(华能(天津)煤气化发电有限公司 300450)
摘要：我国经济在发展的过程中，水污染问题逐渐加剧，水资源逐渐缺乏，成为制约我国经济发展较为重要因素之一，因此对水资源的节约是目前工作的重要内容，在整体煤气化联合IGCC电厂确保废水零排放，以此达到节水的目的。将废水蒸发零排放技术较好的应用到IGCC电厂中，以此能够避免水资源污染。
关键词：废水蒸发技术；IGCC电厂；零排放
前言：我国经济发展以来，洁净煤发电技术是国际中能源领域的竞争热点。整体煤气化联合循环发电是一种新型发电技术，具有洁净、节水以及高效等优势，是21世纪经济能源发展重要方向。为了节约我国水资源，促进工业经济与水资源协调发展，政府提出了零排放技术，并且要求在一些领域中应用废水循环利用技术，以此确保在IGCC电厂中使水资源能源的充分利用，以此达到节约水资源的目的。
1 IGCC技术概述
IGCC技术在应用的过程中有一定的流程，是将煤粉加压输送至放置在汽气化炉中和纯氧进行燃烧反应，从而得到一定量的煤气合成气（主要成分为氢气、一氧化碳），再通过对其进行有效的净化处理，脱除硫化氢等酸性气通过随后进入到输送至燃气轮机中做功发电组得到电量，在此过程中燃气轮机高温排期排气通过余热锅炉将热量进行有效的回收交换，以此形成蒸汽最后发电。回收的蒸汽输送至蒸汽轮机做功发电，以此达到燃气—蒸汽联合循环发电。
IGCC技术是世界上公认的最清洁的煤炭利用技术，在荷兰、美国以及西班牙等国家电厂有较好的应用效果，逐渐从示范期过渡到商业期，供电效率高达45%，并且在此基础上成为新型环保标准[1]。IGCC技术具有较好的环保性能，能够与达到天然气进行有效的联合循环发电的排放标准，在设计选择的过程中，具有较为广泛的选择性，能够对煤、液体等废料进行处理，可节约1/3的水。
2 IGCC电站排水系统特点
首先，由于废水中含有较多污染物，成分比较复杂，需要通过气化岛污水处理单元进行排水，在此环节会产生一些悬浮物，而且还含有酚、氨氮等，该有机物含量与标准含量相对较高。其次，因一些装置在运行的过程中会产生一定的污染，这就需要进行处置设备使用，一些水中含有一些有害物质，如工艺气凝液或者酸性气凝液等，需要将其排入到事故废水池，再对其实施全面处理，在此过程中不能向外排出[2]。
3 IGCC电站节水原则
电厂在运行的过程中需要使用到一些水源，从对水质要求角度进行分析能够将其分为以下两类：（1）一般情况下应当采用高质水源，比如锅炉补充水、生活用水等。（2）另一类用水需要使用低质水源，比如工业水水以及冲洗用水等[3]。
在进行设计的过程中，应当根据要求的差异性对水质进行针对性分类供水，并且在此基础上还需要不同供水进行分级。根据IGCC电站不同系统需求的水质，使用符合要求的排水，从而使水源复用率得到有效的提升。
4 IGCC电站节水措施
4.1 循环水系统
在对冷却水量进行确定的过程中，需要与整个循环水系统的优化统一实施，气化岛中的一些循环水量与供水压力有一定差异性，使用不同冷却系统，并且根据汽轮机特性进行优化计算。将除水器装设在淋水装置上方，能够有效降低风损失率。在冷却塔补给水管入口部位进行浮球阀装设，以此对水池水位进行控制，进而有效节约水资源。
4.2 辅机闭式循环冷却水系统
为了使冷却水排放量以及工业水消耗量降低，需要对一些用水进行回收利用，并且在此基础上对一些辅机设备采用闭式循环冷却水系统进行冷却，同时还需要采用此种系统进行补水，闭式循环冷却水系统在进行补水期间主要以除盐水为主。冷却闭式水换热器的二次冷却水用开式循环水。
4.3 锅炉补给水系统
锅炉补给水系统的节水工作对电厂节水尤为重要，一般情况下根据锅炉补给水质量进行回收，并且在此基础上还需要通过蒸汽减温方法对回收水重复利用，以此达到有效节约水资源的作用。在对锅炉补给水进行处理的过程中，主要使用以下设备：循环水排污水、生水箱、调节型纤维过滤器、自清洗过滤器以及除盐水泵[4]。在应用锅炉补给水系统的过程中，主要使用了循环冷却水排污水，这在较大程度上能够使污水排放率得到有效降低，并且在此基础上利用回收水。
