零排放技术

本技术针对基于膜法的火电厂废水处理的整体解决方案开展研究，研发了全膜法火电厂废水零排放技术路线和各工艺段的核心技术及装备，提出了“预处理+膜分盐浓缩+结晶”的全膜法工艺路线，突破了零排放系统受制于烟气或蒸汽、水回收率难以提高的技术瓶颈，填补了国内废水零排放完整工艺路线的空白，实现了废水零排放和资源化利用。形成了火电厂全膜法废水零排放、资源化回收技术，解决了现有的零排放系统占地面积大、水质适应性差、自动化程度不高、水回收率低、盐离子未资源化利用、运行费用高等问题。截至目前，该技术已成功应用于国内十多个废水零排放工程。促进了电力行业的科技进步，被人民网、中国能源报、国资委官网等称为“电厂废水零排放技术的引领者”。

本项目旨在探索和开发出成本低、可靠性高、实用性强的脱硫废水零排放技术方案为燃煤电厂零排放系统选择和设计提供技术指导，推动废水零排放行业的技术进步。本项目结合理论分析、系统模型建立、试验与工程应用，历时近4年的研究探索，提出了多项零排放处理新工艺，并研发了系列处理装置。本项目提出了脱硫废水主烟道喷雾蒸发处理工艺，建立了完整的废水烟道喷雾蒸发模型，提出了利用低温烟气余热蒸发脱硫废水的新工艺，研制了以浓缩塔为核心的低温旁路烟气余热蒸发成套装置，提出脱硫废水间冷塔自然蒸发处理新工艺，提出了酸性脱硫废水-碱性炉渣废热中和蒸发处理技术，对脱硫废水零排放不同工艺方案加以集成和组合，可为不同条件下的工程应用提世指导。本项目研发成果可对电力行业清洁生产、水利用效率提高、污染物排放控制、环境风险降低等发挥积极促进作用，社会效益和环境效益显著。另一方面研发成果不仅可大幅降低零排放设备投资和运行成本，还可同步实现节约占地面积、降低土建工程量、方便运行检修的目的，可满足电厂“建得起、用得起、还好用”的愿望，实现脱硫废水的“低成本零排放”，经济效益明显。

当前燃煤发电在整个发电行业内占比超过了70%，绝大多数的燃煤电厂采用“石灰石-石膏湿法脱硫工艺”对烟气进行脱硫。在环保政策驱使下，湿法脱硫废水成为治理重点。然而，目前脱硫废水零排放技术流派多，且均处于试点、技术验证阶段，解决结垢堵塞、能耗高、腐蚀、成本高等难题是当下行业研究焦点。 本项目适用于大型燃煤锅炉湿法脱硫工艺中脱硫废水零排放处置。本技术采用“低温烟气余热浓缩减量+消石灰调质+热风干燥固化”的工艺流程，利用燃煤锅炉烟气余热将脱硫废水浓缩减量，并用情性流化床技术，耗用少量热风将废水蒸干，所形成的固体颗粒物直接由锅炉烟气除尘单元捕集，从而实现废水零排放。

5月16日，华电湖北发电有限公司黄石热电分公司“以空气为载体基于余热蒸发浓缩高盐废水及零排放技术”项目通过中国电力企业联合会科技成果鉴定。专家组一致认为，该成果整体达到国际领先水平，具有巨大的推广价值。

