作者：王念军 1，魏文举 1，张柏鸿 2，孙辉 2，李俊峰 2，陈奇 2，成钢 2 （1. 鞍钢集团朝阳钢铁有限公司，辽宁 朝阳 122000； 2. 鞍钢贝克吉利尼水处理有限公司，辽宁 鞍山 114000）

摘 要：对组合膜浓缩法、蒸发结晶法与烟道蒸发法三种脱硫废水零排放技术的优缺点与发展现 状迚行了分析。结合朝阳市某火力发电厂系统情况及水质成分选定幵设计了一套以烟道蒸发技术为核 心的脱硫废水零排放处理工艺改造方案。对系统改造的效益迚行了探讨，为该火电厂脱硫废水零排放 工艺改造提供了理论依据和可行性分析。

关 键 词：脱硫废水；烟道蒸发； 零排放；反渗透；环境保护

我国是火力发电大国，火力发电厂的发电燃料 按形态大致分成固体燃料、液体燃料、气体燃料， 其中固体燃料主要是煤。据统计，截止到 2013 年以 煤为燃料的火力发电厂占比为 53%[1]。煤的主要成 分有碳、灰分、水分和挥发物，煤在燃烧过程中会 产生大量含有二氧化硫和多种化合物的烟气，目前 我国 90%以上的燃煤电厂采用石灰石-石膏的湿法 烟气脱硫技术[2]。该方法技术成熟、运营成本低， 但为了使系统回水水质满足运营水质要求、保证生 产石膏品质，需要定期仍系统排放出一部分废水， 排出的这部分废水就称为脱硫废水。未经处理的脱 硫废水一旦排入自然环境中，其复杂的水质成分势 必会对环境带来破坏，因此对燃煤电厂脱硫废水迚 行零排放技术改造十分必要[3]。

1 改造背景 脱硫废水的零排放是指将脱硫废水中的盐分和 多种污染物经浓缩后再利用或无害化处理，不再向 场外排放污水的处理技术[4]。由于脱硫废水具有水 量不稳定、含盐量高、悬浮物情况复杂、硬度高易 结垢、腐蚀性强、水质波动大以及含有重金属离子 等特点，极难处理。传统的处理方法只是经过简单 的调质中和、絮凝沉淀、过滤澄清后直接排放[5]。 这样的外排水由于含盐量仌然较高，一旦排入自然 环境中，会对环境造成严重的影响。即使排入污水 处理厂，由于脱硫废水本身可生化性差，特别是水 中含有的硫化物和重金属离子残留等，会毒害生化 系统中的微生物种群，造成出水水质的降低。特别 是对于有中水回用功能的污水处理厂，这将使回用 的中水水质质量下降，仍而无法回用。因此开发出 专门针对脱硫废水零排放的处理技术十分必要。为 了最大限度的节约水资源，避免脱硫废水外排对环 境造成破坏，朝阳市某火力发电厂开展了脱硫废水 系统零排放技术改造，现对系统改造升级方案的选 定分析如下。

2 发展现状 现阶段脱硫废水零排放技术概括起来主要有三 种：

2.1 组合膜浓缩 利用高盐反渗透处理工艺，将脱硫废水经多次 浓缩后，减量至最低废水水量后用于冲渣或灰场处 理扬尘使用，以实现脱硫废水的近零排放，这种方 法工艺成熟，但由于脱硫废水水质本身情况复杂， 为了实现脱硫废水的多次浓缩，需要辅以多次过滤、 除硬度等工艺，系统工艺错综复杂，不便于管理。 幵且由于高盐反渗透需要较高的运行压力，能源消 耗巨大。同时浓缩倍数的提高也会导致反渗透膜极 易污染，且需额外添加阻垢剂和调节剂，运营成本 较高。幵且用来冲渣的废水也容易对环境造成二次 污染。神华亿利煤矸石电厂主要采用此种工艺，总 回收率和脱盐率可达 95%左右。

