作者：黄华汉１，鞠付栋２，陈 越１，陈文中１，贾丹瑶２ （１．湛江中粤能源有限公司，广东 湛江 ２５４０９９；２．中国电力工程顾问集团 华北电力设计院有限公司，北京 １００１２０） 　　

摘 要：以海水直流电厂为对象，探讨了电厂优化用水的主要方案，通过废水分级分质回用大幅减 少末端废水处理量，同时对目前常用的末端废水浓缩固化技术方案进行了技术经济比较。

关键词：海水直流冷却机组；废水零排放；优化用水；浓缩减量；高盐废水固化

　我国淡水资源极度匮乏，人均水资源量仅为世 界平均水平的１／４左右。资源型和水质型缺水已成 为制约 我 国 经 济 社 会 可 持 续 发 展 的 主 要 瓶 颈 之 一［１］。国家陆续颁布“水十条”等相关法律法规，对 水资源利 用、水 污 染 防 治 及 排 污 等 提 出 了 更 高 要 求［２］。 为进一步降低火电机组耗水量和废水排放，火 电厂必须通过用水流程优化配置、减少各用水系统 外排水量、废水处理回用及末端废水处置等新技术， 实现全生产过程的节水优化和末端废水的治理，满 足相关节水和环保法律法规的要求［３］。笔者以某电 厂２×６００ＭＷ 亚临界海水直流冷却燃煤机组为研 究对象，通过优化选择海水直流冷却电厂用水流程、 废水分级分质回用和末端废水处置方案，对海水直 流冷却火电厂的节水降污工作提供指导。

１ 电厂用水排水现状 本工程电厂采用海水作为凝汽器冷却用水，生 产用水采用中水为水源，地下水作为生产备用水源， 生活用水为地下水。中水输送至厂区后，在电厂内 净水站经混凝、澄清、过滤处理后至工业、消防水池。 工业消防水池水主要用于锅炉补给水系统用水、消 防用水、脱硫系统补充水、厂区绿化用水、锅炉排污 减温水、循泵冷却水箱补水、渣调湿用水、氨区用水 和其他杂用水等。地下水经深井泵升压后经除铁滤 罐处理后至生活水池，用于全厂生活用水。

１．１ 机组产生的废水、污水 电厂机组产生的各类废水、污水主要有净水站 反洗和排泥水、化学除盐车间排放的废水、工艺冷却 水外排水、含煤废水、脱硫废水、含油废水、生活废水 等杂排水等：①净水站产生的废水包括：曝气生物滤 池反洗水、机械加速澄清池排泥水、石英砂滤池反洗 水。②化学除盐水系统产生的废水包括：超滤装置 反洗水和浓水、反渗透冲洗水和反渗透浓排水、混床 再生废水、精处理再生废水、锅炉排污水、化学取样 水等。③脱硫废水：湿法烟气脱硫中维持浆液浓度 而必须排放的废水。④含煤废水：输煤系统皮带栈 桥冲洗和输煤区域冲洗所产生的废水。⑤循泵补充 水池溢流水：杂用水系统的排水；生活污水：生产区 域和生活区域所产生的生活污水。⑥含油废水：主 要为主变含油废水坑排水产生的含油废水。

１．２ 废水处理系统 现有的废水处理系统包括：①脱硫废水处系统： 脱硫废水经脱硫废水处理系统处理后一部分可用于 干灰调湿，部分排至工业废水处理系统。②含煤废 水处理系统：含煤废水经含煤废水处理系统处理后 循环再利用。③生活污水处理系统：生活污水经过 处理后排至工业废水处理系统中和池。④含油废水 处理系统：含油废水经处理后排至工业废水处理系 统中和池。⑤污泥脱水系统：净水站和脱硫废水处 理系统各设有污泥脱水系统。⑥ 工业废水处理系 统：主要是收集全厂产生的废水进行集中处理合格 后，回用至脱硫、输煤、干灰调湿等用水。

