关于燃煤电厂脱硫废水零排放治理技术路线分析与选择

关于燃煤电厂脱硫废水零排放治理技术路线分析与选择

肖尤国

四川广安发电有限责任公司 四川广安 638000

摘要：燃煤电厂在以往的脱硫处理中通常选择“石灰石—石膏湿法”脱硫装置，这种脱硫方法在装置运行过程中存在排放含有污染物的废水的弊端，未能完全达到废水零排放的标准。随着近几年科学技术的发展和治理污染节能减排技术的进步，燃煤电厂脱硫废水零排放治理技术路线也越来越完善，并在设立和投入使用的工程项目中出现了多个不同治理技术路线的示范工程。工艺技术大体上可以划分为三个环节：预处理环节、浓缩减量环节、尾水固化环节，在施行脱硫废水零排放治理路线时将三个环节紧密衔接在一起，可以有效地提升其治理能力、控制经济成本。

关键词：燃煤电厂；脱硫废水；零排放治理；排放工艺技术

引言

现阶段，我国虽竭力推行绿色新能源，但可以预见的是煤炭能源在我国能源结构中仍旧是长期发展的重要组成部分，与此同时，煤电电厂在我国电力供应结构中的主导地位在较长时间内不可撼动。我国的燃煤电厂有近90%主要采用“石灰石—石膏湿法”脱硫技术，这一技术所带来的废水污染问题是广大燃煤电厂需要面临和处理的治理难点与重点。而我国电力系统所提出的脱硫废水零排放的要求加快促进了电厂废水零排放的趋势，从而带来废水零排放治理技术的革新，推动燃煤企业向着绿色可持续方向发展与迈进。

1 脱硫废水零排放治理技术路线

根据美国电力研究中心发布的关于火电厂全厂废水零排放的概念和定义，我们可以将所谓的电厂废水零排放标准归纳为：“电厂不向地面水域任何形式的水，离开电厂的所有水都是以水蒸气或在灰在渣中固化。”我国生态环境部随后曾在2017年对我国的火电厂废水零排放以政策形式出台了《火电厂污染防治技术政策》，并在该政策中明确了火电厂关于脱硫废水零排放的相关技术工艺要求，如：“脱硫废水宜经石灰处理、混凝、澄清和中和等工艺处理后回用，鼓励采用蒸发干燥或蒸发结晶等处理工艺实现脱硫废水的零排放。”由此，脱硫废水零排放成为我国燃煤电厂排放废水的统一标准。

因此，燃煤电厂在进行脱硫废水零排放治理时，通常是在常规性达标结果的基础上再作进一步深入处理以最终实现废水零排放的环保目标。想要达到这一目标通常需要经过三个核心环节：预处理环节、浓缩减量环节和尾水固化环节，而技术路线就是对其中两个或两个以上的环节进行组合开发出一种或多种治理技术，从而形成一套完备的工艺流程。

(1)预处理环节。采用预处理环节是为了通过加药、过滤等手段降低脱硫废水的硬度、减少其中的悬浮物并起到软化水质的作用，通常使用的预处理方法有两种：一是常规预处理，即通过中和/反应/絮凝三联箱和澄清池进行常规性操作，此类预处理的优点在于操作简单、费用成本低，适合设施设备级别较低的电厂脱硫废水，缺点在于处理能力有限，经常规预处理的废水出水硬度、重金属离子的浓度相对较大，达不到零排放标准的同时还会在一定程度上损害脱硫废水处理设备；另一种是深度预处理，这种处理方法的优点在于出水水质较好，不会形成较沉的积垢，一定程度上保证了脱硫废水的处理设备使用寿命，其缺点在于后者的碳酸钠的用量多、费用成本高，随着电厂脱硫废水零排放治理经验积累的越多，治理技术的变化和可替代性也就越值得探讨，现如今出现了用工艺使用的价格相对低廉的碳酸钠去除重金属等杂质、软化水质的技术方法，可以一定程度上达到降低费用成本的目的。

(2)浓缩减量环节。设置浓缩减量环节，其目的是为了浓缩废水为尾水固化作铺垫，以此来有效降低下一阶段的运行负荷，最终实现脱硫废水设备系统的稳定性和经济性。浓缩减量主要包括热法和膜法两种技术方法。其中热法技术包括多效蒸发、热力蒸汽再压缩、机械蒸汽再压缩、空气蒸馏等，膜法技术包括正渗透、反渗透和电渗析等。