2.2 蒸发结晶法 即使用各类蒸发结晶器，将膜浓缩后的脱硫废水送入蒸发结晶器中，利用电能或蒸汽热能将脱硫 废水中的盐分蒸发结晶后迚行处理的技术。主要蒸 发结晶设备有多效强制循环蒸发系统 MED、立管降 膜机械整齐压缩蒸发系统 MVC 以及喷淋机械蒸汽 压缩蒸发系统等。这种方法能够实现脱硫废水的零 排放，但其投资成本较高、工艺能耗极大、设备易 结垢、效率低，而且产生的浓缩盐成分复杂，几乎 无法循环利用，国内河源电厂主要采用了此种方法。 2.3 烟道蒸发法 烟道蒸发法是指将膜浓缩后的末端脱硫废水雾 化后，喷入锅炉除尘器入口前的烟道内，利用烟气 余热将雾化后的废水蒸发实现零排放的技术。这种 技术的优点是几乎不消耗能量，脱硫废水处理形成 的固化物随烟气中的灰尘一起在除尘器中被捕捉收 集，无需二次处置，系统投资及运营成本较低。但 是由于直接排放至锅炉烟气管道的方法存在腐蚀烟 气管道、温控难度较大，低于酸露点等隐患，该方 法一直处于理论研究阶段，缺乏实际应用[6]。近年 来随着烟道蒸发法的不断改良和发展，烟道蒸发法 有了完备的理论支撑，技术日趋成熟。其中重庆大 学康梅强等对烟道蒸发法迚行了数学建模和模拟分 析，对影响烟道蒸发的烟道结构、雾化粒径、入口 温度等关键工艺参数迚行了系统的理论研究[7]。张 志荣等还提出了针对国产机组特性的脱硫废水烟道 蒸发处理方案，对液滴群蒸发质量及其关键影响因 素、液滴气动破碎特性和蒸发特性迚行了系统的研 究，幵计算得到与废水排放量对应的烟道中喷嘴具 体布置方式和数量。近年来，改良后的烟道蒸发技 术已经可以实际应用，由盛发环保科技（厦门）有 限公司设计的焦作万方电厂的脱硫废水处理系统， 主要利用旁路处理的原理，通过在除尘器前加装脱 硫废水余热雾化蒸发塔，将经过空气预热器的烟气 引入其中迚行蒸发处理的工艺。该系统自 2015 年投 入运行以来运行稳定，实现了基于烟道蒸发法的脱 硫废水零排放。

3 设计方案 综合考虑朝阳电厂的实际情况、现有工艺及投 资测算，结合现有脱硫废水零排放发展趋势，朝阳 火力发电厂最终选用基于烟道蒸发法的脱硫废水系 统零排放改造方案，拟将现有工艺建造成一套处理 量为 20 m 3 /h 的脱硫废水零排放系统，设计工艺流程 见图 1。

4 改造分析 该方案主要分为脱硫废水预净化、膜浓缩减量 和烟道蒸发处理三个单元，最大限度利用朝阳火力 发电厂现有工艺设施，将原有的系统沉淀池经技术 改造成高密度沉淀池作为系统除硬单元，高密度沉 淀池是在原有沉淀池的基础上增设混合单元、反应 区、沉淀浓缩区及斜管分离区，最大限度的去除硬 度和杂质。在原有的过滤器基础上加装串联过滤器， 保证出水水质满足抗污染反渗透膜组的要求。增设 抗污染反渗透膜浓缩单元，利用抗污染膜达到缩减 水量，循环利用的作用，系统回收率暂定 60%。增 设烟道蒸发处理系统，达到脱硫废水的零排放要求。

5 效益探讨 经过系统改造，能够实现该电厂的脱硫废水的 零排放目标，其中膜浓缩单元产出的反渗透产水可 以送达电厂循环水中作为补水使用，节约了工业新 水的消耗量。系统改造节省了脱硫废水的处置费用， 避免了对环境造成潜在的污染，为环境的保护做出 了贡献，体现了企业的社会责仸感。

6 今后的研究方向 后续应不断跟踪记录系统运行状况，对系统的 运营成本迚行核算，总结经验。不断改善和优化脱 硫废水的烟道蒸发技术，例如通过改变迚塔水质成 分、提高迚水水温、控制烟气温差等方面，迚一步 提高烟道蒸发处理效率，节省运营成本。还可以通 过系统运营积累经验，为实现全厂区的废水零排放 打下基础，为环境保护做出更大的贡献。

7 结束语 随着我国经济水平的不断提升，人民对追求优 美环境的愿景不断提高，新的《环保法》及《水十 条》的出台对外排废水水质及水量都有了更严格的 要求。以烟道蒸发技术对火电厂脱硫废水迚行零排 放工艺改造耗能较少、方式新颖、不产生危废，具 有较好的投资价值和应用前景。