燃煤電廠脫硫廢水零排放工藝研究

　　摘要：本文分析了燃煤電廠脫硫廢水排放的要求、零排放工藝以及發(fā)展展望，以供參考。

　　關鍵詞：燃煤電廠;脫硫廢水;零排放;工藝

　　一、前言

　　脫硫廢水中的有害物質對環(huán)境和水體污染危害巨大，因此我們要重視脫硫廢水的治理。目前我們普遍采取零排放的工藝技術，也取得了很好的效果。

　　二、燃煤電廠廢水零排放概述

　　零排放并不是說不排放水，而是不降有害物質通過水體排放到自然環(huán)境中，電廠生產(chǎn)使用的水資源最終以蒸汽的形式排放大自然環(huán)境中，或者愛電廠內(nèi)部水循環(huán)系統(tǒng)中留存。零排放電廠的淡水量，這可以大大提高水資源利用率，同時可以避免自然環(huán)境遭到已經(jīng)污染水體的污染，保證居民用水安全。從可持續(xù)發(fā)展的角度看，目前以及今后的水資源將會一直處于相對匱乏的狀態(tài)，污水零排放是工業(yè)發(fā)展的必然趨勢。零排放對水處理技術的要求非常之高，需要很高的技術投入，因此其資金投入與嚴格的管理制度與監(jiān)管制度是必不可少的。

　　隨著中國經(jīng)濟和電力的快速發(fā)展，在中國北方煤炭多，但缺水的地區(qū)，水資源的可用量年復一年的減少，排污費和污水總量在不斷上漲。即使在水資源相對豐富的南方，隨著環(huán)境的惡化、環(huán)境保護意識提高，廢水零排放的呼聲也日益高漲。橫看世界發(fā)達國家的發(fā)電廠情況，越來越多的廢水發(fā)電廠可以看到。實現(xiàn)電廠廢水零排放，是一項非常復雜的系統(tǒng)工程。它與水系統(tǒng)的方法有很大的不同，如使用水力除灰、干除灰或干法和濕法。我國火力發(fā)電廠多年致力于節(jié)水方法研究改進，而過去的研究目的僅僅是如何確保電廠安全運行，并沒有上升到節(jié)約水資源的高度。節(jié)約用水的現(xiàn)象比較少，導致在中國的電廠很少注意低水耗技術的開發(fā)，總是想著先用水，在處理廢水、排放。如今的水資源短缺日益突出，在中國的北方表現(xiàn)尤為突出，水資源已成為我國電力工業(yè)發(fā)展的重要問題。

　　三、脫硫廢水的水質特點及影響因素

　　1、脫硫廢水的水質特點

　　脫硫廢水的成分及濃度對處理系統(tǒng)的運行管理有很大影響，是影響處理設備的選擇、腐蝕等的關鍵性因素。脫硫廢水一般具有以下幾個特點。

　　(1)水質呈弱酸性：國外pH值變化范圍為5.0～6.5，國內(nèi)為4.0～6.0。

　　(2)懸浮物含量高，其質量濃度可達數(shù)萬mg/L。

　　(3)COD、氟化物、重金屬超標，其中包括第1類污染物，如As、Hg、Pb等。

　　(4)鹽分含量高，含大量的SO42−、SO32−、Cl−等離子，其中Cl−的質量分數(shù)約為0.04。

　　2、影響脫硫廢水水質的因素

　　脫硫廢水的水質及水量主要受燃煤品質、石灰石品質、脫硫系統(tǒng)的設計及運行、脫硫塔前污染物控制設備以及脫水設備等的影響。圖1是影響脫硫廢水水質主要影響因素的關系圖。

　　煤是脫硫廢水污染物的主要來源，煤種類的不同將會影響脫硫廢水的排放量：高硫煤的燃燒會產(chǎn)生更多的二氧化硫，會增加脫硫劑的用量，增加脫硫廢水的排放量;高氯煤的燃燒會增加煙氣中氯的含量，進而增加脫硫漿液中的氯含量，為了防止脫硫系統(tǒng)的腐蝕，維持脫硫漿液中氯離子濃度在一定的水平，會增加脫硫漿液的排除，使脫硫廢水的排放量增加。

　　四、脫硫廢水零排放技術

　　1、強效蒸發(fā)類工藝

　　(1)煙道蒸發(fā)工藝

　　煙道蒸發(fā)工藝是一種基于噴霧干燥技術的工藝，噴霧干燥技術的基本原理是用霧化器將溶液噴入干燥塔內(nèi)，以霧滴狀與高溫氣體接觸，在短時間內(nèi)將霧滴干燥。最大特征是蒸發(fā)和干燥的表面積非常大，這些具有很大表面積的分散微粒，只要與高溫氣體接觸，就發(fā)生強烈的熱交換，迅速將大部分水蒸發(fā)掉，形成含水量較少的固體產(chǎn)物，因而干燥速度非?？?。

　　脫硫廢水煙道蒸發(fā)工藝是指在鍋爐尾部空氣預熱器與除塵器之間的煙道內(nèi)設置霧化噴嘴，用泵將脫硫廢水輸送至霧化噴嘴進行霧化，由于經(jīng)過空氣預熱器之后的煙氣溫度較高，霧化后的液滴在高溫煙氣的作用下在煙道內(nèi)蒸發(fā)，隨煙氣排出，而廢水中的雜質則進入除塵系統(tǒng)被捕集下來，隨灰一起外排，從而達到脫硫廢水零排放的目的。其工藝流程圖如圖2所示。

