石灰石-石膏濕法煙氣脫硫廢水系統(tǒng)優(yōu)化提升方案

張銳

摘? 要：石灰石-石膏濕法煙氣脫硫技術(shù)因其脫硫效率高、可靠性高、對煤種適應(yīng)能力強(qiáng)、吸收劑資源豐富、副產(chǎn)物可綜合利用、工藝成熟而廣泛應(yīng)用。[1]脫硫廢水系統(tǒng)作為脫硫工藝后期重要一環(huán)對整個系統(tǒng)的影響較大，廢水系統(tǒng)無法投運(yùn)或出力不能滿足運(yùn)行要求，會對脫硫系統(tǒng)的正常運(yùn)行帶來影響。由于目前部分電廠脫硫系統(tǒng)設(shè)計(jì)出力低，長時間運(yùn)行腐蝕磨損，故障率較高，造成廢水系統(tǒng)無法滿足脫硫系統(tǒng)運(yùn)行時漿液有害離子的濃度要求，從而影響機(jī)組出力或加劇脫硫系統(tǒng)設(shè)備腐蝕。文章對當(dāng)前普遍存在的脫硫廢水系統(tǒng)的存在問題進(jìn)行簡單的分析，并提出改進(jìn)措施，以期對脫硫廢水系統(tǒng)高效運(yùn)行起指導(dǎo)作用。

關(guān)鍵詞：煙氣脫硫;脫硫廢水;高效運(yùn)行

中圖分類號：X773? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2020）34-0092-02

Abstract： Limestone-gypsum wet flue gas desulfurization technology is widely used because of its high desulfurization efficiency， high reliability， strong adaptability to coal， rich absorbent resources， comprehensive utilization of by-products and mature process. As an important part in the later stage of the desulfurization process， the desulfurization wastewater system has a great impact on the whole system， and the wastewater system can not be put into operation or the output can not meet the operation requirements， which will affect the normal operation of the desulfurization system. At present， the design output of desulphurization system in some power plants is low， corrosion wear for a long time is running， and the failure rate is high， so that the waste water system cannot meet the concentration requirements of slurry harmful ions during the operation of desulfurization system， thus affecting the output of the unit or aggravating the corrosion of desulfurization system equipment. This paper makes a simple analysis of the problems existing in the current desulfurization wastewater system， and puts forward some improvement measures in order to guide the efficient operation of the desulfurization wastewater system.

Keywords： flue gas desulfurization; desulfurization wastewater; efficient operation

引言

燃煤中含有多種元素，包括重金屬元素，這些元素在爐膛內(nèi)高溫條件下進(jìn)行一系列的化學(xué)反應(yīng)，生成了多種不同的化合物，這些化合物一部分隨爐渣排出爐膛，另外一部分隨煙氣進(jìn)入吸收塔，溶解于吸收塔漿液中。煙氣中含有CO2、SO2、HCl、HF、NO2、N2等氣體及灰中攜帶的各種重金屬，包括Cd、Hg、Pb、Ni、As、Se、Cr等，吸收劑石灰石中含有Ca、Mg、K、Cl等元素，這些物質(zhì)進(jìn)入吸收塔漿液中，并在吸收循環(huán)過程中不斷富集，會影響二氧化硫的吸收以及加重設(shè)備的腐蝕、磨損，還會影響石膏的品質(zhì)，因此必須進(jìn)行廢水排放。通過補(bǔ)充新鮮水來置換、減少漿液中的有害物質(zhì)的含量，從而減少吸收塔系統(tǒng)的腐蝕、磨損。目前脫硫廢水處理包括的步驟有廢水中和、重金屬沉淀、絮凝和助凝、濃縮/澄清四個步驟。通過加堿性溶液和有機(jī)硫使廢水中的大部分重金屬形成沉淀物;加入絮凝劑促進(jìn)污泥沉淀;污泥經(jīng)脫水后進(jìn)一步處理。廢水水質(zhì)達(dá)標(biāo)后回用。[2]

1 目前常見脫硫廢水系統(tǒng)工藝流程及存在問題

1.1 工藝流程

吸收塔排出泵將石膏漿液送入石膏水力旋流站，切向進(jìn)入石膏旋流器的石膏懸浮液在離心力的作用下，細(xì)小的微粒從旋流器的中心向上流動形成溢流，其中一小部分作為脫硫廢水被收集到廢水緩沖箱中，廢水提升泵將廢水緩沖箱中的液體輸送到中和箱內(nèi)，中和箱內(nèi)在攪拌器的不斷攪拌下，經(jīng)計(jì)量泵連續(xù)加入石灰乳，堿性物質(zhì)的加入不但升高了廢水的pH值，而且使廢水中的Fe3+（鐵）、Zn2+（鋅）、Cu2+（銅）、Ni2+（鋰）、Cr3+（鉻）等重金屬離子生成氫氧化物沉淀，通過pH計(jì)控制加藥量，使廢水的PH值調(diào)升至8.5～9.5范圍，此時廢水中的大多數(shù)重金屬離子均形成了難溶的氫氧化物，同時石灰乳液中的Ca2+還可以與廢水中的F-反應(yīng)，生成難溶的CaF2，與As3+（砷）絡(luò)合生成Ca3（ASO3）2（亞砷酸鈣）、Ca3（ASO4）2等難溶物質(zhì)。

