濕法煙氣脫硫廢水系統(tǒng)設(shè)計(jì)優(yōu)化

李啟全++曹書濤++牛林興++蘭曉立

[摘 ?要]目前國內(nèi)脫硫廢水系統(tǒng)由于設(shè)計(jì)不合理、設(shè)備故障率高等原因，企業(yè)投入大量人力物力仍然無法正常運(yùn)行，甚至有一部分處于癱瘓停運(yùn)狀態(tài)。本文通過優(yōu)化脫硫廢水系統(tǒng)設(shè)計(jì)，降低廢水水源含固量和污泥循環(huán)回收等方式，提高系統(tǒng)靈活性、可靠性的同時(shí)，大幅降低了系統(tǒng)運(yùn)行維護(hù)成本。

[關(guān)鍵詞]濕法脫硫;脫硫廢水;污泥;優(yōu)化

中圖分類號(hào)：X773 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-914X（2016）27-0182-03

Optimization design of wastewater of wet flue gas desulphurization system

[Abstract]the current domestic desulfurization wastewater system due to unreasonable design， equipment failure rate is high and other reasons， companies invest a lot of manpower and resources are still unable to normal operation， there is even a part of the paralysis in outage state. In this paper， through the optimization of desulfurization wastewater system design， reduce the waste water containing solid and sludge recycling mode， improve the system flexibility， reliability at the same time， greatly reduces the system operation and maintenance costs.

[Key words]wet flue gas desulfurization; desulfurization wastewater; sludge; optimization

0 引言

目前各種煙氣脫硫工藝中，石灰石—石膏濕法煙氣脫硫工藝，以其技術(shù)成熟，適應(yīng)煤種廣，脫硫效率高等優(yōu)點(diǎn)，在實(shí)際工程應(yīng)用中占有率達(dá)到90%以上。由于此脫硫工藝不可避免要產(chǎn)生脫硫廢水，其廢水與傳統(tǒng)廢水性質(zhì)差別較大，難于同步處理，企業(yè)不得不投入大量資金設(shè)置獨(dú)立的脫硫廢水處理系統(tǒng)。但是，由于脫硫廢水含固量較高，污泥排出技術(shù)不成熟，設(shè)備故障率高，投入巨大的脫硫廢水系統(tǒng)經(jīng)常處于癱瘓狀態(tài)，導(dǎo)致企業(yè)承受生產(chǎn)與環(huán)保多方壓力。

1 脫硫廢水特點(diǎn)

1.1 脫硫廢水水源

脫硫廢水水源一般取自石膏旋流器溢流或石膏脫水回收水池（濾液池），經(jīng)過廢水旋流器分離后，溢流水進(jìn)入脫硫廢水處理系統(tǒng)。

1.2 脫硫廢水水質(zhì)特點(diǎn)

脫硫廢水水質(zhì)主要特點(diǎn)有：

（1）含固量較高，質(zhì)量比例約1.0%;

（2）呈弱酸性，pH值在5.0～6.0;

（3）含有較多重金屬，如Hg、As、Pb、Cu、Cr等;

（4）無機(jī)鹽含量非常高，如硫酸鹽、氯化物等。

各個(gè)企業(yè)脫硫廢水水質(zhì)具體還與煤質(zhì)、電除塵運(yùn)行狀況及漿液Cl-濃度控制等因素有關(guān)。

1.3 脫硫廢水產(chǎn)生量

脫硫廢水產(chǎn)生量與煙氣中HCl含量、脫硫工藝水水質(zhì)、吸收塔漿液Cl-控制濃度等有關(guān)。根據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)[1]，脫硫過程中Cl-的物料平衡見圖1。

脫硫廢水產(chǎn)生量可由下式計(jì)算：

Q1·ρ1+Q2·ρ2=Q3·ρ3+Q4·ρ4+Q5·ρ5·106 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （1）

式中：各單位分別是Q1=L/h;ρ1=mg/L;Q2=m3/h;ρ2=mg/m3;Q3= m3/h;ρ3=mg/m3;Q4=L/h;ρ4=mg/L;石膏中Cl為質(zhì)量分?jǐn)?shù)Q5=kg/h;ρ5=%。吸收塔凈煙氣和石膏中Cl-可視為零，則式（1）變?yōu)椋?/p>

Q1·ρ1+Q2·ρ2=Q4·ρ4 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?（2）

由式（2）可以看出，當(dāng)進(jìn)入吸收塔原煙氣量一定時(shí)，脫硫廢水產(chǎn)生量與原煙氣中HCl濃度、脫硫工藝水Cl-濃度及吸收塔漿液Cl-控制濃度有關(guān)。如此得出以下結(jié)論：

