作者：周 正，曹 扬，丁卫华，刘红兴，于海全，徐仕先 （江苏方天电力技术有限公司，江苏 南京 211100）

摘 要: 脱硫废水零排放是燃煤电厂烟气治理的任务之一，目前已有多家电厂进行了脱硫废水零排放改造。针对国 家能源宿迁发电公司660 MW机组的脱硫废水浓缩蒸发工艺进行简介，重点对工艺中废水浓缩系统、调质系统以及 蒸干系统进行详细阐述。此外针对浓缩蒸发工艺进行讨论，分析该工艺对除尘器、粉煤灰以及脱硫系统的影响。同 时对该工艺的实施进行了评价，为燃煤电厂脱硫废水零排放改造提供技术建议。

关键词: 脱硫废水;零排放;浓缩;蒸发;评价

火力发电厂普遍采用石灰石石膏法脱除烟气中 的 SO2，随着脱硫浆液的循环使用，导致其中氯离 子、钙镁离子、重金属离子等富集，需定期排放脱硫 废水维持系统平衡。脱硫废水的 pH 小于 6 呈弱酸 性，且其中含有 Hg、Pb、Ni、As、Cd、Se、Cr、Cu 等离 子，同时含有约 20 g/L的 Cl- 。常规的物理化学方法 无法脱除废水中的 Cl- ，因此需采用新工艺、新技术 对脱硫废水进行深度处理，达到水污染防治行动计 划的零排放要求。 关于脱硫废水零排放处理技术，国内已有不少 运用案例。彭歌亮［1］等人在华电襄阳电厂进行脱硫 废水烟道气直接蒸发工艺改造，运行 2 个月发现烟 道弯头和水平段无明显积灰现象；王晓焙［2］等人在 某 330 MW 机组进行脱硫废水旁路蒸发改造，采用 脱硝与空预器间烟气（573～628 K）作为旁路蒸发塔 热源，且蒸发的固体颗粒经蒸发塔塔底回收，减小除 尘器工作量；西安热工研究院［5］对华能某发电公司 660 MW 机组脱硫废水旁路烟道蒸发工艺进行调 试，发现该工艺会使低温省煤器出水温度降低 3℃， 总煤量增加 1 t/h。 华能长兴电厂［3］采用正渗透 MBC浓缩结晶工艺处理脱硫废水，可以将废水含盐 率提高至 25% 以上，每年可回收 18 万吨优质淡水。 针对上述脱硫废水零排放工艺，同时结合国家能源 集团宿迁发电有限公司场地环境特点，采用了低温 烟气余热浓缩减量、高温空气干燥蒸发技术处理脱 硫废水。宿迁电厂脱硫废水 pH约为 6，悬浮物浓度 为 70 mg/L，Cl浓度大于 15 g/L，COD 含量为 100 mg/L，其余为重金属离子。

1 脱硫废水浓缩+旁路蒸发工艺设备介绍

国家能源集团宿迁发电公司660 MW机组脱硫 废水采用低温烟气浓缩减量、高温空气干燥蒸发技 术，具体的流程如图1所示。 宿迁电厂660 MW机组脱硫废水零排放工艺主 要由以下系统组成：烟气浓缩减量系统、浓缩废水调 质分离系统、浓缩废水干燥蒸发系统。

1.1 烟气浓缩减量系统

脱硫废水自旋流器溢出至废水原水储藏箱后经 过输送泵送入废水浓缩减量系统。在烟气浓缩减量 系统中，利用引风机入口约 110 ℃的低温烟气作为热源，设置浓缩塔。浓缩塔壳体由耐腐蚀层、抗渗漏 层、结构层及防老化层组成。浓缩塔内设置喷淋系 统，通过增加液滴与烟气的接触面积，增强烟气与废 水的热交换，实现脱硫废水减量。同时，在浓缩浆液 箱中部设置浆液循环泵，将废水浆液重新送入喷淋 系统，反复喷淋减量从而达到5～10倍的浓缩倍率。 浓缩塔上部设置聚丙烯平板除雾器，用于去除换热 后的烟气中夹带的细小液滴。烟气经除雾器后被送 入脱硫塔入口管道，进入脱硫系统。出废水浓缩塔 的烟气温度仅有 65 ℃左右，且烟气水汽含量较高， 属于酸性烟气，普通材质烟道无法满足要求，因此采 用耐腐蚀的玻璃钢烟道［4］。

1.2 浓缩废水调质分离系统

经过浓缩减量的脱硫废水呈现酸性，需要加入 碱性药剂中和。调质系统中选择添加消石灰作为调 质剂。消石灰从消石灰仓经过给料机加入至调质 箱，在调质箱搅拌器的作用下，将脱硫废水的 pH 调 为7左右。随后调质箱废水被输送至澄清器进行固 液分离，上层清液溢流至清液箱，进行储存，底部浆 液则由输送泵输送至现有废水车间浓缩澄清池，通 过现有压滤机压滤排固。

