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摘要：随着水资源的日益短缺，实现电厂脱硫废水零排放是大势所趋，蒸发结晶零排放技术被广泛用于化工和制药行业，用于高含盐废水零排放的蒸发结晶技术的核心是蒸发。本文介绍了几种典型的蒸发结晶工艺的流程和技术特点，以及存在的缺点和问题，综合分析了蒸发结晶应用于脱硫废水可能出现的技术风险。
关键词：脱硫废水零排放；蒸发结晶；工艺特点；技术风险
目前，国内多数火电厂的脱硫废水主要来自石灰石一石膏烟气湿法脱硫工艺过程过程。脱硫浆液在不断地循环使用过程中，富集了有烟气和工艺谁带来的各类型污染物，其中主要包含高浓度硫酸盐、氯化盐、悬浮物和重金属等。
传统的三联箱处理工艺是脱硫废水常规处理方法，主要包括中和、沉淀、絮凝和澄清等步骤，但其出水仍含有大量的易溶解性盐，必须进行深度处理才能达到零排放要求。
本文通过介绍不同类型的蒸发结晶工艺的特点，分析蒸发结晶工艺应用于以脱硫废水为代表的高含盐废水可能存在的技术风险。
1、几种典型的蒸发结晶工艺介绍
对于以脱硫废水为代表的的高含盐污水，可以通过蒸发结晶技术最终实现液体的零排放。蒸发结晶的技术核心是蒸发， 目前国内外常用的蒸发技术主要有多效蒸发、热力蒸汽再压缩蒸发、机械蒸汽再压缩蒸发以及降膜式机械蒸汽再压缩循环蒸发等。
1.1 多效蒸发
多效蒸发（Multiple Effect Evaporation， MEE）是将几个蒸发器连接起来操作，前一效蒸发器产生的二次蒸汽作为后一效蒸发器的热源，以提高热能利用效率。MEE 的优点是进水预处理简单。应用较灵活，既可以单独使用，也可以与其它方法联合使用；系统操作安全可靠。
1.2 热力蒸汽再压缩蒸发
热力蒸气再压缩蒸发（Thermal Vapor Recompression， TVR）根据热泵原理，生蒸汽经过文丘里蒸气喷射式热泵，产生相对的负压环境，抽吸来自一效加热室的二次蒸汽的一部分， 混合增压、提升温度后作为一效的加热蒸汽，以提高热能利用率。根据其效能特点，使用一台热力蒸汽压缩器所节约的能源与增加一效蒸发器所节约的能源相当，因此应用较为广泛。
在设备上TVR 较多效蒸发系统只增加了蒸汽喷射泵，多效+蒸汽喷射泵组合比单纯的多效蒸发更节能。TVR 技术根据喷射泵原理操作，没有活动部件，设计简单、有效，并能确保操作的高度可靠性。
1.3机械蒸汽再压缩蒸发
机械式蒸汽再压缩（Mechanical Vapor Recompression， MVR或MVC），又称机械热压缩。MVR 采用机械压缩机将蒸发器产生的全部二次蒸气压缩，增加热焓后送到蒸发器的加热室作热源，使料液维持沸腾状态，而加热蒸汽本身冷凝成水。在装置启动过程中需供给生蒸气，正常运行后不再需要生蒸气的供给，因此提高了热效率，减少了对外部热源的需求，降低了能耗。MVR 采用单效操作，料液停留时间短， 能耗和运行成本低，占地面积小，公用工程配套少。
2、几种蒸发结晶器的比较
多效蒸发（MEE）技术成熟，可处理废水范围广，所需生蒸气量大。由于各效的压力和温度由前到后依次降低，为达到蒸发效率需要依次增加换热面积，这会显著增加装置投资，因此并非效数越多越好，效数的多少要综合考虑热量利用和设备的投资情况。
热力蒸气再压缩蒸发（TVR），将一部分二次蒸汽压缩， 提高热焓后作热源，节省了部分生蒸气，比MEE 工艺更加节能，但TVR 在蒸发过程中仍需连续供给生蒸气。
机械蒸汽再压缩蒸发（MVR）能最大程度地利用二次蒸汽，节能效果显著。MVR一般采用单效操作，在启动时需要新鲜蒸汽供给，正常运行后不需另行供给蒸汽。但MVR对蒸汽压缩机能力的要求很高，蒸汽压缩机基本采用国外进口，价格高昂。
