脫硫廢水處理系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行研究

王振軍，孟 月，陳永輝，趙春榮，李 響

(1. 國家電投阜新發(fā)電有限責(zé)任公司，遼寧 阜新 123000；2. 國網(wǎng)遼寧省電力有限公司電力科學(xué)研究院，遼寧 沈陽 110006)

阜新發(fā)電有限責(zé)任公司(以下簡稱阜新公司)煙氣脫硫系統(tǒng)(FGD)采用石灰石—石膏濕法脫硫工藝技術(shù)，整套系統(tǒng)由SO2吸收系統(tǒng)、煙氣系統(tǒng)、吸收劑供應(yīng)與制備系統(tǒng)、石膏脫水系統(tǒng)、FGD供水及排放系統(tǒng)、脫硫廢水處理系統(tǒng)、DCS控制系統(tǒng)、煙氣再熱系統(tǒng)、壓縮空氣系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)等子系統(tǒng)組成[1]。

經(jīng)過長期運(yùn)行，阜新公司煙氣脫硫廢水處理系統(tǒng)出現(xiàn)了一系列問題，如脫硫廢水處理系統(tǒng)管路堵塞、脫硫塔漿液氯離子濃度高、壓濾機(jī)故障率高以及脫硫廢水加藥量不合理等。為了解決這些問題，對阜新公司脫硫廢水處理系統(tǒng)進(jìn)行簡要介紹，對出現(xiàn)的問題進(jìn)行分析，從而找到解決方法。

1 脫硫廢水處理系統(tǒng)工藝

為了維持脫硫漿液循環(huán)系統(tǒng)物質(zhì)平衡，防止?jié){液中氯離子等雜質(zhì)濃度富集，保證漿液和石膏品質(zhì)，必須從脫硫系統(tǒng)中排放一定量的廢水。因此，保證脫硫廢水處理系統(tǒng)安全、經(jīng)濟(jì)、可靠運(yùn)行，不僅關(guān)系到環(huán)保排放問題，還涉及到電廠主設(shè)備的運(yùn)行。

從石膏旋流器頂流過來的脫硫廢水經(jīng)過廢水旋流器進(jìn)一步分離，其頂流進(jìn)入脫硫廢水處理系統(tǒng)，底流返回至脫硫塔。廢水先后經(jīng)過中和箱、沉降箱、絮凝箱，其工藝流程見圖1。在中和箱中用Ca(OH)2將pH調(diào)節(jié)至堿性，在沉降箱中廢水中的重金屬與有機(jī)硫螯合生成溶度積小于10的不溶物析出，并與混凝劑加藥系統(tǒng)所提供的FeClSO4在堿性條件下生成Fe(OH)3沉淀，在電化學(xué)搭橋和膠體化學(xué)聚合下與廢水中的懸浮物(SS)形成大顆粒懸浮物[2]。在絮凝箱中廢水中的大顆粒物與PAM(聚丙烯酰胺)形成更易于沉淀的懸浮物，經(jīng)過沉淀后，在清水池中中和并達(dá)標(biāo)排放。

圖1 FGD脫硫廢水工藝流程圖

2 脫硫廢水處理系統(tǒng)故障分析及優(yōu)化

2.1 廢水處理系統(tǒng)管道堵塞的優(yōu)化

大部分電廠的設(shè)計(jì)均為石膏旋流器濃度高的底流漿液去真空皮帶脫水機(jī)，生產(chǎn)合格的石膏，濃度較低的頂流經(jīng)過廢水旋流系統(tǒng)再次旋流分離，濃度更低的廢水旋流器頂流作為廢水來水引至脫硫廢水處理系統(tǒng)。這種設(shè)計(jì)存在的問題是若廢水旋流器旋流效果差，經(jīng)過廢水旋流器后脫硫廢水來水含固量仍較高，造成系統(tǒng)設(shè)備之間連接管道沉積堵塞，如中和箱、沉降箱、絮凝箱之間的連接管道經(jīng)常由于懸浮物沉積而造成管道堵塞，且清理困難。有時被迫停止廢水來水，廢水處理需同時退出，造成廢水無法連續(xù)運(yùn)行，廢水排量不能滿足生產(chǎn)需要。

為了解決脫硫廢水處理系統(tǒng)管道堵塞的問題，阜新公司對廢水來水水質(zhì)進(jìn)行改善。經(jīng)過取樣化驗(yàn)[3]，發(fā)現(xiàn)真空皮帶脫水機(jī)氣液分離器下水管的濾液水懸浮物含量低，非常適合作為改善脫硫廢水水質(zhì)的水源，脫硫氣液分離器見圖2。脫硫系統(tǒng)所用工藝水為電廠開式循環(huán)水的排水和煙氣脫硫系統(tǒng)的濾液水，其特點(diǎn)是離子濃縮倍率高，其中氯離子含量通過用硝酸銀滴定法測試其值在400 mg/L左右，超過設(shè)計(jì)值。使用這種工藝水作為脫硫吸收塔補(bǔ)充水，即使每天最大限度排放廢水，吸收塔漿液中氯離子含量仍緩慢上升，最高時可達(dá)到15 000 mg/L。通過在濾液水泵出口管加三通和相應(yīng)管道閥門，在廢水旋流站出廢水的同時，將部分濾液水排放至三聯(lián)箱進(jìn)入脫硫廢水處理系統(tǒng)進(jìn)行處理，因?yàn)V液水中固體物質(zhì)含量較低，排至脫硫廢水處理系統(tǒng)會有效降低脫硫廢水中懸浮物的含量，減少甚至?xí)氐紫摿驈U水處理系統(tǒng)管道堵塞的問題。

