作者：孙 丹 （宁夏京能宁东发电有限责任公司，银川 ７５００００）

摘 要：介绍了蒸发结晶技术与烟道蒸发技术的工艺原理及流程，并分别对多效蒸发结晶、蒸汽机械再压缩结晶、 烟道喷雾蒸发及旁路烟气蒸发工艺的处理效果、运行可靠性及经济成本等因素进行了详细的分析与比较，结果表 明：旁路烟气蒸发技术具有占地面积小、系统简单、运行可靠性高等优点。

关键词：多效蒸发结晶；蒸汽机械再压缩结晶；烟道喷雾蒸发；旁路烟气蒸发；固化处理

鉴于湿式石灰石－石膏法脱硫废水富集了大量 的悬浮物、盐分、重金属等成分，极易造成工艺系统 结垢、管道堵塞、腐蚀、重金属中毒及水环境污染等 事故的发 生，俨 然 成 为 火 电 厂 最 难 处 理 的 废 水 之 一［１－２］。脱硫废水作为终端处理废水，经过“中和、混 凝、沉淀”传统的三联箱化学絮凝、沉淀工艺处理 后，水体中悬浮物、重金属等杂质得到有效清除，但 仍然残存大量的 Ｃｌ－ 、Ｆ－ 等溶解性离子，不满足达 标排放的要求［３－４］。可见，对脱硫废水实施终端固化 处理工艺是实现火电厂废水零排放、环保减排的重 要工艺措施。 近年，国内外众多学者致力于脱硫废水终端固 化处理工艺的研究，主要为自然蒸发结晶、水泥固化 处理、蒸发结晶及烟气蒸发处理四大相关领域，鉴于 蒸发塘等自然蒸发结晶工艺受限于场地、气候及环 境污染等因素［５］、水泥固化受限于施工作业条件、水 泥消耗量大等众多不利影响因素［６－７］，蒸发结晶及烟 气蒸发处理两种工艺因其可实施性强等优势已成为 脱硫废水终端固化处理的主要选择工艺。本文主要 针对蒸发结晶及烟气蒸发处理两种主流工艺的工艺 参数、实施条件、经济性等因素进行详细分析，为火 电厂环保减排及废水零排放的深度研究及工程实施 提供理论依据。

１ 蒸发结晶处理工艺

目前，国内在废水蒸发结晶领域应用较成熟的 工艺主要有多效蒸发结晶工艺和蒸汽机械再压缩结 晶工艺。宏观而言，多效蒸发结晶及蒸汽机械再压 缩结晶均需配置结晶器，当终端固化物盐类纯度要 求较高时，二者对脱硫废水预处理及单元减量工艺 要求较高，反之可以采用晶种法蒸发结晶工艺，不需要严格的预处理工艺便可得到结晶盐［８］。多效蒸发 结晶及蒸汽机械再压缩结晶工艺在国内发电行业均 有应用实例，但伴随带来结垢、堵塞等弊端。下面分 别对多效蒸发结晶及蒸汽机械再压缩结晶工艺进行 分析。

１．１ 多效蒸发结晶

多效蒸发结晶技术是利用前一效所产生的二次 蒸汽作为后一效的加热汽源，最后效的二次蒸汽经 末端冷凝器冷凝为水后排出。该技术主旨是为了充 分利用二次蒸汽的汽化潜热作为废水蒸发的热源， 大大降低整体蒸发过程中的热能损耗。其原理为采 用大于０．５ ＭＰａ的高温高压汽源喷入蒸汽压缩器 中，再将末效蒸发器中部分二次蒸汽吸入并充分混 合，将混合汽源再次送回至第一效蒸发器中继续加 热，往复循环，最后末效蒸发器中剩余的二次蒸汽经 末端冷凝器冷凝为水后排出［９］。 在实践应用中，目前多效蒸发结晶装置最多做 到四级能效（见图１）。将高盐废水引入四效结晶蒸 发器中，利用前效蒸发所产生的二次蒸汽，作为后效 蒸发器的热源，随着后效中的沸点、温度及压力等结 晶参数要求逐级降低，四效级别之间的热能达到多 次重复利用的目的，可实现蒸汽热能的多次循环利 用、提升热能利用效率、降低经济成本的优势。相对 而言，四效结晶蒸发器工艺的系统比较复杂，随着蒸 发器中能效等级增加，设备费用、每级能效传热损 失、温差也会相应增加。经统计，四效结晶蒸发器平 均每蒸发１ｔ废水大约损耗０．３ｔ的蒸汽汽源，蒸汽 量耗损较大。脱硫废水达到结晶程度的参数时便进 入结晶器中自动结晶为固体盐质颗粒，继而实现了 结晶颗粒与废液高效分离的目的。

１．２ 蒸汽机械再压缩结晶

蒸汽机械再压缩结晶是指经蒸发器蒸发产生二 次蒸汽，并经压缩增压后，提升二次蒸汽压力、温度、 热焓等性能参数，加热做功后的蒸汽再次送入蒸发 器作为热源，替代新鲜蒸汽进行循环加热的工艺。 该工艺大大提升了二次蒸汽热能利用率、节约冷却 水量，从而达到节能降耗、降低经济成本的目的。蒸 汽机械再压缩蒸发器工艺流程见图２。 图２ 蒸发器工艺流程 首先将终端脱硫废水引入给水箱内，经供给泵 送入蒸发器中进行加热，待温升至沸点时，随后送入 盐水浓缩器中深度浓缩。高盐分废水在结晶器中一 直保持往复循环，当高盐分废水沿着管壁向下跌落 时，形成液膜使高盐分废水得以细微蒸发［１０］。蒸汽 通过消雾器、压缩处理并达到要求参数送入加热器 外侧，从而把热量传递给冷质高盐废水，促使废水继 续蒸 发，蒸 汽 的 热 量 传 递 给 冷 质 水，自 身 凝 结 成 纯水。
１．３ 两种蒸发结晶工艺比较

