亿川科技（成都）有限责任公司 王玉富，董玉泉，黄丹

湿法烟气脱硫工艺是全球使用最多的一种烟气脱硫工艺，欧美日等发达国家约有90%的火力发电厂采用该工艺技术，因为这个工艺脱硫效率非常高，广泛的适应性成为现在燃煤电厂烟气脱硫的主要工艺[1]。脱硫吸收塔内的脱硫溶液连续的循环，这个过程中会积累氯离子和重金属元素等污染物。脱硫系统中不断富集的氯离子不仅会降低脱硫系统的效率，还会降低脱硫石膏的质量，所以，脱硫吸收塔要间隔一定时间排放设定量的废水，这些排出来的废水就是脱硫废水。

一、脱硫废水的水质特征及零排放的迫切性

（1）酸性、腐蚀性高：PH值变化范围4~6.5。

（2）悬浮物含量高：由于采用石灰石做为脱硫剂，废水中的悬浮物达到10000ppm以上。

（3）高含盐量：各个电厂的工艺水质、煤种以及运行情况不同，含盐量大约在50000ppm左右，其中CL离子可以达到20000ppm。

（4）水质不稳定：受煤质、水质、石灰石源等组分影响，并且水质参数波动范围大。

（5）高硬度：Ca2+、Mg2+浓度平均＞3900ppm，最高值＞14000ppm。

依照标准DL/T5196—2016《火力发电厂烟气脱硫设计技术规程》中的要求，产生脱硫废水的电厂必须设置脱硫废水的处理装置，脱硫废水一定要经过处理才可以外排。然而脱硫废水采用传统的化学沉淀法处理后外排依然会对环境造成污染。特别是2015年4月，国务院发布《水十条》[2]，国家狠抓工业污染防治，脱硫废水因其水质特殊、处理难度高，污染后果严重引起业界关注。

2017年5月，中华人民共和国国家环境保护标准HJ2301-2017发布《火力发电厂污染防治的可行性技术指南》中规定脱硫废水的零排放技术采用烟气蒸发技术或者蒸发结晶技术[3-6]。本文响应国家政策，总结了目前两种脱硫废水工艺的使用情况，并且得出比较适用的废水零排放方案。

二、脱硫废水零排放技术

烟道蒸发工艺是采用双流体雾化系统或者旋转雾化系统将高盐废水高度雾化后喷射入电厂原主烟道或新建的旁路烟道内，高盐废水雾滴经过高温烟气加热快速蒸发，废水中的溶质盐结晶，除尘器将结晶盐和烟气中的飞灰一块捕捉。

蒸发结晶工艺是采用热水、电、烟气或蒸汽等热源，利用MED或MVR蒸发，将蒸发出的水蒸气冷凝成液态水补充给冷却塔、锅炉等，脱硫废水中的溶质盐经过蒸发后结晶，结晶盐经过干燥后打包运输到厂外，综合利用结晶盐或者作为危废处理，避免产生二次污染。

（一）国外应用情况

见表1-2。

表1 蒸发结晶废水零排放工艺在国外的工程案例[5]

表2 烟道蒸发零排放工艺在国外的工程案例[6]

（二）国内应用情况

表3 脱硫废水零排放处理技术对比

1.A电厂脱硫废水处理

A电厂拥有国内首台脱硫废水零排放系统，该厂是采用“预处理+蒸发+结晶”工艺，脱硫废水为全厂的末端废水，其pH为5～7，盐含量高达25000～45000ppm，含有Cl-、悬浮物高达20000ppm、过饱和的亚硫酸盐、硫酸盐与重金属等，该废水易结垢，腐蚀性强。

要完全蒸发高盐废水，必须去除废水的硬度，以免处理设备出现结垢和腐蚀现象，采用“多级预处理+多级多效蒸发结晶技术”脱硫废水零排放技术[7]，使用蒸气做为热源，处理大约22m3/h的脱硫废水，实现了废水中的溶解盐和污泥的分离，处理后的水质非常高，和蒸馏水水质相近，直接用于冷却塔，整个工艺没有废水外排。

工程投资约9750万元，运行费用为180元/吨水[8]，该方案投资额度大，运行成本高。

2.B电厂脱硫废水处理

B电厂和A电厂都是采用“除硬预处理+多效蒸发+干燥结晶”工艺，采用和A电厂一样的除硬预处理技术，采用和A电厂不同的多效蒸发+干燥结晶工艺，使用两效MED干燥装置以及两级MVC蒸发装置，脱硫废水处理量约20m3/h，处理后的水质类似蒸馏水，蒸馏水回用至电厂工业用水。

