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若何选择相宜的燃煤电厂脱硫废水零排放技术
起源：凯时KB88环保 颁布功夫：2020-09-29
我国燃煤电厂主流的烟气脱硫技术是选取石灰石-石膏法湿法脱硫。为了维持脱硫塔内的氯离子浓度低于20 000 mg/L ，需表排脱硫废水。表排的脱硫废水不仅蕴含脱硫过程产生的废水 ，还蕴含锅炉冲刷水、机组冷却水等 ，导致产生的废水水质*为恶劣。
目前由于环保政策的严格要求 ，尤其是从2015年4月14日颁布的《水传染防治行动打算》（即“水十条”） ，提出不容燃煤电厂脱硫废水表排；截至2018-06-06 ，建编的《发电厂废水治理设计规范》划定了电厂废水处置设施的设计规范 ，新增多条废水的设计要求 ，逐步推动废水零排放的实现。
针对废水零排放的要求 ，很多专家学者通过度析国内表钻研近况以及现实电厂案例运行了局 ，提出了几种脱硫废水零排放的技术路线 ，但技术的曲直仍需实际检验。
为了更科学有效选择脱硫废水处置技术 ，笔者对目前燃煤电厂脱硫废水处置技术进行汇总分析 ，凭据现实案例具体分析遍地理技术的优弊端 ，为燃煤电厂对脱硫废水零排放技术的选择提供参考。
01
脱硫废水技术路线选择的总准则
三联箱处置技术作为脱硫废水的预处置技术 ，虽去除了废水中大量的钙镁易结垢离子 ，但未能去除其中高浓度的Cl- ，需与其他处置技术相结合；同时其耗药量较大 ，三联箱处置技术在电厂分歧负荷、脱硫废水水质水量多变的情况下达不到预期的处置成效。
双碱法可利用电厂原有的处置设施 ，运行矫捷性较高 ，但由于该技术要在较高的pH下运行 ，因而碱性药剂和纯碱（软化剂）投加量很大 ，污泥产生量高 ，系统占地面积较大。
03
浓缩减量技术
目前浓缩减量技术重要分为膜法浓缩和热法浓缩。膜法浓缩蕴含正渗入（FO）、反渗入（RO）、电渗析（ED）、纳滤（NF）、膜蒸馏（MD）等；热法浓缩重要是依附蒸汽实现废水的蒸发 ，蕴含机械蒸汽再压缩（MVR）、多效蒸发（MED）、蒸汽动力压缩式（TVR）、多级闪蒸、降膜蒸发等 ，也可依附电厂烟气余热进行废水的蒸发浓缩减量 ，该技术无需引入大量蒸汽能源 ，节约成本 ，同时又能达到预期指标 ，实现了电厂的废热再利用。
膜法浓缩中的反渗入（RO）利用领域广 ，但易产生膜传染与结垢梗塞问题；正渗入（FO）属自觉过程 ，能耗低 ，无需额表压力 ，设备单一 ，其膜表表不易形成滤饼层 ，膜传染可逆 ，但需拔取相宜的罗致液 ，罗致液的再生需额表能量 ，同时 ，正渗入膜存在严沉的内部浓差极化景象。电渗析（ED）技术拥有优异的处置成效、较低的运行能耗蹬着点。
综上 ，膜浓缩重要存在以下4个问题：① 成本。投资成本和运行用度高 ，蕴含能耗成本、洗濯成本、膜元件更换成本、设备维建、守护成本等。② 易结垢和梗塞。系统靠得住性差。③ 前处置要求高。膜组件对进水要求较高 ，需去除废水中悬浮物等杂质 ，增长了废水前处置成本。④ 占地面积大。需提供专一的场地以搭建膜组件等设备。
热法浓缩中的蒸汽浓缩是利用蒸汽进行废水蒸发 ，常见技术蕴含机械蒸汽再压缩技术(MVR)、多效强造循环蒸发(MED)。MVR系统较成熟 ，占地面积较幼 ，运行安稳 ，自动化水平高。但在盐水浓缩过程中 ，MVR系统运行仍存在盐浆排放过程中梗塞、风机叶轮易败坏等问题。流程上MVR技术比MED技术短 ，设备少 ，占地面积幼 ，蒸汽的亏损量较低 ，但在一次性投资成本上 ，MVR高于MED。利用蒸汽蒸发浓缩脱硫废水 ，选取MVR或MED技术 ，投资成本均偏高。