3、脱硫废水水质特点
脱硫废水主要来源于石灰石-石膏湿法脱硫塔，脱硫废水的水质波动较大，脱硫废水的主要特征为：1）CODc，值较高，在后续浓缩过程中易造成有机物污堵，影响结晶盐纯度。2）悬浮物SS质量浓度较高，通常超过30000 mg/L。3）钙镁硅质量浓度较高，易导致无机盐结垢。4）C1-质量浓度较高，易腐蚀设备。5）含有有害的重金属元素铬、镉、砷、铅和汞等。
4、存在的技术风险
脱硫废水零排放技术的难点在于设备容易结垢污堵、腐蚀性强、投资大、成本高、发泡等。
废水中常含有溶解度很低的盐分，经蒸发浓缩后，很快达到饱和并析出，在设备上结垢， 使得蒸发器和结晶器的传热系数下降，清洗频繁，严重降低系统的在线率。
脱硫废水经蒸发浓缩后，常含有高浓度的氯离子等腐蚀性杂质，对设备的选材和制造的要求很高，通常适用的材质包括Ti、Ti合金、6%Mo、625、2205、316L等，导致投资极高。蒸发器及结晶器的吨水投资费用，采用进口设备为150-200万元，采用引进技术的国内制造设备为110-140万元。
脱硫废水中常存在有机物杂质，通常具有易发泡的特性。如果蒸发器和结晶器内的泡沫得不到控制，将严重损坏机械压缩机，并污染产品水水质。因此，在脱硫废水进入蒸发器前， 应尽量将其中的有机污染物脱除。
同时，因为脱硫废水水质的波动性，造成蒸發结晶前的预处理阶段难以控制出水水质，这样将造成极大的不可预见风险，可能导致蒸发结晶器无法联系工业运行。
5、结束语
综上所述，蒸发结晶零排放技术理论上可以达到电厂脱硫废水零排放处理结果，当因其工艺本身的特征，难以适应脱硫废水的水质特点，特别是对于水质波动性大的废水。
随着水资源日益短缺， 工业废水实现零排放是发展趋势。对于脱硫废水的零排放，若确定考虑蒸发结晶工艺路线应根据实际情况合理选择蒸发结晶工艺。
（作者单位：内蒙古华云新材料有限公司）
作者简介：席磊（1982- ），工程师，内蒙古华云新材料有限公司，主要从事电厂环保专业和基建管理。
关键词：脱硫废水零排放；蒸发结晶；工艺特点；技术风险
目前，国内多数火电厂的脱硫废水主要来自石灰石一石膏烟气湿法脱硫工艺过程过程。脱硫浆液在不断地循环使用过程中，富集了有烟气和工艺谁带来的各类型污染物，其中主要包含高浓度硫酸盐、氯化盐、悬浮物和重金属等。
传统的三联箱处理工艺是脱硫废水常规处理方法，主要包括中和、沉淀、絮凝和澄清等步骤，但其出水仍含有大量的易溶解性盐，必须进行深度处理才能达到零排放要求。
本文通过介绍不同类型的蒸发结晶工艺的特点，分析蒸发结晶工艺应用于以脱硫废水为代表的高含盐废水可能存在的技术风险。
1、几种典型的蒸发结晶工艺介绍
对于以脱硫废水为代表的的高含盐污水，可以通过蒸发结晶技术最终实现液体的零排放。蒸发结晶的技术核心是蒸发， 目前国内外常用的蒸发技术主要有多效蒸发、热力蒸汽再压缩蒸发、机械蒸汽再压缩蒸发以及降膜式机械蒸汽再压缩循环蒸发等。
1.1 多效蒸发
多效蒸发（Multiple Effect Evaporation， MEE）是将几个蒸发器连接起来操作，前一效蒸发器产生的二次蒸汽作为后一效蒸发器的热源，以提高热能利用效率。MEE 的优点是进水预处理简单。应用较灵活，既可以单独使用，也可以与其它方法联合使用；系统操作安全可靠。
1.2 热力蒸汽再压缩蒸发
热力蒸气再压缩蒸发（Thermal Vapor Recompression， TVR）根据热泵原理，生蒸汽经过文丘里蒸气喷射式热泵，产生相对的负压环境，抽吸来自一效加热室的二次蒸汽的一部分， 混合增压、提升温度后作为一效的加热蒸汽，以提高热能利用率。根据其效能特点，使用一台热力蒸汽压缩器所节约的能源与增加一效蒸发器所节约的能源相当，因此应用较为广泛。
