电厂脱硫废水实现零排放：FGD冲洗水的蒸发处理-第3页-北极星水处理网

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降膜蒸发器/盐水浓缩器配备了垂直管束，并使用一些设备在废水沸腾温度下，对废水进行分布，使其沿管子的内表面形成水膜。此水膜沿管子的整个长度方向均匀向下流动，同时接受正凝结蒸汽从另一侧穿过管壁所传导的热量，使水膜发生沸腾。水蒸汽被释放到管子的中心部分，与液体膜发生混合并共同流动。

第二步，分离蒸汽

由于电厂废水(包括FGD冲洗水)通常采用石膏进行饱和处理，则盐水浓缩器内就“种下了”硫酸钙“结晶种子”，以防止在管子表面发生低可溶性钙盐的沉积而形成水垢。通过将低可溶性钙盐优化沉积在种子晶体上而不是沉积到管子上，可以防止结垢。在降膜蒸发器内，1个配备了一体化消雾器的蒸汽分离器将安装在蒸发器管束的下端，帮助将水蒸汽与废水分离开。这两套子系统确保了只有清洁、干燥的蒸汽可以进入到压缩机内，从而减少随蒸汽所携带的盐水液滴所导致的压缩机侵蚀和腐蚀的风险。消雾过程还确保了蒸馏物的纯度，经过良好设计的降膜蒸发器将生产出低于5ppm TDS的蒸馏物。

目前，降膜盐水浓缩器的结晶种子布种技术以及MVR技术已经可以结合到同一套系统中，可由1台板式热交换器将输出蒸馏物放出的热量回收，并将这些热量用于预热进水。通常的进水已进行了酸化处理以除去残留碱性。系统内还包括了1台除气器，用于将进水中的CO2和溶解氧清除掉。这种处理可以减少蒸发器窗口内发生侵蚀和结垢的可能性。

第三步，浓缩固体物质

强迫循环结晶器是电厂废水处理中最常使用的设备。凝结中的蒸汽通常提供了从废水盐水中蒸发水份所需要的能量，但在这种类型的蒸发器中，盐水被1台循环泵以高流速强制输送通过加热器管。对管子进行大量的流体灌注，能够防止蒸发过程在这些管子内部发生。盐水的高流速以及管子对沸腾的抑制作用，可防止在结晶器管子表面形成水垢。

图5 盐水浓缩器结合了晶种下种和MVR子系统，能够生产用于结晶的浓缩盐水

蒸发过程中循环流动的盐水在1个单独的蒸发本体内发生闪蒸沸腾时，晶核形成以及盐晶体的生产超过了此处，也会影响晶核和盐晶体的溶解能力。正如在蒸发器内一样，安装在蒸发本体处的雾沫清除器，能够将盐水液滴与水蒸汽分离开来，从而保护压缩机不发生侵蚀和腐蚀，并确保蒸馏物的纯度。

根据涤气器内所维持的TDS浓度，降膜盐水浓缩器能够在典型情况下，在达到提高沸腾点所带来的限值以及钙盐的溶解性限值之前，将FGD冲洗水浓缩5~10倍。此系统能够将废水内的水含量减少80%~90%，因而每100gpm的进水，可排放出10~20gpm的浓缩盐水，并且生产出80~90gpm的蒸馏水以供电厂复用。

通常情况下，浓缩盐水会被送至1台强制循环结晶器内，以蒸发掉剩余的水分，并沉淀脱水形成的固体盐物质。但是，在FGD废水中占主导地位的氯化钙和氯化镁盐的溶解性很高，以至试图将这些盐类在强制循环结晶器内进行沉淀的方法都是不实际的。由于溶液的沸点过高，进行这样的处理时无法采用MVR技术，而且必须提供相应的高压力蒸汽。

此外，由于氯化钙和氯化镁均为酸性盐，这种盐在所需温度和浓度下，具有极强的腐蚀性。因此，与这些盐水接触的任何结晶器设备，都必须采用非常昂贵的金属合金来制造，例如钯合金钛和高镍铬钼合金。

有时候，盐水结晶器有可能在经济方面并不可行。有些电厂一直在考虑采用1台盐水浓缩器来蒸发处理自己的FGD废水，并将处理所得到的浓缩水随灰渣一起，在单独地表水池内进行厂内弃置。还有电厂考虑采用喷雾干燥法去除浓缩液中的剩余水分，生产出一种适于在填埋场或煤矿进行弃置的干燥产物。

应当注意的是，由于喷雾干燥器要求提供燃油或天然气，所以很可能需要空气许可证。此外，干燥后的盐残留物具有极强的吸湿性，所以必须快速对其进行包装，以防止它们吸收大气中的湿气，然后再将它们送走进行弃置。其他用于干燥盐水浓缩器排污的方法，包括刨片机和造粒塔，以及其他常用于制造氯化钙和氯化镁盐的方法。

产出盐水

FGD废水处理过程中所遇到的许多难题都与废水的基本化学特性相关，比如氯化钙和氯化镁盐很难结晶，且具有很高的腐蚀性。

图6 采用了MVR技术和固体脱水处理的强制循环结晶器，使用1台压缩机并利用循环工作原理生产出回收水和需弃置的固体

为了避免这两方面的问题，FGD废水可以采用传统的石灰-纯碱软化法进行预处理。采用熟石灰(Ca(OH)2)和纯碱(Na2CO3)作为这个预处理步骤中的反应物，并使用少量的氯化铁和聚合电解质来增强悬浮固体的分离作用。在废水内添加石灰浆液可以增加钙离子的浓度，从而减少石膏的过饱和度，随之减少废水的结垢可能性。这样的处理还能提升pH值，使氢氧化镁沉淀。在单独反应罐内添加纯碱，即可让钙元素以碳酸钙的形式沉淀下来。软化过程中，绝大多数钠离子被钙离子和镁离子所取代，从而让软化后的FGD废水变成以氯化钠为主的水溶液。

另一个可能性是采用传统的水软化处理过程，形成一种类似于目前在电厂内用于处理冷却塔排污水的ZLD系统。在传统的强制循环结晶器内，氯化钠可以很容易地结晶。虽然这种盐类也有腐蚀性，但所要求的贵金属材料较少，诸如超级奥氏体不锈钢以及超级双相不锈钢。

未来的系统设计

虽然电厂几十年来一直采用蒸发处理来消除冷却塔排污水的排放，但FGD冲洗水的蒸发处理却是一种新近的应用，目前只部署了很少的几台装置，运行经验也非常少。但是，蒸发器供应商在蒸发处理钙、镁和钠盐方面都拥有许多经验，这些经验直接适用于FGD废水的蒸发处理。考虑到所有电厂的空气和水排放的限值将不可避免地更加收紧，以及现有美国燃煤电厂联合体的规模和未来的扩张等因素，蒸发将是未来被经常考虑的处理方法。

电厂采用哪一种处理方法的决策，必须考虑到资本和运营成本，以及其他与厂址具体相关的因素。由于当前缺乏ZLD系统在FGD废水领域运行的经验，电厂的设计者、建造者和业主都认为，ZLD系统应当十分贴切地检验出潜在供应商针对钙、镁和钠氯化物蒸发器的试验台和试点规模级的测试能力。目前，从业者正在寻求这样的系统。因此，用户在购买之前应当做好相关的研究工作，以避免设备故障而付出高昂的代价，甚至更为高昂的发电量营业收入损失。

原标题：让脱硫废水实现零排放——FGD冲洗水的蒸发处理将是未来被经常考虑的处理方法

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