1.3 浓缩废水干燥蒸发系统

浓缩废水干燥蒸发系统主要由干燥床、喷淋器、 增压风机、冷风风机组成。在机组二次风口处引一 路 300 ℃左右的热二次风作为干燥介质，通过增压 风机增压后进入干燥床。喷淋装置南北对称布置， 每边由四路喷口组成。喷口采用单流体喷管，但在 母管上设置压缩空气进气口，用于停运时喷管内的 废水清除，避免结晶堵塞喷管。干燥床内有惰性粒 子，浆液蒸干后形成的颗粒物与惰性粒子碰撞摩擦， 变成细粉状颗粒，跟随热二次风进入除尘器前烟道， 被除尘器捕捉。干燥床壁面处设置窥视孔用于观察 干燥床内部状态。干燥床中部设置有旋流风，一方 面可以防止出口风温过低，另一方面可以防止细小 颗粒物贴壁。干燥床的进口、出口以及喷淋区各设 置温度传感器与压力传感器用于监测运行状况。 2 工艺系统运行情况

国家能源集团宿迁电厂3号机脱硫废水零排放 工艺于2018年10月开工建设，2019年5月投入运行。 由于机组负荷波动，烟气量与二次风温也随之波动。 此处仅列出100%负荷及50%负荷下烟气量、二次风 温、二次风量以及处理的废水量，见表1。 由于单台干燥床床体较小，直径为 1.2 m，高度 约6.5 m，所以处理的废水量设计满负荷出力为1 t/h。 当机组负荷增加时，脱硫废水量增多，将其储存在废 水原水箱、废水浓缩塔以及废水清液箱中，同时增加 干燥床出力。调整干燥床的热二次风与冷空气的比 例，保证干燥床入口风温度不低于220 ℃的同时，保 持风量，使干燥床内惰性物料不至于吹出床层又能 维 持 流 动 状 态 。 50% 负 荷 下 干 燥 床 运 行 情 况 见图2。 由于调度因素，机组只能携带 50% 负荷。在 50%负荷下考察干燥床处理脱硫废水的能力。50% 负荷时，抽取约 9 000 Nm3 /h 的热二次风与 3 000 Nm3 /h 的冷空气混合后进入干燥床。整体来看进、 出口空气温度在小范围波动，单台干燥床处理废水 量在0.5 t/h波动，符合设计要求。 3 工艺对原有设备影响

3.1 对除尘器的影响 采用该工艺后，干燥床出口二次风夹带水分以 及蒸干颗粒物从干燥塔进入除尘器前烟道，管道交 接处距离除尘器仍有 6 米长度，不会造成颗粒物在 烟气中分布不均的现象。在正常运行状态下，出干 燥床的二次风量约为烟气量的 0.5%，温度约为 130 ℃。而除尘器入口烟气温度约为 126 ℃，不会 造成烟气温度降低从而腐蚀烟道。此外二次风夹带 的水蒸气进入烟气中适当的增加了其湿度，湿度增 加降低了灰尘的比电阻［5］，同时也有助于粉尘团聚 长大，提高了除尘器的效率。

3.2 对粉煤灰综合利用的影响 除尘器粉煤灰量约为 75 m3 /h，脱硫废水满负荷 处理量为 1 t/h，氯离子的质量浓度为 200 g/L，粉煤 灰的堆积密度按 0.76 t/m3计算，假设氯离子全部进 入粉煤灰中，则粉煤灰中氯离子量增加了 0.351%， 而煤粉中氯离子大部分以 HCl形式存在于烟气中， 粉煤灰中氯离子含量较少，所以处理脱硫废水后粉 煤灰中氯离子含量增加为 0.351%，根据通用硅酸盐 水泥［6］（GB 175－2007）中要求，水泥中氯离子质量 分数不大于 0.06%。采用添加粉煤灰的方式制作水 泥时，粉煤灰掺比不高于 17% 时才可满足国标 要求［7］。

3.3 对脱硫系统的影响 浓缩塔抽取的烟气量为总烟气量的 2.1%，干燥 床抽取的热风量占总的二次风量的0.3%，出浓缩塔 的烟气温度为65 ℃，进入脱硫系统会造成烟气温度 降低 0.8 ℃，对脱硫效率影响不大。脱硫废水中氯 化钙、氯化镁水合物在蒸发过程中会释放 HCl被二 次风夹带进入脱硫系统［8-9］，由于HCl量增加势必会 增加脱硫剂的消耗量以及脱硫废水的排放量。因此 具体影响需进一步确定脱硫塔前烟气中HCl浓度才 可获悉。

4 结 论 1）低温浓缩高温干燥脱硫废水零排放工艺利用 引风机入口处烟气进行预浓缩，抽取的烟气量少，对 系统影响小，可将废水中氯离子浓缩至200 g/L。此 外，采用干燥床作为废水蒸发器，内部的惰性物料不 仅可以强化换热，也可起到研磨作用，减小蒸干颗粒 物粒径，更易被热风带出干燥床。 2）针对日常运行时干燥床参数进行监测发现该 工艺流程运行稳定。烟气湿度增加可增加除尘器的 工作效率，同时废水中氯离子固化在粉煤灰中，如果 采用粉煤灰搅拌制成水泥，则粉煤灰掺比不得高于 17%，但对脱硫系统的影响还得进一步测试 HCl 含 量才可得出结论。 3）低温浓缩高温干燥脱硫废水零排放工艺占地 面积大，系统复杂，针对大机组具有广泛的推广应用 价值，然而针对小机组、旧机组则需要考虑运行成 本、占地面积等因素，选用其它脱硫废水零排放 工艺。