火电厂脱硫废水零排放处理工艺介绍

　　根据国务院2015年发布的《水污染防治行动计划》（又称水十条），对工农业用水提出了新的要求[1]。火力发电厂作为高耗水企业，应积极响应国家政策，大力开展节水技改等工作，实现全厂零补水和废水零排放。脱硫外排废水因成分复杂，且具有含盐量高、腐蚀性和结垢性强的特点，回收利用比较困难，成为制约火力发电厂实现废水零排放的关键因素之一。

　　1 脱硫外排废水来源

　　火力发电厂的脱硫外排废水主要来源于烟气湿法脱硫过程中吸收塔的外排水。为保证吸收塔浆液中氯离子的浓度小于20000ug/L，防止浆液中毒，就需从吸收塔中排出部分废水。吸收塔外排水的成分主要由烟气杂质和石灰石粉成分决定，烟气中杂质主要来源于燃料的燃烧，石灰石粉成分主要是由石灰石粉溶解产生(目前火电厂脱硫主要采用石灰石粉作为脱硫剂)。采用石灰石-石膏的湿法烟气脱硫技术能高效去除烟气中的大部分二氧化硫，脱硫效率高达99%，可靠性非常高，在当前火力发电厂烟气脱硫技术中应用最广泛。火电厂烟气在进行石灰石-石膏法湿法脱硫过程中，防止吸收塔浆液中氯离子浓度过高（大于20000ug/L），就需从吸收塔中进行废水排放，维持浆液中氯离子浓度，防止浆液中毒。脱硫废水的成分主要为固体杂质、Ca2+、SO2-4、Mg2+以及大量重金属，其中很多重金属为国家环保规定中明确要求严格控制的第一类污染物，这些重金属在锅炉内的高温环境下进行一系列的化学物理反应，变成多种不同的重金属化合物。大部分重金属化合物随炉渣排出，其他的随锅炉烟气进入脱硫系统吸收塔内被吸收塔中浆液溶解，在吸收塔中不断循环浓缩，重金属化合物浓度越来越高,因此吸收塔中废水必须经过深度处理才可以对外排放。

　　脱硫外排废水的水量和水质受脱硫系统工艺补水的水质、脱硫剂石灰石粉的品质及火电厂燃煤成分等因素的影响。目前大部分火电厂采用控制吸收塔浆液中氯离子浓度来确定脱硫外废水的排放量，控制氯离子的质量浓度小于20000ug/L。

　　2 脱硫外排废水成分

　　高含盐量。脱硫外排废水含盐量非常高，且变化范围大，一般在10～60g/L；大量固体悬浮物。大多在8g/L以上，受燃煤煤种变化和脱硫系统运行工况的影响，在一些极端状况下固体悬浮物的浓度高达40g/L；结垢性强。脱硫外排废水中钙离子、镁离子、硫酸根离子的含量非常高，其中硫酸根离子在3g/L以上，钙离子在1～4g/L，镁离子在2～5g/L，且硫酸根离子处于过饱和状态，在温度较高时极易产生结垢现象；腐蚀性强。脱硫外排废水pH为4～6.5，呈酸性，含有大量氯离子，腐蚀性极强，对管道系统等设备的防腐蚀要求非常高；水质波动范围大。脱硫外排废水中含有钙离子、镁离子、氯离子、钠离子、钾离子等大量重金属离子，且废水成分随脱硫工艺工况变化非常大。

　　目前，我国火力发电厂依然担负全国约70%以上电力供应，火力发电厂的二氧化硫排放量依然很大，环保部要求火力发电厂必须强制脱硫主要是为了减少酸雨对自然环境的破坏。火力发电厂采用石灰石-石膏湿法脱硫技术，去除了大量的二氧化硫，但脱硫外排废水中含有大量固体杂质、Ca2+、SO2-4、Mg2+以及大量重金属，其中很多重金属为国家环保规定中明确要求严格控制的第一类污染物。

　　根据DL/T5196—2004火力发电厂烟气脱硫设计技术规程要求，有脱硫外排废水产生的火力发电厂须设置脱硫外排废水处理系统，脱硫外排废水须经过深度处理才能进行对外排放。脱硫外排废水经过传统工艺处理，依然具有含盐量高、腐蚀性强等特性，直接对外排放或排入市政污水处理系统都会对自然环境造成非常不利的影响。根据国家的环保政策，火力发电厂对脱硫外排废水的处理越来越重视，所脱硫外排废水零排放是近年来脱硫系统废水处理的主要方向。

