火力發電廠廢水零排放技術研究

魏軍

摘 要：本文研究了火力發電廠廢水零排水技術，介紹了火力發電廠水平衡測試方法和內容，節水潛力分析，反滲透技術和蒸發結晶技術在廢水零排放領域的應用。

關鍵詞：零排放；反滲透；蒸發結晶

為滿足“水十條”的要求，火力發電廠全面開展水平衡測試，對全廠用水流程優化，挖掘節水潛力，節水減排，最終達到廢水零排放已迫在眉睫。

節水用水過程控制是火力發電廠廢水零排放的前提，水平衡測試及節水潛力分析是為節水用水過程控制的提供技術指導，末端廢水經處理全部回收利用是火力發電廠廢水零排放的關鍵。目前，大多數火電廠末端廢水主要有脫硫廢水、循環水排污水及少量再生廢水。脫硫廢水具有含鹽量高、腐蝕性強、重金屬超標、懸浮物濃度高等特點，是火電廠中水質最惡劣的廢水，因此脫硫廢水的處理回收利用是火電廠實現廢水零排放的關鍵，也是火電廠規劃設計、環保升級改造工作面臨的新挑戰。

1.火力發電廠的水平衡測試方法及內容

1.1測試方法

以2013年我廠水平衡測試為例，水平衡測試分為靜態分區查漏及動態用水平衡測試兩部分，測試完成后對發現的漏點進行治理，對全廠用水合理性進行分析，提出節水改進建議。其中水平衡動態測試采用以在線計量儀表測試為主。臨時測試和理論計算作必要的補充。在測試開始前對現有的在線流量計進行了校驗。未安裝固定流量計的管道測點在機組負荷和系統用水穩定期間，用便攜式超聲波流量計測量管道的瞬時流量。流量相對穩定、連續用水的管道，選取不同時間或工況重復測試3～5次.統計時取其平均值。高壓沖洗水總流量、爐底渣水緩沖水池補水流量、消防水池補水流量等采取此方法測量。

對一些管徑較小、流量不大的用水，采用容積法。對于一些無法測量的用水點，根據設計數據或水量平衡法進行計算.如機組蒸汽損失、脫硫煙氣帶水損失等。

雨水泵房在無雨時段的排水量代表了淡水系統的一部分廢水排放和滲漏量.雨水泵房排水量的測量采用統計泵運行時間和測量瞬時流量相結合的方法。

1.2測試內容

（1）全廠淡水總消耗量及去向調查。包括總取水量、用水量、循環水量、復用水量、串用水量、消耗水量、排放水量等，計算全廠發電耗水量、復用水率等。

（2）各分系統耗水量的測定。包括低壓工業水系統、高壓沖洗水系統、脫硫工藝用水、生活用水、消防用水等。

（3）排放廢水量、回用水量的測定。測試廢水處理系統的水量及處理后清水的回用、排放水量。

1.3 火力發電廠節水潛力分析

（1）雨排水的回收利用。將雨水井雨水由外排改為綠化用水，將雨排水外排管路與廠區綠化用水管路相關，每天可節約用水10t。

（2）在保證設備正常運行前提下降低用水量。如降低機組排氣損失、調小儀表取樣流量、冬季時適當降低冷卻水流量等。

（3） 建議對存在泄漏消防水管網查漏消缺，或進行改造，消除漏點，降低消防水耗量，預計可節約用水200t/d 。

（4）降低鍋爐補水率。經計算，各機組凝汽器補水率分別為：#1機組0.31%，#2機組0.34%，#3機組0.68%，#4機組0.61%，均小于優于《火力發電廠節水導則》200MW以上機組低于鍋爐額定蒸發量（1.5%）要求，但#3、#4機組補水率相比#1、#2機組偏大，合理對鍋進行運行調節和技術改進，從而降低除鹽水補水量，既有節水效益，又節約材料和降低發電成本的作用。

（5）生活用水。生活水系統用水總量53.6m3/h，其中廠區生活水實用水量為38.6 m3/h，人均用水量為440L/人·日，遠高于浙江省用水定額（城市居民生活用水120—180L/人·日），生活用水存在浪費及一定的漏損 ，對生活水管網進行技術改造升級及采用節水型設備能有效降低生活水漏泄及浪費。目前，生活用水中節水型的衛生器械和閥門在電廠受到重視和采用，包括采用節水型水龍頭及腳踏板開關等。

