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目前工业窑炉中常用的烟气脱硫办法有湿法、半干法、干法等化学脱除办法，其中石灰石-石膏湿法烟气脱硫技术因技术成熟、脱硫效率高、煤种适用性强等优势而被普遍应用，特别是在燃煤发电厂。但在实践运转过程中，烟气中氯化物、颗粒物、重金属等污染物会不时地富集在浆液中，易惹起设备管道腐蚀、脱硫效率降低、毁坏脱硫系统物质均衡等问题。因而每隔一定时间就必需排出一定量脱硫废水。由于此类废水具有高悬浮物、高含盐量及重金属品种多等水质特性，处置难度极大。
2015年4月国家出台《水污染行动防治计划》(《水十条》)，对火电厂工业废水排放提出了新要求，倒逼火电厂实行全厂废水零排放改造。2017年发布的《火电厂污染防治可行性技术指南》同样提出要完成废水近零排放的关键是完成脱硫废水的零排放。目前深能合和电力(河源)有限公司、佛山市三水恒益火力发电厂有限公司、浙江浙能长兴发电有限公司、山西大唐国际临汾热电有限义务公司已完成脱硫废水零排放工程施行，它们均以多效蒸发、机械蒸汽再紧缩蒸发、膜处置技术和烟道蒸发为主要处置工艺。但是以上示范项目存在投运期短、经济性差、系统稳定性差等问题。
本文在深化剖析脱硫废水水质特性的根底上，提出了一种低温余热闪蒸蒸发脱硫废水技术，并在300MW机组处置15m3/h脱硫废水工程中实行了工程示范，目前系统运转稳定，净水回用率高，获得了很好的效果。
1、废水特征及处置现状
以山西某电厂烟气湿法脱硫水力旋流器出口废水为例，废水水质数据(设计值)见表1。由表1可知，该厂脱硫废水悬浮物含量高(主要成分为石膏、灰分等);钙离子、镁离子、硫酸根离子质量浓度高，易结垢;pH值低，呈酸性，氯离子浓度高，易造成设备及管道腐蚀;有一定的汞、镉、铬等重金属;水质参数动摇大，组分复杂。
目前脱硫工业废水处理主要经过“中和—絮凝—沉淀”三联箱方式。回用水应用途径主要有干灰调湿、灰场喷洒或灰渣冷却。脱硫废水替代在除灰、除渣系统调湿用水，具有系统改形成本低、构造简单、操作简单等优势，但除灰、除渣系统所用水量远远小于脱硫废水产生量，脱硫废水无法得到充沛应用。此外，因传统预处置后的废水中仍含有大量的氯离子，pH值低，易于对除灰、除渣系统管路形成腐蚀、阻塞。
2、低温余热闪蒸蒸发脱硫废水零排放系统
2.1 低温多效蒸发技术原理
本脱硫废水零排放技术原理有2个突出方面，详细如下。
(1)低温余热闪蒸应用原理。本文技术依据水溶液沸点随压力降低而降低的原理，完成脱硫废水的梯级多效蒸发浓缩。一方面，应用除尘器出口低尘低温烟气热量，并经过真空泵树立烟道换热器系统负压，使得换热器中产生低于100℃的低温沸腾蒸汽，作为多效蒸发系统的外部热源，完成了烟气废热的高效应用;另一方面，经过真空泵树立多效蒸发系统负压，依据脱硫废水不同压力下对应的沸点蒸发温度，使得脱硫废水在分离器负压的作用下闪蒸成蒸汽，完成外部热源热量从Ⅰ效到Ⅲ效的梯级应用。