在中和箱中大多數(shù)重金屬離子以氫氧化物的形式沉淀下來，大部分Pb2+（鉛）、Hg2+（汞）仍以離子形式留存在廢水中，在反應(yīng)箱中加入有機(jī)硫，使其與Pb2+、Hg2+反應(yīng)形成難溶的硫化物。脫硫廢水經(jīng)過中和箱、反應(yīng)箱、絮凝箱中的化學(xué)沉淀反應(yīng)后，廢水中含有許多分散的顆粒和膠體物質(zhì)，所以在絮凝箱中加入一定比例的絮凝劑，使它們凝聚成大顆粒，在絮凝箱的出口還需加入高分子聚合電解質(zhì)作為助凝劑，以降低顆粒的表面張力，強(qiáng)化顆粒的長大過程，進(jìn)一步促進(jìn)氫氧化物和硫化物的沉淀，使細(xì)小的絮凝物慢慢變成更大、更易沉積的絮狀物，同時也使廢水中的絮狀物也沉降下來。絮凝后的廢水從絮凝箱經(jīng)溢流進(jìn)入澄清池澄清濃縮后，絮凝物沉積在池底部形成污泥，上部則為凈水。少量污泥作為接觸污泥，通過污泥循環(huán)泵返回到調(diào)節(jié)箱中，提供沉淀所需的晶核，大部分污泥則送入污泥脫水系統(tǒng)處理，上部凈水則溢流至清水箱，采用pH計(jì)測定其pH值，并通過加入稀鹽酸調(diào)控pH值至6.0～9.0范圍內(nèi)，在清水輸送泵出口管道上設(shè)有濁度儀，測定其濁度，若處理后的廢水濁度不達(dá)標(biāo)，可返回中和箱進(jìn)行繼續(xù)處理，達(dá)標(biāo)后的廢水通過清水輸送泵排放。經(jīng)濃縮后的污泥通過污泥輸送泵輸送至壓濾機(jī)進(jìn)行壓濾，當(dāng)壓濾機(jī)濾布上沾有污泥并且不能脫落時，開啟移動式濾布清洗機(jī)對濾布進(jìn)行清洗，壓濾后的濾餅暫時貯存在泥斗中，再卸至汽車車斗，然后外運(yùn)至指定存放地點(diǎn)，按環(huán)保要求進(jìn)行處理。具體流程圖見圖1。

1.2 現(xiàn)工藝運(yùn)行期間存在的問題

（1）設(shè)備故障率高造成廢水系統(tǒng)投入率低。通過圖1可以看出，脫硫廢水系統(tǒng)處理流程較長，且設(shè)計(jì)時并未可靠備用，一個環(huán)節(jié)設(shè)備發(fā)生缺陷退出時，會造成整個系統(tǒng)無法投運(yùn)。同時系統(tǒng)箱罐攪拌器、加藥泵、管道、旋流子、污泥泵、壓濾機(jī)等日常維護(hù)、能耗成本較大也是一個問題。（2）廢水懸浮物含量偏高。石膏旋流器旋流后溢流漿液進(jìn)入廢水旋流器旋流，如果旋流器旋流效果差造成進(jìn)入后續(xù)處理系統(tǒng)的含固量較大，會給后續(xù)處理環(huán)節(jié)帶來巨大壓力，廢水藥品耗量升高的同時，水質(zhì)可能無法達(dá)標(biāo)，澄清濃縮池內(nèi)泥量也明顯增加。（3）廢水設(shè)計(jì)不滿足出力。過去隨著煙氣排放標(biāo)準(zhǔn)的日益嚴(yán)格，脫硫系統(tǒng)進(jìn)行了數(shù)輪改造，然而大部分廢水系統(tǒng)并未經(jīng)過增容改造，并且燃用煤質(zhì)，使用的石灰石、工藝水變化造成廢水排量升高，此時超過設(shè)計(jì)流量的廢水進(jìn)入處理系統(tǒng)，勢必會減少停留時間及反應(yīng)時間，容易造成廢水水質(zhì)不達(dá)標(biāo)。（4）污泥脫水效果差。由于加藥量不合理、污泥在澄清濃縮池內(nèi)停留時間過長或過短等原因，污泥脫水時含水量大無法成餅狀或塊狀，造成轉(zhuǎn)運(yùn)困難、污染現(xiàn)場。污泥脫水不及時澄清濃縮池泥位升高也容易造成刮泥機(jī)斷裂，同時在板框式壓濾機(jī)維護(hù)不到位無法自動壓制和卸泥時，需要大量人工成本來壓制污泥。