利用低温烟气余热进行废水的浓缩减量 ，使电厂的低温烟气余热得到有效利用 ，无需引入其他蒸汽等能源；可去除预处置单元 ，电厂也可自行收纳产生的浓盐水；附加处置设施可利用电厂现有的设备进行刷新 ，刷新用度不高 ，大幅削减了投资成本；由于浓缩塔可单独隔离与拆卸 ，方便运行守护。该技术将成为废水浓缩减量的新趋向。
04
蒸发结晶技术
将浓缩后少量较高浓度的脱硫废水进行蒸发结晶 ，较为成熟的MVR蒸发结晶技术和多效蒸发结晶技术已得到普遍利用。目前利用电厂烟气余热进行蒸发结晶的技术 ，如旁路烟路蒸发、烟路喷雾蒸发等日渐成熟。
旁路烟路蒸发技术对电厂原有系统影响较幼 ，河南焦作万方2×350 MW机组引入旁路烟路蒸发结晶器系统 ，脱硫废水的体积流量削减4.3% ，工艺补充水体积流量削减14.6%。国内旁路烟路钻研大多以数值仿照为主 ，短缺与现实拟合度较高的动力学模型；气液两相流雾化喷头孔径幼 ，处置复杂的未经预处置的废水时 ，易梗塞；同时雾化器密封件资料的耐温性有待提高；酸性脱硫废水在蒸发过程中易侵蚀蒸发器 ，需选择合理的脱硫废水前处置工艺或对蒸发结晶器内部涂防腐资料。
除了利用旁路蒸发结晶器蒸发 ，还可选取蒸发塔蒸发。固然蒸发塔能较好实现废水的蒸发结晶 ，但利用过程中存在很多技术风险：结垢风险、守护难题、可利用率差、关键设备进口、占地面积大。
烟路喷雾蒸发工艺单一、占地面积幼、无需加药 ，削减了投资运行守护用度 ，对除尘器无显著影响 ，不影响粉煤灰品质。但烟路蒸发受负荷的影响较大 ，处置量不及；喷嘴易梗塞；同时 ，空预器后烟温偏低。
05
废水零排放产品去向
脱硫废水零排放产品去向是零排放技术选择的关键。目前废水蒸发产生的结晶盐及高浓度含盐水重要有4种处置蹊径：① 转移入灰渣、液态排渣或粉煤灰中；② 产生的结晶盐可分为杂盐和纯盐 ，杂盐的利用价值较低 ，纯盐可被部门行衣符用 ，如在废水除硬过程中产生的Mg(OH)2可回收利用；③ 产生的高盐水可电解造氯 ，产生的次氯酸盐可用于循环水消毒；④ 高浓度盐水进行水泥固化造备构筑资料（如造砖、低等第建材） ，或直接抛弃。
06
脱硫废水盐分造备净水剂
脱硫废水盐分造备净水剂解决了脱硫废水高浓度氯离子难处置问题 ，使得废水可能二次利用 ，造得的净水剂可进行自用或表销 ，产生肯定的经济效益；该工艺产生的复合型净水剂 ，结合了聚合硫酸铁、聚合氯化铝、聚合氯化铁等净水剂的优势 ，可能对废水中的多种传染成分进行有效处置；此工艺不合电厂系统进行刷新 ，对整体电厂系统无影响。
07
结语
1）大无数旧电厂的预处置技术仍选取三联箱设备 ，或对现有设备进行刷新；对于新建电厂 ，针对分歧电厂的废水特点 ，预处置环节有时可省略 ，削减废水处置的投资及运行成本。
2）对于硬度较低的废水可利用膜法进行浓缩处置 ，可实现较高的浓缩倍率 ，但其较高的投资及运行成本有待解决。
3）废水零排放技术路线需结合电厂的出产特点选择。由于电厂废水水质普遍较差 ，对电厂烟气余热的利用是将来废水处置技术的发展趋向 ，尤其在低温余热利用 ，但仍存在诸多问题。
