燃煤電廠高鹽廢水零排放處理技術及應用研究進展

王 錚 趙 航 晉銀佳 馮文會 魏亞藩

（1.河北華電石家莊鹿華熱電有限公司 2.華電電力科學研究院有限公司）

0 引言

近年來，國家和地方政府對于廢水的處理和排放提出更為嚴格的要求［1-4］，對外排廢水的含鹽量提出明確要求。如山東省環境管理部門發布了DB37／676—2007《山東省半島流域水污染綜合排放標準》［5］，對外排水的含鹽量做出明確規定。燃煤電廠的脫硫廢水、酸堿再生廢水等高鹽廢水，鹽分質量濃度通常在20000mg／L以上，是實現全廠廢水“零排放”處理的關鍵［6-8］。

目前，高鹽廢水“零排放”處理技術種類繁多，如多效強制循環蒸發結晶（Multiple Effect Distillation，MED）、機械蒸汽再壓縮蒸發結晶（Mechanical Vapor Recompression，MVR）［9-10］、旁路煙道蒸發和煙道霧化蒸發［11-12］等。本文對燃煤電廠高鹽廢水的“零排放”處理技術的研究進展和應用情況進行梳理和分析總結，為火電廠高鹽廢水“零排放”處理工藝的選擇、論證提供依據。

1 蒸發結晶處理技術

（1）MED蒸發結晶處理技術

MED是在單效蒸發的基礎上發展起來的蒸發技術，其特征是將一系列的水平管或垂直管與膜蒸發器串聯起來，并被分為若干效組，用一定量的蒸汽通過多次的蒸發和冷凝從而得到多倍于加熱蒸汽量的淡化過程。多效蒸發中效數的排序是以生蒸汽進入的那一效作為第一效，第一效出來的二次蒸汽作為加熱蒸汽進入第二效……依此類推。多效蒸發技術是將蒸汽熱能進行循環并多次重復利用，以減少熱能消耗，降低運行成本。

目前，廣東河源電廠的高鹽廢水采用MED蒸發結晶技術實現了“零排放”，工程投產以來取得顯著的環保和社會效益。MED技術系統相對復雜，為避免系統運行結垢其進水水質要求較高，需定期進行化學清洗，由于系統運行以蒸汽為熱源，可以適用于處理水量較大的工況。

（2）MVR蒸發結晶處理技術

MVR技術在高鹽廢水的濃縮和結晶處理中有較多的應用，由蒸發器和結晶器兩個單元組成。高鹽廢水進入蒸發器系統的進料罐，再由進料泵從進料罐送至逆流板式蒸餾水換熱器，利用蒸發產生的蒸餾水加熱進料廢水。壓縮機壓縮蒸汽提高蒸汽的飽和溫度與壓力，并送至濃縮器頂部換熱器管束外，壓縮蒸汽的潛熱傳到管壁內的濃鹽水薄膜。為控制蒸發器內濃鹽水的含鹽量，濃縮器底槽內的部分濃鹽水被排放至結晶系統的結晶罐當中進行結晶處理。

目前，廣東佛山三水恒益電廠高鹽廢水采用MVR技術實現了“零排放”處理，取得很好的工程示范效果。MVR蒸發結晶技術相較于MED蒸發結晶技術，系統運行能耗略低，系統占地面積較小，在國內燃煤電廠高鹽廢水“零排放”處理中的應用業績較多。

（3）蒸發結晶技術對比

對于MED和MVR蒸發結晶技術，為避免系統運行出現結垢，通常對系統進水水質的硬度指標要求較高，需要對進水進行軟化及除濁預處理。此外，蒸發結晶系統產生的結晶鹽需要根據銷售情況進行處置，在難以銷售的情況下需要作為固廢進行處置，一定程度上增加了系統運行的成本。此外，對于這三種蒸發結晶技術，系統運行的能量來自蒸汽或電能，系統處理水量僅取決于蒸汽和電耗，因此系統處理水量較大，適用于廢水量較大的工況。