(2)加热器高效防垢原理。采用控制流速强迫循环技术、催化磁化及结晶防垢技术。控制强迫循环流速，提升传质流动，降低了管壁结垢风险。经过废水磁化处置，使得处在成核条件左近无序热运动的结垢无机盐离子对取得能量，被迫调整彼此碰撞方位，构成平均成核条件，因而产生大量小直径球状微晶胶体悬浮物，毁坏了硬垢构成条件。在特定位置采用特殊资料，会产生特定电解电流，对水起到催化作用，吸收离子，增大霎时过饱和度，产生大量可逆微晶体，使得废水饱和度大大降低，消弭了生成硬垢的条件。应用晶种防垢原理，经过控制原废水自身的石膏晶体浓度，浓缩过程中废水中钙离子、镁离子、硫酸根离子等二价盐离子优先凝聚在固体石膏晶核上，从而减轻加热器结垢风险。
2.2 工艺流程
低温余热闪蒸蒸发技术应用在石灰石-石膏湿法脱硫废水零排放上的工艺流程表示如图1所示。整个工艺主要由废水贮存及传输系统、烟道换热器系统、多效闪蒸蒸发系统、冷却系统、浓液处置系统、排空系统等6个系统组成。
在除尘器出口至引风机入口烟道上加装烟道换热器，应用除尘器出口132℃烟气的热量在Ⅰ效真空泵作用下将换热器内介质(除盐水)加热成低于100℃的低温蒸汽，并将蒸汽(热源)送至Ⅰ效蒸发系统对废水停止蒸发浓缩，蒸汽冷凝后搜集在Ⅰ效冷凝罐中，再经过加湿水泵重新送到烟道换热器。此阶段为蒸发系统的低温余热获取环节。
来自水力旋流器出口脱硫废水送至废水来料箱，经废水来料泵送至多效蒸发系统加热浓缩。在尾气真空泵作用下，Ⅰ效分离器中废水在Ⅰ效加热器管程中平均流动，并与Ⅰ效加热器壳程中的蒸汽实行换热，被加热后的废水再进入Ⅰ效别离器完成汽、液别离，并应用Ⅰ效强迫循环泵实行强迫循环蒸发浓缩物料，在Ⅰ效蒸发系统内经屡次循环后，完成初步浓缩的料液经过均衡管在液位压差的作用下进入Ⅱ效别离器，同时Ⅰ效别离器产生的二次蒸汽进入Ⅱ效加热器，作为Ⅱ效蒸发系统的热源。
以此类推，废水持续地浓缩结晶，净水持续地蒸发冷凝。最终，Ⅲ效别离器出口的二次蒸汽在尾气冷凝器内应用循环冷却水将蒸汽冷凝成凝结水，搜集在尾气冷凝罐中。Ⅲ效蒸发系统中浆液质量浓度被浓缩设计值大于1300kg/m3时，开启出料阀门，应用Ⅲ效强迫循环泵出口压头，将浓浆液送至浓液缓冲罐中贮存。此时各效因出料而产生液位降低，废水在废水来料泵和物料连通管的作用下自行补充各效别离器、加热器内的物料，各效物料的补充速度由进料电动阀控制，从而到达控制各效液位的目的。
浓浆液经过浓浆保送泵送至固液分离设施，结晶体和饱和母液经分离后，固体被送去石膏库，饱和母液回送至废水来料箱，进而随废水重新进入多效蒸发系统实行浓缩结晶。
上述低温余热闪蒸蒸发技术不同于膜法浓缩，不需求预处置，系统更为简单牢靠、操作更为烦琐;系统热源取自除尘器出口烟气余热，系统运转本钱更低;整个多效蒸发系统采用外热式强迫蒸发工艺，极大地降低了系统管道、设备结垢的可能性。
2.3 工程示范技术参数
依据山西某300MW机组烟气条件及脱硫废水水质参数，采用烟气低温余热闪蒸蒸发脱硫废水零排放技术，投资建成了处置水量为15m3/h的脱硫废水零排放示范工程。该工程主要工艺设备技术参数见表2。
3、应用示范结果剖析
3.1 技术经济性剖析
依照整个系统试运转期间数据统计，该废水零排放系统的直接运转费用主要包括动力耗费、除盐水耗费和工艺水耗费量3阶段。动力耗费折算至处置水量为37.67(kW•h)/m3，电价依照0.50元(/kW•h)预算，折合约18.83元/m3。除盐水耗费量0.1t/h，除盐水费用依照15.00元/t，折合约0.10元/m3。工艺水耗费量约为2.1m3/h，工艺水费用依照3.50元/t，折合约0.49元/m3。因而，若不思索人员本钱、设备折旧费用等，本脱硫废水零排放系统总的直接运转费用约为19.42元/m3。深能合和电力(河源)有限公司采用“预处置+蒸发结晶+分盐”技术，实践零排放运转费用为70~80元/m3，本技术运转费用为19.42元/m3，远低于上述电厂技术。
