國(guó)家新的環(huán)保法律、法規(guī)相繼出臺(tái)，環(huán)保要求越來越高，2015年4月2日，國(guó)務(wù)院頒發(fā)了《水污染防治行動(dòng)計(jì)劃》即“水十條”，“水十條”把水環(huán)境保護(hù)上升到國(guó)家戰(zhàn)略層面。廢水零排放實(shí)施過程中，電廠的絕大多數(shù)廢水可以通過常規(guī)的工藝處理、回用，但是脫硫廢水處理后的出水中由于含有高濃度的氯離子和重金屬離子，氯離子會(huì)嚴(yán)重腐蝕金屬設(shè)備，重金屬離子對(duì)環(huán)境造成污染，此部分廢水由于離子濃度高，難以回用，需要進(jìn)行濃縮、減量、無害化處理，最終實(shí)現(xiàn)廢水零排放。
2現(xiàn)有廢水零排放技術(shù)簡(jiǎn)介
1）預(yù)處理+傳統(tǒng)蒸發(fā)結(jié)晶（MED&MVR）
脫硫廢水通過投加石灰（蘇打）、有機(jī)硫、絮凝劑、重力沉降等預(yù)處理，去除廢水中大部分的懸浮物、重金屬及氟離子、硬度、二氧化硅等結(jié)垢物質(zhì)，之后由多效蒸發(fā)器(MED)或機(jī)械壓縮再循環(huán)蒸發(fā)器(MVR)進(jìn)行蒸發(fā)結(jié)晶，冷凝水回用，結(jié)晶鹽另行處理。 該技術(shù)成熟可靠、但投資費(fèi)用高、運(yùn)行成本高，目前在國(guó)內(nèi)應(yīng)用于廣東河源電廠（2×600MW，國(guó)內(nèi)第一家廢水完全零排放電廠）。
2）預(yù)處理+膜濃縮+傳統(tǒng)蒸發(fā)結(jié)晶
脫硫廢水通過投加石灰（蘇打）、絮凝劑、重力沉降等預(yù)處理，去除廢水中大部分的懸浮物、重金屬及氟離子、硬度、二氧化硅等結(jié)垢物質(zhì)，之后采用膜技術(shù)（OCRO/DT、NF+SWRO、FO等）對(duì)預(yù)處理后的廢水進(jìn)行濃縮減量化，淡水回用，濃水進(jìn)入后續(xù)傳統(tǒng)蒸發(fā)結(jié)晶系統(tǒng)（MED&MVR），冷凝水回用，結(jié)晶鹽另行處理。該技術(shù)成熟可靠，工藝中加入了膜濃縮減量單元，終端需蒸發(fā)的廢水量大為減少，通?？蓽p少50%—60%，因此，整個(gè)系統(tǒng)的投資費(fèi)用和運(yùn)行成本與1）工藝相比，降低很多。但處理系統(tǒng)流程長(zhǎng)，加藥量大，污泥量大，對(duì)水質(zhì)波動(dòng)適應(yīng)性差，目前在國(guó)內(nèi)已進(jìn)入試運(yùn)行的有華能長(zhǎng)興電廠。
3）直接煙道噴霧蒸發(fā)
將脫硫廢水用泵送至除塵器前煙道，經(jīng)壓縮空氣將脫硫廢水通過固定霧化噴頭送至煙道霧化，利用煙氣溫度蒸干霧滴，廢水中的各種固體由除塵器進(jìn)行捕捉收集。該工藝流程簡(jiǎn)單，投資費(fèi)用、運(yùn)行費(fèi)用、管理費(fèi)用較低，但該工藝廢水處理量不穩(wěn)定，受機(jī)組負(fù)荷影響較大，容易增加煙氣濕度，造成電除塵低溫腐蝕，對(duì)電除塵器提出了更高要求。目前在國(guó)內(nèi)進(jìn)入實(shí)踐應(yīng)用的有內(nèi)蒙土默特右旗電廠。
4）煙氣余熱濃縮蒸發(fā)
這是一種相對(duì)簡(jiǎn)潔的處理脫硫廢水的技術(shù)，利用鍋爐排煙余熱直接蒸發(fā)的方式將廢水濃縮10倍以上，并采取國(guó)內(nèi)首創(chuàng)的惰性載體干燥流化床，引入熱二次風(fēng)將濃縮液徹底干燥后，通過鍋爐除塵器捕集，實(shí)現(xiàn)零排放。該技術(shù)對(duì)于廢水量>6噸每小時(shí)(t/h)的項(xiàng)目更適合，單位投資較低；鍋爐熱效率影響<0.02%，粉煤灰氯離子含量<0.06%。
