我國(guó)燃煤發(fā)電廠普遍采取石灰石一石膏濕法煙氣脫硫工藝。脫硫系統(tǒng)位于煙道的末端、除塵器之后，以石灰石或石灰的漿液作脫硫劑，在脫硫系統(tǒng)吸收塔內(nèi)對(duì)煙氣進(jìn)行噴淋洗滌，使煙氣中的SO2與CaO、水及空氣中的氧反應(yīng)生成硫酸鈣(CaSO4)，以石膏形式回收。
該工藝系統(tǒng)具有脫硫效率高;吸收劑利用率高;設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)效率高等特點(diǎn)。但其產(chǎn)生的脫硫廢水懸浮物、含鹽量及重金屬種類均較多，即使經(jīng)過(guò)了常規(guī)處理，依然具有高含鹽量、高腐蝕性等特征，較難處理。
1.脫硫廢水處理現(xiàn)狀
國(guó)內(nèi)電廠常規(guī)脫硫廢水處理通常采用加藥物化處理法，通過(guò)氧化、混凝、沉淀及pH調(diào)整，使廢水SS、CODCr、重金屬離子、氟化物等有害元素降至《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978-1996)的一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)限值以下，然后排放或復(fù)用。
加藥物化處理法處理后的脫硫廢水具有高含鹽量、高腐蝕性的特點(diǎn)，基本不為城市污水處理廠接受。由于其對(duì)設(shè)備腐蝕性較大，亦難以進(jìn)入系統(tǒng)廣泛回用。目前主要回用于干灰調(diào)濕、灰場(chǎng)噴灑、煤場(chǎng)噴灑、水力除渣等工藝系統(tǒng)。
現(xiàn)今，絕大多數(shù)電廠干灰利用良好，缺乏灰場(chǎng)噴灑、調(diào)濕的實(shí)施條件;而廢水若進(jìn)入煤場(chǎng)噴灑系統(tǒng)，會(huì)隨燃煤進(jìn)入燃燒系統(tǒng)，所含鹽分因水分蒸發(fā)而結(jié)晶，可能會(huì)導(dǎo)致鍋爐燃燒器及燃燒器邊側(cè)爐管產(chǎn)生嚴(yán)重的腐蝕;電廠采用干排渣后耗水量也將明顯減少。基于上述原因，脫硫廢水的最終處置問(wèn)題將引起國(guó)內(nèi)電廠的廣泛關(guān)注。
2.脫硫廢水“零排放”的處理工藝
為實(shí)現(xiàn)脫硫廢水“零排放”，目前國(guó)內(nèi)外燃煤電廠一般在常規(guī)處理基礎(chǔ)上，采用相對(duì)成熟的熱蒸發(fā)工藝，對(duì)脫硫廢水進(jìn)行深度處理，將其中水分完全蒸發(fā)。蒸發(fā)工藝主要包括“熱蒸發(fā)器處理工藝”及“煙道氣蒸發(fā)工藝”。
2.1 熱蒸發(fā)器處理工藝
脫硫廢水熱蒸發(fā)器處理工藝主要原理為，脫硫廢水經(jīng)分配裝置均勻分配于蒸發(fā)器加熱管內(nèi)(外)，在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中與管外(內(nèi))加熱蒸汽進(jìn)行熱交換。脫硫廢水被加熱蒸發(fā)為濃晶漿，然后經(jīng)過(guò)脫水實(shí)現(xiàn)鹽類晶體與水的分離。目前熱蒸發(fā)結(jié)晶技術(shù)主要有多效蒸發(fā)(MED)法和機(jī)械熱壓縮蒸發(fā)(MVC)法。
2.1.1 多效蒸發(fā)工藝(MED)工藝
多效蒸發(fā)工藝(MED)是將一系列的水平管降膜蒸發(fā)器或垂直管降膜蒸發(fā)器串聯(lián)起來(lái)并被分成若干效組，用一定量的蒸汽輸入，通過(guò)多次的蒸發(fā)和冷凝，從而得到多倍于加熱蒸汽量的蒸餾水。效級(jí)越多越投資越高，一般為3效到5效，鍋爐蒸汽供到最濃的蒸發(fā)效，把該效的廢水蒸發(fā)到最終濃度排到結(jié)晶系統(tǒng)進(jìn)一步作結(jié)晶處理;產(chǎn)生的再生蒸汽送到中間效作為能量來(lái)源，依次向前送最終到第一效作為能量來(lái)源。
多效蒸發(fā)工藝(MED)需要消耗大量的蒸汽熱能，在使用電廠低品質(zhì)低壓蒸汽能量時(shí)，運(yùn)行費(fèi)用下降，提高使用的經(jīng)濟(jì)性。
2.1.2 機(jī)械熱壓縮蒸發(fā)(MVC)工藝