２ 电厂用水方案的优化原则 为掌握电厂用水现状和各水系统用水量之间的 定量关系，电厂开展了全厂水平衡试验工作。根据 厂址水源条件和环保对污废水排放的要求，为创建 节约环保型燃煤发电厂，在水平衡试验的基础上，基 于全厂水平衡现状优化现有用水系统，达到水资源 “分级、分质”利用，在达标排放基础上，减少废水排 放量，并通过采用末端废水固化措施实现全厂废水 零排放的目标。 全厂用水优化通过节水、废水综合利用２种途 径实现。电厂设计时，在用水方面已考虑了节水方 案，通过采用再生水作为工业水水源、海水直流冷却 以及其他节水技术措施，大大减少了淡水的取水量。 因此本文全厂用水优化目标重点集中于废水综合利 用方面，尽最大可能循环重复使用各类排水，并按照 清污分流原则分类回收。排水重复利用的方式有： 循环使 用、分 级 梯 次 使 用、处 理 后 回 用 等 多 种 方 式［３］。当排水水质和温度可以满足工艺要求时直接 回用，其他排水有条件时经过处理后再利用。

３ 用水方案优化方法

３．１ 外排水量分析 根据本工程电厂生产生活用水情况，将生产用 水按用途和流程分为７个系统，即原水预处理系统、 开式工业水系统、锅炉补给水系统、脱硫系统、输煤 和除灰渣系统、生活和消防水系统、其他系统。根据 电厂水平衡测试结果，对电厂没有进行回收利用、直接排放或排至工业废水处理系统之后外排水量及来 源进行了分析，结果如表１所示。 分析结果表明，电厂外排水量达到１１７．２ｍ３／ｈ， 外排水量偏大。废水没有实现分类回收，分质回用， 少部分废水溢流至地沟，进入雨水系统；大部分废水 都收集至工业废水处理系统调节 ｐＨ 值合格后，在 中和池溢流至雨水池，通过雨水泵排至灰场。 对机械搅拌澄清池溢流排水，通过加强运行管 理，合理控制机械搅拌澄清池进出水流量，可以防止 溢流现象。对于循泵冷却水溢流过大的问题，需要 对冷却水箱补水系统进行改造，根据水箱水位实现 自动补水避免水箱溢流。生活污水有机物、悬浮物 含量高，有臭味且细菌数量多，经过厌氧和生物接触 氧化处理可以回用于绿化用水等。含油废水可经过 工业废水处理站中的含油废水处理系统进行处理后 用于煤场喷洒等。经过对以上节水改造，电厂废水 可大幅减少至４４．１ｍ３／ｈ，主要为锅炉补给水系统废 水和脱硫系统废水。