（1）脫硫廢水產(chǎn)生量直接取決于煙氣中HCl濃度，即燃煤中Cl含量越高，脫硫廢水產(chǎn)生量越大;

（2）脫硫廢水產(chǎn)生量主要因素是吸收塔漿液Cl-的控制濃度，濃度控制過高[2]，石膏漿液品質(zhì)下降導(dǎo)致脫硫效率下降，同時(shí)設(shè)備的防腐要求提高;濃度控制過低，脫硫廢水排放量大幅上升，廢水處理成本上升。根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，脫硫吸收塔漿液Cl-濃度一般控制在10000～20000mg/L;

（3）脫硫廢水產(chǎn)生量還和工藝水中Cl-濃度有關(guān)，由于其濃度基本在200mg/L左右，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于控制濃度，所以對(duì)脫硫廢水產(chǎn)生量影響較小。

以陜西省某2×600MW燃煤發(fā)電機(jī)組為例，脫硫工藝水耗量Q1=109t/h，其Cl-ρ1=300mg/L，滿負(fù)荷煙氣量Q2=2153106m3/h，煙氣中HClρ2=80mg/m3，漿液Cl-控制ρ4=10000mg/L，則脫硫廢水產(chǎn)生量約為17.23m3/h。

2 傳統(tǒng)脫硫廢水系統(tǒng)流程

2.1 傳統(tǒng)脫硫廢水系統(tǒng)流程簡介

（1）傳統(tǒng)脫硫廢水系統(tǒng)流程如圖2，廢水取自石膏旋流器溢流或回收水池，此時(shí)廢水含固量約3%;

（2）經(jīng)過廢水旋流器分離后，溢流漿液進(jìn)入廢水處理系統(tǒng)，此時(shí)廢水含固量約1%;

（3）廢水進(jìn)入中和箱后pH值在5.0～6.0，為去除廢水中重金屬，通過添加NaOH或Ca（OH）2，提升pH值在9.0±0.5范圍，此時(shí)Cu、Cr、Pb等重金屬以氫氧化物形式基本沉淀，剩余的重金屬在反應(yīng)箱中被有機(jī)硫捕捉形成細(xì)微懸浮物。懸浮物在絮凝劑的聯(lián)絡(luò)和包裹下互相連接、不斷增大，經(jīng)過聚丙烯酰胺（PAM）助凝劑的作用繼續(xù)長大，進(jìn)入澄清池后不斷增大的懸浮物緩慢沉淀形成污泥[3]。

（4）澄清池底部的污泥經(jīng)過污泥輸送泵進(jìn)入框板式壓濾機(jī)[4]，污泥壓制成泥餅后拉至灰場掩埋，濾液自流回廢水系統(tǒng)。

（5）進(jìn)入清水箱的廢水經(jīng)過加入HCl將pH值調(diào)至6.0～9.0，脫硫廢水即可以達(dá)標(biāo)排放或廠內(nèi)循環(huán)利用。

2.2 傳統(tǒng)脫硫廢水系統(tǒng)主要缺點(diǎn)

（1）廢水水源含固量高。以2×600MW燃煤發(fā)電機(jī)組廢水排放量17.23 m3/h為例，含固量1%，負(fù)荷率80%，每年產(chǎn)生的污泥量超過1200噸。同時(shí)含固量高極易導(dǎo)致三聯(lián)箱淤積堵塞，影響系統(tǒng)正常運(yùn)行。

（2）框板式壓濾機(jī)操作量大，故障率高。各企業(yè)嘗試更換為進(jìn)口離心壓泥機(jī)、螺桿壓泥機(jī)等，壓制污泥效果均不理想，導(dǎo)致相當(dāng)一部分企業(yè)脫硫廢水系統(tǒng)處于停運(yùn)、甚至癱瘓狀態(tài)。

（3）運(yùn)行費(fèi)用高。仍以2×600MW燃煤發(fā)電機(jī)組脫硫廢水系統(tǒng)為例，每年需要投加固體NaOH約26.7噸，有機(jī)硫約5.8噸，絮凝劑約15.3噸，助凝劑約0.8噸，30%鹽酸HCl約8.0噸，僅添加藥劑需要的運(yùn)行費(fèi)用超過35萬元。

3 脫硫廢水系統(tǒng)設(shè)計(jì)優(yōu)化

3.1 優(yōu)化設(shè)計(jì)后脫硫廢水系統(tǒng)介紹

（1）優(yōu)化設(shè)計(jì)后脫硫廢水系統(tǒng)流程如圖3，廢水水源取自真空皮帶脫水機(jī)氣液分離罐底流，其含固量約0.05%;