機(jī)械熱壓縮蒸發(fā)(MVC)法是將蒸發(fā)技術(shù)與熱泵技術(shù)相結(jié)合，通過(guò)熱泵(機(jī)械蒸汽壓縮機(jī))將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，再將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為熱能，把蒸發(fā)器蒸發(fā)出來(lái)低品位的二次蒸汽經(jīng)壓縮機(jī)壓縮，使其壓力、溫度升高，熱焓增加，形成高品位的蒸汽，再送到蒸發(fā)器的加熱室當(dāng)作加熱蒸汽使用，使料液維持沸騰狀態(tài)，而加熱蒸汽本身則冷凝成水。
因此蒸汽就得到了充分利用，回收了潛熱，又提高了熱效率，產(chǎn)生蒸汽的經(jīng)濟(jì)性相當(dāng)于多效蒸發(fā)的30倍，相比多效蒸發(fā)節(jié)能效果相當(dāng)明顯。采用蒸發(fā)的方式處理廢水，適應(yīng)性強(qiáng)，主要工藝幾乎不受水質(zhì)情況影響，針對(duì)各種廢水只需要考慮結(jié)垢和沸點(diǎn)上升因素對(duì)設(shè)備進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整即可。
2.1.3 熱蒸發(fā)器處理工藝小結(jié)
多效蒸發(fā)工藝(MED)法、機(jī)械熱壓縮蒸發(fā)(MVC)等熱蒸發(fā)結(jié)晶技術(shù)可實(shí)現(xiàn)脫硫廢水零排放，是目前較為成熟的一種廢水零排放處理工藝，國(guó)內(nèi)已有投運(yùn)的實(shí)例。其主要缺點(diǎn)是投資費(fèi)用和運(yùn)行費(fèi)用均較貴，應(yīng)用經(jīng)濟(jì)性稍差。MVC法與MED法投資相當(dāng)，MVC法年運(yùn)行費(fèi)用相對(duì)較低。
2.2 煙道氣蒸發(fā)工藝
脫硫廢水煙道氣蒸發(fā)工藝是將脫硫廢水霧化后噴入空氣預(yù)熱器和靜電除塵器間的高溫?zé)煹?，利用熱煙氣使廢水完全蒸發(fā)，蒸發(fā)產(chǎn)生的蒸氣進(jìn)入脫硫吸收塔進(jìn)行循環(huán)利用;廢水中的污染物轉(zhuǎn)化為結(jié)晶物或鹽類等固體，隨煙氣中的飛灰一起被電除塵器收集下來(lái);從而實(shí)現(xiàn)脫硫廢水的零排放。
由于進(jìn)入電除塵器(ESP)的鍋爐煙氣溫度較高、量很大，而W-FGD廢水量比較小，廢水噴入煙氣后，煙氣一般仍處于不飽和狀態(tài)，因此控制煙氣溫度高于酸露點(diǎn)溫度，便不會(huì)腐蝕煙道和電除塵器。[1]脫硫廢水噴入后，煙道煙氣溫度下降3℃左右，煙氣濕度增加0.5%左右，有利于降低粉煤灰的比電阻，提高了除塵器的除塵效率。
煙氣濕度增加，還可減少煙氣脫硫工藝過(guò)程水的用量。有實(shí)驗(yàn)表明在靜電除塵器入口煙道噴入脫硫廢水，蒸發(fā)后，煙氣細(xì)顆粒物粒徑由0.15增加到1.0μm左右。典型工況下，電除塵前蒸發(fā)脫硫廢水可提高PM2.5脫除效率約10%。
煙道氣蒸發(fā)工藝具有工藝簡(jiǎn)單、占地面積小、無(wú)二次污染、投資和運(yùn)行費(fèi)用較低、可充分利用廢熱等優(yōu)點(diǎn)。但該工藝的應(yīng)用也有一定的隱患：
一、脫硫廢水在進(jìn)入除塵器電極前需要完全蒸發(fā)，控制煙氣溫度高于酸露點(diǎn)溫度，否則會(huì)對(duì)除塵器電極板造成腐蝕。
二、脫硫廢水蒸發(fā)后，未被除塵器完全捕集的煙氣中高腐蝕性的含氯物質(zhì)，在脫硫塔或是其他設(shè)備上積累，可能引起嚴(yán)重腐蝕，增加運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用;
三、脫硫廢水中重金屬等物質(zhì)在飛灰中的富集影響飛灰品質(zhì)，從而影響其再利用。
3.結(jié)論與建議
綜上所述，若燃煤電廠在脫硫廢水常規(guī)處理的基礎(chǔ)上，采用“熱蒸發(fā)器處理工藝”或“煙道氣蒸發(fā)工藝”對(duì)脫硫廢水進(jìn)行深度處理，可將廢水中水分完全蒸發(fā)。但“熱蒸發(fā)器處理工藝”的投資及運(yùn)行成本較高;而“煙道氣蒸發(fā)工藝”可能帶來(lái)的腐蝕等安全問(wèn)題。
因此鑒于不同電廠脫硫廢水水質(zhì)和煙氣溫度差異較大，改造前要全面考慮管道腐蝕、除塵器極板腐蝕以及脫硫塔相關(guān)設(shè)備腐蝕、煙氣排放溫度過(guò)低及經(jīng)濟(jì)性等問(wèn)題。
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