火电厂废水零排放改造思路及工程实例

120°C 130°C 140°C
直径60 µ m的末端废水液滴在120°C的烟气中，完全蒸发需 要0.94秒；在130°C的烟气中，完全蒸发需要0.83秒；在140°C 的烟气中，完全蒸发需要0.72秒。
４ 烟道蒸发技术应用及案例
40 µ m的液滴完全蒸发所需的时间为0.73秒，60 µ m的液滴完 全蒸发所需的时间为0.83秒，80 µ m的液滴完全蒸发所需的时间 为0.92秒，而100 µ m的液滴完全蒸发所需的时间为1.08秒。
运行可靠性
投资费用 运行费用 设备稳定性 技术成熟度
平均5～15天清洗一次
较低
80～120元/m3（含结晶器） 60～90元/m3（含结晶器） 较差 高 差 高
占地面积
应用情况
较小
电厂有应用
一般
电厂应用较少
较大
电厂无应用
3 蒸发-结晶技术应用及案例
以某2*600MW机组电厂全厂 废水零排放改造为例，电厂水源 为城市中水，经过水资源梯级利 用、分类处理后产生120m3/h高盐 废水。对高盐废水进行预处理和 减量处理后的末端废水进行蒸发结晶处理。 高盐废水预处理提出两种 处理工艺：化学软化-沉淀-超 滤处理工艺以及化学软化-管 式微滤处理工艺。 化学软化-沉淀-超滤处理工艺流程图
3 蒸发-结晶技术应用及案例
两种高盐废水浓缩减量处理工艺比较
项目 工艺说明 回收率 脱盐率 预处理要求 产水去处 电渗析（EDR）工艺 纳滤-海水反渗透（NF-SWRO）工艺 预处理出水进精滤器，精滤器产水去EDR脱 预处理出水进NF，NF产水去高压海水反 盐处理 渗透进行脱盐处理 55% 50%-85% 较低，预处理流程短，常规预处理即可达到 要求 产水含盐量较高，不能作为工业用水和循环 水补水 总体75% 98%以上 较高，预处理流程相对较长 产水含盐量低，不含二价离子，可以作 为循环水补水、工业用水
４ 烟道蒸发技术应用及案例
以末端废水雾化蒸发的物理过程为基础建立废水液滴蒸发数学模 型，并计算烟气温度与液滴直径对末端废水雾化液滴蒸发的影响。
直径60 µ m末端废水液滴蒸发 时间随烟气温度的变化
130℃下末端废水蒸发时间随液 滴直径的变化
４ 烟道蒸发技术应用及案例
以Fluent程序模拟末端废水雾化蒸发，考察了烟气温度与液滴直径 对末端废水雾化液滴蒸发的影响。
WESP废水、脱硫抛浆、氨氮废水。。。
1 概述
原则：梯级利用，分类处理，末端减量，一厂一策
梯级利用：“高水低用”，节约用水
分类处理：避免水质混杂，增加处理难度
末端减量：尽量减少末端废水量，降低处理成本 一厂一策：根据水源条件、燃煤条件等确定改造方案
2 改造路线简介
火电厂水资源经过梯级利用后会产生一定量水质条 件极差，不能直接回用的末端废水，这部分末端废水 的处理回用是实现全厂废水“零排放”关键点。经过 梯级利用及浓缩减量后的末端废水中含有高浓度的氯 离子，需要进行脱盐处理后才能回用。末端废水的处 理方法有灰场喷洒、蒸发塘蒸发、蒸发-结晶、烟道蒸 发等，其本质均为通过末端废水的物理性蒸发实现盐 与水的分离。
４ 烟道蒸发技术应用及案例
此2*300MW机组电厂全厂废水“零排放”改造 4850万元，年运行成本743万元，年减排高盐废水 8万吨，发电水耗可降低5% 。
５ 总结及技术展望
全厂废水“零排放”改造在遵循水资源统筹利用、梯级利用、分 类处理、末端减量、一厂一策的原则基础上，需要针对不同的工艺技 术进行详细计算、深入论证，既要考虑技术可行性、可靠性，也要兼 顾经济性，从而实现节能减排的“可持续 ”性。 末端高盐废水的蒸发－结晶处理技术具有技术成熟、可靠性高等 优点，但是也存在投资运行成本高、产生盐饼销售难度大等问题，极 大制约了其在电厂的推广应用。需要加强技术攻关，提高核心设备国 产化率，降低投资成本，并优化工艺设计，降低运行成本。 末端高盐废水的烟道雾化蒸发处理技术具有投资运行成本低、无 盐饼产生等优点，但是作为一种新的处理技术，存在运行经验欠缺、 应用案例少等问题，在工程实施前需要进行深入计算、论证，并逐步 实施。需要进一步优化设计和运行参数，积累工程实施、运行经验， 提高系统的有效性和可靠性。
４ 烟道蒸发技术应用及案例
将末端废水雾化后喷入除尘器入口前烟道内，利用烟气余热将雾 化后的废水蒸发；也可以引出部分烟气到喷雾干燥器中，利用烟气的 热量对末端废水进行蒸发。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，末端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。
3 蒸发-结晶技术应用及案例
高盐废水经过预处理和浓缩减量处理后产生的反渗透浓水水量为 为33m3/h，经过碟管式反渗透（ DTRO ）进一步浓缩减量处理，浓水 即为末端废水，水量为15.7 m3/h。经过前述对几种蒸发结晶处理工艺 的比选，选择采用蒸汽机械再压缩蒸发结晶技术，设计处理规模为 20m3/h。