(3)尾水固化环节。尾水固化是指将已经过预处理、浓缩减量环节的出水作进一步干燥处理，将水和溶解盐分离开来，最终达到脱硫废水零排放的治理目标。尾水固化主要包括蒸发结晶制盐技术和烟道蒸发技术。其中蒸发结晶制盐技术又包括多效蒸发技术、热力蒸汽再压缩技术和机械蒸汽再压缩技术，烟道蒸发技术则包含了直接烟道蒸发技术和高温旁路蒸发技术。

2 典型技术路线的组合应用

将已有的技术路线进行变化组合又可以形成多种不同的技术路线。现阶段我国燃煤电厂经过过去几年的探索和尝试，从众多工程项目中总结出三条主要的脱硫废水零排放治理技术路线，分别为：“预处理+膜浓缩减量+蒸发结晶”的膜法处理技术路线、“烟气余热闪蒸自结晶+高温烟气旁路干燥”的热法处理技术路线和“低温烟气直接浓缩+高温热风旁路干燥”的热法处理技术路线，具体应用如下：

2.1 “预处理+膜浓缩减量+蒸发结晶”的膜法处理技术路线

在“预处理+膜浓缩减量+蒸发结晶”的技术路线组合中，脱硫废水首先会进入到预处理环节的软化系统中，在此过程中加入石灰和絮凝剂，石灰和絮凝剂与脱硫废水中的部分金属离子和硫酸根离子发生作用，反应结束后在澄清器中进行絮凝沉淀，沉淀后底部的淤泥将流经过污泥压滤系统被压滤，而上清液则会进入三联箱，在一二箱反应过后进入浓缩槽，最终排到污泥压滤系统。

2.2 “烟气余热闪蒸自结晶+高温烟气旁路干燥”的热法处理技术路线

此技术路线首先需要从脱硫塔入口处抽取部分烟气使之进入气水换热器，利用水介质转化出烟气中的热量。而转化后的热水则会在之后进入到三效闪蒸系统中，并在真空条件下利用沸腾蒸发产生的蒸汽实现脱硫废水。其次，脱硫废水在加热器和分离器的组合作用下会使得废液浓缩，同时蒸发出来的水蒸气在冷静条件下可以回收利用并在真空脱水后最终进入到尾水固化环节，实现废水的固化处理，这些处理出的固体则会被输送到静电除尘器最终归入到粉煤灰中。

2.3 “低温烟气直接浓缩+高温热风旁路干燥”的热法处理技术路线

在这种热法处理技术路线中，脱硫废水首先要经过浓缩减量环节，主要工艺流程大体为：在浓缩塔内利用引风机工作下的低温烟气作为浓缩的热源并对脱硫废水进行浓缩倍率最高可达15倍的高倍率浓缩蒸发。其次，浓缩过程中所蒸发出的以石膏、石灰为主要成分的湿烟气会返回到浓缩塔中，浓缩液得以进入调质环节和干燥固化环节，通过一系列环节的作用最终使得废水固化，固体被收集到粉煤灰中。此技术路线节省了浓缩前要对废水作预处理的环节，增强了零排放治理的便捷性。

3 脱硫废水零排放治理技术应用的选择

首先，预处理环节技术的选择应该着重考虑到进水的水质、水量以及下一阶段的浓缩减量环节或蒸发固化工艺对进水的要求；其次，浓缩减量环节中在设置时应考虑到将其与下一阶段的尾水固化工艺技术紧密衔接，并根据脱硫废水的含盐量高低、硬度高低、水量大小等因素，从经济成本、技术水平、运行稳定性等方面分析选择适当的浓缩减量技术；第三，在对尾水固化环节的工艺技术进行选择时，应率先选择热烟气旁路蒸发技术或高温热风技术，在合乎法律规定的前提下综合引入对质量、投资以及运行所需的经济成本等因素的分析与思考来选择合适的治理技术。总而言之，在选择脱硫非说零排放治理技术时既需要满足上下两个环节之间合理紧密衔接的要求，又要落实到脱硫废水的实际操作，灵活组合选择。

4 结语

我国的燃煤电厂脱硫废水零排放治理主要包含预处理环节、浓缩减量环节和尾水固化环节三个单元，在进行技术选择时应以具备良好的运行能力、较低的经济成本和维护简单等条件为外界考量标准，这三个环节可以互相组合、适当选择、灵活应用。

参考文献

[1]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.

[2]张忠梅.燃煤电厂脱硫废水零排放技术探讨[J].节能与环保,2019,No.304(10):49-50.

[3]张山山,王仁雷,晋银佳,等.燃煤电厂脱硫废水零排放处理技术研究应用及进展[J].华电技术,2019,41(12):25-30.