燃煤電廠脫硫廢水零排放技術(shù)分析

趙羽

（大唐環(huán)境產(chǎn)業(yè)集團股份有限公司特許經(jīng)營分公司信陽項目部，河南 信陽464000）

火力發(fā)電一直是我國電廠發(fā)電的主要方式，對于保障國民經(jīng)濟發(fā)展具有重要意義?；鹆Πl(fā)電動力來源是煤炭資源，但是在煤炭燃燒脫硫過程中會產(chǎn)生包含大量污染性因子的廢水，嚴(yán)重破壞了環(huán)境。分析廢水零排放技術(shù)有利于從本質(zhì)上解決燃煤電廠廢水排放問題，對電廠未來發(fā)展具有深遠(yuǎn)影響。

1 燃煤電廠脫硫廢水探析

1.1 廢水產(chǎn)生原因

脫硫技術(shù)是產(chǎn)生脫硫廢水的根本原因，目前，燃煤電廠普遍應(yīng)用傳統(tǒng)技術(shù)脫硫，即石灰石- 石膏濕法，在燃燒爐內(nèi)部處理二氧化硫的過程中會產(chǎn)生大量廢水。

1.2 脫硫廢水特點

廢水具有高腐蝕性、含鹽量與硬度比，其腐蝕性致使廢水在破壞環(huán)境的同時，對設(shè)備也有所損害；其高含鹽量導(dǎo)致脫硫工藝應(yīng)用效果減弱；其高硬度比導(dǎo)致廢水容易固結(jié)，繼而嚴(yán)重破壞設(shè)備[1]。此外，廢水中還含有大量多種類重金屬，容易出現(xiàn)二次污染。

2 燃煤電廠脫硫廢水零排放技術(shù)分析

2.1 預(yù)處理技術(shù)

（1）蒸發(fā)結(jié)晶技術(shù)。將碳酸鈉、絮凝劑、有機硫等化學(xué)試劑添加到脫硫廢水中，可以去除廢水中的重金屬、懸浮物等已經(jīng)固結(jié)的污染物質(zhì)。之后，使用機械蒸汽或者多效蒸發(fā)器將其固結(jié)成晶，此時產(chǎn)生的冷凝水可以回收利用，另行處理結(jié)晶鹽。目前，我國部分燃煤電廠已經(jīng)實現(xiàn)了對該技術(shù)的應(yīng)用，預(yù)處理廢水量為22/h，能夠?qū)崿F(xiàn)零排放的目標(biāo)[2]。

（2）膜濃縮- 蒸發(fā)結(jié)晶技術(shù)。在單純使用蒸發(fā)結(jié)晶技術(shù)的基礎(chǔ)上，融合應(yīng)用正滲透、反滲透等技術(shù)進行處理，處理后可以直接回收利用淡水部分，其余部分再使用機械蒸汽或者多效蒸發(fā)器處理，并在回收利用冷凝水后另行處理結(jié)晶鹽。相較于上述工藝，該技術(shù)融合了下文所述的濃縮工藝，技術(shù)更加成熟，在實現(xiàn)零排放目標(biāo)的同時還可減少投資費用，具有廣闊應(yīng)用前景。

2.2 濃縮技術(shù)詳解

（1）蒸發(fā)技術(shù)。污染物零排放系統(tǒng)中多有應(yīng)用蒸發(fā)技術(shù)。目前，燃煤電廠側(cè)重選擇使用機械蒸汽，而蒸發(fā)技術(shù)便是電廠的首選技術(shù)。蒸發(fā)操作會消耗大量熱能，蒸汽由高溫漸漸變?yōu)榈蜏?，低溫環(huán)節(jié)就是再次使用蒸汽的環(huán)節(jié)，其大大提高了蒸發(fā)技術(shù)運用的經(jīng)濟性。相比于機械蒸汽，多效蒸發(fā)器能夠有效提高蒸發(fā)操作期間產(chǎn)生的能量，繼而提高經(jīng)濟性，又因經(jīng)過系統(tǒng)處理后潛熱較多，因而又具有節(jié)能效果。多效蒸發(fā)器節(jié)能效果與效數(shù)成正比例關(guān)系，但是高于五效后其節(jié)能效果提高趨于緩慢，最佳效數(shù)為二效或者三效。機械蒸汽與傳熱溫差成正相關(guān)關(guān)系，節(jié)能效果高于多效蒸發(fā)器十幾倍。