2.反滲透技術在廢水領域的應用

反滲透（RO）技術是將水溶液中顆粒、有機物有選擇性地進行過濾，從而達到凈化、分離等效果，其具有設備占地面積小、單位處理量高、能耗低等優點，因此該技術在水處理過程中得到了廣泛應用.由于反滲透對進水的水質要求嚴格，一般該技術與超濾、微濾等技術聯合使用，以達到更好的分離效果。

目前，在火電廠廢水處理應用中，反滲透技術主要用于循環水排污水、鍋爐酸洗廢液和電廠綜合廢水等廢水處理。

某電廠采用連續微濾（CMF）+反滲透（RO）處理工藝處理循環冷卻水，處理水量達到8000 m3/d，回用水量7000 m3/d，出水水質基本滿足循環冷卻系統補充水的水質要求。北方某空冷機組電廠采用“氣浮除油→石灰軟化→重力濾池→離子交換軟化→反滲透”工藝處理電廠輔機冷卻系統排污水、化水車間排污水、沖洗水等廢水，該系統投運后，系統整體出水水質都滿足設計要求。

但實際運行過程中發現，由于火電廠廢水的水質差，尤其對于高含鹽量、高腐蝕性的脫硫廢水，其反滲透膜極易被污染，脫鹽性能急劇下降，導致清洗和再生頻繁，不僅減少了反滲透膜的使用壽命，降低廢水的回收率，同時也極大地增加了運行成本，因此反滲透技術極少單獨應用于脫硫廢水的處理。

3.蒸發結晶技術在廢水零排放領域的應用

蒸發結晶技術是通過一系列方法將廢水濃縮，濃縮液蒸發結晶，蒸汽經冷凝回收，而鹽結晶干燥成工業鹽，從而達到廢水零排放的目的。

3.1 多效蒸發技術

常規蒸發結晶技術為多效蒸發（MED）結晶技術，該技術一般分為熱輸入單元、熱回收單元、結晶單元和附屬系統單位4個單元.常規處理后的廢水經過多級蒸發室的加熱濃縮后成為鹽漿，鹽漿經離心、干燥后成為工業鹽運輸出廠出售或掩埋。

2009年，廣東河源電廠應用該技術建成了脫硫廢水零排放工程，設計處理量為20 m3/h，蒸發系統出水TDS小于30 mg/L，回用于電廠循環冷卻水，產生的固體結晶鹽達到二級工業鹽標準，以每噸約80元的價格出售.雖然該技術較為成熟，但極高的能耗還是限制了其發展和推廣。

3.2 機械蒸汽再壓縮技術

為減小能耗，科研工作者又研發出采用機械蒸汽再壓縮（MVR或MVC）技術的蒸發器.MVR（MVC）技術是將二次蒸汽經絕熱壓縮后送人加熱室，壓縮后的蒸汽溫度升高，可重新作為熱源使用，從而大大降低了蒸汽用量，降低了能耗。

三水恒益電廠從美國引進了國內第一套MVR（MVC）技術設備，該技術采用兩級臥式MVC+兩級臥式MED工藝，設計處理量為20m3/h，用于處理樹脂再生廢水和脫硫廢水。采用的蒸發器是臥式噴淋水平管薄膜蒸發器，水平設置，廢水走管外，加熱蒸汽走管內，液體經噴嘴噴淋到換熱器管的外部形成薄膜，經加熱后產生蒸汽，產生的濃縮液進入結晶系統處理。該技術在能耗上相對較低，但在實際運行過程中發現，一方面，因為沒有深度預處理系統，產品為復雜混合鹽，只能作為危險固體廢棄物進行處理，成本極高；另一方面，進水未經充分軟化，結垢嚴重，除垢清洗頻繁，同樣增加了成本.經過國外公司的改良，采用立式降膜蒸發器可以有效解決臥式蒸發器結垢嚴重和能耗較大的問題，該技術已經應用于全球多個廢水零排放實際工程。

4. 結束語

隨著國家對環保要求的不斷提高，火電廠廢水零排放技術的發展和應用勢在必行，對于火電廠，選擇合適的廢水零排放技術處理廢水至關重要。若采用的深度預處理+膜法高鹽水濃縮技術+熱力蒸汽再壓縮立式強制循環結晶器技術，能夠實現廢水處理的零排放，而且該系統自動化程度較高，具有低能耗和低成本運營的優勢，為建設更加清潔、環保的火電廠提供了技術借鑒，可以預見，該系統在火電廠廢水的零排放上具有廣闊的應用前景。