燃煤电厂脱硫废水零排放技术探究

燃煤电厂脱硫废水零排放技术探究

张晓琨

大唐山西发电有限公司太原第二热电厂，030041

摘要：脱硫废水零排放是火电厂废污水管理的重点内容，水泥固化技术作为零排放的最终处置手段具有潜力，其中水泥固化技术工艺简单，制得的固化体性能稳定，应用广泛。燃煤电厂在我国发电行业中占据举足轻重的地位，能为我国社会经济建设和居民日常用电提供良好保障，然而，煤炭燃烧产生的二氧化硫等污染物会对大气环境造成严重的污染。因此，对脱硫废水零排放处理工艺进行改良与创新是燃煤电厂的当务之急，这对我国社会经济稳步发展具有重要意义。

关键词：燃煤电厂；脱硫废水；零排放技术

引言

当前我国针对废水排放的标准日益严格,随着《节约能源法》、《环境保护法》和相应的用水、排水收费政策颁布与逐步实施，对火电厂产生的环境影响提出了更高要求：“实现全厂污水零排放”，新建电厂将不预留排污口。2017年国务院印发《火电厂污染防治可行技术指南》,明确提出了相关处理工艺是实现电厂脱硫废水近零排放的可行性技术路线。为严格执行国家的法律、法规和行业规范，火电厂作为用水、排水的大户，实现燃煤电厂“零排放”已迫在眉睫。

1燃煤电厂脱硫废水特点

1.1腐蚀性强

燃煤电厂脱硫废水具有强烈的腐蚀性，通常含有较大比例的强酸弱碱盐、工业废酸，即便其浓度并不高，其腐蚀效果却较强。脱硫废水中的酸性物质不仅会严重腐蚀燃煤电厂的仪器设备，还会严重破坏生态环境。

1.2硬度高

燃煤电厂脱硫废水具有较高的硬度，十分容易结垢。脱硫废水含有数量庞大的处于游离态的钙、镁离子，其稳定性不足，温度对其的影响十分强烈。当温度持续上升时，钙、镁离子便会逐渐呈现出结晶态，产生结垢。除此以外，钙、镁离子的大量存在导致脱硫废水硬度持续增加，最终对燃煤电厂脱硫设备造成十分严重的损伤。

2燃煤电厂脱硫废水零排放技术

2.1水力排渣技术

如果将处理后的脱硫废水直接排放于渣水处理系统，其中的酸性渣水、碱性渣水便会互相作用。经过筛查、过滤，渣水处理系统可以对脱硫废水中的杂质进行截留，高效筛除脱硫废水杂质。除此以外，脱硫废水能够对渣水处理系统起到补给作用，节省水资源。水力排渣技术应用成本较为低廉，操作也较为简易。当脱硫废水流量较小时，该技术可以实现脱硫废水的零排放。在一些习惯应用湿法排渣模式的燃煤电厂中，水力排渣技术应用较为广泛，实际使用需要着重考虑排渣方法的适用性，当脱硫废水流量庞大时，其难以确保渣水处理系统的水量平衡，脱硫废水需要向外界排放。除此以外，脱硫废水含有高浓度的氯离子，会对渣水处理系统的管道产生腐蚀，废水处理人员要有清晰的认知。

2.2浓缩+蒸发结晶

2.2.1多效蒸发结晶

蒸发系统主要有四个部分组成：热输入、热回收、结晶、附属系统。相当于把多个蒸发器设备串联起来发挥作用从而达到固液分离的效果。首先，从主厂区引入热蒸汽，通过处理变为低压蒸汽送至加热室对废水进行加热，通过热的交换冷凝后形成的液态水进入冷凝水箱中。预处理后的脱硫废水，通过多级加热蒸发室对废水进行热浓缩，浓缩后的高盐度废水，送盐浆箱并通过旋流器最后至末端离心机进行固液分离，分离出盐结晶体，液体再回到蒸发系统进行循环蒸发浓缩干燥，最终形成的结晶盐交于有资质的单位进行处置。多效蒸发结晶工艺成熟，但占地面积较大，蒸汽消耗量大，投资成本相对较低。

2.2.2MVR蒸发结晶

MVR技术是利用蒸发器与蒸汽泵相结合，采用热力循环压缩过程，把蒸发器排出的二次低温位蒸汽转换为高温位蒸汽，当作加热蒸汽送至蒸发器加热室，使料液维持沸腾状态，而加热蒸汽本身则冷凝成水。蒸汽冷凝和冷凝水冷却时释放的热能作为废水蒸发所需热能。闪蒸罐中产生的二次蒸汽经蒸汽压缩机压缩升温升压后，作为浓缩强制循环换热器的加热热源，重复利用了蒸汽的潜热。系统正常运行后，仅需少量外加蒸汽。浓缩后废液排入MVR强制循环制盐结晶系统，通过循环泵在强制循环换热器和闪蒸罐中循环，进入到结晶器分离室的浓水发生闪蒸。随着蒸发的进行，浓缩液浓度增加，蒸发继续，浓缩产生结晶盐，盐浆排至固液分离设备进行处理。通过对废水进行蒸发、结晶、干燥包装后，无需向地面水域排放废水。MVR系统技术成熟，运行维护简单，具有蒸汽需要量小、效率高、设备占地小等优点。

