沈林
大唐略阳发电有限责任公司 陕西汉中 724300
摘要：近几年，随着工业化和城市化的快速发展，我国部分地区雾霾天气严重，大气污染日趋严重,二氧化硫是最常见的大气污染物之一，对农作物和人体健康等方面造成巨大损害,成为制约我国和社会可持续发展的重要因素。随着人们生活水平提高，对SO2排放治理非常迫切。绿色发电成为发电厂未来发电的战略方向，目前大部分火电厂烟气脱硫采用炉外石灰石-石膏湿法烟气脱硫装置的工艺，去除烟气中的二氧化硫，脱硫中产生废水，由于悬浮物和溶解固形物超标，煤质中氯含量较设计值超过很多，导致吸收塔氯离子浓度升高，影响吸收塔正常运行，限制了脱硫废水的循环利用。脱硫废水处理是火电厂工业废水处理的难题，如何选择合理处理工艺优化技术措施，使处理废水达到重复利用目的，是发电企业面临的重要问题。本文对火力发电厂脱硫废水零排放改造进行探讨。
关键词：脱硫废水；蒸发法；烟道处理法
1脱硫废水终端处理技术路线
各电厂锅炉燃烧煤种、脱硫系统补充水水质和废水排放周期等不相同，造成脱硫废水的水质和水量不相同。大部分电厂的脱硫废水只经过过滤、絮凝、沉淀等方法的简单处理，废水中悬浮物和钙硬度有所降低，但钙、镁硬度仍然维持在很高水平。此外，废水中氯离子、硫酸根离子等离子浓度也较高，回用后不利于脱硫系统健康稳定运行，且易造成下游用水系统结垢腐蚀。因此，需充分考虑水量和水质特征，选取合理的脱硫废水终端处理手段。
2脱硫废水终端处理改造方案介绍
某电厂原有脱硫废水处理系统采用离心脱水机配合中和、絮凝、沉淀药剂对脱硫废水进行处理，出水水质较好，为终端处理奠定了基础条件。结合现状，主要有烟道蒸发技术、旁路浓缩罐烟道干燥、机械蒸汽再压缩、旁路高温烟道蒸发四种改造方案，对四种方案进行简单对比。
2.1烟道蒸发方案
首先新建脱硫废水软化系统，采用软化技术对脱硫废水进行处理，通过加入NaOH去除脱硫废水中大量的Mg2+，加入Na2CO3去除Ca2+，降低脱硫废水含盐量。软化后的脱硫废水主要去向为渣水系统及烟道。烟道蒸发雾化系统安装在空预器与除尘器之间的烟道上，喷枪插入位置选择在烟道上升端的底部，即空预器后5m处。配备2台空气压缩机（1运1备）、4组喷嘴和4组蒸汽或超声波吹灰器。为保证烟道的蒸发温度，采用旁路法从空预器前烟道抽烟气补充到空预器后的烟道内，抽气量约为总烟气量的3%～5%。该方案的技术难题和应对措施如下：
2.1.1烟道积灰问题
产生原因：喷入的废水虽然已雾化，但仍加大了烟气的湿度，使飞灰和大颗粒物质凝聚在一起，使得更多的大颗粒物体无法被烟气裹挟进入电除尘，从而沉积在烟道的底部；脱硫废水中含有的大量可溶性盐在蒸发过程中析出，与灰结合形成较大颗粒，会在烟道里形成沉积；喷嘴位置和方向选择不当，使废水雾滴喷到烟道内部支撑杆或烟道内壁上，造成水膜积聚。
应对措施：在竖直烟道底部设置灰斗，定期排灰；在水平烟道上容易积灰的位置设置蒸汽或声波吹灰器；通过数值模拟并结合烟道内部结构图纸，合理选择喷嘴位置和布置方式，避免雾滴直接喷到支撑杆或烟道内壁上。
2.1.2喷嘴堵塞问题
产生原因：脱硫废水悬浮物含量较高，长期运行会造成喷嘴和管道堵塞；含盐量较高，盐分受热析出容易造成喷枪内部和喷嘴周围堵塞。
应对措施：对脱硫废水进行预处理（沉淀絮凝），降低悬浮物含量到200mg/L以下；定期对喷枪和管道进行水冲洗；针对每一根喷枪，适当增加压缩空气的用量，并合理选择废水喷水量；采用其他先进技术避免盐分析出在喷枪和喷嘴周围的积聚。
2.1.3雾滴蒸发不完全问题
产生原因：烟道长度不够；雾化液滴粒径过大；废水喷入量较大；因负荷影响，烟温不够高。
应对措施：通过数值模拟并结合烟道图纸，合理选择喷嘴位置，确保有足够长的烟道使雾滴蒸发完全；选择合适的喷嘴，确保喷出的雾滴的粒径尽可能小；实时监控烟温情况，通过自动控制系统控制废水的喷水量，当烟温低于115℃时，自动停止投运。
