火力發(fā)電廠脫硫廢水系統(tǒng)改造研究

王晨輝，王敏琪

（浙江浙能樂清發(fā)電有限責(zé)任公司，浙江 樂清 325609）

火力發(fā)電廠脫硫廢水系統(tǒng)改造研究

王晨輝，王敏琪

（浙江浙能樂清發(fā)電有限責(zé)任公司，浙江 樂清 325609）

分析了火力發(fā)電廠脫硫廢水的主要來源、成分和水質(zhì)特點，針對廢水處理系統(tǒng)存在的脫硫廢水中含固量高超出處理能力等問題，對系統(tǒng)進行了改造，運行數(shù)據(jù)表明可大幅度降低廢水含固量，提高設(shè)備運行可靠性和經(jīng)濟性。

燃煤機組；煙氣脫硫；廢水處理

0 引言

在火力發(fā)電廠大量的煙氣脫硫裝置中，石灰石/石灰-石膏FGD（濕法煙氣脫硫工藝）因其技術(shù)成熟、脫硫效率高、運行穩(wěn)定等優(yōu)點得到了廣泛的應(yīng)用。但在脫硫裝置運行過程中，由于吸收漿液的循環(huán)使用，漿液中F-與Cl-等離子的濃度會越來越高，F(xiàn)-與漿液中的鋁聯(lián)合作用會對脫硫吸收劑石灰石的溶解產(chǎn)生屏蔽，致使石灰石溶解性減弱，脫硫效率降低。漿液中Cl-濃度過高一方面降低了吸收液的pH值，從而引起脫硫率的下降和CaSO4結(jié)垢傾向的增大；另一方面，Cl-濃度過高將影響石膏品質(zhì)。因此，當(dāng)吸收漿液中的雜質(zhì)達到一定濃度值后，需從FGD系統(tǒng)內(nèi)排出一部分廢液作為脫硫廢水，以控制F-與Cl-濃度。

脫硫廢水一般為來自石膏脫水系統(tǒng)和清洗系統(tǒng)的排放水、廢水旋流站的溢流水等，水質(zhì)特性與燃煤成分、運行條件、脫硫工藝水水質(zhì)、石灰石成分等眾多因素有關(guān)，廢水中不僅含有懸浮物、過飽和亞硫酸鹽、硫酸鹽，還包括如F-，Cl-，Cd2+， Hg2+，Pb2+，Ni2+，As，Se，Cr等重金屬元素在內(nèi)的多種元素[1]。其中很多是國家環(huán)保標準中要控制的第一、二類污染物。各種重金屬離子對環(huán)境有很強的污染性，處理難度較大。鑒于脫硫廢水水質(zhì)的特殊性，必須進行單獨處理，使其最終水質(zhì)達標后排放或送至工業(yè)廢水再利用處理系統(tǒng)。

以下介紹了浙能樂清發(fā)電廠的脫硫廢水的產(chǎn)生和處理系統(tǒng)，分析了運行中存在的問題并提出了改造措施。

1 脫硫廢水來源

浙能樂清發(fā)電廠有4臺大容量機組，采用石灰石-石膏濕法脫硫工藝，全廠共用2套石膏真空皮帶脫水系統(tǒng)，設(shè)置獨立的脫硫廢水處理系統(tǒng)。

石膏漿液從吸收塔中由石膏排出泵輸送至石膏漿液緩沖箱，再通過石膏漿液泵送至石膏旋流站進行一級脫水后自流進真空皮帶機進行二級脫水，得到含水率不大于10%的石膏。

為了平衡整個系統(tǒng)Cl－的濃度，一部分石膏脫水漿液進入廢水處理系統(tǒng)，處理達標后的廢水直接外排。

石膏旋流站的溢流液大部分流到回用水箱，小部分流到廢水旋流站供給箱。廢水旋流站供給箱的廢水通過2臺供給泵送至廢水旋流站進行二級旋流分離，其中廢水旋流站上部溢流依靠重力自流到脫硫廢水箱，以保證脫硫系統(tǒng)中的Cl-和飛灰或其他顆粒含量在可接受的范圍內(nèi)；廢水旋流站下溢濃縮液流入回用水箱。脫硫廢水通過2臺廢水排出泵（一用一備），送至脫硫廢水處理系統(tǒng)，如圖1所示。

圖1 脫硫廢水的產(chǎn)生

2 脫硫廢水處理系統(tǒng)存在的問題

由于脫硫廢水含固量較高（固體物質(zhì)主要成分為石膏），超過了脫硫廢水處理系統(tǒng)的處理能力，廢水處理系統(tǒng)出水水質(zhì)超標，也造成了處理設(shè)備故障率的增加。

（1）廢水中的大部分污泥通過澄清器沉淀下來，再由壓濾機壓泥處理并送灰場貯存。因為污泥量大，壓濾機來不及處理，所以澄清器內(nèi)污泥過量，泥位過高，使澄清器刮泥機多次過載損壞。

