袁龍飛

摘要：濕法煙氣脫硫技術(shù)是我國燃煤電廠煙氣脫硫的主流工藝，脫硫廢水作為燃煤電廠的終端廢水，其“零排放”理念不斷升溫。脫硫廢水是火電廠最難處理的末端廢水之一，單一技術(shù)路線的廢水處理方案往往難以兼顧目標(biāo)與成本。對(duì)國內(nèi)外脫硫廢水處理工藝進(jìn)行分析，尋求各方案間擇優(yōu)組合、分步建設(shè)的技術(shù)線路，為火電廠實(shí)現(xiàn)脫硫廢水“零排放”目標(biāo)提供參考。

關(guān)鍵詞：電廠 脫硫廢水 零排放 技術(shù)路線

0引言

隨著2017 年 《火電廠污染防治技術(shù)政策》《火電廠污染防治可行技術(shù)指南》等一系列法規(guī)政策的出臺(tái)和實(shí)施，提高火電廠用水效率，實(shí)現(xiàn)水資源梯級(jí)利用和廢水“零排放”，已經(jīng)成為火電企業(yè)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的必經(jīng)之路。目前，在燃煤煙氣處理上我國有 80%以上的火力發(fā)電廠采用了石灰石-石膏濕法煙氣脫硫技術(shù)。在超低排放改造后，為了保持較高的脫硫效率和保證石膏品質(zhì)，需要控制脫硫漿液中的 Cl-濃度（一般在15000～20000 mg/L 以下），因此需排出一部分漿液，從而產(chǎn)生了脫硫廢水。隨著國家對(duì)燃煤電廠污水排放和發(fā)電水耗量的限制，越來越多的火電廠通過水務(wù)管理與水的梯級(jí)利用，將其他生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢水作為脫硫工藝用水，故脫硫廢水相當(dāng)于是燃煤電廠的全廠終端廢水，它的處理方式將決定著全廠廢水是否最終能夠?qū)崿F(xiàn)零排放。

1現(xiàn)行火電廠脫硫廢水排放政策及排放標(biāo)準(zhǔn)

我國對(duì)新建的大部分燃煤電廠，其水資源論證和環(huán)境影響評(píng)價(jià)批復(fù)中均有具體要求：電廠應(yīng)做到廢水集中處理，處理后的廢水應(yīng)回收利用，按照廢水零排放進(jìn)行設(shè)計(jì)，廠區(qū)不得設(shè)置廢水排放口。針對(duì)國家環(huán)保新政策，為滿足燃煤電廠環(huán)評(píng)要求，火電廠必須加快落實(shí)深度節(jié)水和廢水零排放技術(shù)的實(shí)施。電廠除脫硫廢水外的其他廢水經(jīng)處理后基本能實(shí)現(xiàn)“一水多用，梯級(jí)利用”，可集中處理后進(jìn)入脫硫系統(tǒng)回用，但高鹽、高腐蝕、高結(jié)垢的脫硫廢水難以回收利用，因此，最終產(chǎn)生的脫硫廢水是全廠廢水零排放的關(guān)鍵。

2脫硫廢水的水質(zhì)情況與水量

脫硫廢水的水質(zhì)及水量主要受煤質(zhì)、石灰石成分、脫硫系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及運(yùn)行方式、吸收塔上游污染物控制設(shè)備以及脫水設(shè)備等影響。具體包括：（1）煤中約有 90%以上的Cl是以HCl氣體的形式進(jìn)入吸收塔被脫硫漿液洗滌下來，氯含量越高則漿液中的氯離子濃度越高，同時(shí)若機(jī)組其他水處理工藝的含氯外排廢水也進(jìn)入到吸收塔，也會(huì)增加脫硫漿液中的 Cl?濃度，為了保證脫硫系統(tǒng)的正常運(yùn)行，需要將脫硫漿液中的氯離子濃度控制在一定的水平，這就需要增加脫硫廢水的排放量;（2）煤燃燒所產(chǎn)生的污染物是脫硫廢水污染物的主要來源，煤中含硫量的不同將會(huì)影響脫硫廢水的排放量：例如燃燒高硫煤會(huì)增加脫硫劑的用量，最終增加石膏和脫硫廢水的排放量;（3）脫硫系統(tǒng)整體水平衡：當(dāng)吸收塔輸入水量大于蒸發(fā)量與石膏攜帶水量，為保持塔內(nèi)液位水平需要排出部分廢水以保持脫硫水平衡。

