大型火力发电厂脱硫废水零排放技术研究

大型火力发电厂脱硫废水零排放技术研究

许智豪

（广东大唐国际潮州发电有限责任公司，广东 潮州 521000）

摘要：火力发电厂燃煤发电带来的环境污染备受关注，原因在于其产生的烟气对空气质量带来影响，利用水对烟气进行处理，带来水污染问题，因此，火电厂的脱硫废水排放问题需要采取有效措施进行治理，推动废水零排放。文章从预处理、浓缩处理、关键技术三方面研究脱硫废水零排放技术的有效应用，促进大型火力发电厂实现脱硫废水零排放。

关键词：大型火力发电厂；脱硫废水；零排放技术

引言：大型火电厂脱硫废水零排放主要有两个方向，分别为蒸发结晶以及烟气余热蒸发，蒸发结晶的造价较高，烟气余热蒸发受到烟气量的影响，因此，目前脱硫废水的处理包括预处理、浓缩处理与蒸发脱盐处理，达到脱硫废水零排放的目的。该技术的有效应用需要重视各个环节的工艺合理，控制相关参数，确保脱硫废水的处理质量。

1预处理工艺

脱硫废水预处理在于去除废水中的悬浮物、硬度、碱度、重金属等，避免后续处理过程中出现结垢、堵塞等问题，预处理阶段采用石灰+碳酸钠或者氢氧化钠+碳酸钠的方式进行处理，二者都可以永久去除脱硫废水的暂时硬度与永久硬度，其中石灰+碳酸钠处理方式的沉降效果好，且石灰价格便宜，缺点在于其在脱硫废中加入了钙离子，造成碳酸钠的用量增加，脱硫废水的污泥量增大；氢氧化钠+碳酸钠处理方法的优点在于加药量少，污泥量少，但缺点在于氢氧化镁的沉降效果较差，氢氧化钠的价格较贵，表1为两种处理方法的详细对比。

表 1 脱硫废水预处理方法对比

从图表可知，虽然氢氧化钠+碳酸钠处理方法的加药量少，但其加药成本受到氢氧化钠以及石灰价格的影响，成本不确定，此外，该方法产生的氢氧化镁沉淀颗粒对后续工艺的影响较大，增加工作人员工作量，该方法对工作人员人员的操控技术以及运行水平有较高要求，造成火电厂运营成本的增加。综合考虑下，石灰+碳酸钠处理方法的处理效果较好，药品安全性良好且购买方便，具有良好应用效果，但该方法的加药量较高，需要火电厂综合考虑。

2浓缩处理工艺

浓缩处理工艺在于浓缩脱硫废水的量，减少脱硫废水末端蒸发出现的结晶或者减少烟气蒸发，有利于降低火电厂的处理成本。浓缩处理工艺包括热法浓缩与膜法浓缩两种方式。热法浓缩工艺包括蒸汽蒸发、烟气蒸发、自然蒸发﹑增湿-祛湿，目前应用较多的是多效蒸发、机械蒸汽再压缩、烟气余热闪蒸、高低温旋风烟气蒸发技术、载气萃取等，自然蒸发应用较少，原因在于该工艺方法受到场地、自然条件的限制[1]。

热法浓缩工艺中，以高低温旋风烟气蒸发技术为例，利用该工艺方法进行脱硫废水处理是将烟气系统空预器前的高温烟气段引取一股高温烟气，再从空预器后的高温烟气段引取一股低温烟气，两股烟气分别进入浓液蒸发器，将其作为浓液蒸发的热源和浓液载体；将经过预处理的脱硫废水得到的浓液利用泵输送到浓液蒸发器，需要注意的是，浓液进入蒸发器时需要被雾化为细小的雾滴，有利于浓液被烟气快速蒸发；高温烟气从蒸发器顶部进入，烟气流速能够均匀且速度适当，利用浓液雾化喷嘴进行处理，将喷嘴布置在烟气均流设施后面，分多组进行布置，保障蒸发器工作过程中有一支雾化喷嘴处于自清洁状态，为后期清洁维护提供便利的同时，保障蒸发器工作稳定；低温烟气从雾化喷嘴后的分为几个切线方向进入蒸发器，为雾滴蒸发提供持续不断的热源，由于切向进风烟气沿着筒壁流动的速度较快，雾滴不会碰到筒壁，能够避免筒壁出现结垢现象，这一烟气进入的设计方式能够保障雾滴在烟气中均匀分布，减少高温烟气的使用量，节约该环节的运行成本；浓液被蒸发后，液体中的离子生成盐，盐为固体细粉状态，与烟气混合在一起，与烟气一同进入除尘器中，而浓液中的水蒸气在脱硫系统中冷却下来[2]。