在设备上TVR 较多效蒸发系统只增加了蒸汽喷射泵，多效+蒸汽喷射泵组合比单纯的多效蒸发更节能。TVR 技术根据喷射泵原理操作，没有活动部件，设计简单、有效，并能确保操作的高度可靠性。
1.3机械蒸汽再压缩蒸发
机械式蒸汽再压缩（Mechanical Vapor Recompression， MVR或MVC），又称机械热压缩。MVR 采用机械压缩机将蒸发器产生的全部二次蒸气压缩，增加热焓后送到蒸发器的加热室作热源，使料液维持沸腾状态，而加热蒸汽本身冷凝成水。在装置启动过程中需供给生蒸气，正常运行后不再需要生蒸气的供给，因此提高了热效率，减少了对外部热源的需求，降低了能耗。MVR 采用单效操作，料液停留时间短， 能耗和运行成本低，占地面积小，公用工程配套少。
2、几种蒸发结晶器的比较
多效蒸发（MEE）技术成熟，可处理废水范围广，所需生蒸气量大。由于各效的压力和温度由前到后依次降低，为达到蒸发效率需要依次增加换热面积，这会显著增加装置投资，因此并非效数越多越好，效数的多少要综合考虑热量利用和设备的投资情况。
热力蒸气再压缩蒸发（TVR），将一部分二次蒸汽压缩， 提高热焓后作热源，节省了部分生蒸气，比MEE 工艺更加节能，但TVR 在蒸发过程中仍需连续供给生蒸气。
机械蒸汽再压缩蒸发（MVR）能最大程度地利用二次蒸汽，节能效果显著。MVR一般采用单效操作，在启动时需要新鲜蒸汽供给，正常运行后不需另行供给蒸汽。但MVR对蒸汽压缩机能力的要求很高，蒸汽压缩机基本采用国外进口，价格高昂。
3、脱硫废水水质特点
脱硫废水主要来源于石灰石-石膏湿法脱硫塔，脱硫废水的水质波动较大，脱硫废水的主要特征为：1）CODc，值较高，在后续浓缩过程中易造成有机物污堵，影响结晶盐纯度。2）悬浮物SS质量浓度较高，通常超过30000 mg/L。3）钙镁硅质量浓度较高，易导致无机盐结垢。4）C1-质量浓度较高，易腐蚀设备。5）含有有害的重金属元素铬、镉、砷、铅和汞等。
4、存在的技术风险
脱硫废水零排放技术的难点在于设备容易结垢污堵、腐蚀性强、投资大、成本高、发泡等。
废水中常含有溶解度很低的盐分，经蒸发浓缩后，很快达到饱和并析出，在设备上结垢， 使得蒸发器和结晶器的传热系数下降，清洗频繁，严重降低系统的在线率。
脱硫废水经蒸发浓缩后，常含有高浓度的氯离子等腐蚀性杂质，对设备的选材和制造的要求很高，通常适用的材质包括Ti、Ti合金、6%Mo、625、2205、316L等，导致投资极高。蒸发器及结晶器的吨水投资费用，采用进口设备为150-200万元，采用引进技术的国内制造设备为110-140万元。
脱硫废水中常存在有机物杂质，通常具有易发泡的特性。如果蒸发器和结晶器内的泡沫得不到控制，将严重损坏机械压缩机，并污染产品水水质。因此，在脱硫废水进入蒸发器前， 应尽量将其中的有机污染物脱除。
同时，因为脱硫废水水质的波动性，造成蒸發结晶前的预处理阶段难以控制出水水质，这样将造成极大的不可预见风险，可能导致蒸发结晶器无法联系工业运行。
5、结束语
综上所述，蒸发结晶零排放技术理论上可以达到电厂脱硫废水零排放处理结果，当因其工艺本身的特征，难以适应脱硫废水的水质特点，特别是对于水质波动性大的废水。
随着水资源日益短缺， 工业废水实现零排放是发展趋势。对于脱硫废水的零排放，若确定考虑蒸发结晶工艺路线应根据实际情况合理选择蒸发结晶工艺。
（作者单位：内蒙古华云新材料有限公司）
作者简介：席磊（1982- ），工程师，内蒙古华云新材料有限公司，主要从事电厂环保专业和基建管理。