（2）取消了廢水旋流器;

（3）取消了廢水三聯(lián)箱、澄清池及清水箱各加藥系統(tǒng);

（4）取消了框板式壓濾機(jī)壓制污泥系統(tǒng)，污泥（即石膏沉淀）通過回收水池返回吸收塔;

（5）增加了三聯(lián)箱旁路，提高系統(tǒng)靈活性和可靠性;

（6）脫硫廢水處理后用于煤場噴淋、干灰拌濕、爐渣沖洗或拌濕等。

3.2 優(yōu)化設(shè)計(jì)后脫硫廢水系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)（案例）

以陜西省某2×600MW燃煤發(fā)電機(jī)組脫硫廢水系統(tǒng)為例，按照本文進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化后，運(yùn)行半年來，累計(jì)排放廢水量46741噸，相比傳統(tǒng)脫硫廢水系統(tǒng)，設(shè)計(jì)優(yōu)化后的廢水系統(tǒng)主要有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）廢水水源含固量大幅降低如圖4、圖5，運(yùn)行半年來累計(jì)減少污泥排放約570噸，節(jié)約污泥運(yùn)輸、填埋費(fèi)用約3萬元;

（2）取消了整個(gè)廢水加藥系統(tǒng)、廢水旋流器和污泥壓制設(shè)備，減少了設(shè)備投資約80萬元;

（3）運(yùn)行半年來節(jié)約廢水加藥費(fèi)用約20萬元;

（4）運(yùn)行半年來，優(yōu)化后的脫硫廢水，系統(tǒng)運(yùn)行操作及檢修維護(hù)工作量降低約90%，有效投運(yùn)率由之前的不足30%，提高到98%以上，大大提升了廢水系統(tǒng)的靈活性，可靠性。

（5）廢水運(yùn)行正常使?jié){液品質(zhì)得到明顯改善，吸收塔漿液Cl濃度由18500ppm降至10000ppm以下，脫硫效率由90.5%上升至93.5%，保證了脫硫系統(tǒng)長周期、穩(wěn)定、高效的運(yùn)行。

3.3 優(yōu)化設(shè)計(jì)后脫硫廢水系統(tǒng)缺點(diǎn)

由于未進(jìn)行重金屬去除和酸堿調(diào)整，處理后的廢水無法直接對(duì)外排放，只能廠內(nèi)用于灰渣拌濕、煤場噴淋等循環(huán)利用;

3.4 脫硫廢水水源局部設(shè)計(jì)優(yōu)化

（1）脫硫廢水水源局部設(shè)計(jì)優(yōu)化（圖4）相對(duì)于傳統(tǒng)脫硫廢水系統(tǒng)（圖2），最大的優(yōu)點(diǎn)還是在于廢水水源含固量大幅下降，每年減少大量污泥排放;

（2）脫硫廢水水源局部設(shè)計(jì)優(yōu)化相對(duì)于上述3.1（圖3）優(yōu)化后脫硫廢水系統(tǒng)，優(yōu)點(diǎn)在于此系統(tǒng)處理后的廢水可以達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)外排;

（3）脫硫廢水水源局部設(shè)計(jì)優(yōu)化相對(duì)于上述3.1（圖3），優(yōu)化后脫硫廢水系統(tǒng)，缺點(diǎn)在于廢水加藥系統(tǒng)每年增加30多萬元費(fèi)用，且廢水污泥壓制系統(tǒng)高故障點(diǎn)無法消除，嚴(yán)重影響到脫硫廢水系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。

4 結(jié)語

隨著社會(huì)進(jìn)步，國家對(duì)各種污染物的排放標(biāo)準(zhǔn)逐步提高，企業(yè)為滿足SO2和廢水達(dá)標(biāo)排放，投入大量資金對(duì)脫硫系統(tǒng)進(jìn)行擴(kuò)容改造，但是對(duì)于脫硫廢水系統(tǒng)一直沒有找到較為理想的工藝和技術(shù)，導(dǎo)致脫硫系統(tǒng)擴(kuò)容提效陷入瓶頸。本文介紹的脫硫廢水系統(tǒng)從設(shè)計(jì)上實(shí)現(xiàn)優(yōu)化，巧妙的避開了故障頻發(fā)點(diǎn)，減少了操作量，節(jié)省投資和運(yùn)行費(fèi)用超過100萬元，大幅降低了運(yùn)行維護(hù)成本，有效的提升了脫硫廢水系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和可靠性，具有行業(yè)內(nèi)推廣的實(shí)際意義。

參考文獻(xiàn)

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