4.4 电站用水的循序使用
电站在进行水循环使用的过程中，应当把水质较高系统的排水补给到水质较低的用水系统中，在此过程中对污水进行有效的回收利用，以此作为锅炉补给水的原水，这在一定程度上能够有效节约水资源。把工业废水进行处理的储水作为系统补给水以及绿化用水等。因IGCC电厂中对废水进行回收之后，依然有一些盐分相对比较高的废水无法进行全部回收，可以将此部分废水通过蒸发实施回收。
5 蒸发技术在废水零排放中的应用
通过IGCC电厂使用节水工艺能够提升用水效率，为了确保IGCC电厂工业废水零排放，在使用节水系统的过程中，需要使用电渗析以及反渗透膜等技术把废水回收，由于一些含盐量较高的废水不能回收，因此采用蒸发工艺是实现废水零排放的较好方法。
在对含盐量较高的废水进行蒸发处理之后，能够回收含盐量小于10 mg/L的高质量水，剩余能废水过其他方法进行蒸发处理，比如结晶以及干燥等方法，将废水中的盐分固体当做固体废弃物进行处理，在处理的过程中，由于需要成分不同，需要采取多种处理方法。在对废水进行零排放的过程中，主要使用蒸发技术，其中主要技术便是降膜式机械蒸汽压缩再循环蒸发技术，这是处理盐分较高废水较为理想的方法。在使用降膜式机械蒸汽压缩再循环蒸发技术进行废水处理的期间，正常运行的情况下，在废水蒸发的过程中离不开热能的消耗，此热能一般情况下是蒸汽冷凝释放的热量。在运行期间不会流失潜在的热能，只是蒸发器中的废水、蒸汽等对电能有不同程度的消耗。如果使用蒸汽当做热能的情况下，水量的不同消耗的热能也有一定的差异性，在使用机械压缩蒸发技术的过程中，处理1吨含盐废水需要使用30度电能。若使用多效蒸发技术，在较大程度上能够使工作效率得到全面提升，但是在此过程中会使设备操作期间的复杂性有不同程度的提高，并且在此基础上也在一定程度增加了设备投资[5]。
机械压缩蒸发器的工艺流程主要表现在以下几个方面：（1）把含盐废水中的PH值进行调整，进入板框式换热器。（2）将废水进行加热，再通过除氧器去除二氧化碳以及氧气等，这在较大程度上能够降低对系统腐蚀。（3）将浓盐水与浓缩器低槽中的盐水进行融合，再将其输送到换热器顶部水箱。（4）将盐水流入到管内，并在管内壁中进行均匀分布，流至底槽。在此过程中一些盐水会沿管壁下流，对管外蒸汽进行吸收而蒸发，最后下降到底槽。（5）在压缩机中投入底槽蒸汽，再通过压缩的方式将蒸汽在压缩器中进行压缩。（6）过热压缩蒸汽中的余热会进入到换热管壁，在此过程中加热管壁中的温度较低的盐水，使之在换热管外壁上冷凝。（7）冷凝水顺着管壁向下流动，流入到浓缩器底部，在此过程中冷凝水流入到换热器，再加热新的盐水，最后对其存储。
结语：
综上所述，IGCC电厂在发展的过程中，为了达到废水零排放的目的，使用了废水蒸发零排放技术，在应用该技术期间，能够有效解决高盐度废水难回收问题。废水蒸发零排放技术主要适用于水资源缺乏地区，并且还适用于环境排放受限以及生态环境脆弱等地区，为此提供了有效废水零排放方案，比如在我国陕西、内蒙古以及新疆等地区，能够解决水资源匮乏问题，以此为当地经济的发展奠定良好的基础。
参考文献：
[1]聂美园. 大型煤气化（IGCC）发电厂空分系统噪声控制工程[J]. 中国环保产业, 2019(10)：62-63.
[2]晋银佳, 孙海峰, 王丰吉, et al. 燃煤电厂高盐废水“零排放”处理工艺及技术经济分析[J]. 华电技术, 2017(12):46-49.
[3]曹蕃. 燃煤电厂废水零排放技术路线研究[J]. 华北电力技术, 2017(12):54-55.
[4]沈恒, 付玉玲, 周琦. 高含盐废水零排放领域中蒸发结晶技术的应用研究[J]. 科学与信息化, 2017(18):101-101.
[5]林高平. 浅谈废水零排放与钢铁企业的水资源管理[J]. 资源再生, 2019(7):14-15.