（2）正滲透技術(shù)。正滲透技術(shù)具有高效處理廢水高含鹽量的效果。采用半透膜，借助兩側(cè)的滲透壓力差，含有較高鹽物質(zhì)的水會自動且具有選擇的以高鹽水為核心向外擴散，并流入提取液側(cè)。提取液由氨、二氧化碳等組成，將其溶解于水中能夠促使其生成大量驅(qū)動力（35kPa），進而使水分子擴散出半透膜，廢水含鹽量縱使達到150000mg/L 也具有同等效果。將提取液稀釋再進行蒸發(fā)分解能夠獲得其溶質(zhì)，進而實現(xiàn)循環(huán)利用，提取其溶質(zhì)所需能量相比于蒸發(fā)潛熱更低。分解之后氨、二氧化碳經(jīng)由冷凝處理予以回收再次重復(fù)上述工序?；厥瞻?、二氧化碳后所剩余的水物質(zhì)較為純凈。正滲透技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢在于其耗能低，操作簡單，安全可靠，反滲透技術(shù)與正滲透技術(shù)運行原理相似。

（3）結(jié)晶技術(shù)。結(jié)晶器即是運用結(jié)晶技術(shù)的必備設(shè)備，操作結(jié)晶器可比照操作普通蒸發(fā)器。處理廢水的核心部位是循環(huán)結(jié)晶系統(tǒng)，結(jié)晶器內(nèi)包含閃蒸罐，管殼式換熱器中間由循環(huán)管相連。系統(tǒng)中的循環(huán)泵將廢水運輸?shù)綋Q熱器以實現(xiàn)熱交換，繼而實現(xiàn)循環(huán)結(jié)晶。進入結(jié)晶器的廢水與系統(tǒng)中原有的濃鹽漿融合，再經(jīng)由加熱器加熱，出現(xiàn)顯著升溫的表現(xiàn)，廢水再次進入閃蒸罐，出現(xiàn)閃蒸，進而使廢水中的鹽物質(zhì)結(jié)晶。從換熱器中流出的鹽漿會從閃蒸罐中間位置切線進入罐內(nèi)，形成渦流，最終產(chǎn)生較大的閃蒸面。蒸汽聚集于罐內(nèi)，此時除霧分離設(shè)備發(fā)揮作用，使其進入到壓縮機中，蒸汽經(jīng)過壓縮機壓縮溫度升高，之后再進入換熱器殼程中冷凝，促使鹽漿蒸發(fā)，冷凝液均流入冷凝罐中。簡言之，含有較高鹽分的廢水進入閃蒸罐前就會不斷出現(xiàn)，經(jīng)過加熱后，水分蒸發(fā)，濃鹽物質(zhì)逐漸飽和并析出，進而達到凈化的效果，實現(xiàn)零排放。

2.3 煙道蒸發(fā)技術(shù)

（1）直噴煙道蒸發(fā)技術(shù)。運用該技術(shù)后廢水會直接進入煙道內(nèi)，需要在預(yù)熱器與除塵器間安裝噴嘴，廢水經(jīng)由該噴嘴作用直接霧化。霧化的液體會在高溫作用下迅速蒸發(fā)，并隨著煙氣排出，此時廢水中的污染物質(zhì)會隨著粉煤灰排出，進而實現(xiàn)廢水零污染排放。該技術(shù)處理的廢水量較低，容易出現(xiàn)煙道系統(tǒng)腐蝕、堵塞等問題，且噴嘴位置對蒸發(fā)效果具有較高影響，對煙道安裝具體位置要求較高，加之運用了低溫電除塵技術(shù)，煙道可用余熱進一步減少，導(dǎo)致廢水蒸發(fā)量也有所降低[3]。