目前已在國(guó)家能源集團(tuán)泰州發(fā)電有限公司1000MW機(jī)組上實(shí)現(xiàn)了工業(yè)級(jí)示范運(yùn)行。
2煙氣余熱濃縮蒸發(fā)工藝介紹
國(guó)家能源集團(tuán)泰州發(fā)電有限公司#2機(jī)組為1000MW超超臨界一次再熱機(jī)組，煙氣脫硫采取石灰石―石膏濕法雙塔雙循環(huán)脫硫工藝，脫硫廢水處理量為15t/h，處理工藝流程為“三聯(lián)箱處理+澄清濃縮+最終中和”，處理水質(zhì)達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB8978-1996）第二時(shí)段一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，廢水中的污泥經(jīng)壓濾機(jī)脫水后至煤場(chǎng)摻燒。
國(guó)家能源集團(tuán)泰州發(fā)電有限公司于2017年07月份啟動(dòng)#2機(jī)組脫硫廢水零排放工程，12月份完成工程建設(shè)，總投資3000萬元，2018年03月完成調(diào)試后投入正式運(yùn)行。
2.1 工藝概述
本技術(shù)采用煙氣余熱濃縮蒸發(fā)工藝，一爐一塔，主要包括煙氣系統(tǒng)、原水收集系統(tǒng)、濃縮塔系統(tǒng)、固液分離系統(tǒng)、濃縮漿液調(diào)質(zhì)系統(tǒng)、濃縮漿液干燥系統(tǒng)、公用系統(tǒng)（圖1）。
圖1 煙氣余熱濃縮蒸發(fā)工藝流程圖
2.2 煙氣系統(tǒng)
抽取脫硫塔前煙道中的高溫?zé)煔庾鳛檎舭l(fā)介質(zhì)。高溫?zé)煔饨?jīng)過增壓風(fēng)機(jī)后進(jìn)入濃縮塔，降溫噴淋至50度左右后，返回脫硫吸收塔前煙道，與原煙氣混合進(jìn)入吸收塔。
2.3原水收集系統(tǒng)
脫硫廢水旋流器來的廢水直接進(jìn)入廢水濃縮澄清池進(jìn)行澄清處理，濾清液溢流至原水收集箱，由原水輸送泵排至濃縮塔，污泥至壓濾機(jī)脫水后至煤場(chǎng)摻燒。
2.4 濃縮塔系統(tǒng)
濃縮塔設(shè)置2臺(tái)循環(huán)泵，煙氣從濃縮塔中下側(cè)進(jìn)入與上側(cè)噴淋的廢水原水逆流接觸，在塔內(nèi)進(jìn)行蒸發(fā)反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)廢水的蒸發(fā)濃縮，廢水中的氯離子、硫酸根離子、鈣離子、鎂離子不斷富集，經(jīng)過濃縮塔濃縮后，廢水原水實(shí)現(xiàn)10倍以上的濃縮。經(jīng)濃縮塔洗滌后的低溫?zé)煔?，通過一級(jí)板式除霧器除去霧滴后由濃縮塔上側(cè)引出，然后返回脫硫吸收塔前煙道。濃縮塔排出泵排出的漿液含固量為15-20%左右，氯根濃度150000-300000mg/L。
2.5 濃縮漿液調(diào)質(zhì)系統(tǒng)
濃縮塔排出泵排出的漿液進(jìn)入一級(jí)調(diào)質(zhì)澄清箱中，在澄清箱中加入消石灰藥劑，提高漿液的PH值，通過加藥，漿液中的硫酸鈣大量結(jié)晶析出，經(jīng)過澄清絮凝后的濾清液進(jìn)入一級(jí)調(diào)質(zhì)濾清液箱。一級(jí)調(diào)質(zhì)澄清箱容積滿足漿液在澄清箱中絮凝超過12小時(shí)，保證固液分離效果。澄清箱底部污泥由污泥泵抽出后進(jìn)入壓濾機(jī)，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)固液分離流程，提高濾清液的品質(zhì)。澄清箱中的澄清液自流進(jìn)入一級(jí)調(diào)質(zhì)濾清液箱收集，一級(jí)調(diào)質(zhì)濾清液箱中的漿液由輸送泵輸送至干燥區(qū)域，實(shí)現(xiàn)漿液的直接干燥。