蒸汽机械再压缩结晶工艺和多效蒸发结晶工艺 技术比较见表１。 ２ 烟气蒸发工艺及其分析

烟气蒸发技术主要包括烟道喷雾蒸发工艺、旁 路烟气蒸发工艺两种主流工艺。烟气蒸发工艺具有 不会出现盐分结晶现象，对进水水质要求较低，不涉 及回收二次冷凝水和盐分提纯环节，但存在烟气系 统结垢、堵塞，降低除尘效率等缺点产生负面影响。 下面分别对烟气蒸发的两种工艺进行分析。

２．１ 烟道喷雾蒸发工艺

烟道喷雾蒸发工艺是指将脱硫废水输入除尘器 前端水平烟道，采用喷嘴喷射、雾化的方式，将雾化 后的脱硫废水喷入水平烟道，利用烟气热量迅速在 烟道中蒸发，使废水中的杂质以固体物质的形式（重 金属、杂质以及各种金属盐等）和飞灰一起随烟气排 入除尘设备，经过除尘器补集，捕捉下来的颗粒物随图３中将脱硫废水引入除尘器前端的水平烟道 内，在压缩空气驱动下进行喷射雾化，继而利用烟气 温度蒸干雾滴，所蒸发产生的固体颗粒伴随烟气进 入除尘器进行捕捉收集。烟道喷雾系统是根据烟气 流量、热量计算及喷头性能和布置方式来实现的。 该烟道喷雾蒸发工艺特点主要有雾化颗粒小、液滴 比表面积大、蒸发效率高等，但仍然存在烟道内壁腐 蚀、积灰密度大、结垢严重的缺点。目前国内华能上 都电厂、华电土右电厂、焦作万方电厂等少数发电厂 采用了该工艺处理脱硫废水，相对而言运行经验较 少，工艺稳定性及可行性尚未经过充分验证，因此， 烟道喷雾蒸发工艺仍需对关键运行参数和设备性能 进行优化研究，以提高系统运行的安全稳定性。

２．２ 旁路烟气蒸发工艺

旁路烟气蒸发技术是利用锅炉烟气余热，将处 理后的脱硫废水喷入单独设置的烟气蒸发器中进行 雾化干燥，实现脱硫废水零排放的同时，可以大大降 低蒸发投资运行费用。旁路烟气蒸发工艺是在烟道 喷雾蒸发技术基础上改良优化而来，该工艺主要原 理是将液态物料浓缩至适宜的密度后，将其雾化成 细小雾滴，并与一定流速的蒸发汽源进行热交换，使 水分迅速蒸发，从而使废水水体中物料干燥成粉末 状或颗粒状。从工艺技术角度而言，该工艺具有降 低喷雾对除尘器安全运行的影响、效率高、经济成本 低、除尘效率高的特点，采用旁路烟气蒸发工艺可以 避免传统烟道喷雾干燥技术结垢、堵塞等缺点，是一 种新型可靠的废水终端固化处理技术。旁路烟气蒸 发方案流程见图４。


由图４可知，旁路烟气蒸发工艺核心技术为废 水喷雾蒸发器，该工艺设计独立的废水喷雾蒸发器， 从空气预热器前抽取一定量的高温烟气源，同时将 脱硫废水雾化后喷入蒸发器内，在蒸发器内水分快 速蒸发，水体中的盐分不断结晶并与烟气中灰分结 合成颗粒物，继而在蒸发器得到有效捕捉、脱除。废 水喷雾蒸发器出口烟气返回至主烟道内，与空气预 热器出口烟气混合。

２．３ 两种工艺技术比较

对烟道喷雾蒸发和旁路烟气蒸发技术进行比 较，结果见表２。
３ 结论

综上所述，通过对蒸发结晶技术与烟道蒸发技 术的工艺原理、工艺流程进行详细归纳，并分别对多 效蒸发结晶、蒸汽机械再压缩结晶、烟道喷雾蒸发及 旁路烟气蒸发工艺的处理效果、运行要求、进水水 质、运行可靠性、一次性投资及经济成本等因素进行 了比较与分析。蒸汽机械再压缩结晶工艺相对应用 较成熟，但存在建设成本高、运行能耗高的缺陷；多 效蒸发结晶工艺热效率较高、出水水质稳定，但存在 占地面积大、对进水水质要求高、操作运行较困难的 缺点。烟道喷雾技术具有一次性投资较低、自动化 程度高的优点，同时具有技术成熟度较低、运行可靠 性低的弊端，大大限制了该工艺的广泛应用；旁路烟 气蒸发技术具有占地面积小、系统简单、一次性投资 较低、运行可靠性高、蒸发效率高及自动化程度高等 优点，在火电厂脱硫废水固化处理及全厂废水零排 放应用中优势突出，得到广泛的应用研究与推广。