無旁路濕法脫硫廢水的水質(zhì)分析及處理技術(shù)

胡松如， 崔亞兵， 王萬林

（1.浙江省能源集團(tuán)有限公司，杭州 310012；2.浙江省電力公司電力科學(xué)研究院， 杭州 310014）

無旁路濕法脫硫廢水的水質(zhì)分析及處理技術(shù)

胡松如1， 崔亞兵2， 王萬林2

（1.浙江省能源集團(tuán)有限公司，杭州 310012；2.浙江省電力公司電力科學(xué)研究院， 杭州 310014）

分析了火力發(fā)電廠無旁路的濕法脫硫裝置所產(chǎn)生廢水的水量和水質(zhì)特點(diǎn)，論述了國內(nèi)外無旁路脫硫廢水的主要處理方式。以嘉興發(fā)電廠7號(hào)機(jī)組為例，進(jìn)行了加藥量調(diào)整試驗(yàn)，在分析試驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試情況，提出了一種改進(jìn)的無旁路脫硫廢水處理方式，可為當(dāng)前無旁路脫硫廢水的處理提供有益參考。

無旁路脫硫；廢水；處理；改進(jìn)

為了進(jìn)一步降低火力發(fā)電廠 SO2的排放總量，逐步取消火力發(fā)電廠煙氣脫硫旁路已是我國目前節(jié)能減排的新趨勢(shì)[1]。

脫硫旁路取消后，脫硫系統(tǒng)成為鍋爐風(fēng)煙系統(tǒng)的一部分。為保證脫硫反應(yīng)的正常進(jìn)行，無旁路脫硫系統(tǒng)不可避免地會(huì)有大量的脫硫廢水產(chǎn)生，這些廢水與有旁路系統(tǒng)的脫硫廢水及發(fā)電廠其他廢水性質(zhì)相比有較大差別，如何對(duì)這些廢水進(jìn)行經(jīng)濟(jì)有效地處理和回用，成為當(dāng)前無旁路脫硫系統(tǒng)的熱點(diǎn)問題。

1 無旁路脫硫廢水的來源及水質(zhì)特點(diǎn)

1.1 無旁路脫硫廢水的來源

由于鍋爐燃煤中含有 F， Cl，Cd，Hg，Pb 等元素，這些元素在爐膛內(nèi)高溫條件下進(jìn)行一系列的反應(yīng)后生成多種化合物。這些化合物一部分隨爐渣排出爐膛，另一部分隨煙氣進(jìn)入脫硫裝置吸收塔漿液中，并逐漸富集。為維持吸收塔內(nèi)脫硫反應(yīng)的正常進(jìn)行，吸收塔都需要往系統(tǒng)外定時(shí)排水， 以降低吸收塔內(nèi) Cl-， F-等有害物質(zhì)的濃度。因此，脫硫廢水是一個(gè)相對(duì)的概念，是為了降低塔內(nèi)對(duì)脫硫反應(yīng)有影響的離子濃度而采取的技術(shù)措施。無論是否設(shè)置脫硫旁路，在運(yùn)行中，隨著漿液中 Cl-和其他雜質(zhì)濃度的增加， 脫硫系統(tǒng)均需適當(dāng)外排漿液。

在無旁路脫硫系統(tǒng)中，除了上述正常運(yùn)行中產(chǎn)生的脫硫廢水外，在采用微油點(diǎn)火或油槍助燃的機(jī)組中，還將產(chǎn)生機(jī)組在點(diǎn)火啟動(dòng)階段所帶來的大量含油污的廢水。

1.2 無旁路脫硫廢水的水量

1.2.1 正常運(yùn)行中理論廢水量

脫硫系統(tǒng)正常運(yùn)行中的理論廢水量與燃用的煤種、吸收塔漿液中 Cl-的質(zhì)量濃度、系統(tǒng)所用工藝水水質(zhì)等有關(guān)，廢水量的大小主要由脫硫過程中 Cl-的物料平衡關(guān)系確定[2]，如圖1 所示。

