燃煤電廠脫硫廢水零排放技術分析

趙羽

（大唐環境產業集團股份有限公司特許經營分公司信陽項目部，河南 信陽464000）

火力發電一直是我國電廠發電的主要方式，對于保障國民經濟發展具有重要意義。火力發電動力來源是煤炭資源，但是在煤炭燃燒脫硫過程中會產生包含大量污染性因子的廢水，嚴重破壞了環境。分析廢水零排放技術有利于從本質上解決燃煤電廠廢水排放問題，對電廠未來發展具有深遠影響。

1 燃煤電廠脫硫廢水探析

1.1 廢水產生原因

脫硫技術是產生脫硫廢水的根本原因，目前，燃煤電廠普遍應用傳統技術脫硫，即石灰石- 石膏濕法，在燃燒爐內部處理二氧化硫的過程中會產生大量廢水。

1.2 脫硫廢水特點

廢水具有高腐蝕性、含鹽量與硬度比，其腐蝕性致使廢水在破壞環境的同時，對設備也有所損害；其高含鹽量導致脫硫工藝應用效果減弱；其高硬度比導致廢水容易固結，繼而嚴重破壞設備[1]。此外，廢水中還含有大量多種類重金屬，容易出現二次污染。

2 燃煤電廠脫硫廢水零排放技術分析

2.1 預處理技術

（1）蒸發結晶技術。將碳酸鈉、絮凝劑、有機硫等化學試劑添加到脫硫廢水中，可以去除廢水中的重金屬、懸浮物等已經固結的污染物質。之后，使用機械蒸汽或者多效蒸發器將其固結成晶，此時產生的冷凝水可以回收利用，另行處理結晶鹽。目前，我國部分燃煤電廠已經實現了對該技術的應用，預處理廢水量為22/h，能夠實現零排放的目標[2]。

（2）膜濃縮- 蒸發結晶技術。在單純使用蒸發結晶技術的基礎上，融合應用正滲透、反滲透等技術進行處理，處理后可以直接回收利用淡水部分，其余部分再使用機械蒸汽或者多效蒸發器處理，并在回收利用冷凝水后另行處理結晶鹽。相較于上述工藝，該技術融合了下文所述的濃縮工藝，技術更加成熟，在實現零排放目標的同時還可減少投資費用，具有廣闊應用前景。

2.2 濃縮技術詳解

（1）蒸發技術。污染物零排放系統中多有應用蒸發技術。目前，燃煤電廠側重選擇使用機械蒸汽，而蒸發技術便是電廠的首選技術。蒸發操作會消耗大量熱能，蒸汽由高溫漸漸變為低溫，低溫環節就是再次使用蒸汽的環節，其大大提高了蒸發技術運用的經濟性。相比于機械蒸汽，多效蒸發器能夠有效提高蒸發操作期間產生的能量，繼而提高經濟性，又因經過系統處理后潛熱較多，因而又具有節能效果。多效蒸發器節能效果與效數成正比例關系，但是高于五效后其節能效果提高趨于緩慢，最佳效數為二效或者三效。機械蒸汽與傳熱溫差成正相關關系，節能效果高于多效蒸發器十幾倍。

（2）正滲透技術。正滲透技術具有高效處理廢水高含鹽量的效果。采用半透膜，借助兩側的滲透壓力差，含有較高鹽物質的水會自動且具有選擇的以高鹽水為核心向外擴散，并流入提取液側。提取液由氨、二氧化碳等組成，將其溶解于水中能夠促使其生成大量驅動力（35kPa），進而使水分子擴散出半透膜，廢水含鹽量縱使達到150000mg/L 也具有同等效果。將提取液稀釋再進行蒸發分解能夠獲得其溶質，進而實現循環利用，提取其溶質所需能量相比于蒸發潛熱更低。分解之后氨、二氧化碳經由冷凝處理予以回收再次重復上述工序。回收氨、二氧化碳后所剩余的水物質較為純凈。正滲透技術的應用優勢在于其耗能低，操作簡單，安全可靠，反滲透技術與正滲透技術運行原理相似。