2.2.3膜浓缩+蒸发结晶

脱硫废水经过澄清、软化、过滤等预处理，去除废水中的SiO2、Sr2+、Ba2+和其它重金属，并将永硬和暂硬降低至膜可承受的范围内；再通过膜法对废水进行浓缩减量；最后再进行蒸发结晶，最终实现固液分离。其生产出来的淡水可回用于工业水等系统。膜浓缩+蒸发结晶工艺复杂，各单元之间有多种工艺可以选择，该工艺适用性强，但系统较为复杂，运行费用较高。

2.3低温多效闪蒸浓缩技术

低温多效闪蒸原理是原料液加热到一定温度后引入闪蒸室，由于闪蒸室的温度(压力)控制在低于进入的原料液温度(压力)，故原料液进入闪蒸室后即为过热水而急速地部分汽化，并进行两相分离。多级闪蒸的原理是使原料液依次流经若干个压力逐渐降低的闪蒸室，逐级增浓。由此可见，低温多效闪蒸浓缩与多效蒸发浓缩不同，在闪蒸过程中无需高温蒸汽的加入，是利用物质的沸点随压力降低而降低的特性实现蒸发浓缩;同时，在相同温度和浓度条件下，闪蒸过程的结垢性较弱，垢层厚底比多效蒸发过程轻，具有长期运行的稳定性。近年来，国内将低温多效闪蒸技术用于浓缩脱硫废水，其浓缩处理系统主要由换热单元、多效蒸发单元、增稠器单元组成。脱硫废水无需进行预处理，可直接利用低温烟气余热对其进行预热，经多效闪蒸浓缩，与旁路烟气喷雾雾化蒸发、脱水干燥技术结合，如与旁路烟气喷雾雾化蒸发技术结合，建议采用适合高含固量的旋转雾化喷嘴或适合高黏度和高含固液体内、外混三流式喷嘴。如与脱水干燥技术结合，可通过出料泵将产物送入螺旋脱水机，进行二次脱水干燥后独立堆放储存，由固废处理公司进行专业无害化处理。目前，低温多效闪蒸浓缩技术已在包铝集团华云新材料5×350MW自备热电联产机组、天津大港电厂得到应用。

2.4火电厂废水处理中正渗透膜处理技术的运用

火电厂生产过程中出现的废弃污水，会从高水化学势区域通过挑选性渗透膜朝低水化学势区域输送。两种类型的水化学势区域在渗透压方面存在差异，正是这个渗透压差有效正渗透期间的有序落实。在运用火电厂废水处理中正渗透膜处理技术的过程中损耗的能量并不多，但是回收的水资源的成效佳同时数量大，并且不会产生结垢问题，这样才可以确保高浓盐水能够得到有效的处置。在出现废弃污水的过程中，把需要选择的汲取液放至低水化学势区域，要把要处理的废弃污水排放至高水化学势区域。然而，正渗透膜处置技术在实际使用的过程中操作起来有难度，在选择性渗透膜和汲取液的挑选方面，对前者要确保其具有高水通量，同时，具备比较好的耐酸碱性与机械功能，而后者要可以产生比较高强度的水通量与渗透压。

结语

以煤炭为基础的火力发电依然是我国现阶段最为主要的发电形式，也是保障我国电力供给的最主要途径。在运转过程中，燃煤电厂难以完全规避环境污染。有必要研发与创新燃煤电厂脱硫废水零排放处理工艺，对脱硫废水进行妥善处理。当前，燃煤电厂要推广和应用脱硫废水零排放处理工艺，建设更具环保性、清洁性的配套设施，在保护生态环境的同时，获得丰厚的经济效益。

参考文献

[1]刘宁.燃煤电厂脱硫废水零排放技术[J].能源与节能,2015(12):89-91.

[2]中国电力企业联合会.中电力行业年度发展报告2018[M].北京:中国市场出版社,2018:177.

[3]卢晗,何姗姗,李薇.火电厂废水零排放的技术研究[J].科技通报,2017,33(11):11-15.

[4]肖连娟.改性粉煤灰应用于湿法烟气脱硫废水处理的实验研究[D].北京:华北电力大学,2013:4-8.

[5]王冬梅,夏春雷,崔伟强,等.脱硫废水处理系统设计问题和运行难点对策分析[J].水处理技术,2015,41(12):126-128.

[6]白璐,陈武,王凯亮,等.燃煤电厂脱硫废水零排放处理技术研究进展[J].工业水处理,2019,39(4):16-20.