关键词：燃煤电厂；脱硫废水；零排放；废水处理
一、燃煤电厂脱硫废水的来源
燃煤电厂利用石灰石－石膏湿法脱硫处理技术，在很多国家进行废水脱硫处理中得以应用。大多数情况下，采用该脱硫工艺技术生成的工业废水是来自于脱硫塔排出的生产废水。采用湿法脱硫时，煤炭的燃烧、石灰石溶解时会形成数量较多的烟气、悬浮物以及各种杂质，对水体会形成一定程度的污染。因为该脱硫工艺技术可以高效率地对锅炉排放烟气中二氧化硫进行滤除。形成硫酸钙以及亚硫酸钙，可以对浆液内的氯离子、氟离子以及灰尘颗粒的浓度实现有效的控制，减小系统具备的腐蚀能力，为了保证脱硫装置内的物质平衡情况，必须要排放一定数量的废水，把从烟气内吸纳的灰尘进行排放。脱硫废水内的亚硫酸盐类、重金属和悬浮物等，很多成分都是国家明文规定的不充许进行排放的一类污染物质，对生态环境影响较大，表1则为脱硫废水中的物质化验结果。
二、燃煤电厂脱硫废水处理现状
目前，国内对脱硫废水的处置方式主要为优先考虑处理回用，其次是初步处理后达标排放。脱硫废水经过PH调整、重金属离子去除、混凝沉淀之后排水基本属于高含盐、各种钙、镁金属盐饱和溶液，沿海电厂则可以直接外排至大海，对周边海洋环境基本无影响，而内陆电厂周边环境相对脆弱流域水体环境容纳能力差，因此需要考虑回用，做零排放处理即：清水和盐分完全分离，回收蒸馏水，盐分固化做资源利用或填埋。
三、脱硫废水零排放处理工艺概况
1、浓缩减量技术
浓缩减量技术的思路在于通过某种浓缩工艺对脱硫废水进行浓缩，以减少脱硫废水的量，最后少量的浓缩水进入结晶系统进行结晶。其中浓缩工艺主要包括反渗透、正渗透、纳滤、蒸馏等工艺；浓缩减量、结晶工艺一般流程为：脱硫废水→预处理→浓缩工艺→浓水→结晶器，产水回用于脱硫工艺用水，污染物以固体盐形式结晶出来。
1.1预处理工艺
为了确保后续浓缩系统的正常运行，预处理工艺采用两级全软化工艺。预处理过程中通过投加石灰、碳酸钠、TMT15、混凝剂和助凝剂等来去除水中的悬浮物、重金属及钙镁。确保处理后出水硬度基本为0。全软化工艺的优点在于出水钙镁含量非常低，后续膜或者蒸馏系统的结垢倾向非常低；缺点是对于钙和镁含量高的脱硫废水来说，加药成本惊人。以原水中Ca2+为1.7g/L，Mg2+为5g/L计，脱硫废水单纯加药的成本在35元/吨水左右。
1.2浓缩处理、结晶工艺
目前主流的蒸发结晶工艺是MVC蒸发。MVC蒸发是通过将蒸发器蒸发出来的二次蒸汽，经压缩机压缩，使其压力、温度升高，热焓增加，然后送到蒸发器的加热室当作加热蒸汽使用，使料液维持沸腾状态，而加热蒸汽本身则冷凝成水。这样，原来要废弃的蒸汽就得到了充分的利用，回收了潜热，又提高了热效率，生蒸汽的经济性相当于多效蒸发的30效，相比多效蒸发节能效果相当明显。MVC需要通过压缩机将水蒸气压缩来实现潜热释放，当溶液沸点上升越高压缩机需要提供的压力越大，实际能效比就越低因此当一级MVC母液沸点上升15℃以上时将使整体压缩机压力大幅上升使系统整体能效变低，因此我们在第一级MVC只将废水浓缩约8~10倍（废水中盐分浓度15~20%左右），母液不再继续在一级MVC蒸发，而是进入下一系统，如继续蒸发将对一级MVC整体能耗产生巨大影响能耗急剧上升。二级MVC蒸发原理和一级相同，不同的是二级MVC系统配置了压力更大的压缩机，为蒸汽提供更大的温升（抵消BPE带来的影响）。