（3）結晶技術。結晶器即是運用結晶技術的必備設備，操作結晶器可比照操作普通蒸發器。處理廢水的核心部位是循環結晶系統，結晶器內包含閃蒸罐，管殼式換熱器中間由循環管相連。系統中的循環泵將廢水運輸到換熱器以實現熱交換，繼而實現循環結晶。進入結晶器的廢水與系統中原有的濃鹽漿融合，再經由加熱器加熱，出現顯著升溫的表現，廢水再次進入閃蒸罐，出現閃蒸，進而使廢水中的鹽物質結晶。從換熱器中流出的鹽漿會從閃蒸罐中間位置切線進入罐內，形成渦流，最終產生較大的閃蒸面。蒸汽聚集于罐內，此時除霧分離設備發揮作用，使其進入到壓縮機中，蒸汽經過壓縮機壓縮溫度升高，之后再進入換熱器殼程中冷凝，促使鹽漿蒸發，冷凝液均流入冷凝罐中。簡言之，含有較高鹽分的廢水進入閃蒸罐前就會不斷出現，經過加熱后，水分蒸發，濃鹽物質逐漸飽和并析出，進而達到凈化的效果，實現零排放。

2.3 煙道蒸發技術

（1）直噴煙道蒸發技術。運用該技術后廢水會直接進入煙道內，需要在預熱器與除塵器間安裝噴嘴，廢水經由該噴嘴作用直接霧化。霧化的液體會在高溫作用下迅速蒸發，并隨著煙氣排出，此時廢水中的污染物質會隨著粉煤灰排出，進而實現廢水零污染排放。該技術處理的廢水量較低，容易出現煙道系統腐蝕、堵塞等問題，且噴嘴位置對蒸發效果具有較高影響，對煙道安裝具體位置要求較高，加之運用了低溫電除塵技術，煙道可用余熱進一步減少，導致廢水蒸發量也有所降低[3]。

（2）旁路煙道蒸發技術。運用該技術的原理與運用上述煙道蒸發技術的原理相同，區別在于需要把高溫度的煙氣從旁路引出，而非從主路引出。具體而言，在該蒸發設備內，脫硫廢水經過預處理后進入系統進而被霧化，霧化的水汽被煙氣蒸發，此時，廢水中的鹽性因子也會不斷析出，附著在煙道蒸汽中的粉塵上，再經由旁路被輸送到除塵器中，最后進入脫硫系統中冷凝，并補充脫硫工藝運行用水，進而達到零排放。根據所選擇的蒸發器類型，具體包括雙流體噴嘴式、旋轉噴霧式兩種。該技術對操作、安全均較為簡單，相比于第一種煙道蒸發技術對設備的破壞性小，在實現零排放的同時能夠有效避免煙道腐蝕、堵塞等問題。

3 燃煤電廠脫硫廢水零排放技術發展展望

縱觀目前存在的脫硫廢水零排放技術使用效果不難發現，當下該類技術應用的阻礙如下：一是預處理耗費好，經濟成本高；二是濃縮技術仍不完善，容易受到影響；三是濃縮技術使用成本高，抑制了技術普及運用；四是煙氣蒸發技術存在結垢、堵塞隱患；五是結晶鹽循環利用困難，處理費用高。

未來該技術的發展關鍵是有效解決上述問題，具體如下：第一，減少預處理技術消耗，研發高效能絮凝劑及其系統；第二，提高濃縮率，減少濃縮工藝運行過程中的能耗，采用新材料，研發新技術，例如，空氣蒸餾濃縮技術；第三，進一步提高煙氣蒸汽技術應用可靠性，分析防腐蝕、防結垢方法，優化煙氣蒸發設備；第四，開發多樣化方法運用結晶鹽，例如，制作玻璃磚；第五，研究新工藝，減低鹽結晶成本。此外，還應當從下述兩方面對予以優化，一方面是研發標準化設備，融入自動化、智能化、信息化等技術，增強設備綜合性能，構建模塊化處理單元，并不斷改良預處理設備、結晶設備等，通過局部的改良提高整體效果；另一方面是探究脫硫廢水使用方法，例如，將其作為制氯裝置、撈渣機裝置水源。

綜上所述，本文以燃煤電廠為對象，探索了實現其脫硫廢水零排放的相關技術，結合脫硫廢水特點對技術有效運用進行了詳細分析，闡述了不同技術的應用優勢與不足。隨著國家經濟的發展，電廠規模不斷擴大，傳統技術已經不能滿足零排放需求，有必要加大力度解決零排放技術的不足，提高廢水處理效果。