3火力發(fā)電廠脫硫廢水“零排放”技術(shù)路線

目前國內(nèi)脫硫廢水零排放處理技術(shù)路線有很多，各技術(shù)從工藝路線上可劃分為 3個(gè)階段術(shù)一般由預(yù)處理、濃縮和固化等三個(gè)過程組成，技術(shù)路線見圖1。

火電廠污染防治可行技術(shù)指南》指出零排放技術(shù)主要包括煙氣余熱蒸發(fā)干燥和高鹽廢水蒸發(fā)結(jié)晶。

蒸發(fā)結(jié)晶法是利用煙氣、蒸汽或熱水等熱源蒸發(fā)廢水，蒸發(fā)產(chǎn)生的水汽可凝結(jié)成水用于冷卻塔補(bǔ)水、鍋爐補(bǔ)給水等，廢水中的溶解鹽被蒸發(fā)結(jié)晶后進(jìn)行綜合利用或處置。工程應(yīng)用實(shí)例表明：以機(jī)械蒸汽再壓縮蒸發(fā)技術(shù)（MVR）和多效蒸餾（MED）技術(shù)為代表的零排放技術(shù)投資和運(yùn)行成本極高，某電廠處理廢水綜合費(fèi)用約為180元/m3（含藥耗、能耗、設(shè)備折舊、人工費(fèi)用等），而且存在結(jié)晶鹽處置的問題。按照預(yù)處理過程，蒸發(fā)器和結(jié)晶器的組成可以細(xì)分為：物化法預(yù)處理+蒸發(fā)器、物化法預(yù)處理+ 軟化+蒸發(fā)器+結(jié)晶器、物化法預(yù)處理+部分軟化+蒸發(fā)器+結(jié)晶器、物化法預(yù)處理+蒸發(fā)器+結(jié)晶器、物化法預(yù)處理+軟化+多效結(jié)晶器。

煙道直噴干化技術(shù)是將脫硫廢水霧化后噴入空氣預(yù)熱器與電除塵器之間的煙道，廢水干化后，固態(tài)雜質(zhì)被電除塵器捕捉、脫除。該技術(shù)充分利用鍋爐尾部低溫?zé)煔庥酂幔挥绊戝仩t熱效率，具有系統(tǒng)簡(jiǎn)單、新增設(shè)備少，投資和運(yùn)行費(fèi)用低，對(duì)場(chǎng)地要求低等優(yōu)點(diǎn)。由于空氣預(yù)熱器與電除塵器之間的煙氣煙溫較低，廢水干化速度較慢，煙道直噴干化技術(shù)要求煙道需要 10m 以上的長度才能保證脫硫廢水充分干化。目前，超低排放的燃煤機(jī)組的空氣預(yù)熱器至煙氣換熱器 （ GGH） 之間的煙道僅有3-5米。的有效長度，無法保證脫硫廢水充分干化。另外，國內(nèi)燃煤機(jī)組發(fā)電小時(shí)數(shù)逐年下降，機(jī)組負(fù)荷率普遍較低，空氣預(yù)熱器排煙溫度降至110℃以下，影響廢水液滴的蒸發(fā)效果，導(dǎo)致未干燥的廢水進(jìn)入煙氣換熱器和電除塵器，發(fā)生換熱管積灰、結(jié)垢以及電除塵極板腐蝕等現(xiàn)象。大唐電某廠 600MW機(jī)組采用煙道直噴干化技術(shù)，于2011年12月投入運(yùn)行，系統(tǒng)運(yùn)行過程中存在煙道鹽垢問題，以及粉煤灰中氯離子含量超標(biāo)，影響粉煤灰綜合利用。因此，超低排放燃煤機(jī)組不推薦采用煙道直噴干化技術(shù)。