3.2 试运转结果剖析
3.2.1 处置性能剖析
本脱硫废水深度处置工程项目于2019年6月26日开端并实行168h试运转，因#2机组烟气换热器未装置，故系统处置才能设计值依照50%实行测算。数据记载见表3。
由表3能够看出，项目168h试运转期间，累计处置废水量为681t，凝结水回收水量为632t，均匀回收水率为92.8%。因机组负荷不同，除尘器出口烟气量及温度均低于设计值。故经过负荷折算至锅炉最大连续蒸发量(BMCR)工况下的脱硫废水处置量均匀值为7.55t/h，凝结水回收量均匀值为7.01t/h，到达了设计处置性能。
3.2.2 出水水质剖析
试运转期间对废水来料箱中废水原水取样(FS)和凝结水泵出口凝结水取样(NS)，检测数据结果见表4。
脱硫废水处置前后，不同类检测指标去除率如图2所示。从图中能够看出，除氨氮外，脱硫废水中其他指标去除率均高于96%(余氯除外)。阐明本技术对低沸点物质(氨氮)的去除才能比拟差。氨氮主要来源于烟气脱硝过程中过量逃逸的氨气，被湿法脱硫系统吸收后进入脱硫废水中。
GB/T19923—2005《城市污水再生应用工业用水水质》中锅炉补给水水质规范见表5。对照表4中凝结水测定值，除氨氮指标外，主要指标根本到达了锅炉补给水水质规范，但需进一步去除氨氮等，方可作为锅炉补给水。此外，凝结水中氯离子、钙、镁、硫酸根离子质量浓度远小于原脱硫废水，故此凝结水可直接作为脱硫工艺补水。
3.2.3 防结垢剖析
从脱硫废水水质参数中能够看出，废水中钙离子、镁离子、硫酸根离子等二价离子较多，水质硬度较高，系统容易结垢。采用外热式强迫循环蒸发，经过强迫循环泵的动力，使得废水以较高(通常大于1m/s)流速循环活动，提升了各效加热器的换热效率，同时降低了系统管道结垢的风险。
整个系统连续运转40d后，停机查看系统结垢状况，发现Ⅰ效、Ⅱ效系统管道无结垢，Ⅲ效别离器部分有细微结垢，高压水冲洗后，污垢零落。取出结垢物剖析，结垢物主要为盐类，易溶于水。
3.3 长期结果剖析
截至目前，系统已稳定运转近9个月，系统处置稳定，凝结水水质指标稳定，最近一次停机检查，未发现设备结垢。
日常凝结水主要化验电导率、pH值、浊度、硅、铁离子、硫酸根及氯离子等水质指标。2020年3月的某些日常化验数据见表6。
4、总结
本技术计划应用除尘器出口低温热源及负压闪蒸原理，经过废水保送统、烟气换热器系统、多效蒸发系统、浓浆压滤结晶系统和排空系统等六大系统，构建成了烟气低温余热闪蒸蒸发脱硫废水零排放工艺，并完成了15m3/h脱硫废水零排放工业化示范。运转结果标明：系统运转稳定，处置才能到达了设计请求，且运转本钱低，处置每立方米脱硫废水直接本钱仅约为19.42元。
不需求预处置，应用废水中石膏作为晶种，分离末端的压滤结晶技术，完成了脱硫废水中盐的浓缩自结晶分离。
多效蒸发单元采用了外热式强迫循环蒸发方式，可以保证在浓缩过程中脱硫废水循环活动，降低了系统结垢风险。
多效蒸发系统凝结水提取率高，高达92.8%以上，凝结水进一步处置后可作为锅炉补给水或者直接作为脱硫工艺补水。