4）脱硫废水的盐分造备净水剂 ，拥有对电厂运行无影响、产生的净水剂可能二次利用等安全性与经济性优势 ，值得进行深刻钻研。
目前由于环保政策的严格要求 ，尤其是从2015年4月14日颁布的《水传染防治行动打算》（即“水十条”） ，提出不容燃煤电厂脱硫废水表排；截至2018-06-06 ，建编的《发电厂废水治理设计规范》划定了电厂废水处置设施的设计规范 ，新增多条废水的设计要求 ，逐步推动废水零排放的实现。
针对废水零排放的要求 ，很多专家学者通过度析国内表钻研近况以及现实电厂案例运行了局 ，提出了几种脱硫废水零排放的技术路线 ，但技术的曲直仍需实际检验。
为了更科学有效选择脱硫废水处置技术 ，笔者对目前燃煤电厂脱硫废水处置技术进行汇总分析 ，凭据现实案例具体分析遍地理技术的优弊端 ，为燃煤电厂对脱硫废水零排放技术的选择提供参考。
01
脱硫废水技术路线选择的总准则
靠得住和经济性准则；一厂一策准则；协同性准则；无害化准则
02
脱硫废水预处置技术
三联箱处置技术作为脱硫废水的预处置技术 ，虽去除了废水中大量的钙镁易结垢离子 ，但未能去除其中高浓度的Cl- ，需与其他处置技术相结合；同时其耗药量较大 ，三联箱处置技术在电厂分歧负荷、脱硫废水水质水量多变的情况下达不到预期的处置成效。
图1 三联箱处置工艺
双碱法可利用电厂原有的处置设施 ，运行矫捷性较高 ，但由于该技术要在较高的pH下运行 ，因而碱性药剂和纯碱（软化剂）投加量很大 ，污泥产生量高 ，系统占地面积较大。
图2 河源电厂双碱法脱硫废水预处置工艺
03
浓缩减量技术
目前浓缩减量技术重要分为膜法浓缩和热法浓缩。膜法浓缩蕴含正渗入（FO）、反渗入（RO）、电渗析（ED）、纳滤（NF）、膜蒸馏（MD）等；热法浓缩重要是依附蒸汽实现废水的蒸发 ，蕴含机械蒸汽再压缩（MVR）、多效蒸发（MED）、蒸汽动力压缩式（TVR）、多级闪蒸、降膜蒸发等 ，也可依附电厂烟气余热进行废水的蒸发浓缩减量 ，该技术无需引入大量蒸汽能源 ，节约成本 ，同时又能达到预期指标 ，实现了电厂的废热再利用。
膜法浓缩中的反渗入（RO）利用领域广 ，但易产生膜传染与结垢梗塞问题；正渗入（FO）属自觉过程 ，能耗低 ，无需额表压力 ，设备单一 ，其膜表表不易形成滤饼层 ，膜传染可逆 ，但需拔取相宜的罗致液 ，罗致液的再生需额表能量 ，同时 ，正渗入膜存在严沉的内部浓差极化景象。电渗析（ED）技术拥有优异的处置成效、较低的运行能耗蹬着点。
综上 ，膜浓缩重要存在以下4个问题：① 成本。投资成本和运行用度高 ，蕴含能耗成本、洗濯成本、膜元件更换成本、设备维建、守护成本等。② 易结垢和梗塞。系统靠得住性差。③ 前处置要求高。膜组件对进水要求较高 ，需去除废水中悬浮物等杂质 ，增长了废水前处置成本。④ 占地面积大。需提供专一的场地以搭建膜组件等设备。
热法浓缩中的蒸汽浓缩是利用蒸汽进行废水蒸发 ，常见技术蕴含机械蒸汽再压缩技术(MVR)、多效强造循环蒸发(MED)。MVR系统较成熟 ，占地面积较幼 ，运行安稳 ，自动化水平高。但在盐水浓缩过程中 ，MVR系统运行仍存在盐浆排放过程中梗塞、风机叶轮易败坏等问题。流程上MVR技术比MED技术短 ，设备少 ，占地面积幼 ，蒸汽的亏损量较低 ，但在一次性投资成本上 ，MVR高于MED。利用蒸汽蒸发浓缩脱硫废水 ，选取MVR或MED技术 ，投资成本均偏高。
