宁夏银仪电力检修安装有限公司 宁夏回族自治区 751100
摘要：目前绝大多数电厂的脱硫废水只是进行物理化学处理后就直接排放或部分干灰拌湿。但随着环境保护的更加严格，因此有必要进一步讨论脱硫废水的处理问题，以便找到一种相对经济有效的处理方法。
关键词：燃煤电厂；脱硫废水；综合处理工艺
1脱硫废水水量及特性
1.1脱硫废水量
湿法脱硫工艺水主要用于吸收塔补给水、除雾器及其他设备管道冲洗等，工业水主要用于系统密封及设备冷却。湿法脱硫是以浆液中Cl-浓度来确定脱硫废水的排放量。宁夏银星电厂2×600MW机组，脱硫废水的排放量为17m3/h左右（Cl-为20000mg/L）。如果生产用水采用城市中水，则工艺水水质会更差，同时脱硫废水排放量也会增加（或者控制低Cl-浓度）。如：内蒙古乌海某2×300MW火电厂脱硫废水量实际为25m3/h（设计值为15m3/h）。
1.2脱硫废水的水质特性
石灰石—石膏湿法产生的脱硫废水水质成分复杂，主要包括悬浮物、过饱和亚硫酸盐、氯化物、硫酸盐、重金属离子及氟化物等。脱硫废水中的污染物成分及含量与设计煤种、脱硫工艺与运行方式、石膏脱水效果、烟气量、石灰石品质、SCR系统氨逃逸率等多种因素有关。
2脱硫废水处理工艺
2.1三联箱工艺
目前，“絮凝—沉淀—中和”三联箱技术是国内脱硫废水处理应用最多的一种工艺技术。脱硫废水经加碱（氢氧化钠或氢氧化钙）中和后，再加入有机硫、硫酸氯化铁等絮凝剂以及助凝剂等药品将脱硫废水中的悬浮物及重金属沉淀去除。沉淀的污泥经脱水处理后运至渣场进行综合处理，处理出水则经pH调节后进行排放。
三联箱技术是国内普遍采用的脱硫废水处理工艺，废水含固量大成为制约该工艺发展的重要因素，不仅导致设备故障率高，运行稳定性差，而且需要添加大量药剂，增加运行成本。此外，三联箱工艺不能去除废水中高浓度的氯离子，处理出水难以直接回用，只能外排，因此难以实现脱硫废水的零排放。虽然在目前的环保政策及法规要求下可以实现达标排放，但随着环保政策的日益严格，该工艺具有一定的政策风险。
2.2蒸发结晶工艺
蒸发结晶工艺在煤化工等行业的高盐废水处理中应用比较成熟，对盐分含量较高的脱硫废水处理具有一定的借鉴意义。常见的蒸发结晶工艺主要有两种，即多效强制循环蒸发（MED）技术和蒸汽机械再压缩（MVＲ）技术。
2.2.1MED技术
MED技术是在单效蒸发的基础上发展起来的一种蒸发技术，通过多次重复利用蒸汽热能来减少热能消耗，降低运行成本。MED技术的工艺流程如图2所示，将一系列的管段与膜蒸发器串联起来，分为几个效组，以新鲜蒸汽进入的一效作为第一效，第一效产生的二次蒸汽作为加热蒸汽进入第二效，依次类推。为了保证每一效的传热动力，必须逐级降低各效的操作压力，使得各效的蒸汽沸点和二次蒸汽压强依次降低，实现效与效之间热能的多次利用。高盐废水则在各效加热蒸汽的作用下逐渐蒸发，进入结晶器产生晶体盐，然后通过分离器实现固液分离，淡水回收利用，固体盐外售。
虽然MED技术将前一效的二次蒸汽用作后一效的加热蒸汽，重复利用热能，但第一效需要补充大量的新鲜蒸汽（蒸发处理1t水约需要0.5～1.5t蒸汽），并且最后一效产生的二次蒸汽也需要进行冷凝，增加了整个系统的复杂性。此外，由于加热蒸汽的温度逐效降低，多效蒸发器一般只做到四效，四效之后蒸发效果较差。
2.2.2MVＲ技术
MVＲ系统由蒸发器和结晶器2个单元组成，废水首先送到蒸发器系统进行浓缩，再送到强制循环结晶器进一步浓缩结晶，通过固液分离将盐和水分开后分别进行回收利用。