煙氣余熱濃縮蒸發(fā)技術(shù)，煙氣余熱濃縮蒸發(fā)技術(shù)是利用電除塵器與脫硫塔之間的煙氣余熱，通過外置濃縮塔將脫硫廢水循環(huán)蒸發(fā)，脫硫廢水在濃縮塔內(nèi)不斷濃縮，廢水溶解物飽和并析出，析出的雜質(zhì)采用壓濾機(jī)壓制成泥餅后外運(yùn)處理。該技術(shù)充分利用燃煤電廠難以利用的廢熱，工藝簡(jiǎn)單，運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用低，廢水無需進(jìn)行預(yù)處理。煙氣余熱濃縮蒸發(fā)技術(shù)會(huì)造成脫硫塔入口煙溫降低，影響后續(xù)脫硫系統(tǒng)的蒸發(fā)量，破壞脫硫系統(tǒng)的水平衡。目前該技術(shù)處于中試階段，尚待后續(xù)依托項(xiàng)目實(shí)施驗(yàn)證。

旁路煙氣噴霧干化技術(shù)，旁路煙氣噴霧干化技術(shù)采用鍋爐SCR出口熱煙氣，經(jīng)旁路煙道至噴霧干燥塔，脫硫廢水在噴霧干燥塔與煙氣進(jìn)行熱交換，利用煙氣余熱干化脫硫廢水，換熱后的冷煙氣至電除塵器入口，干化產(chǎn)生的固體雜質(zhì)進(jìn)入灰渣系統(tǒng)綜合利用。該技術(shù)煙氣熱量利用率高，熱損失小，不產(chǎn)生新的固廢;系統(tǒng)工藝、設(shè)備簡(jiǎn)單，自動(dòng)化程度高，運(yùn)行可靠性高，占地面積小，具有明顯優(yōu)勢(shì)。河南萬方鋁業(yè)、浙能長興電廠都采用了此類技術(shù)路線。

國際上美國、日本、捷克等國家電廠均有運(yùn)用預(yù)處理加鍋爐尾部煙道蒸發(fā)固化處理廢水的實(shí)例。從國內(nèi)實(shí)施結(jié)果來看，采用尾部煙道噴霧蒸發(fā)工藝的投資與運(yùn)行費(fèi)用雖然比較低，但運(yùn)行過程中的噴嘴堵塞、積灰等問題亟待深入研究。

4脫硫廢水“零排放”改造技術(shù)路線

脫硫廢水“零排放”是跨越多專業(yè)的綜合性課題，單從一點(diǎn)切入很難全面解決問題，必須沿著脫硫廢水 “零排放”的工藝路線，由淺入深，由低投入向高投來嘗試尋求最優(yōu)解。通過運(yùn)行調(diào)整控制廢水量?jī)?yōu)化加藥工藝、降低加藥成本、改良污泥、攻關(guān)低溫閃蒸技術(shù)、優(yōu)化系統(tǒng)、控制能耗、開展分鹽技術(shù)研究變廢為寶。

結(jié)語

縱觀國家環(huán)保政策趨勢(shì)，無論是液廢，還是固廢， 排放標(biāo)準(zhǔn)都日趨嚴(yán)格，從市場(chǎng)現(xiàn)有成熟脫硫廢水的工藝路線、處理方案、運(yùn)營成本等因素的綜合分析入手，為脫硫廢水處理工藝的尋優(yōu)設(shè)計(jì)提供一些導(dǎo)向性建議，實(shí)現(xiàn)火力發(fā)電企業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]王森，張廣文，蔡井剛.燃燒電廠濕法煙氣脫硫廢水“零排放”蒸發(fā)濃縮工藝應(yīng)用綜述 [J]. 陜西電力，2014，42（6）94-98.