３．２ 补给水分析 本工程锅炉补给水系统除盐水制备采用“ＵＦ＋ ２级 ＲＯ＋混床”的制水流程，根据补给水处理系统 各个装置废水产量、水质情况，排水可按照低盐废水 和低盐废水进行分类回收。低盐废水含盐量较低、 浊度较高，可经过再生水深度处理系统循环利用。 高盐废水含盐量相对较高，如超滤加强反洗废水和 浓排水、反渗透浓排水、再生废水等，根据各类废水 水质，将超滤加强反洗废水排至回收水池，反渗透浓 排水排至脱硫工艺水箱，反渗透冲洗水排至反洗回 收水池回收至澄清池内，精处理再生废水及混床再 生废水等高盐废水（约２．５ｍ３／ｈ）进入末端废水处理 系统。 需要注意的是，补给水处理系统废水回用至脱 硫工艺系统时应密切关注脱硫系统对工艺水的指标 要求。一般来说石灰石制浆、浆液输送设备及管道 的冲洗以及除雾器的冲洗等工艺用水需要控制悬浮 物、氯离子、有机物（ＣＯＤ）及油类物质等成分的含 量。由于各类工艺用水大多都进入脱硫塔内，而悬 浮物中如果存在较多的惰性物质可能导致石灰石颗 粒的表面惰性物质的沉积，降低吸收剂的利用率，并 影响系统的脱硫效率。吸收塔浆液中的氯离子含量 一般均要求控制在２０ｇ／Ｌ 以下，如果回用高盐废水 中氯离子浓度过大将加大脱硫废水的排放量，并可 能影响脱硫废水系统的稳定运行。此外，工艺水中 的 ＣＯＤ、油类、有机磷含量也均对脱硫系统的运行 产生影响。回用于脱硫系统作为工艺水时，水质要 求应满足脱硫系统工艺水水质各项要求［４］。 脱硫废水来自脱硫综合楼石膏脱水系统废水旋 流器的溢流。电厂脱硫废水由于其高浊度、高硬度 易结垢，高含盐量、腐蚀性强、污染物种类多，且水质 随时间和工况不同而变化等特点，因此电厂脱硫废 水处理成为燃煤电厂中成分最为复杂、处理难度最 大的工业废水。目前电厂采用三联箱工艺处理脱硫 废水，通过化学加药的碱化、沉淀、絮凝、中和、分离 的方法实现对脱硫废水的处理。该方法工艺流程复 杂、可靠性不足，特别是处理后的废水仍然富含可溶 性氯化物不能对环境直接排放，三联箱工艺处理后 的脱硫废水用于煤场喷淋降温、灰场加湿等简单回 用。为实现全厂废水零排放目标，脱硫废水作为高 盐废水进入末端废水处理系统进行处理。

４ 末端废水处理方案的选择 “水十条”明确要求，到２０２０年，全国水环境质 量得到阶段性改善，污染严重水体较大幅度减少， “狠抓工业污染防治”成为重要任务，多项标准进一 步趋严，一些重点区域甚至禁止污水排放。随着国 家对废水的排放要求的日益严苛，燃煤电厂高盐废 水作为全厂终端的外排废水必须实施末端高盐废水 处理，最终实现全厂废水的零排放。末端废水处理 一般包括废水浓缩减量和末端废水固化２个阶段。

４．１ 浓缩减量 浓缩减量技术目前在电力行业已经成功应用的 方法有纳滤、海水反渗透、ＭＶＲ、ＭＥＤ 等［３，５～８］。纳 滤是指截留约纳米尺寸颗粒物的一种膜工艺，对高 价离子去 除 率 为 ９０％ ～９８％、单 价 离 子 去 除 率 为 ２０％～８０％，其运行压力略低于反渗透。该工艺通 常用于分离出一价离子、后续可制取较高品质的盐 产品，并实现废水的减量。但纳滤浓水侧易结垢，需 进行较严格的预处理及投加阻垢剂等。海水反渗透 进水含盐量通常为８ｇ／Ｌ～５０ｇ／Ｌ，其工作压力可达 ６．９ＭＰａ，可以用于末端高盐废水的浓缩减量。高压 反渗透膜 进 水 含 盐 量 通 常 为 １０ｇ／Ｌ～５０ｇ／Ｌ 的 废 水，其工作压力可达８ＭＰａ。 海水反渗透膜和高压反渗透膜也存在浓水侧易 结垢的问题，需进行较严格的预处理及投加阻垢剂 等。机械式蒸汽再压缩（ＭｅｃｈａｎｉｃａｌＶａｐｏｒＲｅｃｏｍ－ ｐｒｅｓｓｉｏｎ，ＭＶＲ）技术把二次蒸汽压缩作为热源的蒸 发，利用蒸汽冷凝释放的潜热，使得部分废水蒸发汽 化，实现废水的浓缩减量。为避免 ＭＶＲ 结垢，进水 需要适当的预处理，药剂消耗和电耗均较高，运行成 本一般高于膜法浓缩减量技术。多效蒸馏（Ｍｕｌｔｉ－ ｐｌｅＥｆｆｅｃｔＤｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎ，ＭＥＤ）技术利用多效蒸汽在不 同压力下的各效蒸发器中不断蒸发，实现高盐废水 的浓缩，但 ＭＥＤ技术同样需要进行适当的预处理， 也存在运行成本高的问题。