對比分析這三種蒸發結晶技術的技術特點、應用情況、適用性等，為高鹽廢水蒸發結晶“零排放”技術路線的選擇提供依據，具體內容如下表所示。

表 蒸發結晶技術主要技術指標比較

2 蒸發干燥處理技術

（1）煙道蒸發干燥處理技術

煙道蒸發干燥處理技術是將高鹽廢水霧化后噴入鍋爐除塵器入口前的尾部煙道內，利用煙氣余熱將霧化后的廢水蒸發。在煙道霧化蒸發處理工藝中，霧化后的廢水蒸發后以水蒸氣的形式進入脫硫吸收塔內，冷凝后形成純凈的蒸餾水，進入脫硫系統循環利用；同時，高鹽廢水中的溶解性鹽在廢水蒸發過程中結晶析出，并隨煙氣中的灰一起在除塵器中被捕集，從而實現廢水的“零排放”處理。

目前高鹽廢水在煙道內的霧化蒸發處理技術在工程實際中已有一些應用，但是需要進行詳細計算論證，確定合理的運行方式及運行參數。煙道霧化蒸發處理工藝需根據煙氣流量、煙氣溫度等參數來計算確定煙道的蒸發容量，并根據霧化噴射裝置的性能試驗數據，結合煙道內流場變化特點，優化布置霧化噴射裝置。

（2）旁路煙道蒸發干燥處理技術

旁路煙道蒸發干燥處理技術是將高鹽廢水在設置的旁路煙道蒸發干燥器中，利用空預器入口前高溫煙氣的熱量將高鹽廢水霧化后蒸發干燥。高鹽廢水蒸發后產生的結晶鹽和水蒸氣與粉煤灰一起進入除塵器前端煙道。結晶鹽隨粉煤灰一起被除塵器捕捉去除，水蒸氣則隨煙氣進入脫硫系統。目前，旁路煙道蒸發干燥技術已在多個燃煤電廠的高鹽廢水“零排放”處理中進行工程應用，積累大量的工程實施經驗，工藝技術趨于成熟。

旁路煙道蒸發干燥技術不利用現有鍋爐煙道進行廢水蒸發，不會對鍋爐主煙道系統造成積灰結垢和腐蝕的影響，消納水量高于煙道蒸發干燥處理技術，系統運行的穩定性較高，易于實現在役機組改造。由于系統運行熱源采用空預器入口前高溫煙氣，系統運行會對鍋爐熱效率產生一定的影響，其對鍋爐熱效率影響的大小取決于蒸發水量。高鹽廢水蒸發結晶產生的結晶鹽也進入粉煤灰中，也會影響粉煤灰的品質。

對于煙道蒸發干燥處理技術和旁路煙道蒸發干燥技術，由于高鹽廢水蒸發后，結晶鹽隨煙氣進入粉煤灰中，可能會影響粉煤灰的品質和銷售。因此，在選擇、論證這兩種蒸發干燥工藝可行性時，需要對工藝方案實施后粉煤灰品質的變化進行測算、論證。根據《混凝土質量控制標準》（GB50164—2011）的規定，水溶性氯離子含量≤0.1%，用于制混凝土的粉煤灰的最大摻加比例為20%。結晶鹽進入粉煤灰中對粉煤灰品質的影響主要考察氯離子含量的變化，確保不影響粉煤灰的銷售。

3 結束語

燃煤電廠高鹽廢水零排放處理技術的選擇需要根據項目的水質水量、機組運行的負荷情況、煙氣參數、煙道參數、場地條件、粉煤灰銷售情況等綜合分析論證。由于MED和MVR蒸發結晶技術蒸發容量不受限制，適用于水量較大、結晶鹽易于銷售的情況；對于煙道蒸發干燥處理技術和旁路煙道蒸發干燥技術，消納水量受機組運行情況等限制因素較多，適用于廢水水量較小、粉煤灰品質要求較低的情況；對于煙道蒸發干燥處理技術，受機組運行煙氣參數、煙道情況等限制較多，消納水量較小，適用于機組容量小、廢水量小的工況。