（2）污泥在廢水池內(nèi)的沉積使曝氣管出氣孔堵塞，出氣量不足，這不但影響廢水出水COD（化學(xué)需氧量），而且也使得曝氣風(fēng)機過載，經(jīng)常引起風(fēng)機皮帶拉斷及電動機燒壞。

（3）由于含固量大，廢水處理系統(tǒng)的加藥量和壓濾機壓泥工作量也相應(yīng)增大。

為了減輕化學(xué)脫硫廢水超負荷的處理量、減少系統(tǒng)故障率、提高系統(tǒng)運行經(jīng)濟性；在滿足脫硫廢水外排的要求下，有必要對脫硫廢水外排（脫硫側(cè)）取水管進行改造，以減少進入化學(xué)脫硫廢水處理系統(tǒng)的廢水含固量。

3 改造方案

3.1 改造依據(jù)

對石膏旋流站溢流液、石膏濾液（脫水真空系統(tǒng)中的濾液接收箱中的介質(zhì)，水樣取之濾液接收箱至回用水箱處接口部）、脫硫廢水（脫硫廢水排出泵后的取樣管取樣），進行了各項指標化驗。數(shù)據(jù)如表1、表2所示。

表1 水質(zhì)分析表

表1顯示石膏濾液的含固量為0.171%，當(dāng)前脫硫廢水含固量為1.71%,兩者相差10倍，而其他水質(zhì)指標兩者比較接近。表2顯示石膏濾液和當(dāng)前脫硫廢水的重金屬含量雖有差異，但均未超過排放標準值。經(jīng)統(tǒng)計結(jié)果分析，可以同時實現(xiàn)增加石膏回收，減少含固物質(zhì)處理量，降低廢水處理系統(tǒng)運行負荷，Cl－正常排放提高石膏品質(zhì)，保證脫硫系統(tǒng)正常運行的目的。

石膏旋流站溢流漿液與石膏濾液中的Cl－相差較接近，雖然大了10%左右，系統(tǒng)會增加10%左右的廢水排放，但從整體效益來看還是很有經(jīng)濟性的，所以考慮從濾液接收箱底流管取水。

原取水口石膏旋流站溢流管含固量達4.216%，在原狀態(tài)下運行經(jīng)過廢水旋流處理后，廢水的含固量還達1.71%，遠遠大于石膏濾液含固量。

3.2 改造方案

表2 水質(zhì)比較表 mg/L

根據(jù)之前的分析，對脫硫廢水系統(tǒng)進行如下改造：

（1）石膏旋流站溢流管至廢水旋流站供給箱的分流處安裝手動隔離門（見圖2閥門4），用于隔斷石膏旋流站溢流水流至廢水旋流站供給箱。

（2）濾液接收箱至回用水箱管道上斜插接入分流管（見圖2），直接至脫硫廢水箱（箱頂有預(yù)留孔），離廢水箱底部700 mm的位置插入管道。分流管接口處加裝節(jié)流閥及電動門，接入一路電動門控制的沖洗用工藝水（見圖2閥門1，2，3）。

圖2 脫硫廢水處理系統(tǒng)改造方案

（3）為了控制濾液接收箱漿液流入脫硫廢水箱的流量，在進入回用水箱管道上安裝節(jié)流孔板。

（4）按上述改造方案改造后，可停運廢水旋流站供給箱、廢水旋流站供給泵、廢水旋流站。

4 改造結(jié)果分析

4.1 脫硫廢水水質(zhì)對比

通過石膏脫水系統(tǒng)的改造，使得進入脫硫廢水處理系統(tǒng)的廢水含固量大大降低，見表3。從源頭上解決了脫硫廢水處理系統(tǒng)工作負荷大造成的故障頻發(fā)問題，也大幅降低了設(shè)備維護成本，提高設(shè)備運行可靠性。

表3 改造前后水質(zhì)對比表

4.2 設(shè)備運行分析

浙能樂清發(fā)電廠脫硫廢水生成系統(tǒng)設(shè)備性能情況如下：石膏漿液泵流量163.3 m3/h，密度1 130 kg/m3，含固量20%，石膏漿液由石膏旋流站底進入真空皮帶機進行脫水，含固量36.8%，石膏含水率10%，石膏旋流站溢流液含固量4.216%，石膏餅沖洗水流量10 m3/h，廢水排出泵流量31 m3/h，真空皮帶機（干）石膏處理能力30.6 t/h。

底流的石膏量：163.3×1.13×20%=36.9 t/h；

底流漿液量：（36.9-163.3×4.216%）÷（36.8%-4.216%）=92.13 t/h；

含水率10%的石膏量：92.13×36.8%÷90%= 37.67 t/h；

石膏濾液量：92.13-37.67=54.46 t/h。

石膏濾液的含固量只有0.171%，接近水的密度，所以石膏濾液的體積流量是54 m3/h左右。而脫硫廢水排放要求是3～5 m3/h，即便加上Cl-原因需多排的10%，也只有3.3～5.5 m3/h。

為了使Cl-處理量保持不變，改造后月脫硫廢水處理量為8 000×（11 674÷9 985）=9 378 t，增加的廢水排放量為：9 378-8 000=1 378 t。