利用低温烟气余热进行废水的浓缩减量 ，使电厂的低温烟气余热得到有效利用 ，无需引入其他蒸汽等能源；可去除预处置单元 ，电厂也可自行收纳产生的浓盐水；附加处置设施可利用电厂现有的设备进行刷新 ，刷新用度不高 ，大幅削减了投资成本；由于浓缩塔可单独隔离与拆卸 ，方便运行守护。该技术将成为废水浓缩减量的新趋向。
图3 泰州电厂脱硫废水零排放工艺路线
04
蒸发结晶技术
将浓缩后少量较高浓度的脱硫废水进行蒸发结晶 ，较为成熟的MVR蒸发结晶技术和多效蒸发结晶技术已得到普遍利用。目前利用电厂烟气余热进行蒸发结晶的技术 ，如旁路烟路蒸发、烟路喷雾蒸发等日渐成熟。
旁路烟路蒸发技术对电厂原有系统影响较幼 ，河南焦作万方2×350 MW机组引入旁路烟路蒸发结晶器系统 ，脱硫废水的体积流量削减4.3% ，工艺补充水体积流量削减14.6%。国内旁路烟路钻研大多以数值仿照为主 ，短缺与现实拟合度较高的动力学模型；气液两相流雾化喷头孔径幼 ，处置复杂的未经预处置的废水时 ，易梗塞；同时雾化器密封件资料的耐温性有待提高；酸性脱硫废水在蒸发过程中易侵蚀蒸发器 ，需选择合理的脱硫废水前处置工艺或对蒸发结晶器内部涂防腐资料。
图4 旁路烟路蒸发结晶
除了利用旁路蒸发结晶器蒸发 ，还可选取蒸发塔蒸发。固然蒸发塔能较好实现废水的蒸发结晶 ，但利用过程中存在很多技术风险：结垢风险、守护难题、可利用率差、关键设备进口、占地面积大。
图5 蒸发塔蒸发结晶
烟路喷雾蒸发工艺单一、占地面积幼、无需加药 ，削减了投资运行守护用度 ，对除尘器无显著影响 ，不影响粉煤灰品质。但烟路蒸发受负荷的影响较大 ，处置量不及；喷嘴易梗塞；同时 ，空预器后烟温偏低。
图6烟路蒸发技术
05
废水零排放产品去向
脱硫废水零排放产品去向是零排放技术选择的关键。目前废水蒸发产生的结晶盐及高浓度含盐水重要有4种处置蹊径：① 转移入灰渣、液态排渣或粉煤灰中；② 产生的结晶盐可分为杂盐和纯盐 ，杂盐的利用价值较低 ，纯盐可被部门行衣符用 ，如在废水除硬过程中产生的Mg(OH)2可回收利用；③ 产生的高盐水可电解造氯 ，产生的次氯酸盐可用于循环水消毒；④ 高浓度盐水进行水泥固化造备构筑资料（如造砖、低等第建材） ，或直接抛弃。
06
脱硫废水盐分造备净水剂
脱硫废水盐分造备净水剂解决了脱硫废水高浓度氯离子难处置问题 ，使得废水可能二次利用 ，造得的净水剂可进行自用或表销 ，产生肯定的经济效益；该工艺产生的复合型净水剂 ，结合了聚合硫酸铁、聚合氯化铝、聚合氯化铁等净水剂的优势 ，可能对废水中的多种传染成分进行有效处置；此工艺不合电厂系统进行刷新 ，对整体电厂系统无影响。
图7脱硫废水盐分造备净水剂工艺流程
07
结语
1）大无数旧电厂的预处置技术仍选取三联箱设备 ，或对现有设备进行刷新；对于新建电厂 ，针对分歧电厂的废水特点 ，预处置环节有时可省略 ，削减废水处置的投资及运行成本。
2）对于硬度较低的废水可利用膜法进行浓缩处置 ，可实现较高的浓缩倍率 ，但其较高的投资及运行成本有待解决。
3）废水零排放技术路线需结合电厂的出产特点选择。由于电厂废水水质普遍较差 ，对电厂烟气余热的利用是将来废水处置技术的发展趋向 ，尤其在低温余热利用 ，但仍存在诸多问题。
4）脱硫废水的盐分造备净水剂 ，拥有对电厂运行无影响、产生的净水剂可能二次利用等安全性与经济性优势 ，值得进行深刻钻研。