圖1 吸收塔系統(tǒng) Cl-物料平衡關(guān)系

則運(yùn)行中脫硫系統(tǒng)的廢水量可由式（1）估算：

Qp× ρp+Qin× ρin=Qout× ρout+Qg× ρg+Qw× ρw（1）式中： Qp為脫硫工藝水量； ρp為脫硫工藝水中Cl-的 濃 度 ； Qin為 原 煙 氣 流 量 ； ρin為 原 煙 氣 中 Cl-的濃度； Qout為凈煙氣流量 ； ρout為凈煙氣中 Cl-的濃度； Qg為石膏量； ρg為石膏中 Cl-濃度； Qw為脫硫廢水量； ρw為廢水中 Cl-濃度。

由于凈煙氣和石膏中的 Cl-含量可以忽略， 而工藝水中 Cl-含量一般不會(huì)很高， 故脫硫廢水量直接取決于原煙氣中的 HCl（HF）含量， 而這二者的含量又和機(jī)組的燃煤種類密切相關(guān)，由于煤種經(jīng)常變化，運(yùn)行中廢水量主要通過控制吸收塔內(nèi)的 Cl-來實(shí)現(xiàn)，Cl-控制濃度在一般在 10～20 g/L[3]。

1.2.2 啟動(dòng)階段的脫硫廢水量

無旁路脫硫系統(tǒng)在隨鍋爐點(diǎn)火啟動(dòng)的階段，由于有大量未燃盡的油污和碳粒進(jìn)入系統(tǒng)，導(dǎo)致吸收塔漿液活性降低，pH 值靈敏度下降， 此時(shí)外排廢水的主要目的在于降低吸收塔內(nèi)的飛灰、未燃盡碳和油污等雜質(zhì)濃度。因此，無旁路脫硫廢水的廢水處理系統(tǒng)必須要考慮機(jī)組在點(diǎn)火期間若吸收塔出現(xiàn)盲區(qū)跡象時(shí)，需要接納處理大量的廢水。圖2是嘉興發(fā)電廠8號(hào)機(jī)組脫硫盲區(qū)處理時(shí)，外排廢水統(tǒng)計(jì)量和吸收塔內(nèi) pH 值變化關(guān)系情況。

圖2 吸收塔pH值恢復(fù)曲線

圖2中僅對(duì)外排的廢水量作了一個(gè)統(tǒng)計(jì)，由于還包括外排石膏量、事故漿液箱有部分儲(chǔ)存等，實(shí)際外排漿液量要遠(yuǎn)大于廢水量。由此可見系統(tǒng)一旦進(jìn)入盲區(qū)，將使廢水量劇增，給廢水處理帶來困難。因此，無旁路脫硫系統(tǒng)在機(jī)組啟動(dòng)并網(wǎng)后，需要密切注意漿液 pH 值的變化情況，發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)有進(jìn)盲區(qū)跡象時(shí)，盡早進(jìn)行漿液外排處理。根據(jù)調(diào)試的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，盲區(qū)現(xiàn)象處理及時(shí)的情況下， 吸收塔僅需置換正常塔容的 1/3 既可使pH值的靈敏性恢復(fù)正常。

1.3 無旁路脫硫廢水的水質(zhì)特點(diǎn)

在有旁路脫硫系統(tǒng)中，由于脫硫廢水的水質(zhì)受到燃煤成分、工藝水水質(zhì)和吸收劑成分的影響，所以不存在典型的脫硫廢水水質(zhì)。脫硫系統(tǒng)取消旁路后，廢水水質(zhì)特征因機(jī)組點(diǎn)火啟動(dòng)方式而略有區(qū)別。

表1為大唐烏沙山發(fā)電廠2號(hào)機(jī)組無旁路方式下采用等離子點(diǎn)火，與嘉興發(fā)電廠7號(hào)機(jī)組鍋爐冷態(tài)啟動(dòng)期間采用微油點(diǎn)火且大油槍投油助燃2 h后的脫硫廢水主要污染物數(shù)據(jù)對(duì)比。

