百万燃煤机组脱硫废水零排技术与实践

百万燃煤机组脱硫废水零排技术与实践

一、技术背景与必要性

1.脱硫废水来源：

燃煤电厂烟气脱硫（FGD）过程中，石灰石-石膏法产生的废水含有高浓度硫酸盐（SO???）、重金属（如汞、镉、铅）、悬浮物（SS）及有机物，直接排放会对生态环境造成严重威胁。

 

因此，针对燃煤电厂烟气脱硫废水的高效处理与资源化利用成为了环保领域亟待解决的关键问题。近年来，科研人员不断探索创新技术，旨在从源头上削减污染物排放，同时实现资源的循环再利用。

2.零排放政策驱动：

中国《水污染防治行动计划》及《火电厂污染防治技术政策》要求，2025年底前燃煤电厂需实现脱硫废水零排放，推动热法零排技术成为主流解决方案。

政府与企业携手并进，共同推动热法零排技术的研发与应用。政府加大政策扶持力度，提供资金补贴和技术指导，鼓励企业积极探索和实践。企业则依托自身技术优势，不断优化热法零排工艺流程，提高处理效率，降低成本，力求在保障环境效益的同时，实现经济效益的最大化。

二、热法零排技术核心原理

热法零排通过物理蒸发浓缩，将废水中的水分与盐分分离，最终实现水的循环利用和固体盐资源化。关键技术包括：

1.蒸发结晶

原理：利用热能蒸发水分，使盐分过饱和结晶析出。

设备：强制循环蒸发器（FCE）、奥斯陆结晶器。

特点：结晶纯度高（NaCl≥99%），但能耗较高（约80-120kWh/t水）。

在实际应用中，结合了热泵技术的蒸发结晶系统应运而生，该系统通过热泵循环回收蒸发过程中的潜热，大幅度减少了外部能源的消耗，能耗可降低至传统工艺的60%以下，同时保持了高结晶纯度的优势。此外，智能控制系统的引入，使得蒸发结晶过程实现了自动化监控与调节，既保障了生产安全，又提升了操作的便捷性与灵活性。

 

2. 烟道蒸发

 

原理：将废水雾化后喷入锅炉烟道，利用余热（120-180℃）蒸发。

优势：无需额外热源，投资成本低（约150-200万元/套）。

挑战：需控制喷水量与烟道温度，避免腐蚀与积灰。

在烟道蒸发技术的应用中，精确调控成为关键。为了最大化利用锅炉烟道的余热，同时防止对烟道内壁造成腐蚀或积灰影响锅炉效率，先进的自动控制系统被引入。该系统能够实时监测烟道温度与废水雾化后的微粒分布，智能调节喷水量，确保每一滴雾化水都能在最适宜的温度区间内迅速蒸发。

3. 机械蒸汽再压缩（MVR）

 

原理：通过压缩机回收蒸汽潜热，循环利用。

能耗：仅为传统蒸发的30-50%（约30-50kWh/t水）。

局限：高浓度废水易导致结垢，需定期清洗。

在机械蒸汽再压缩（MVR）技术的应用中，其节能优势尤为显著。通过压缩机的高效运作，不仅实现了蒸汽潜热的深度回收，还促进了整个蒸发系统的能量循环利用，形成了一种闭环式的绿色处理模式。
然而，在废水蒸发浓缩过程中容易结晶析出，形成难以清除的垢层，这不仅影响了热交换效率，还可能对设备造成损害，缩短使用寿命。除了采用常规的定期清洗措施以外，也可以在换热表面涂刷一种低表面能石墨烯导热涂层，使垢层不易附着或易于清洗。

 

 

4.多效蒸发（MED）

 

在多效蒸发（MED）系统中，前一级蒸发产生的高温蒸汽，在冷凝释放热量的过程中，巧妙地成为了后一级蒸发的热源，这种级联式的能量利用方式，极大地提升了整个系统的热效率。相较于单效蒸发，MED技术通过减少对外界新鲜蒸汽的依赖，实现了能源的最大化利用。
    造水比高达58的数据，直观展示了MED系统在节能节水方面的卓越表现。这意味着，每投入一份加热蒸汽，就能收获近60份的蒸发水量，这对于水资源紧缺及能源成本高昂的地区而言，无疑是巨大的福音。特别是在大型电厂（300MW以上机组）的应用场景中，MED技术不仅能够满足电厂自身对高品质水的需求，还能作为副产品提供额外的淡水资源，助力电厂实现绿色、循环经济的发展。

