燃煤电厂脱硫废水零排放现状分析

燃煤电厂脱硫废水零排放现状分析

杨美一 陈秀环 谭将军

中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司 陕西省西安市 71005 4

摘要：综述了脱硫废水的水质特性及其零排放处理技术。介绍了预处理装置、浓缩还原装置和硫化装置的成熟技术。分析了燃煤电厂脱硫废水零排放应用成功的五个典型案例。结果表明，各电厂应根据自身实际情况选择合适的技术路线。

关键词:脱硫废水零排放;预处理单元;浓缩还原单元;固化单元

火电发电一直是我国电厂的主要发电方式，对于保护国家和经济发展具有重要意义。火力发电的动力来源是煤炭资源，但在煤炭燃烧、脱硫过程中会产生含有大量污染因素的废水，严重破坏环境。废水零排放技术的分析在本质上有助于解决燃煤电厂废水排放问题，对电厂未来的发展具有深远的影响。

1. 煤炭发电厂脱硫废水分析

1.1废水产生的原因

脱硫技术是脱硫废水产生的根本原因。目前，燃煤电厂广泛采用传统的脱硫技术，即石灰石-石膏湿法脱硫技术。燃烧炉内二氧化硫处理过程中会产生大量的废水。

2.2脱硫废水特点

废水具有很强的腐蚀性，具有很高的盐度与硬度比，导致废水的腐蚀，破坏设备和环境;高含盐量导致脱硫工艺的应用减弱;废水硬度比高，容易固化，对设施造成严重破坏。此外，废水中还含有大量的各种重金属，容易产生二次污染。

2. 煤炭发电厂脱硫废水零排放技术分析

   1. 预处理技术

1. 蒸发结晶技术。在脱硫废水中加入碳酸钠、絮凝剂、有机硫等化学试剂，去除已固化的重金属、悬浮物等污染物。然后使用机械蒸汽或多效蒸发器固化和结晶，这时产生的凝结水可以循环使用，结晶盐可以单独处理。目前，我国一些燃煤电厂已经实现了该技术的应用，对预处理废物，水量为22/h，可以实现零排放的目标

2. 膜浓缩-蒸发结晶技术。在纯蒸发结晶工艺的基础上，采用正渗透和反渗透相结合的工艺进行处理。处理后的淡水部分可直接回收利用，其余部分可用机械蒸汽或多效蒸发器处理，结晶盐经冷凝水回收利用后分别处理。与上述工艺相比，该技术结合了下文所述的浓缩工艺，该工艺更为成熟，具有广阔的应用前景，同时实现零排放，降低投资成本。

2.2浓缩技术详解

1. 蒸发技术。蒸发技术广泛应用于污染物零排放系统中。目前，燃煤电厂主要采用机械蒸汽，而蒸发技术是电厂的首选技术。蒸发运行会消耗大量热能，蒸汽从高温逐渐变成低温，低温环节是再次使用蒸汽的环节，这大大提高了蒸发技术应用的经济性。与机械蒸汽相比，多效蒸发器能有效增加蒸发运行过程中产生的能量，进而提高经济性。多效蒸发器的节能效果与有效数成正比，但效果大于五效后有缓慢增加的趋势，最佳有效数为二效或三效。机械蒸汽与传热温差呈正相关关系，节能效果比多效蒸发器高出十倍以上。

2. 正向渗透技术。正渗透法处理含盐量高的废水具有较高的处理效果。采用半渗透膜，借助于渗透压差的两侧，含盐量较高，水自动有选择地扩散，形成较高的盐水岩心，流入萃取侧。萃取液由氨、二氧化碳等组成，溶于水可促使其产生大量的驱动力(35kpa) ，使水分子扩散出半透膜。即使废水的含盐量达到150000mg/l，也能达到同样的效果。萃取液经稀释、蒸发、分解后得到溶质，回收萃取所需能量小于蒸发潜热。分解后，经冷凝处理回收氨和二氧化碳，再重复上述过程。在回收氨和二氧化碳之后，剩下的水相对纯净。正渗透技术的应用优势在于其能耗低、操作简单、安全可靠、反渗透技术和正渗透技术等运行原理。