大力推行清洁生产、加强废水污染治理、降低生态环境风险是我国燃煤电厂实现转型发展和绿色发展的必由之路。石灰石湿法烟气脱硫工艺因具有脱硫效率高、适用性广等特点，被我国燃煤电厂普遍采用。这种脱硫工艺虽促进了燃煤电厂烟气近零排放目标的实现，但却带来了将烟气中的酸性气体和石灰石中的硬度成分及杂质转移至脱硫系统液相侧的问题，导致排出的脱硫废水具有高含盐、高氯离子、高硬度等特征。目前脱硫废水通常采用絮凝、沉淀、过滤等处理工艺，但处理后依然为强腐蚀性的高含盐废水，对其进一步科学化的深度处理成为燃煤电厂废水零排放亟待解决的技术难题。 为了解决脱硫废水的安全处置问题，国内部分电厂采用机械蒸发-结晶工艺或膜浓缩-结晶等工艺建设了脱硫废水零排放系统，但都存在投资成本高、运行维护成本高、工艺流程复杂，运行控制难度大及混盐难处置等问题。对此，项目依托中国电力工程顾问集团公司、行业设计单位、高等院校和制造企业的资源优势，基于“零排放、低成本、高可靠性”的脱硫废水处理理念，充分利用电厂已有设施，重点围绕脱硫废水处理中“烟道喷雾蒸发、旁路烟气余热蒸发、间冷塔自然蒸发、炉渣废热利用”等路线，从理论、工艺、设备、规范等方面进行了系统研究和工程实践，在脱硫废水深度处理工艺方案上取得了重要突破。主要创新如下：①提出了脱硫废水烟道喷雾蒸发处理工艺，建立了废水烟道喷雾蒸发模型，研发了脱硫废水烟道蒸发处理关键设备及其自动化控制装置；②提出了利用低温烟气余热蒸发高含盐脱硫废水的新工艺，研制了以浓缩塔为核心的旁路烟气余热蒸发成套处理装置；③提出了脱硫废水间冷塔自然蒸发处理新工艺，建立了相关模型，研发了间冷塔内蒸发塘的配套处理设备；④提出了利用酸性脱硫废水-碱性炉渣废热中和蒸发脱硫废水的零排放技术，并在此基础上研发了一种新型的捞渣机炉底结构。 项目申请专利权30余项，已获授权26项（其中，发明专利5项），脱硫废水零排放工艺编入电力行业废水处理设计标准中（DL/T 5046-2018）。项目成果在华电土右电厂、国华锦界电厂、粤电靖海电厂、鄂州电厂三期等多个工程中成功应用。实践验证了项目成果在降低脱硫废水零排放设备投资、运行成本、提高可靠性等方面的优势，为新建电厂废水零排放工艺选择、现有电厂废水零排放改造做出了技术引领和典型示范，为电力行业进行科学化脱硫废水零排放处理提供了标准化的整套解决方案，在推动国家《水污染防治行动计划》的贯彻落实发挥了积极作用。

项目属于环保节能领域，经中国电机工程学会组织鉴定，成果居国际领先水平。 近年来，随着《水污染防治行动计划》（“水十条”）等一系列法规政策相继出台，作为用排水大户的火电厂节水和废水零排放压力日益严峻。闭式循环水系统是火电厂最大取用水系统，但在浓缩倍率控制上存在滞后、波动大等问题，节水潜力极大。脱硫系统是最主要的终端废水排放系统，产生的脱硫废水成分复杂、排放量大。现有零排放技术多为终端处理技术，工艺复杂，投资运行成本高。另外，多数火电厂采用循环水排污水作为脱硫系统补水，系统之间存在水质和水量上的耦合影响。因此，针对循环水和脱硫系统开发源头减量协同治理与集成优化技术对火电厂节水和废水零排放具有重要意义。项目在循环水系统浓缩倍率高位稳定控制、脱硫废水源头治理以及系统集成优化运行等方面开展了研究。统水气指标监督体系和预警边界条件，研发了水质监督和水量调度集成优化平台，实现了循环水-脱硫系统水质监督诊断和水量优化调度。 研究成果已在大唐国际张家口发电厂等多家电厂成功应用。项目申请发明专利6项，获实用新型专利22项、软件著作权4项，主编或参编行业标准2项，发表科技论文19篇。项目显著促进了我国火电行业节能减排技术进步，为其他行业循环冷却系统节水和废水处理提供了重要借鉴，为提升我国水资源利用效率和保障经济社会持续健康发展做出了积极探索和重要贡献。