按4臺機組每月30天運行計算，脫硫廢水日最大處理量為：9 378÷30=312.6 m3；廢水排放時間為：9 378÷30÷31=10.08 h/天。

目前真空皮帶機運行時間平均13.18 h/天，則石膏濾液進入廢水箱的最小流量為：312.6÷ 13.18=23.7 m3/h，而現(xiàn)進入回用水箱的石膏濾液流量是64 m3/h，故分流進入廢水箱的石膏濾液量能滿足廢水排放的流量和時間的要求。

4.3 經(jīng)濟效益分析

表4為有形的經(jīng)濟效益分析，其他如廢水旋流站供給箱、廢水旋流站、廢水旋流站供給泵等設(shè)備的維護保養(yǎng)，污泥池清淤處理、泥餅外運及堆放處理等工作量也將大幅下降。

通過以上改造，脫硫廢水的月處理量最大為8 000 m3，污泥月產(chǎn)生量近140 t，采用石膏濾液作為脫硫廢水處理后，污泥月產(chǎn)生量為14 t，每月可回收石膏126 t。因為含固量降低，還大大降低了廢水處理系統(tǒng)的加藥量，減少了污泥處理設(shè)備壓濾機工作量，廢水預(yù)沉池的清泥周期大大延長，降低了預(yù)沉池清泥費用。

脫硫廢水系統(tǒng)改造后的脫硫廢水中，原水含固量、F-含量等重要指標都有明顯的降低，各項化驗指標都符合污水排放標準，脫硫廢水處理系統(tǒng)的處理能力達到要求。這種廢水處理工藝控制方法簡單，處理效果穩(wěn)定，是一種值得推廣的脫硫廢水處理改造技術(shù)。

表4 改造后經(jīng)濟效益分析

5 廢水深度處理展望

目前，我國脫硫廢水處理通常采用化學(xué)沉淀法工藝，該方法具有系統(tǒng)運行穩(wěn)定，操作便捷，出水水質(zhì)符合GB 8978-1996《污水綜合排放標準》要求等特點，但同時存在系統(tǒng)能耗高、藥劑耗量大、運行故障率高、一次投資及維護成本高等問題[2]。

為節(jié)能減排和資源回收，目前火力發(fā)電廠針對廢水零排放尤其是脫硫廢水處理進行了大量研究。例如華電集團采用了脫硫廢水濃縮蒸發(fā)工藝，該技術(shù)采用預(yù)處理軟化+機械蒸汽再壓縮循環(huán)蒸發(fā)+三效混流強制循環(huán)蒸發(fā)結(jié)晶+離心干燥包裝工藝，對廢水進行軟化蒸發(fā)結(jié)晶干燥后，無需向地面水域排放廢水，廢水最終以蒸汽的形式排出，或以污泥等形式封閉填埋處理，實現(xiàn)廢水零排放，具有低碳環(huán)保、物料循環(huán)利用、能耗低等優(yōu)點[4]。大唐集團開展了脫硫達標廢水回收工作，將合格廢水通過噴入電除塵前煙道對原煙氣進行調(diào)質(zhì)，通過電除塵將重金屬等物質(zhì)吸收，也能實現(xiàn)脫硫廢水零排放[5]。經(jīng)過不斷創(chuàng)新，火力發(fā)電廠脫硫廢水處理將不再是困擾企業(yè)的一道難題，同時還能降低水耗，大大提高運行經(jīng)濟性。

[1]呂宏俊.FGD脫硫廢水處理工藝及其優(yōu)化設(shè)計[J].中國環(huán)保產(chǎn)業(yè)，2009（4）∶40-42.

[2]高原，陳智勝.新型脫硫廢水零排放處理方案[J].華電技術(shù)，2008，30（4）∶73-75.

[3]張淑芳.電廠石灰石-石膏法濕法煙氣脫硫廢水處理[J].能源與環(huán)境保護，2009，23（3）∶34-35.

[4]吳志勇.廢水蒸發(fā)濃縮工藝在脫硫廢水處理中的應(yīng)用[J].華電技術(shù)，2012，34（11）∶63-66.

（本文編輯：陸 瑩）

Research on Transformation of Desulphurization Wastewater System in Thermal Power Plant

WANG Chenhui，WANG Minqi
(Zhejiang Zheneng Yueqing Power Generation Co.，Ltd.，Yueqing Zhejiang 325609，China)

The paper analyzes major sources and composition of desulphurization wastewater from thermal power plant as well as characteristics of water quality.Aiming at high solid content in desulphurization wastewater that is beyond the treatment capacity of wastewater treatment system，the system is transformed. The operation data shows that solid content in the wastewater is dramatically decreased and operation reliability and economical efficiency of the equipment are improved.

coal-fired units；flue gas desulphurization；wastewater treatment

TM866

B

1007-1881（2015）07-0053-04

2015-03-13

王晨輝（1963），男，助理工程師，從事脫硫?qū)I(yè)技術(shù)管理工作。