（2）旁路煙道蒸發(fā)技術(shù)。運用該技術(shù)的原理與運用上述煙道蒸發(fā)技術(shù)的原理相同，區(qū)別在于需要把高溫度的煙氣從旁路引出，而非從主路引出。具體而言，在該蒸發(fā)設(shè)備內(nèi)，脫硫廢水經(jīng)過預(yù)處理后進入系統(tǒng)進而被霧化，霧化的水汽被煙氣蒸發(fā)，此時，廢水中的鹽性因子也會不斷析出，附著在煙道蒸汽中的粉塵上，再經(jīng)由旁路被輸送到除塵器中，最后進入脫硫系統(tǒng)中冷凝，并補充脫硫工藝運行用水，進而達到零排放。根據(jù)所選擇的蒸發(fā)器類型，具體包括雙流體噴嘴式、旋轉(zhuǎn)噴霧式兩種。該技術(shù)對操作、安全均較為簡單，相比于第一種煙道蒸發(fā)技術(shù)對設(shè)備的破壞性小，在實現(xiàn)零排放的同時能夠有效避免煙道腐蝕、堵塞等問題。

3 燃煤電廠脫硫廢水零排放技術(shù)發(fā)展展望

縱觀目前存在的脫硫廢水零排放技術(shù)使用效果不難發(fā)現(xiàn)，當(dāng)下該類技術(shù)應(yīng)用的阻礙如下：一是預(yù)處理耗費好，經(jīng)濟成本高；二是濃縮技術(shù)仍不完善，容易受到影響；三是濃縮技術(shù)使用成本高，抑制了技術(shù)普及運用；四是煙氣蒸發(fā)技術(shù)存在結(jié)垢、堵塞隱患；五是結(jié)晶鹽循環(huán)利用困難，處理費用高。

未來該技術(shù)的發(fā)展關(guān)鍵是有效解決上述問題，具體如下：第一，減少預(yù)處理技術(shù)消耗，研發(fā)高效能絮凝劑及其系統(tǒng)；第二，提高濃縮率，減少濃縮工藝運行過程中的能耗，采用新材料，研發(fā)新技術(shù)，例如，空氣蒸餾濃縮技術(shù)；第三，進一步提高煙氣蒸汽技術(shù)應(yīng)用可靠性，分析防腐蝕、防結(jié)垢方法，優(yōu)化煙氣蒸發(fā)設(shè)備；第四，開發(fā)多樣化方法運用結(jié)晶鹽，例如，制作玻璃磚；第五，研究新工藝，減低鹽結(jié)晶成本。此外，還應(yīng)當(dāng)從下述兩方面對予以優(yōu)化，一方面是研發(fā)標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)備，融入自動化、智能化、信息化等技術(shù)，增強設(shè)備綜合性能，構(gòu)建模塊化處理單元，并不斷改良預(yù)處理設(shè)備、結(jié)晶設(shè)備等，通過局部的改良提高整體效果；另一方面是探究脫硫廢水使用方法，例如，將其作為制氯裝置、撈渣機裝置水源。

綜上所述，本文以燃煤電廠為對象，探索了實現(xiàn)其脫硫廢水零排放的相關(guān)技術(shù)，結(jié)合脫硫廢水特點對技術(shù)有效運用進行了詳細(xì)分析，闡述了不同技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢與不足。隨著國家經(jīng)濟的發(fā)展，電廠規(guī)模不斷擴大，傳統(tǒng)技術(shù)已經(jīng)不能滿足零排放需求，有必要加大力度解決零排放技術(shù)的不足，提高廢水處理效果。