该技术应用难点在于确保低温烟气与高温烟气的比例合理，如果高温烟气较多，容易影响蒸发器工作效率，如果高温烟气较少，浓液蒸发将面临困难；在喷嘴位置的选择上，需要利用先进的科学技术模拟合适的喷射位置、角度与喷入量，保障浓液雾化颗粒与烟气充分接触，让雾滴均匀分布在烟气中，确保其完全蒸发；雾化喷嘴堵塞问题也是需要重视的一项技术难点，该问题出现的原因为脱硫废水浓液中的盐度较高，其蒸发结晶造成雾化喷嘴堵塞，因此，火电厂需要重视该问题的处理与预防。

膜法浓缩工艺，目前较为常见的处理工艺包括高压反渗透（DTRO）、正渗透（FO）、电渗析（ED），以高压反渗透处理工艺为例，其进水要求为抗污染性较强，适用于高盐度的废水浓缩中，利用该技术进行脱硫废水处理需要定期进行化学清洗。

3脱硫废水零排放关键技术

针对浓盐的脱硫废水处理工艺包括主烟道烟气余热喷雾蒸发干燥技术、旁路蒸发器烟气喷雾蒸发干燥技术、蒸发结晶工艺。主烟道烟气余热喷雾蒸发干燥技术在于利用除尘器前的低温烟气余热，将脱硫废水喷入主烟道，由于主烟道有一定长度，可以让脱硫废水在低温烟气中蒸发，将废水中的盐分、悬浮物、杂质等进行固化，这些物质随着烟气进入除尘器，最后将其进行收集运输与处理。主烟道烟气余热喷雾蒸发干燥技术的应用需要保障主烟道有一定的长度；着重考虑蒸发效果与成本问题，原因在于雾化颗粒越小，其液滴的表面积越大，蒸发速度越快；烟气入口温度高，颗粒蒸发速度快，因此，在系统中设置低温保护措施，避免温度低于正常范围，影响系统的安全稳定运行；雾化颗粒大会带来烟道腐蚀问题，需要火电厂对该问题进行深入研究。该技术应用的系统较为简单，运行成本较低，不会出现结晶盐处理问题，但该系统运行过程中需要保障机组负荷合理；火电厂需要对该技术应用的各项参数进行优化改造，如对烟道结构进行改造，提高烟气流动的流畅度，避免烟道内出现涡流问题，确保雾滴不会碰到烟道壁，造成烟道内出现结垢现象[3]。

旁路蒸发器烟气喷雾蒸发干燥技术利用高温烟气余热，将脱硫废水喷入高温旁路固化塔内，该技术应用能够极大减少喷雾对除尘器安全运行的影响，提高脱硫废水处理效率，降低火电厂的运营成本；其自动化程度高，操作较为简单，该系统运行与火电厂其他系统运行相隔离，提高系统运维水平，保障火电厂稳定运行；该技术应用过程中需要设计合理的预处理参数，原因在于预处理工艺是该基础应用的基础，在利用高温进行脱硫废水蒸发过程中不需要额外的热源，减少系统运行过程中存在的结垢问题，有良好的应用效益。

蒸发结晶工艺的系统占地面积较大，且运行费用较高，不仅如此，该系统运行存在着结晶盐处理问题，从经济角度考虑，该工艺的应用不被考虑。

结论：大型火力发电厂脱硫废水零排放技术的应用需要结合火电厂的生产运营特点决定，选择节约成本、设备简单且占地面积小的处理系统，提高火电厂的运行效益。预处理工艺是脱硫废水零排放的基础，该环节工艺质量需要保障，后续的处理工艺参考以高温处理为主，其效率高，能够进行自动化控制，但火电厂需要重视对热法浓缩工艺的深入研究，促进低成本脱硫废水零排放目标的实现。

参考文献：

[1]刘剑桥. 关于火电厂脱硫废水零排放技术应用[J]. 中国设备工程,2022(8):174-175.

[2]李城孝. 关于燃煤火力发电厂脱硫废水零排放处理工艺的探讨[J]. 中国设备工程,2022(12):123-125.

[3]张富峰,余子炎,姜智健. 火力发电厂废水零排放系统干燥塔及烟气分配器设计研究[J]. 中国设备工程,2022(23):105-107.