摘要：本文通过对国内电厂已实施的废水零排放工艺进行调研，综合对比技术性和经济性，根据内蒙古华云新材料有限公司废水水质特点，选用“预处理软化＋膜分离＋反渗透+烟道蒸发”实现厂内低成本脱硫废水全部零排放，废水设计处理量30m3/h，处理成本48.74元/m3。
关键词：废水零排放；工艺对比；蒸发结晶；烟道蒸发
0.引言
随着我国经济社会的快速发展和大型燃煤电厂的兴建，对烟气进行脱硫处理越来越受到重视。石灰石-石膏湿法脱硫是世界上应用最多、技术最成熟的脱硫工艺。这种湿法烟气脱硫工艺所产生的脱硫废水，其pH为4～6，同时含有大量的悬浮物(石膏颗粒、SiO2、Al和Fe的氢氧化物)、氟化物和微量的重金属。
湿法脱硫废水的杂质来自烟气和脱硫用的石灰石，主要包括悬浮物、过饱和的亚硫酸盐，硫酸盐以及重金属：其中很多是国家环保标准中要求控制的第一类污染物。由于水质的特殊性，脱硫废水处理难度较大；同时，由于各种重金属离子对环境有很强的污染性，因此，必须对脱硫废水进行单独处理。
1.电厂概况
华云新材料自备热电联产机组位于内蒙古自治区包头市东河区包铝工业园区内。一期投产2×330MW机组；二期建设3×350MW抽凝汽式超临界间接空冷汽轮发电机组，计划于2016年4月开工，2018年3月投产。
一、二期机组均采用石灰石－石膏湿法脱硫工艺，配套电袋复合除尘装置，同步建设烟气脱硫和脱硝设施，吸收塔与烟囱间预留湿式电除尘器安装位置；脱硫烟气系统按照机组单元配置，不设置GGH、增压风机和旁路烟道，脱硫设施与机组同步运行。本工程按照一炉一塔方式建设脱硫设施，在燃用设计煤质及校核煤质条件下，均应保证脱硫系统出口SO2排放浓度不大于35mg/Nm3，烟尘排放浓度不大于5mg/Nm3，脱硫效率不低于98.5％；脱硫装置利用率满足锅炉机组的要求。
2.脱硫废水零排放工艺介绍及对比
依照目前国内已有应用业绩的脱硫废水零排放处理工艺进行比较，具体如下：
（1）“预处理+蒸发+结晶”工艺，实施案例：广东河源电厂；
（2）“三联箱+树脂软化+反渗透+正渗透+蒸发结晶膜处理”工艺，实施案例：长兴电厂；
（3）“双碱法+双膜法+旁路烟气蒸发”工艺，实施案例：焦作万方热电厂；
（4）“主烟道蒸发”工艺，实施案例：华能上都电厂、华电土右电厂。
为方便比较，经济测算数据以系统处理水量20m3/h，年运行8640小时为基准进行核算。
（1）“预处理+蒸发+结晶”工艺
广东河源电厂脱硫废水处理系统是国内采用脱硫废水“预处理+蒸发+结晶”工艺的电厂，采用四级多效蒸发技术，热源采用电厂蒸汽，脱硫废水处理量约20m3/h，投资约9750万元，运行费用（含折旧）约286.6元/m3，占地约3000平方米。该方案投资额度大，运行成本高，占地面积大。
（2）“三联箱+树脂软化+反渗透+正渗透+蒸发结晶膜处理”工艺
华能长兴电厂采用“三联箱”+树脂软化+反渗透+正渗透+蒸发结晶膜处理工艺。项目投资额达8500万元，运行费用（含折旧）约123.5元/m3，占地面积约为1000m2,该方案投资额度较大，运行成本较高。
（3）“双碱法+双膜法+旁路烟气蒸发”工艺
焦作万方热电厂采用“双碱法+双膜法+旁路烟气蒸发”技术工艺，提供了一种脱硫废水100%回收利用的技术方案。项目投资3500万元，运行费用（含折旧）约49.5元/m3，占地318 m2，投资小、运行费少、占地小。
（4）“主烟道蒸发”工艺
华能上都电厂于2011年底采用空预器后、除尘器前现有烟道，将经过“三联箱”物理澄清后的脱硫废水进行蒸发零排放处理，废水最大处理能力12m3/h（机组最高负荷下），项目总投资约1500万元，运行费用约7.8元/ m3