2.6 濃縮漿液干燥系統(tǒng)
抽取鍋爐300℃左右的熱二次風(fēng)作為干燥介質(zhì)，通過熱風(fēng)風(fēng)機(jī)增壓后進(jìn)入惰性載體干燥床，通過冷風(fēng)風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)出口風(fēng)溫，增壓后的熱風(fēng)進(jìn)入惰性載體流化床，保證床內(nèi)的惰性載體粒子處于流化狀態(tài)，濾清液箱中的漿液輸送至干燥床區(qū)域，將漿液噴涂在惰性粒子表面，與高溫?zé)犸L(fēng)進(jìn)行熱質(zhì)交換，干燥后的漿液通過惰性粒子之間的碰撞研磨后，從惰性載體表面脫落，被氣體攜帶離開干燥床，進(jìn)入靜電除塵器前煙道，利用靜電除塵器捕集后混入粉煤灰，實(shí)現(xiàn)廢水的零排放。單臺(tái)干燥床的漿液處理量為1t/h,固體為200-400kg/h，因此固體含量極小，不會(huì)影響粉煤灰的出售。
2.7對(duì)電除塵及粉煤灰品質(zhì)的影響
采用煙氣濃縮蒸發(fā)技術(shù)處理脫硫廢水后，電除塵的粉煤灰氯離子含量會(huì)上升，廢水零排放系統(tǒng)調(diào)試期間，通過對(duì)粉煤灰氯離子深度連續(xù)化驗(yàn)，測(cè)得平均氯離子含量為0.027%（粗灰），0.064%（細(xì)灰）。表1為調(diào)試期間部分跟蹤測(cè)量數(shù)據(jù)。
表1 粉煤灰實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)Cl-（mg/L）
根據(jù)GB175-2007 《通用硅酸鹽水泥標(biāo)準(zhǔn)》的規(guī)定，硅酸鹽水泥中氯離子濃度不得超過0.06%，硅酸鹽水泥中粉煤灰的摻比一般不超過30%，因此，脫硫廢水中氯離子進(jìn)入粉煤灰對(duì)粉煤灰的品質(zhì)影響較小。
2018年09月，#2機(jī)組檢修時(shí)對(duì)電除塵內(nèi)部進(jìn)行了檢查，未發(fā)現(xiàn)明顯腐蝕現(xiàn)象，說明廢水零排放對(duì)電除塵設(shè)備未造成不良影響。
3 結(jié)論
采用煙氣余熱濃縮蒸發(fā)技術(shù)處理脫硫廢水，系統(tǒng)和設(shè)備簡(jiǎn)單，對(duì)機(jī)組安全運(yùn)行沒有任何影響，也沒有對(duì)超低排放設(shè)備造成負(fù)面影響，投資節(jié)省、系統(tǒng)運(yùn)行和維護(hù)費(fèi)用低，實(shí)現(xiàn)低成本脫硫廢水零排放。在國(guó)家能源集團(tuán)泰州發(fā)電有限公司#2機(jī)組進(jìn)行脫硫廢水零排放試驗(yàn)研究對(duì)本技術(shù)的推廣和應(yīng)用有較好的指導(dǎo)作用。
雖然這種脫硫廢水零排放處理工藝有很多優(yōu)點(diǎn)，但仍有進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì)的必要：干燥床熱源取自鍋爐送風(fēng)機(jī)熱內(nèi)再循環(huán)管道，冬季，鍋爐低負(fù)荷熱風(fēng)再循環(huán)系統(tǒng)投運(yùn)調(diào)節(jié)時(shí)對(duì)干燥床出力有影響，干燥床出力調(diào)整不及時(shí)容易發(fā)生噴咀堵塞，因此在后續(xù)工作中，可將干燥床熱源由鍋爐送風(fēng)機(jī)熱內(nèi)再循環(huán)管道改至鍋爐熱二次風(fēng)箱引出，減少鍋爐工況變化對(duì)干燥床出力的影響，并將干燥床增壓風(fēng)機(jī)改為變頻調(diào)節(jié)，提高干燥床出力調(diào)整的靈敏度，減少噴咀堵塞的機(jī)率。
