火力發電廠脫硫廢水零排放工藝分析

孫胡兵

摘要：脫硫廢水零排放處理的總體路線基本上可以歸納為“預處理--濃縮--固液分離”三個部分的組合。其中，預處理工藝相對比較成熟，本文不再對預處理工藝進行論述，僅針對濃縮工藝和固液分離工藝進行分析對比。

關鍵詞：火力發電;脫硫廢水;固液分離

1.脫硫廢水水質特點

石灰石-石膏濕法脫硫是目前火電廠使用最廣泛的一種工藝，其脫硫過程反應速度快，脫硫效率高，綜合經濟性能較好。

石灰石-石膏濕法脫硫廢水主要有如下特性：第一，水質變化大。脫硫廢水水質受到石灰石純度、煤種種類以及脫硫氧化風量，特別是石膏品質等因素的影響，所以即使在同一脫硫裝置中不同的時間段內水質也存在很大的差異;第二，含鹽量比較高。各類雜質在脫硫吸收塔漿液中不斷濃縮，為確保石膏品質和廢水量，通常含鹽量控制在10000mg/L-45000mg/L之間;第三，懸浮物質含量比較高。在脫硫廢水中，懸浮物的濃度受到燃煤種類的變化和脫硫運行工作狀況的影響，通常在6000mg/L-15000mg/L之間;第四，腐蝕性較強。脫硫廢水的成分較復雜，含有較多氯離子，具有較強的侵蝕性。第五，硬度高，易結垢。脫硫廢水中含有大量的鎂離子、鈣離子等，并且硫酸鈣基本呈現飽和狀態，一旦溫度升高，脫硫廢水很容易結垢，具有較強硬度，使設備的使用壽命受到嚴重影響。

2.脫硫廢水濃縮工藝

2.1膜濃縮技術

膜濃縮法分離技術有微濾、超濾、納濾、反滲透和正滲透等工藝，目前，已被廣泛應用在廢水處理領域。根據常規處理后脫硫廢水的水質，可采用反滲透和正滲透的工藝對脫硫廢水進行水處理。

反滲透是在壓力驅動下，借助半透膜截留水中的各種無機離子、膠體物質和大分子溶質的，從而獲得純凈的水;正滲透技術是使用半透膜，利用自然滲透壓差，使水分子從待處理的濃鹽水中自然擴散到汲取液中，且將原水中的其他溶質截留，然后采用其他工藝將水從被稀釋的汲取液中分離出來，最終獲得純凈的水。

雖然膜濃縮技術成熟，但由于膜濃縮方式處理流程較長，對運行和檢修維護要求較高，運行成本高，且處理成本會隨著運行時間的增加而增加。

2.2低溫煙氣濃縮技術

該工藝是從電除塵后的煙道內抽出一部分的煙氣經過風機升壓后進入濃縮塔，脫硫廢水在塔內循環，水分蒸發為水蒸汽后，被煙氣帶走至脫硫塔;鹽分及重金屬、懸浮物則在塔底的漿液箱中濃縮富集;濃縮的濃漿液加入消石灰調質后再送至污泥壓濾機，經脫水后的污泥作為固體廢棄物排出，壓出的濾液可以根據電廠情況選擇不同的處理方式。

2.3低溫多效閃蒸濃縮技術

該工藝主要由廢水儲存及輸送系統、煙道換熱器系統、多效閃蒸蒸發系統、冷卻系統、濃液處理系統、排空系統等6個系統組成。在除塵器出口至引風機入口煙道上加裝煙道換熱器，利用煙氣的熱量在Ⅰ效真空泵作用下將換熱器內介質（除鹽水）加熱成低于100℃的低溫蒸汽，并將蒸汽（熱源）送至Ⅰ效蒸發系統對廢水進行蒸發濃縮，被加熱后的廢水再進入Ⅰ效分離器完成汽、液分離，并利用Ⅰ效強制循環泵進行強制循環蒸發濃縮物料，在Ⅰ效蒸發系統內經多次循環后，完成初步濃縮的料液通過平衡管在液位壓差的作用下進入Ⅱ效分離器，同時Ⅰ效分離器產生的二次蒸汽進入Ⅱ效加熱器，作為Ⅱ效蒸發系統的熱源。以此類推，廢水不斷地濃縮結晶，凈水不斷地蒸發冷凝。

3.脫硫廢水固液分離工藝

3.1煙道霧化蒸發工藝

煙道霧化蒸發工藝根據對煙氣不同的利用方式，可分為主煙道霧化蒸發和旁路煙道霧化蒸發工藝。由于鍋爐煙道尺寸的限制以及減少爐本體煙道結垢積灰的考慮，目前旁路煙道霧化蒸發應用更為廣泛。其是從空氣預熱器前的主煙道引出少部分煙氣，進入噴霧干燥塔，與經過高速霧化器霧化的脫硫廢水充分接觸，利用煙氣的高溫使霧化后的脫硫廢水迅速的蒸發，廢水蒸發產生的水蒸氣和結晶鹽隨煙氣一起并入除塵器前的主煙道中，結晶鹽隨粉煤灰一起在除塵器內被捕捉去除，水蒸氣則進入脫硫系統冷凝成水，間接補充脫硫系統用水。干燥塔下部的灰渣及析出的鹽類通過倉泵輸送至電廠粗灰庫或回至除塵器回收，從而實現脫硫廢水的零排放。

該工藝系統簡單，投資運行費用較低，單獨設置干燥塔，對主煙道影響較小;此外可進行底渣和飛灰分置，不影響灰的綜合利用，消除結晶鹽處置問題。但是對鍋爐效率有一些影響，會導致鍋爐效率降低發電煤耗升高。

3.2干渣蒸發工藝

干渣蒸發工藝是利用鍋爐底渣的余熱及渣井的輻射熱，對預處理后產生的高濃度含鹽廢水進行蒸發。蒸干后的工業鹽主要以固態形式附著于干渣上，由干排渣系統引出至渣倉儲存，消除了高濃度含鹽廢水以液態型式存在的強腐蝕性。

該系統投資小，運行費用低，減少甚至取消了鍋爐的入爐冷卻風量，干渣機系統對煤種和鍋爐負荷變化的適應性大大提高，使干渣機對鍋爐效率影響接近于撈渣機的水平。

4.總結與展望

4.1每個電廠所采用的水源、煤質、石灰石品質等不同，其脫硫廢水的水質、水量都有著千差萬別，甚至同一電廠由于運行工況、機組負荷的變化，也會產生巨大的波動，所以在系統方案選擇時，應結合每個電廠的特點，盡量選擇成熟可靠自動化程度高、維護工作量小的工藝。

4.1膜濃縮技術較為成熟，但運行經濟性較低，目前振動膜工藝已有在脫硫廢水濃縮應用中的實例。低溫煙氣濃縮和低溫閃蒸濃縮技術工藝簡單，設備少，維護量較小;利用了難以利用的廢熱，無其它熱源消耗;無需進行預處理及軟化，系統運行主要是電耗和少量藥劑費。但濃縮塔及多效閃蒸設備外形尺寸較大，廠區布置需綜合考慮;濃縮廢水含氯離子高，系統所用材質要求高。

4.2干渣蒸發固液分離工藝可減少底渣漏風對鍋爐效率的影響，部分鹽分隨干渣排出，不影響渣的綜合利用，且有助于抑制裝渣過程的揚塵污染，還可降低煤耗。但該方案處理脫硫廢水量有限，處理能力不足，不能滿足零排放需求。可考慮與旁路煙道蒸發系統綜合使用。

參考文獻：

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