MVＲ技术的原理和工艺流程如图1所示。高盐废水进入蒸发器中的进料罐，调节pH值至弱酸性后被送至逆流板式蒸馏水换热器进行加热，温度升至接近沸点时，进入除氧器。在除氧器内，喷洒在填料上的废水逐级向下流动，与逆流而上的蒸汽相接触，脱除不凝气体，然后从底部排出，进入蒸发器底槽，与循环的浓盐水混合。混合后的浓盐水被送至蒸发器的顶部管箱并进入垂直管道，沿管道内壁均匀地呈薄膜状下降。在这个过程中，一部分水吸收管外蒸汽释放的热能蒸发，产生的蒸汽与未蒸发的浓盐水一起下降至蒸发器底槽。在底槽内，蒸汽流经除雾器进入蒸汽压缩机进行压缩，提高饱和温度与压力，并被送至浓缩器顶部换热器管束外，与管壁内的浓盐水进行热量交换，被冷凝成蒸馏水后沿管壁下降并在蒸发器冷凝器底部积聚，流入蒸馏水罐。蒸馏水流经换热器时，对新进的高含盐废水加热。为控制蒸发器内浓盐水的总溶解固体含量，浓缩器底槽内的部分浓盐水被排放至结晶系统中进行结晶处理。
2.2.3 蒸汽机械再压缩技术原理
来自蒸发器的浓盐水进入结晶器进料罐，经蒸汽加热后进入结晶器。结晶器的闪蒸罐通过循环管连接1台管壳式换热器，罐内浓盐水由循环泵送至换热器进行加热，然后返回闪蒸罐，发生闪蒸。在加热和闪蒸过程中，水蒸发出来，浓盐水变成过饱和状态，盐分析出，逐渐在闪蒸罐内形成混盐晶体。部分浓盐水从循环管道上排至离心机进行液固分离，离心母液返回结晶器，固体废物进行填埋处置。
对于利用蒸汽作为热能的多效蒸发技术，蒸发1kg水需要热能2.32MJ，而采用机械压缩蒸发技术时，蒸发1kg水仅需0.12MJ或更少的热能，即单一的机械压缩蒸发器的效率，理论上相当于20效的多效蒸发系统。当增加多效蒸发器的效数时，虽然可以提高效率，但增加了设备的投资和操作的复杂性。MVＲ工艺只在首次启动时需要外源蒸汽，正常运转后，仅需提供驱动蒸发器内废水、蒸汽、冷凝水循环和流动的水泵、蒸汽压缩机和控制系统所需要的电能，而废水蒸发所需的热能主要由蒸汽冷凝时释放的热能来提供。该技术虽然能够实现脱硫废水的零排放，但也存在不足之处，如系统较复杂、投资运行成本高、占地面积大等。此外，系统对进水要求较高，需要配套建设脱硫废水的预处理系统，去除脱硫废水中的固体悬浮物及钙镁离子等。
2.3烟道雾化蒸发工艺
基于烟道蒸发的脱硫废水零排放工艺如图2所示，脱硫废水在压缩空气作用下完成雾化并喷入烟道，随即在锅炉尾部烟气余热作用下快速蒸发，其中的盐分结晶后被除尘器捕获收集并随煤灰一起外排，蒸汽则进入吸收塔进行循环利用，实现废水的零排放。
图2 烟道雾化蒸发工艺流程
具体的工艺。
流程是将脱硫废水引至废水缓冲池进行初步沉淀，沉淀的污泥通过污泥泵打入污泥浓缩池，浓缩池内污泥的主要成分是石膏，由污泥输送泵送至皮带脱水机系统进行脱水处理。初步沉淀后的脱硫废水由废水输送泵送至深度过滤装置进行过滤处理，进一步去除废水中的固体悬浮物。深度过滤后的废水被送至清水箱，并在高压水泵作用下进入除尘器入口烟道内的雾化喷射系统。完成雾化的废水液滴在高温烟气作用下瞬间蒸发，其中的盐分结晶成微小的颗粒随烟气进入除尘器，与烟气中的飞灰一起被捕捉外排，水蒸气则跟随除尘后的烟气进入脱硫系统，在喷淋水的冷却作用下，凝结进入吸收塔。
结束语
石灰石—石膏湿法脱硫工艺是目前国内应用最广泛的脱硫工艺，随着国家环保标准的日益严格，减少脱硫废水排放、提高水资源的回收利用率，逐渐成为燃煤电厂下一步环保工作的重点。
参考文献
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论文作者:王新刚
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第13期
论文发表时间:2017/10/13
标签：废水论文; 蒸汽论文; 蒸发器论文; 工艺论文; 热能论文; 盐水论文; 技术论文; 《建筑学研究前沿》2017年第13期论文;