷雾蒸发工艺流程为脱硫废水经预处理装置后，充分雾化后进入尾部烟道蒸发，水分被完全蒸发为气态水蒸气，随烟气进入脱硫吸收塔100%冷凝回收，其中污染物盐分随着水分蒸发结晶成固体颗粒，被除尘器捕捉进入干灰，实现废水零排放。烟道直喷技术是利用烟气余热蒸发废水，无液体排放，不会造成二次污染。
旁路烟道蒸发工艺是从锅炉空预器入口烟道引出部分高温烟气进入旁路喷雾蒸发器，经预处理并浓缩后的废水喷入旁路喷雾蒸发装置，废水蒸发形成的水蒸气随烟气进入除尘器，溶解性盐结晶析出，在除尘器中被捕集，水蒸气进入脱硫系统循环利用。旁路烟道系统复杂，影响机组热效率，投资成本较高，其优点是运行调节灵活，负荷适应性强，对机组要求较小。
3技术应用实例
某燃煤电厂应用低温烟气直接浓缩＋高温热风旁路干燥的技术路线，系统设计处理能力30t/h（设有两套并行流程，每套2*15t/h），用于处理四台300mw级发电机组脱硫废水。
抽取脱硫塔入口约110℃的部分烟气，烟气进入气－水换热器，通过水介质取出烟气中的热量。热水进入三效闪蒸系统，在真空条件下，热水沸腾蒸发，产生的蒸汽加热脱硫废水。在每效的加热器与分离器组合作用下，使脱硫废水中水分子蒸发、盐离子结晶，废液得以逐级浓缩。蒸发出的水蒸汽冷凝回收利用，第三效最终高浓度浓缩液经真空脱水后进入尾水固化单元。固化单元采用高温烟气旁路干燥技术，将最终浓缩废水分2路，选取2台锅炉实施干燥。每路对应一台锅炉和一台干燥塔，抽取空预器入口约320℃的热烟气，在旁路干燥塔中将约1.5t/h的滤液干燥，实现废水固化，最终固体通过气力输送喷入静电除尘器前，被收集入粉煤灰中。本技术路线在浓缩前也不需要对废水进行预处理。脱硫废水中含有石膏晶体、亚硫酸钙、石灰石颗粒等形状不规则固体微粒，为盐类离子的吸附和结晶提供了条件。
取样脱硫废水蒸发结晶后的产物，分别在显微镜下观察固体的表面特性，并与脱硫废水中的固体表面特性进行比较，得出，蒸发结晶后的固体颗粒粒度明显增大，且表面不规则性增大。蒸发后的产物颗粒粒径在第三效后明显增大，当密度为1150mg/m3时，颗粒的平均粒径约在22μm，当密度达到1370mg/m3时，颗粒的平均粒径约在31μm，为后续固液分离、脱除盐离子提供了条件。
4脱硫废水“零排放”技术发展
脱硫废水“零排放”是跨越多专业的综合性课题，单从一点切入很难全面解决问题，必须沿着脱硫废水“零排放”的工艺路线，由浅入深，由低投入向高投入来尝试寻求最优解。
4.1通过运行调整控制废水量
常规脱硫工艺及系统防腐等级的Cl-质量浓度上限为20000mg/L，而脱硫废水排水的Cl-质量浓度仅为8000～10000mg/L。通过燃料控制、运行调整、加药辅助，提高FGD（烟气脱硫）浆液Cl-质量浓度至上限，可有效降低脱硫废水排放量。
4.2优化加药工艺降低加药成本
三联箱是常规脱硫工艺的标配絮凝沉淀设备，现场应用普遍存在设备腐蚀严重、加药系统自动化程度低、加药配比不合理、加药设备故障率高等现象。通过设备改良，提高防腐等级；加装水质在线监测设备，调整加药配比，实施自动加药系统改造，以实现达标排放。研