表1 不同點(diǎn)火方式下脫硫廢水水質(zhì)化驗(yàn)分析

由表1可知，無旁路脫硫廢水與有旁路脫硫廢水在懸浮物、 pH 值、 F-， 重金屬離子方面差別不大， 但廢水中 Al3+和化學(xué)需氧量（CODCr）含量卻較正常廢水含量高。另外，無旁路系統(tǒng)使用大油槍助燃后，在脫硫廢水中檢測(cè)到明顯的石油類含量。這是無旁路路方式下，采用大油槍助燃后對(duì)漿液品質(zhì)影響最明顯的一個(gè)特征，也是無旁路脫硫廢水處理需要面對(duì)的一個(gè)新問題。

2 國內(nèi)外無旁路脫硫廢水處理方法

2.1 國外的處理方法

無旁路技術(shù)在國外應(yīng)用較早，隨著脫硫技術(shù)的發(fā)展，加之嚴(yán)格的環(huán)保法規(guī)和脫硫裝備水平的提高，無旁路脫硫廢水均可以實(shí)現(xiàn)零排放。目前國外流行的方式主要有2種，一種是蒸發(fā)處理，一種是藥劑處理[3]。

（1）蒸發(fā)處理。 蒸發(fā)處理的方式在美國發(fā)電廠應(yīng)用較多，其主要方法是將無旁路脫硫廢水排入預(yù)沉池經(jīng)過預(yù)沉后，將澄清液煙氣加熱蒸發(fā)廢水，廢水中鹽分結(jié)晶，隨粉煤灰被靜電除塵器脫除，預(yù)沉池中污泥再通過壓濾機(jī)脫水處理。

（2）藥劑處理。 藥劑處理也是最成熟的處理方法，該方法的核心是利用三聯(lián)箱處理系統(tǒng)，通過添加不同的化學(xué)試劑達(dá)到去除廢水中有害物質(zhì)的方法， 添加的藥劑主要有 NaOH， Na2S 和 FeCl3等。針對(duì)無旁路系統(tǒng)在啟動(dòng)階段廢水的特點(diǎn)，國外并沒有設(shè)置專門的處理方法，其應(yīng)對(duì)辦法主要是采用控制點(diǎn)火階段完全燃燒效果和盡早投運(yùn)電除塵器來實(shí)現(xiàn)對(duì)吸收塔漿液的保護(hù)。

2.2 國內(nèi)處理方法

國內(nèi)明確規(guī)定新建機(jī)組取消脫硫旁路是在2010 年， 之前國內(nèi)采用無旁路脫硫系統(tǒng)運(yùn)行的機(jī)組較少，且大都采用了等離子點(diǎn)火的方式，對(duì)微油點(diǎn)火方式下含油污水對(duì)系統(tǒng)的影響及處理方法研究較少，特別是微油點(diǎn)火方式下鍋爐啟動(dòng)階段無旁路脫硫廢水的處理方式也處于探索階段。

無旁路脫硫廢水處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)也和有旁路系統(tǒng)相同，并未考慮機(jī)組啟動(dòng)階段可能含有的油污去除方式。對(duì)鍋爐在啟動(dòng)階段所產(chǎn)生的含油污水的方法仍然是先暫時(shí)存儲(chǔ)在事故漿液箱中，待系統(tǒng)穩(wěn)定后再逐漸回用的辦法，部分發(fā)電廠采用廢水排入渣水系統(tǒng)的方式進(jìn)行處理[4]。

3 無旁路脫硫廢水處理加藥量調(diào)整試驗(yàn)

3.1 加藥量調(diào)整試驗(yàn)及結(jié)果

3.1.1 凝聚劑加藥量試驗(yàn)結(jié)果

以嘉興發(fā)電廠7號(hào)機(jī)組點(diǎn)火啟動(dòng)階段所產(chǎn)生的含油污脫硫廢水為試驗(yàn)對(duì)象，在燒杯試驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行了加藥量調(diào)整試驗(yàn)研究。

所 用 的 凝 聚 劑 為 FeClSO4， 為 測(cè) 試 不 同 濃 度和pH 值下對(duì)脫硫廢水的混凝沉降效果， 選取的凝聚劑試驗(yàn)濃度分別為 20， 60 和 80mg/L， 結(jié)果表明， 在 pH 值為 80mg/L 時(shí)混凝沉降效果最好。試驗(yàn)結(jié)果如表2所示。