华电土右电厂于2016年采用空预器后、除尘器前现有烟道，将真空皮带脱水机产生的滤液水作为脱硫废水进行脱硫废水蒸发零排放处理，废水最大处理能力22m3/h（机组最高负荷下），项目总投资约1800万元，运行费用约9.25元/ m3
以上比较结果为：四种工艺技术均可实现脱硫废水零排放。从投资、年费用等经济指标上比较，采用烟气（道）蒸发工艺具有相对优势。
3.工程脱硫废水处理工艺介绍
1水源水质
本工程采用石灰石－石膏湿法脱硫工艺，按照一炉一塔方式建设脱硫设施，在燃用设计煤质及校核煤质条件下，均应保证脱硫系统出口SO2排放浓度不大于35mg/Nm3，脱硫效率不低于99.1％；脱硫装置利用率满足锅炉机组的要求。
本工程一、二期项目随机组均已建设脱硫废水预处理系统，一期已投产，二期尚未投产。本脱硫废水零排放单元设计考虑充分利旧这部分设备，依据业主意见及现场设备运行情况最终确定。
脱硫系统废水水质指标如下表6，此水质指标为经过脱硫岛内脱硫废水预处理系统石灰混凝澄清后水质）。
2 处理工艺
结合上述脱硫废水各工艺方案技术经济比较，本工程设想按“预处理软化＋膜分离＋反渗透+烟道蒸发”工艺，对脱硫废水进行处理。
本工程五台机组脱硫废水总水量约23m3/h，考虑125%的余量，废水零排放系统设备处理为：30 m3/h。
2.1 预处理软化
脱硫废水采用澄清软化工艺，加入石灰、碳酸钠、硫酸钠、有机硫、絮凝剂等，去除水质中的悬浮物、COD、重金属，软化后水质硬度小于2mmol/L，产水进入石英砂过滤器、自清洗过滤器、超滤等过滤系统后进入膜分离系统。
2.2 膜分离
膜分离系统主要用于去除二价离子，进一步去除水中的硬度。膜分离系统的浓水主要含有二价盐，回收至脱硫工艺吸收塔回用，系统产水主要含有一价盐如氯化钠，进入后续高压反渗透工艺继续处理。通过膜分离后，一方面降低了二价盐，提高了海水淡化膜及高压平板膜系统的回收率。
2.3 反渗透
2.3.1 高压反渗透系统
高压反渗透系统是在反渗透的基础上做了改进，使得膜系统耐压更高，对盐的截留率更高，本设计采用的海水淡化膜，不仅对盐类具有较高的截留率，还能降低耗能。
2.3.2高压平板膜系统是一种超高压力的反渗透系统，最高运行压力可达到120bar，适用于高盐度废水、海水、以及各种高浓度水性物料的高倍数浓缩和处理。
2.4 烟道蒸发
将脱硫废水经过超滤/反渗透浓缩后，产水回用至脱硫工艺水系统，浓水导入至锅炉空预器后、除尘器前之间的烟道内，经雾化设备高度雾化后，废水微粒在高温烟气加热作用下，水分被完全蒸发为气态水蒸气，其中污染物盐分随着水分蒸发结晶成固体颗粒，被除尘器捕捉进入干灰，水蒸气随烟气进入脱硫吸收塔冷凝回收。
4.运行成本分析
5.结语
采用成熟有效的湿法烟气脱硫技术控制燃煤电厂S02的排放，是现阶段我国电力行业环保领域减少酸雨前体物SO2最行之有效的方法。目前，我国开始逐步实施废水零排放，而常规脱硫废水处理工艺无法满足要求，蒸发结晶工艺存在流程复杂，费用高，以及处理后的盐分难以进行综合利用等问题。本文针对通过对比国内典型的几家脱硫废水零排放实施电厂，根据华云新材料有限公司机组脱硫废水实际工况，提出烟气脱硫废水零排放处理方案，实现低成本的脱硫废水完全零排放目的。
作者简介：
张亚明（1980- ），工程师，内蒙古华云新材料有限公司，主要从事设备维护管理和基建管理。
论文作者:崔洲石,张亚明1
论文发表刊物:《电力设备》2018年第14期
论文发表时间:2018/8/17
标签：废水论文; 工艺论文; 烟气论文; 电厂论文; 反渗透论文; 系统论文; 机组论文; 《电力设备》2018年第14期论文;