 

 

三、典型工艺组合与应用案例

 

1.大唐巩义脱硫废水零排放改造项目

技术路线：采用“晶种法低温多效闪蒸浓缩+旋转雾化高温旁路烟气蒸发”热法耦合技术。

项目成果：2023年5月投入全系统运行，同年7月通过性能试验测试，各项参数均优于性能保证值。投运近1年半来设备运行稳定，性能良好，实现年节约用水11000m?。

 

 

2.华能天津杨柳青热电有限公司全厂高盐废水浓缩减量系统改造项目

技术路线：采用负压低温双效蒸发浓缩工艺，系统热源充分利用烟气余热，以烟冷器热水作为主热源，蒸汽作为备用热源。

项目成果：系统总处理水量为40m?/h，新建2x20m?/h负压低温双效蒸发浓缩系统，A/B两列布置，浓缩后剩余浓水待进入末端零排放系统进行蒸发固化处理。

 

 

3.国电长源汉川第一发电有限公司团聚脱硫废水磺化处理项目

技术路线：采用团聚脱硫废水磺化处理技术，在脱硫废水中加入新型SO?高温磺化复合剂，通过高温烟道喷雾蒸发技术在空预器前端烟道喷入混合后的钝化废水。

项目成果：既处理了脱硫废水，又治理了蓝色烟羽，还能有效降低空预器入口烟气中的SO?，减少硫酸氢铵的生成，减缓空预器堵塞问题，同时减少脱硫塔水耗，节水降耗。

 

4.华能玉环电厂（1000MW机组），处理量50t/h，吨水成本约1520元。

烟道蒸发耦合工艺

流程：

①预处理去除SS和重金属

②废水经雾化喷枪喷入空预器后烟道

③水分蒸发后盐分随飞灰进入除尘器。

 

5.国电泰州电厂（1000MW机组）

国电泰州电厂作为燃煤机组绿色转型标杆，其脱硫废水零排放项目通过烟道蒸发耦合工艺实现年节水约10万吨，并创新性地将蒸发结晶产生的盐分与飞灰协同处置，形成闭环资源化链条。

蒸发结晶产生的工业盐（NaCl纯度≥99%）与飞灰按比例混合，调节氯含量至水泥窑协同处置要求（Cl?≤0.015%）。混合物料送入水泥窑高温煅烧（1450℃），二噁英分解率>99.99%，重金属固化于熟料晶格中。熟料用于水泥生产，实现“以废治废”，年处置飞灰及盐渣超2万吨。

 

四、技术挑战与优化方向

1.关键问题

（1）结垢与腐蚀：硫酸盐在高温下易形成CaSO?垢，需定期酸洗（频率约每2周1次）。

（2）能耗成本：MVR设备投资高（约500万元/套），中小型电厂推广受限。

（3）盐品质：重金属残留可能影响工业盐资源化利用，需达到GB/T54622015标准。

技术改进

（4）膜热法耦合：超滤（UF）预处理降低悬浮物，延长蒸发器寿命。

（5）新能源集成：光伏/风电驱动MVR，降低碳排放。

（5）智能化控制：AI算法动态调节蒸发参数，提升系统稳定性。

五、未来发展趋势

1.零碳技术路径

结合绿电（如核电、风电）驱动热法系统，实现全流程碳中和。

2.盐资源化升级

开发高纯度盐精制技术，生产试剂级NaCl或工业用盐，提升经济效益。

3.模块化设计

标准化撬装设备，适用于分布式能源站及中小型燃煤机组。

六、总结

热法零排技术通过物理蒸发实现脱硫废水的“近零排放”，是当前燃煤电厂环保改造的核心手段。未来需进一步突破高效节能、抗结垢及智能化控制等瓶颈，推动行业向绿色低碳方向升级。