　　(2)蒸發(fā)濃縮結晶工藝

　　蒸發(fā)濃縮結晶工藝是利用蒸發(fā)器將脫硫廢水進行濃縮。產(chǎn)品水回用，而濃縮水可通過結晶、干燥工藝轉化為固體鹽進行處置。這類技術對廢水水質、機組和煤種的適用性廣，具備較廣的應用前景。

　　中國燃煤電廠常用的脫硫廢水預處理方法是中和混凝沉淀法，主要目的是去除廢水中的重金屬離子、懸浮物等。廢水從調節(jié)池進入中和池，加入熟石灰調節(jié)pH，使重金屬離子生成沉淀被去除，再流入絮凝池，加入絮凝劑，廢水中的微粒物絮凝形成較大的絮凝體，最后在澄清池中沉淀下來。一級混凝沉淀工藝具有嚴重的結垢傾向，為了消除結垢現(xiàn)象，后續(xù)增加Na2CO3軟化再澄清過程，為兩級澄清充分軟化處理工藝，該工藝可以最大限度的去除水中的Ca2+、Mg2+、SO42-、F-等結垢因子，確保后續(xù)工藝的進水水質;

　　蒸發(fā)結晶。蒸發(fā)技術主要有兩大類：多效蒸發(fā)技術(MED)和機械蒸汽再壓縮技術(MVR)。多效蒸發(fā)技術(MED)是指將幾個蒸發(fā)器串聯(lián)起來，前一級蒸發(fā)器所產(chǎn)生的二次蒸汽作為后一級蒸發(fā)器的加熱熱源，使蒸汽熱能得到多次利用，從而提高熱能的利用率。機械蒸汽再壓縮技術(MVR)是將從蒸發(fā)器出來的二次蒸汽經(jīng)壓縮機絕熱壓縮后送入蒸發(fā)器的加熱室，二次蒸汽經(jīng)壓縮后溫度升高，在加熱室內(nèi)冷凝釋放熱量，使料液吸收熱量沸騰汽化再產(chǎn)生二次蒸汽經(jīng)分離后進入壓縮機，循環(huán)往復，蒸汽就得到了充分的利用，提高了熱效率。

　　(3)鹽濃縮工藝

　　鹽濃縮工藝是一種深度處理工藝，它可以從常規(guī)系統(tǒng)處理的脫硫廢水中分離出蒸餾水和高度濃縮的鹽溶液副產(chǎn)品。其工藝流程如圖3所示。

　　首先對脫硫廢水進行預加熱，通過除氣器脫除空氣后再次加熱并給料至鹽溶液濃縮器中，漿液被分配到鈦合金管內(nèi)壁的一層薄膜上。當漿液膜沿著管道向下流動時水分會蒸發(fā)掉。產(chǎn)生的蒸汽通過除霧器到達蒸汽壓縮機，將它的飽和溫度提高到再循環(huán)鹽溶液的沸點以上，壓縮后的蒸汽即可冷凝為蒸餾水回用。此外，回收鹽一部分被旋流器處理，一部分被轉移到成品罐中并運往市場。

　　2、膜法過濾類工藝

　　由于脫硫廢水“零排放”對水鹽分離程度要求很高，通常采用多重反滲透過濾工藝。反滲透工藝首先需要經(jīng)過預處理，其工藝流程如圖4所示。

　　反滲透預處理工藝以膜過濾為主，輔以殺菌工藝和沉淀工藝，目的是去除水中的懸浮物和微生物，使處理后的水質能夠初步滿足反滲透的進水要求。主體工藝通常采用兩段反滲透系統(tǒng)，由于二段系統(tǒng)的進水為一段系統(tǒng)的濃水，需用專門的化學藥劑對其進行處理，以確保二段系統(tǒng)的進水參數(shù)符合要求。同時在其進入二段系統(tǒng)前，可針對其水質情況，添加專業(yè)的阻垢劑和調節(jié)劑，確保系統(tǒng)穩(wěn)定運行。產(chǎn)品水進入回用水池，系統(tǒng)中少量的濃水可用來沖渣，實現(xiàn)水處理系統(tǒng)的零排放。

　　五、國內(nèi)脫硫廢水處理現(xiàn)狀及趨勢

　　目前，國內(nèi)脫硫廢水的處理主要依靠化學沉淀工藝，其能滿足現(xiàn)有脫硫廢水排放標準的要求，但是隨著《水污染防治行動計劃》(水十條)的頒布，國家開始加大對脫硫廢水的處理力度，化學沉淀法的應用將會受到限制。且隨著飛灰資源化，與飛灰混合方法不再適用。

　　此外，較之美國，國內(nèi)脫硫廢水的排放標準對硒、汞等的排放標準不高，因此深度處理技術在未來一段時間內(nèi)不適用。但是未來，脫硫廢水的環(huán)保標準趨嚴，深度處理技術將引起業(yè)界廣泛關注。有些地區(qū)由于環(huán)保壓力，部分電廠被要求脫硫廢水零排放，而蒸汽濃縮蒸發(fā)技術成本太高，蒸發(fā)池的應用受地域的強烈限制，因此，煙道蒸發(fā)技術在未來一段時間將會受到重視，其面臨的重大技術缺陷需要被重新評估與攻克。

　　六、結束語

　　綜上所述，通過有效的處理工藝，大大提高了脫硫廢水的處理技術，保護了水體免受污染，實現(xiàn)了可持續(xù)發(fā)展。

　　參考文獻

　　[1]劉秋生.煙氣脫硫廢水“零排放”技術應用[J].熱力發(fā)電,2014,12:114-117.

　　[2]胡石,丁紹峰,樊兆世.燃煤電廠脫硫廢水零排放工藝研究[J].潔凈煤技術,2015，02.