2 工藝優(yōu)化的方向及措施

2.1 工藝流程優(yōu)化路線

（1）保留原有廢水旋流站設(shè)備不變，確保改造不影響系統(tǒng)投入。（2）將脫水系統(tǒng)濾液引入廢水緩沖箱，為了提高排水效果，避免皮帶沖洗水、濾布沖洗水箱溢流水影響廢水濃度，直接由氣液分離器內(nèi)濾液引至廢水緩沖箱，管道加裝電動門用于控制廢水系統(tǒng)投入。（3）污泥（即石膏沉淀）通過回收水池返回吸收塔。流程見圖2。

2.2 改造成本

本次改造只需增加部分管道與閥門，無需增加其他附屬設(shè)備。

2.3 改造前后對比

2.3.1 改造前

廢水取自廢水旋流器，廢水含固量較高;廢水旋流器、框板式壓濾機(jī)故障率高，系統(tǒng)運(yùn)行可靠性低;廢水系統(tǒng)出力偏低，長時間運(yùn)行依舊無法滿足吸收塔氯離子控制需要。

2.3.2 改造后

廢水取自真空皮帶脫水系統(tǒng)氣液分離器，水源含固量大大降低;取消廢水旋流器，系統(tǒng)簡單、運(yùn)行可靠;廢水系統(tǒng)出力不受限于廢水旋流器，單位時間內(nèi)廢水排放量增加，吸收塔氯離子濃度控制滿足需求。

3 成果及收益

改造后廢水處理能力增加，避免了因廢水給料泵、廢水旋流器問題造成的廢水出力受限。提高進(jìn)入廢水處理系統(tǒng)水質(zhì)，由于濾液經(jīng)過濾布過濾，可有效降低含固量，便于后期加藥處理，可減少加藥量，取得一定經(jīng)濟(jì)效益。

以某火力發(fā)電廠2×300MW機(jī)組脫硫系統(tǒng)為例，根據(jù)近一年運(yùn)行情況對比：因廢水給料泵、廢水旋流器的問題造成廢水量較少，導(dǎo)致清水輸送泵無法持續(xù)運(yùn)行。脫水系統(tǒng)每次運(yùn)行時間約12小時。

改造前，清水輸送泵間斷運(yùn)行，累計(jì)運(yùn)行時間約8小時，出力為10t/h，處理廢水量共計(jì)80t。

改造后，清水輸送泵可隨脫水、廢水系統(tǒng)持續(xù)運(yùn)行，運(yùn)行時間約12小時，出力為10t/h，出力廢水量共計(jì)120t。

廢水處理系統(tǒng)運(yùn)行期間，對系統(tǒng)持續(xù)加藥，同樣的廢水處理量可減少三分之一的系統(tǒng)運(yùn)行時間，若以達(dá)到相同的廢水處理效果為準(zhǔn)，全年相對減少加藥量1.02t，約為37200元。

由于含固量降低，咨詢廠家后，廢水加藥濃度由萬分之三降低至萬之二點(diǎn)五，目前出水水質(zhì)正常，每處理一噸廢水，加藥量減少0.05kg，全年減少加藥量0.85t，約為31000元。

由于廢水取自真空皮帶脫水系統(tǒng)氣液分離器，不僅降低了廢水含固量，增加了廢水出力，節(jié)約了運(yùn)行成本，而且簡化了系統(tǒng)，提高了系統(tǒng)運(yùn)行可靠性，具有很好的推廣價值，本次改造成本較低，只需增加部分管道及閥門，不占用大量現(xiàn)場空間，同時改造后的廢水處理系統(tǒng)，省去了廢水旋流器，廢水旋流器給料箱，廢水旋流器給料泵等環(huán)節(jié)，每年可節(jié)約電量約51600kWh。

4 結(jié)束語

目前環(huán)保形勢日益嚴(yán)峻，脫硫系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行尤其重要，由于脫硫廢水系統(tǒng)投運(yùn)率低造成吸收塔內(nèi)有害離子富集影響脫硫性能，可能發(fā)生環(huán)保事件，我們應(yīng)該在日常工作中對廢水系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，并結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際找出最適合的方案，降低相關(guān)設(shè)備故障率，優(yōu)化不合理、落后的工藝流程，以實(shí)現(xiàn)環(huán)保設(shè)施安全穩(wěn)定運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

[1]周至祥，段建中，薛建明.火電廠濕法煙氣脫硫技術(shù)手冊[M].中國電力出版社，2006.

[2]大唐環(huán)境產(chǎn)業(yè)集團(tuán)股份有限公司.脫硫技術(shù)問答[M].中國電力出版社，2019.