工程投资约6000万元，运行费用较A电厂大幅下降，约50元/吨水，但是蒸发系统容易结垢，清垢周期频繁，系统运行不够稳定，并且产生的结晶物为固废，处理费用高。

3.C电厂脱硫废水处理

C电厂使用低温烟气闪蒸浓缩+主烟道烟气干燥技术，该厂的工艺分两段，其中主烟道烟气干燥系统已经稳定运行3年以上，烟道未出现结垢现象，电袋除尘器未出现异常。预处理和低温闪蒸为另外一个供应商提供。该厂盐含量约55000ppm，Cl-的含量在10000ppm。

该厂废水处理量为30m3/h，总投资约4900万元。其中，主烟道系统蒸发废水量15m3/h，脱硫废水经过气液双流体雾化系统高度雾化后将喷喷入空预器和除尘器之间烟道，实现固液分离，废水的溶剂蒸发成水蒸气进入脱硫吸收塔回用，污染物被除尘器捕捉进入灰库，实现废水的零排放；投资约2900万元，运行成本约9元/吨水。

4.D电厂脱硫废水处理

D电厂采用“双碱法+双膜法+旁路烟气蒸发”处理方法，该厂总的废水量是8m3/h。脱硫废水双碱法除硬后用双膜法浓缩，浓缩后浓水进入新建的自空预器前引出烟气的旁路烟道内蒸发，废水蒸发后水蒸气和污染物盐随烟气重新汇入除尘器前主烟道内，污染物被除尘器捕捉进入干灰，水蒸气进入脱硫吸收塔中回用。

项目投资3500万元，运行费用约30元/吨水，并且抽取空预器前烟气还会增加煤耗量。

（三）脱硫废水零排放处理技术总结

采用蒸发结晶技术还是烟道蒸发技术都能实现废水零排放的要求。

蒸发结晶技术的关键是整个系统运行成本和蒸发设备的防腐蚀、结垢性能以及衍生物的处理。蒸发结晶产混盐的工艺路线处理固废甚至危废的费用极高，蒸发结晶分盐的技术路线制出的产品也不能作为商品盐用于流通。（2016年5月1日发布的GB/T5462-2016《工业盐》规定：海水（含沿海地下卤水）、湖盐或盐湖卤水、岩盐或地下卤水为原料制成的工业用盐），这些因素都制约蒸发结晶技术的使用。

烟道蒸发技术的关键是工艺系统否会影响电厂相关设备的运行及粉煤灰的再利用。通过对国内的实际运行案例的调研，烟道蒸发工艺不会影响低低温省煤器和电袋除尘器的正常运行；粉煤灰的再利用根据每个电厂的脱硫废水水质的不同需单独计算评估，国内现有案例来看，都不影响粉煤灰的再利用；其中旁路烟道蒸发技术要抽取空预器前的高温烟气会降低锅炉的效率，额外增加运行成本。

三、结论

全球对环保的要求越来越高，废水的污染处理已经上升到国家战略层面，采用合适的高盐废水零排放处理技术是电厂必须面对的抉择。运行成本作为长期连续的费用支出，在火电厂负荷率普遍降低的国情下，投资费用低廉，特别是低运行成本的工艺路线必将成为电厂的首选工艺。因此，建议采用烟道蒸发技术处理脱硫废水。

相关链接

2015年4月16日，国务院发布了《水污染行动计划》(《水十条》)，国家将强化对各类水污染的治理力度，脱硫废水因成分复杂、含有重金属引起业界关注。在此背景下，某些地区要求电厂关闭废水外排日，实现脱硫废水的零排放。

目前，国内脱硫废水零排放技术主要有3种，分别是蒸发池、蒸发结晶及烟道蒸发。蒸发池是通过自然蒸发减少废水体积的一种方法，在美国约有10余个电厂应用此技术进行脱硫废水的处理。蒸发池的处理效率取决于废水水量而非污染物浓度，因此，该方法适用于处理高浓度、总量少的含盐废水。此外，蒸发池处理废水成本低，适用于土地价格低的半干旱或干旱地区使用。但是此技术需要做防渗处理，且当废水处理量大时，所需土地面积增加，处理成本增加。为提高蒸发池的蒸发速率，减少蒸发池的占地面积，可考虑采用机械雾化蒸发。机械雾化蒸发技术利用高速旋转的扇叶或是高压喷嘴将废水雾化成细小液滴，通过液滴与空气的强烈对流进行蒸发。在上世纪90年代，此技术已经应用于矿井高含盐水及电厂高含盐水的处理。但该技术存在液滴的风吹损失，造成周边环境的盐污染。

蒸发结晶技术主要包括3个步骤，即预处理+膜/热力浓缩+结晶:预处理主要是去除脱硫废水中的硬度离子;浓缩主要是将脱硫废水减量化，产生可用水和浓水;浓水经过结晶器形成盐分然后回收利用或者填埋。蒸发结晶技术是一项成熟的技术，在国内外都有部分应用，但经济上存在着投资和运行费用高等问题，限制了此技术的广泛应用。