表2 混凝劑加藥量調(diào)整試驗(yàn)結(jié)果

將 3 個(gè)試驗(yàn)樣品靜置 30min 后測(cè)試其上層清液的濁度， 得 A>B>C。 由此可知 80mg/L 左右為混凝劑比較合適的劑量。

3.1.2 凝聚劑加藥量試驗(yàn)結(jié)果

為了提高澄清效率，在進(jìn)入澄清器之前需要加入助凝劑， 采用粉狀的聚丙烯酰胺（PAM），配藥濃度為 0.1%。 為確定最佳加藥量， 進(jìn)行了助凝劑加藥量調(diào)整試驗(yàn)，脫硫廢水樣品A與B中均保持混凝劑的濃度為 80 mg/L， 試驗(yàn)結(jié)果如表3所示。

表3 助凝劑加藥量調(diào)整試驗(yàn)結(jié)果

試驗(yàn)中， B 燒杯中的脫硫廢水在 5 min 內(nèi)很快沉降，而A杯中的廢水礬花細(xì)小，沉降時(shí)間較長(zhǎng)， 故運(yùn)行中控制助凝劑的劑量在 0.6mg/L 左右為宜。

3.2 無旁路脫硫廢水處理結(jié)果水質(zhì)分析

根據(jù)以上的廢水加藥量調(diào)整試驗(yàn)結(jié)果，對(duì)嘉興發(fā)電廠7號(hào)機(jī)啟動(dòng)期間含油污的脫硫廢水進(jìn)行了實(shí)際處理試驗(yàn)，試驗(yàn)中控制廢水 pH 值為 9.5左右，添加助凝劑時(shí)往試驗(yàn)樣品中添加濃度為15%的有機(jī)硫（TMT15）原液， 添加量為 20 mg/L。比較試驗(yàn)前后的水質(zhì)污染物成分，試驗(yàn)結(jié)果如表4所示。

從表4中可以看出， 在適當(dāng)?shù)?pH 值下， 在脫硫廢水中添加混凝劑和助凝劑后，對(duì)其中的重金屬離子具有明顯的沉降作用，靜置后廢水中重金屬和懸浮物均能滿足 GB 8978-1996 中規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)， 但這種處理方法對(duì)廢水中 CODCr和石油類含量無明顯的去除效果。微油點(diǎn)火方式下，僅在機(jī)組點(diǎn)火啟動(dòng)期間， 廢水中含有大量的 CODCr與未燃盡的油類物質(zhì)，正常運(yùn)行時(shí)不產(chǎn)生含油廢水，故單獨(dú)設(shè)置1套含油廢水處理裝置不利于發(fā)電廠經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，對(duì)現(xiàn)有脫硫廢水系統(tǒng)進(jìn)行適當(dāng)改進(jìn)是解決這個(gè)問題的較好途徑。

表4 無旁路脫硫廢水處理前后水質(zhì)對(duì)比

4 脫硫廢水系統(tǒng)的改進(jìn)

4.1 無旁路脫硫廢水的預(yù)沉淀

從燒杯試驗(yàn)數(shù)據(jù)可以看出，脫硫廢水中含有很多細(xì)小的石膏和石灰石粉等雜質(zhì)，導(dǎo)致脫硫廢水 原 水 的 SS 達(dá) 到 20 000mg/L 以 上 ， 因 此 對(duì) 廢 水進(jìn)行預(yù)沉淀非常必要。

合理的預(yù)沉池設(shè)計(jì)需要滿足廢水足夠的停留時(shí)間和分離效果。 為達(dá)到進(jìn)一步降低廢水中 CODCr的目的，預(yù)沉后的鼓風(fēng)曝氣池還需要與廢水量相匹配，以保證廢水在曝氣池中有足夠的停留時(shí)間，從而降低廢水中 CODCr含量。

4.2 無旁路脫硫廢水處理系統(tǒng)的改進(jìn)