４．２ 末端废水固化技术方案优选

４．２．１ 末端废水固化技术 末端废水固化主要有旁路蒸发器烟气喷雾蒸发 干燥技术、主烟道烟气喷雾蒸发干燥技术和蒸发结晶技术。

４．２．１．１ 旁路蒸发器烟气喷雾蒸发干燥。旁路蒸 发器烟气喷雾蒸发干燥技术可通过雾化喷嘴将（浓 缩后的）末端废水喷入空气预热器旁路的蒸发干燥 塔内，雾化后的废水经过高温烟气（通常为３００℃以 上）加热迅速蒸发汽化干燥，固形物随烟气中的烟尘 一起被除尘器捕集。 旁路蒸发器烟气喷雾蒸发干燥技术处理能力不 受机组负荷变动影响，适应能力强，易于控制，但对 机组煤耗有一定程度的影响。

４．２．１．２ 主烟道烟气喷雾蒸发干燥。主烟道烟气 喷雾蒸发干燥技术通过雾化喷嘴将（浓缩后的）末端 废水喷入空预器后烟道内，经过烟气（通常为１２０℃ ～１４０℃）加热后迅速蒸发干燥，随烟气中的烟尘一 起被除尘器捕集。 主烟道烟气喷雾蒸发干燥技术存在喷嘴易结垢 堵塞、烟尘易挂壁、烟道腐蚀结垢的问题，且处理能 力受机组负荷变动影响较大。

４．２．１．３ 蒸发结晶。蒸发结晶可通过利用烟气、蒸 气或热水等热源蒸发废水，废水中的溶解盐结晶干 燥后装袋外运、综合利用或处置，蒸发产生的水蒸气 可冷凝成水用于冷却塔补水、锅炉补给水等［８］。蒸 发结晶技术可以获得较高纯度的结晶盐，且处理水 量不受机组负荷影响，但需要进行严格的预处理避 免结垢，运行操作技术要求较高，且需要考虑结晶盐 去向［９］。

４．２．２ 方案优选 根据本工程用水优化结果，需要处理的末端高 盐废水包括脱硫废水（１２．２ｍ３／ｈ）及锅炉补给水处 理系统高盐废水（２．５ｍ３／ｈ），为选择合适的末端废 水处理方案，对多种末端废水处理技术路线进行了 技术经济比较。计算时，综合上网电价０．３４９９元／ ｋＷ·ｈ，标煤价（含税）８９５元／ｔ，蒸汽单价１５０元／ｔ， 熟石灰单价０．８ 元／ｋｇ，碳酸钠单价 １．７ 元／ｋｇ；烟 气浓缩 ＋ 末端压滤方案中，泥饼按含水量 ５０％ 考 虑，泥饼处理费按８００元／ｔ，计算结果见表２
技术经济比较结果表明，三联箱预处理＋高温 旁路烟道蒸发技术方案的占地面积最小，初期投资 及运行成本较低，无需加药，方案的折合年费用最 低，因此本工程决定选用。

５ 结束语 海水直流冷却机组采用海水冷却，可大大降低 淡水资源的消耗，具有显著的节水效果。笔者以海 水直流冷却机组为研究对象，通过优化用水和末端 废水治理方案，帮助电厂实现废水零排放目标，大大 降低取用水量和发电耗水量；优化方案在取得显著 的节水效果的同时，可大幅减少环保风险。 对于海水直流冷却电厂，电厂优化用水的主要 方向为锅炉补给水排水的分质回收和梯级回用，应 尽可能减少末端废水量，末端废水处理应结合技术 经济比较，进行合理选择。