3. 结晶技术。结晶器是采用结晶技术操作的必备设备，结晶器可以操作普通的蒸发器。废水处理的核心部分是循环结，结晶系统，结晶器中含有闪蒸器，管壳式换热器通过循环管连接。系统中的循环泵将废水输送到热交换器进行热交换，循环结晶。进入结晶器的废水与系统中原有的浓盐浆混合后，由加热器加热。废水再次进入闪蒸槽，发生闪蒸蒸发，废水中的盐料结晶。从热交换器流出的盐浆会从闪蒸槽的中间切向进入闪蒸槽，产生涡流，最终产生一个大的闪蒸面。蒸汽在罐内积聚，此时除雾分离设备起作用，使其进入压缩机。蒸汽经过压缩机后，压缩温度上升，然后进入换热器壳侧进行冷凝，使盐浆蒸发，冷凝液流入冷凝机组，在罐内。总之，含盐量高的废水在进入闪蒸槽之前会不断出现，经过加热，水分蒸发，含盐物质逐渐饱和和沉淀，然后达到净化的效果，达到零排放。

2.2烟道蒸发技术

1. 直喷式烟道蒸发技术。利用该技术，废水直接进入烟道，需要在预热器和除尘器之间安装喷嘴，废水通过喷嘴直接雾化。雾化液在高温作用下迅速蒸发，排气时随烟气排放，废水中的污染物随粉煤灰一起排放，实现废水零污染排放。该技术处理的废水量相对较低，烟道系统容易发生腐蚀、堵塞等问题，而且喷嘴位置对蒸发效果影响较大，对烟道安装位置要求较高，采用低温电除尘技术进一步降低了烟道中的可用余热，减少了废水的蒸发量

2. 旁路烟道蒸发技术。采用该技术的原理与采用上述烟气蒸发技术相同，不同之处在于高温烟气需要旁路提取，而不是干线提取。具体地说,在蒸发设备、脱硫废水预处理后进入系统并雾化,雾化水蒸气蒸发的烟气,在这个时候,废水盐因素也会不断沉淀和坚持烟道蒸汽的灰尘,然后旁路运输到集尘器,最后进入脱硫系统,凝结,并添加脱硫过程自来水,然后实现零排放。根据选型，蒸发器的类型，包括双流体喷嘴式、旋转喷雾式两种。与第一种烟气蒸发技术相比，该设备破坏性较小，可有效避免烟气的腐蚀和堵塞。

3 燃煤电厂脱硫废水零排放技术发展展望

通过对零排放脱硫废水技术应用效果的回顾，不难发现目前该技术的应用存在以下障碍: 一是预处理成本高，经济成本高; 二是富集技术不完善，易受影响; 三是富集技术成本高，抑制了其推广应用。四是烟气蒸发技术存在结垢、堵塞隐患; 五是结晶盐回收困难、处理成本高。

未来该技术发展的关键是有效解决上述问题，如下:一是降低预处理技术的消耗，开发高效絮凝剂及其体系;二是提高浓缩过程运行中的浓缩速率和降低能耗，利用新材料和开发新技术，如空气蒸馏浓缩技术;第三，进一步完善烟气蒸汽技术，提高技术应用的可靠性，分析防腐防垢方法，优化烟气蒸发设备;第四，发展使用结晶盐的多种方法，例如，制作玻璃砖;第五，开发新工艺，降低盐结晶成本。此外，还应从以下两个方面进行优化:一方面,标准化的设备的研究和开发,集成的自动化、智能、信息和其他技术,提高设备的综合性能,构建模块化的处理单元,并不断提高预处理,另一方面,它是探索使用脱硫废水为例,使用它的水源氯生产单位和渣挖泥船单位。

综上所述，本文以燃煤电厂为对象，探讨了实现脱硫废水零排放的相关技术，并结合脱硫废水的特点，有效地利用了这些技术，详细分析了各种技术的优缺点。随着电厂规模的不断扩大，国民经济的发展，传统的污水处理技术已经不能满足零排放的需要，因此有必要加大力度，解决零排放技术的不足，提高污水处理效率。

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