　　3 废水零排放处理方法

　　京能十堰热电有限公司2×350MW超临界机组锅炉型式为锅炉为超临界参数、一次再热、平衡通风、固态排渣、全钢构架、全悬吊结构Π型锅炉，每台锅炉配置4台低温省煤器，从空气预热器出来的烟气通过低温省煤器降温后再进入低低温静电除尘器、引风机和脱硫系统经烟囱排出；同步建设烟气脱硫装置。烟气脱硫装置采用旋汇耦合高效脱硫除尘技术和单塔一体化技术，经过脱硫后的洁净烟气进入烟囱排入大气；机组具有一定的调峰能力，其调峰范围为30%～100%机组额定出力。

　　脱硫废水来源为废水旋流器溢流，为了实现脱硫废水零排放，同时必须满足以下条件：脱硫废水零排放系统一个干燥塔处理能力为7.3m3/h；不得影响到灰渣的综合利用，机组最低负荷、蒸发系统最大喷水量时，灰渣含氯量≤0.06%；烟道无积灰、腐蚀；低温省煤器无腐蚀；低低温静电除尘器除尘效率不得降低，低低温静电除尘器无腐蚀；不得影响锅炉连续运行；处理后的干渣含水率小于2%，不得影响灰渣的二次利用；旁路烟道抽取的烟气量小于6%。

　　采用了旋转雾化废水处理办法，实现了脱硫废水零排放的目标。烟气从脱硝出口空气预热器前引出一部分，进入喷雾干燥塔，与经过旋转雾化器雾化的细小废水液滴充分接触，使液滴中的水分迅速挥发，废水中的盐类被干燥析出，混入原烟气的粉尘中，通过后续低温静电除尘器收集下来。废水蒸发后的水蒸气与烟气混合从喷雾干燥塔下部引出，进入低温省煤器前烟道中[2]。

　　脱硫废水零排放处理系统按照一机一个干燥塔烟气旁路蒸发处理工艺设计，一个干燥塔处理水量为7.3m3/h，能够满足350MW机组额定工况下脱硫废水处理要求。处理车间按无人值守等级自动化程度设计，脱硫废水零排放处理系统投运与机组同步投运。

　　喷雾干燥塔系统一般由干燥塔、旋转雾化器及气体分布器、废水缓存箱等组成。

　　喷雾干燥塔。喷雾干燥塔筒体、支撑柱均为钢结构。喷雾干燥塔设计成气密性结构，防止烟气及废水雾滴泄漏。喷雾干燥塔设有1路废水输送系统和1路冲洗水系统，保证能顺利通畅地将脱硫废水、冲洗水输入旋转雾化器。干燥塔（国产）内径为10m，高度10m，总高度19m。

　　旋转雾化器。旋转雾化器是整个工艺最核心的部分，用以雾化脱硫废水，旋转雾化器喷雾量应能适应烟气温度、烟气成份、烟气量等的变化，雾化器转速需在13500转/min以上。

　　雾化器能够保证在液体流量不发生很大变化时，雾化雾滴的粒径分布不发生显著改变。该特性能使浆液在接近饱和温度时，没有水分凝积在干燥塔壁上。

　　烟气分配器。雾化液体与干燥气体之间的有效混合，从而避免废水在干燥塔壁上结垢。在热烟气进口设置烟气分配器，使气液混合充分和均匀，有利于实现长时间的稳定运转，保证出口气体温度接近要求的温度。

　　废水缓存箱。配备废水缓存水箱，废水缓存水箱有效容积350m3，原有的26m3废水箱的废水经废水泵将废水打入350m3废水缓存水箱，通过旋转雾化给料泵到达旋转雾化器。

　　经计算，脱硫废水经旋转雾化喷入烟气后，烟气湿度由7.14%增加至7.56%，烟气温度由300℃降至200℃，烟气处于不饱和状态，远高于酸露点温度，不会对烟道和电除尘器产生腐蚀，因此不需对除尘器进行改造处理。同时，烟气湿度的增加和烟气温度的降低也降低了电除尘器中灰的比电阻，有利于提高除尘效率。另外因烟气温度的降低及烟气含湿量的增加，减少了FGD系统的水耗量。

　　脱硫废水处理系统随机组投产投运，运行半年多，通过对脱硫废水的全处理，保证脱硫浆液氯离子的质量浓度小于20000ug/L，避免了吸收塔浆液中毒等事件的发生，实现了脱硫废水零排放的目标，符合节能环保的现实要求，对火力发电厂脱硫废水处理具有借鉴意义。