結(jié)合嘉興發(fā)電廠調(diào)試的實(shí)際情況，對(duì)脫硫廢水系統(tǒng)提出如下改進(jìn)建議，以適應(yīng)無旁路方式下，脫硫廢水處理的要求：

（1）在吸收塔增設(shè)低液位外排口， 在啟動(dòng)階段可將含油漿液外排至區(qū)域漿池。

（2）增設(shè)脫硫廢水預(yù)沉池， 區(qū)域漿池泵出口增設(shè)一路至脫硫廢水預(yù)沉池的管路。預(yù)沉池旁設(shè)置廢水隔油池，由隔板隔開，點(diǎn)火階段產(chǎn)生的含油廢水通過打開隔板溢流到隔油池中，隔油池中的含油廢水打入煤場(chǎng)噴煤處理。該裝置中，添加NaOH 的目的是對(duì)點(diǎn)火初期的含油廢水進(jìn)行破乳處理，預(yù)沉池簡(jiǎn)況如圖3所示。

點(diǎn)火階段廢水隔油處理是人工進(jìn)行的，隔油后脫硫廢水經(jīng)過處理裝置處理后全部水質(zhì)指標(biāo)均達(dá)到環(huán)保排放的要求。

圖3 無旁路脫硫廢水預(yù)沉池改進(jìn)簡(jiǎn)況

5 結(jié)論

（1）無論是等離子點(diǎn)火還是微油點(diǎn)火， 無旁路脫硫廢水的最大問題是鍋爐點(diǎn)火階段廢水量較大， 且含有煤粉、 飛灰或油污， 廢水 CODCr濃度較高。

（2）無旁路脫硫廢水的含固量在 1%～1.5%左右，為提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，增設(shè)脫硫廢水預(yù)沉池是必要的，預(yù)沉池的設(shè)計(jì)需要考慮無旁路脫硫系統(tǒng)在點(diǎn)火階段所產(chǎn)生廢水的特殊性，在采用微油點(diǎn)火方式的發(fā)電廠中，增設(shè)廢水隔油池可以顯著降低處理后脫硫廢水的石油類含量，這種處理脫硫廢水的方式值得推廣應(yīng)用。

[1]靳達(dá)，張國慶，李增枝，等.燃煤電廠無旁路煙氣脫硫系統(tǒng) 的 設(shè) 計(jì) 與 調(diào) 試[J].電 力 科 技 與 環(huán) 保 ，2011，27（4）∶35-38.

[2]吳 怡 衛(wèi).石 灰 石-石 膏 濕 法 煙 氣 脫 硫 廢 水 處 理 的 研 究[J].中國電力，2006，39（4）∶75-80.

[3]徐承亮，廖達(dá)琛.石灰石-石膏濕法脫硫廢水處理系統(tǒng)設(shè) 計(jì) 應(yīng) 注 意 的 幾 個(gè) 問 題[J].熱 力 發(fā) 電 ，2007，29（2）∶103-104.

[4]陳彪，許 超.煙 氣 脫 硫 廢 水 排 入 渣 水 系 統(tǒng) 的 試 驗(yàn) 研 究[J].浙 江 電 力,2010，29（2）∶33-34.

（本文編輯：陸 瑩）

Quality Analysis and Processing ofWasteW ater in Non-bypassW et Flue Gas Desulphurization

HU Song-ru1， CUIYa-bing2，WANGWan-lin2
（1.Zhejiang Provincial Energy Group Co.， Ltd， Hangzhou 310014， China；2.Z（P）EPC Electric Power Research Institute， Hangzhou 310014， China）

This paper analyzes quantity and quality of waste water from non-bypass WFGD system and expoundsmajor waste water processingmethods both here and abroad.In Jiaxing Power Plant， a test of dosage adjustment is carried out.In combination with the filed commissioning,the paper proposes an improved processing method of waste water from non-bypass FGD system，offering reference to waste water processing in the present non-bypass FGD system.

non-bypass desulphurization；wastewater； processing；improvement

X701.3

： B

： 1007-1881（2012）11-0061-04

2012-08-31

胡松如（1957-）， 男， 浙江慈溪人， 高級(jí)工程師，從事電力生產(chǎn)管理和研究工作。