2.2?旁路浓缩罐烟道干燥方案
设置废水处理浓缩塔，利用电除尘器与脱硫塔之间的高温烟气的热量蒸发从脱硫石膏旋流器出来的脱硫废水，从而达到以废治废及脱硫废水减量的目的。该方案的技术难题和应对措施如下：
2.2.1系统腐蚀问题
产生原因：脱硫废水被蒸发浓缩后，pH值可降到1～2左右，腐蚀性较强。脱硫废水浓缩液会对浓缩塔、管路、仪表和水泵等造成腐蚀。
应对措施：所有与脱硫废水接触的部件均做好防腐处理，防腐处理的效果影响到系统运行的稳定性和可靠性。
2.2.2系统堵塞问题
产生原因：脱硫废水未经预处理，废水中悬浮物和含盐量较高。这容易造成浓缩塔上部除雾器部分的堵塞，浓缩池到压滤机的管道也容易被堵塞。
应对措施：定期对除雾器和浓缩液排出管道进行冲洗。
2.2.3系统可靠性问题
产生原因：本技术目前国内外只有一套1.5m3/h处理能力的中试装置，将装置放大到5m3/h处理能力时，则存在潜在的更严重的腐蚀和堵塞的问题。
2.2.4固废处理问题
产生原因：目前，根据生态环境部文件，该装置压滤得到的滤饼虽不属于危废，可以堆放到灰场。但是，这种废弃物的成分复杂，重金属含量高，将来存在被列为危废的可能。
2.2.5场地布置问题
产生原因：据估算，每个浓缩塔及配套设备的占地面积约40～50m2，则4个浓缩塔的占地面积则比较大。据现场勘查，#3机组的浓缩塔可建在#3机组西侧的空地处，#4机组的浓缩塔可建设在#3、#4厂房中间的空地处。由于场地限制，该设备的布置难度较大。
2.3机械蒸汽再压缩方案（MVR）
方案设计采用石灰-烟道气净化+两级MVR蒸发结晶+母液循环利用的技术路线。针对脱硫废水Mg2+含量较高的特点，首先在一级反应池中添加石灰、碳酸钠和一定量的絮凝剂对脱硫废水进行软化，去除废水中的Mg2+；此时的废水中的Ca2+含量仍然较高，在二级反应池中通入一定量的烟道气，烟道气可以取自脱硫塔出口的净烟气，利用烟道烟气中的CO2去除废水中的Ca2+；然后将废水引入过滤装置中进行过滤处理，软化和过滤产生的污泥集中处理。经过过滤处理的废水依次通过两级MVR蒸发结晶装置，通过后的浓缩母液继续返回到一级反应池的入口进行循环。两级MVR蒸发结晶装置产生的混盐和冷凝水集中处理。主要存在以下几个技术难题：（1）运行费用问题：该方案需要严格的预处理工序，因脱硫废水硬度和悬浮物高，预处理成本较高，这使得该方案的整体运行费用偏高；（2）系统可靠性问题：该方案工艺比较复杂，而且脱硫废水品质较差，这使得系统的可靠性和稳定性存在较大风险；（3）占地面积问题：该方案的设备占地面积在1000m2以上，这对整体布局比较紧凑的电厂提出较大挑战。
2.4旁路高温烟道蒸发
此方案与烟道蒸发方案原理相同，是基于喷雾干燥（SDA）技术的应用方案，即将液体按要求雾化喷入干燥塔在热气体干燥下成为粉末的技术。可将脱硫废水经过雾化成平均粒径10~60μm的细雾滴喷入旁路烟道内，利用空预器前的锅炉热烟气作为热源，在旁路烟道内将废水蒸发，水分进入烟气中，废水中的盐类干燥后被收集下来，达到脱硫废水终端处理的目的。
2.5?四种改造方案简单比较分析
烟道蒸发方案涉及的烟道蒸发技术要求烟道温度高于120℃，并在低于115℃时停止喷雾，对脱硫废水水质有一定的要求，即氯离子浓度不超过23000mg/L，钙离子浓度不超过30000mg/L；对喷嘴性能、烟道流场有较高要求，易于发生烟道积灰。
结束语
火电厂脱硫废水零排放改造方案技术路线成熟，可根据脱硫系统实际情况进行选取，改造后可实现脱硫废水全部处理，有利于保持脱硫系统浆液品质稳定，保证脱硫系统脱除效率，烟气二氧化硫稳定达标排放，降低企业环保风险，对保护周边生态环境起到积极作用。