低温常压蒸发结晶工艺示意图
3 蒸发-结晶技术应用及案例
三种蒸发结晶处理技术比较
蒸发方式 工艺特点 进水要求 结垢、堵塞 多效强制循环蒸发结晶 热利用率高，消耗蒸汽 较高 较严重 机械蒸汽再压缩蒸发结晶 热利用率高，消耗电能 高 严重 平均7～20天清洗一次， 压缩机定期维护 一般 低温常压蒸发结晶工艺 蒸发温度低，能耗低，消耗电能 较低 轻微 平均3～6个月天清洗一次，压缩 机定期维护 较高 20～80元/m3（含结晶器） 较好 较低
机械蒸汽再压缩蒸发结晶工艺示意图
3 蒸发-结晶技术应用及案例
废水首先经过换热器被加热至一定温度（40～80oC），然后进入 蒸发系统，水分蒸发形成水蒸汽，在循环风的作用下被移至冷凝系统， 含有饱和水蒸气的热空气与冷凝系统内的冷水(20～50oC)相遇而凝结 成水滴，并被输送至系统外。经蒸发后的废水浓度不断升 高ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ达到饱 和溶解度的盐从溶液中析出形成固体颗粒，并最终从水中分离出去。
此2*600MW机组电厂全厂废水“零排放”改造1.5亿元，年运行成 本3000万元，年减排高盐废水109万吨，发电水耗可降低9% 。
４ 烟道蒸发技术应用及案例
全厂废水“零排放”改造从根本上是对高盐末端废水 的处理。烟道蒸发处理技术已有处理脱硫废水的实施案例 ，并取得了一定的运行经验和处理效果。脱硫废水也是一 种高盐废水，因此也可以考虑将电厂末端高盐废水也通过 烟道蒸发技术进行处理。
2 改造路线简介
末端废水蒸发处理技术的选择需要根据电厂末端废 水的水量及所在地的气候条件、场地条件等进行确定。 灰场喷洒和蒸发塘由于受气候条件影响较大并存在污染 地下水的风险，其应用受到限制。蒸发结晶技术作为一 种较为成熟的高盐水脱盐技术，在化工领域已有较多应 用，在电力行业的应用也开始应用；烟道蒸发处理技术 经过多年的研究，目前在脱硫废水处理中也有一些应用 ，也有可能用于全厂末端废水的处理。
火电厂废水零排放改造思路及工程实例
晋银佳 华电电力科学研究院 2015年11月26日 成都
一、概述 二、改造路线简介 三、蒸发-结晶技术应用及案例 四、烟道蒸发技术应用及案例 五、总结及技术展望
内 容
1 概述
法律要求：《环境保护法》，《水污染防治法》等
政策要求：《水污染防治行动计划》“水十条”等
四效蒸发结晶工艺流程图
3 蒸发-结晶技术应用及案例
常用的降膜式蒸汽机械再压缩蒸发结晶系统，由蒸发器和结晶器 两单元组成。废水首先送到机械蒸汽再压缩蒸发器（BC）中进行浓缩 。经蒸发器浓缩之后，浓盐水再送到强制循环结晶器系统进一步浓缩 结晶，将水中高含量的盐分结晶成固体，出水回用，固体盐分经离心 分离、干燥后外运回用。
3 蒸发-结晶技术应用及案例
蒸发-结晶技术：多效强制循环蒸发（MED）、机械蒸汽再压缩（ MVR）和低温常压蒸发结晶技术等。 多效强制循环蒸发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∙∙∙∙∙∙∙依次类推。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。
技术可行性
经济可行性
通过增加级数和段数可以提高系统回收率和 脱盐率，系统可以实现模块化运行
运行稳定，产水品质高
投资较低，但运行费用较高。产水氯根较高， 运行费用低，但设备投资相对较高，水 水回收率较低，末端废水量较大。 回收率较高，末端废水产量较小。
推荐采用NF-SWRO工艺作为高盐废水浓缩减量的处理工艺。
４ 烟道蒸发技术应用及案例
以某2*300 MW机组电厂为例，论证烟道蒸发工艺处理高盐末 端废水，从而实现全厂废水“零排放”的可行性。此厂水源水为水 库水，水质条件优良，经过梯级利用后产生的末端废水量为15 m3/h ，主要为经过预处理及浓缩处理后的脱硫废水及化水车间废 水，水中氯离子含量为18000 mg/L。 机组除尘器入口烟气量为109万m3/h （ 60 %负荷），烟气温度 为130°C ，含尘量为37.6g/ m3 。经过计算，末端废水完全蒸发后 烟气温度降低８°C ，烟气湿度增加0.5% 。末端废水蒸发后盐分 结晶进入灰中，灰中氯含量为0.25% ，不会影响会的品质，不影响 灰的销售。 烟气温度降低至122°C ，仍远高于酸露点，不会对烟道、除 尘器的运行造成影响。末端废水蒸发形成的水蒸气在脱硫吸收塔冷 凝成新鲜水由于水量较小，不会对脱硫水平衡造成影响。根据烟道 蒸发技术处理脱硫废水的运行经验，没有出现烟道腐蚀等问题出现 。
化学软化-管式微滤处理工艺流程图
3 蒸发-结晶技术应用及案例
两种预处理工艺比较
项目 过滤孔径 抗污染能力 清洗方式 占地面积 使用寿命 管式微滤处理系统 0.05~1.2 μm 抗腐蚀，耐酸碱，抗氧化 正向清洗 较小 5~7年 沉淀-过滤-超滤处理系统 0.002~0.1 μm 抗腐蚀，耐酸碱，抗氧化 反向清洗 较大 2~3年