1.3反渗透工艺
通常为了保证反渗透的进水要求，反渗透之前可以设置管式膜过滤装置或砂滤装置等过滤设施。目前用于脱硫废水的反渗透膜类型主要有DTRO（叠管式反渗透膜）和STRO（网管式反渗透膜）。通常经过一级膜处理后，浓缩液TDS可以达到60～70g/L，经过二级膜处理后，浓缩液TDS可以达到130～140g/L。反渗透法投资小、能耗低，但回收率相对稍低，能回收70%～75%的废水。
2、烟道蒸发技术
2.1直接烟道蒸发工艺
直接烟道蒸发技术，系统流程为：脱硫废水→水箱→高压泵→烟道蒸发。一般喷入烟道位置设置在低温省煤器至除尘器之前的烟道中，通过实验数据表明，控制烟气温度降低5°以内，对后续的除尘及脱硫影响较小。锅炉烟气排烟温度的降低也需控制在烟气酸露点以上。该系统可以充分利用电厂外排烟气的余热热能，达到脱硫废水蒸发零排放的目的。该系统的优点是：处理系统极大简化，废水处理流程短，添加药品少，设备投资少，占地面积少，操作检修简单。可利用除尘器去除废水蒸发后产生的粉尘。缺点是：（1）为了防止对烟道及后续设备的腐蚀，锅炉烟气排烟温度需控制在烟气酸露点以上。系统不能设置低低温省煤器；（2）为保证废水的完全汽化，通常对烟道直管段长度有所要求，在目前超洁净排放配置的情况下，直管段长度通常满足不了要求；（3）锅炉负荷波动大时，不利于直接烟道蒸发。鉴于以上的技术特点，一般烟道直接蒸发技术较多的应用在旧机组的改造中，较少用于新建超洁净排放要求的机组。
2.2旁路烟气余热蒸发结晶技术
旁路烟气余热蒸发结晶技术，系统流程：脱硫废水→预处理→旁路蒸发结晶器。旁路烟气余热蒸发结晶技术采用旁路蒸发结晶器，直接将脱硫废水或其浓缩液在蒸发结晶器内利用双流体雾化喷嘴进行雾化，蒸发结晶器从空预器前端，SCR出口之间烟道引入少量烟气，利用烟气的高温使雾化后的脱硫废水迅速的蒸发，废水蒸发产生的水蒸气和结晶盐随烟气一起并入空预器与低低温省煤器之间烟道，结晶盐随粉煤灰一起在除尘器内被捕捉去除，水蒸气则进入脱硫系统冷凝成水，间接补充脱硫系统用水。该工艺主要特点：（1）该工艺可实现脱硫废水的完全蒸发结晶。即使电厂处在低烟温、低负荷的运行状态下，或是烟道采用低低温省煤器工艺的情况下，整个系统也能够实现经济的、稳定的进行废水零排放。（2）蒸发结晶器虽然与电厂烟道相连接，但属于一个独立的运行机制，锅炉即使处在运行状态下，结晶器也能单独进行维护和检修；且废水在结晶器内达到完全蒸发结晶，杜绝了所有对电厂产生不良影响的可能性（包括对低低温省煤器及烟道）。
结束语
综上所述，由于目前电厂脱硫废水的水质比较复杂，应对于不同的工况情况下选用合适的工艺组合，使废水零排放系统在做在做到系统安全稳定运行的同时尽可能低的降低运行成本，从而使电厂真正意义上实现废水零排放，系统出水可以作为工艺水回用，结晶的盐可以封装出售产生经济效益，污染的物质变废为宝。真正的使燃煤电厂达到环境效益、经济效益及社会效益共赢的局面。
参考文献
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论文作者:宋久志
论文发表刊物:《当代电力文化》2019年13期
论文发表时间:2019/11/8
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