圖2 脫硫氣液分離器

脫硫工藝水中的氯離子主要來源是濾液水，因此，雖然將濾液水排向三聯(lián)箱進(jìn)入脫硫廢水處理系統(tǒng)進(jìn)行處理，變相增大了廢水排量，改造后脫硫每月廢水排量由之前2 000 m3增加到3 600 m3左右，但是吸收塔漿液中氯離子含量能夠有效控制在10 000 mg/L以下。

2.2 板框壓濾機(jī)故障率高的優(yōu)化

阜新公司脫硫廢水處理系統(tǒng)所用的壓濾機(jī)為板框式壓濾機(jī)，由于運(yùn)行維護(hù)人員少，壓濾機(jī)故障率高，一旦壓濾機(jī)故障會影響廢水處理和達(dá)標(biāo)排放?？紤]到實(shí)際情況，決定采用將污泥輸送至真空皮帶脫水機(jī)與石膏漿液共同脫水。通過試運(yùn)行，并且在試運(yùn)行期間對脫硫副產(chǎn)物石膏中的酸不溶物含量進(jìn)行化驗(yàn)[4]，結(jié)果顯示：摻入污泥的石膏酸不溶物含量增加約1%，酸不溶物總量仍在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)。因此可知將污泥與石膏漿液在真空皮帶脫水機(jī)上共同脫水不僅可以解決因板框壓濾機(jī)維護(hù)人員少、故障率高而導(dǎo)致的出泥問題，還可保證石膏品質(zhì)及石膏含水率達(dá)標(biāo)。

因污泥較石膏比重輕，當(dāng)污泥與石膏漿液共同下至皮帶機(jī)時污泥會覆蓋在石膏表面從而降低脫水效果。所以污泥與石膏共同脫水的前提：一要保證石膏漿液品質(zhì)好，可通過加大廢水排量實(shí)現(xiàn)；二要保證污泥沉淀濃縮效果好，可通過優(yōu)化調(diào)整廢水加藥量。

3 脫硫廢水處理系統(tǒng)加藥量的優(yōu)化

電廠脫硫廢水的特點(diǎn)是：濁度大，懸浮物含量高；廢水pH為酸性；水中含有大量的重金屬，如Cr、Cd、Hg、Pb、Cu等；廢水中的Cl-含量很高，由于廢水為酸性，因此對FGD廢水系統(tǒng)的管道、構(gòu)筑物以及動力設(shè)備有很強(qiáng)的腐蝕性，電廠FGD廢水來水水質(zhì)化驗(yàn)見表1。

表1 電廠FGD廢水來水水質(zhì)化驗(yàn)結(jié)果

從表1可看出，脫硫廢水水質(zhì)工況復(fù)雜，為保證煙氣脫硫系統(tǒng)排水水質(zhì)達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)，通過調(diào)整加藥量成為重點(diǎn)。阜新公司在長期運(yùn)行中逐步積累經(jīng)驗(yàn)，通過調(diào)整加藥泵頻率來調(diào)整脫硫廢水處理系統(tǒng)加藥量達(dá)到加藥標(biāo)準(zhǔn)。通過試運(yùn)行，觀察加藥箱液位降低的高度值，逐漸調(diào)整加藥泵頻率直至達(dá)到投加量要求。通過對比，逐漸摸索出一套適合該廠的廢水系統(tǒng)加藥量，既減少用藥，又保證出水達(dá)標(biāo)，調(diào)整前后加藥量的對比見表2。

表2 調(diào)整前后加藥量的對比

調(diào)整加藥量后，脫硫廢水處理系統(tǒng)排水水質(zhì)見表3?？梢娬{(diào)整加藥量后，阜新公司脫硫廢水處理系統(tǒng)不僅減少了藥品的消耗，增加了經(jīng)濟(jì)效益，而且脫硫廢水處理系統(tǒng)排水水質(zhì)達(dá)到國家排放標(biāo)準(zhǔn)。因此這種找到最佳投藥量的方法是科學(xué)、有效的，適合全面推廣。

表3 電廠FGD廢水排水水質(zhì)測試結(jié)果

4 結(jié)束語

按照脫硫廢水處理系統(tǒng)水質(zhì)達(dá)標(biāo)排放[5]考慮。出水泵預(yù)留接口，以保證今后進(jìn)行后續(xù)蒸發(fā)結(jié)晶或煙道噴霧等零排放工藝時能作為預(yù)處理系統(tǒng)，不重復(fù)建設(shè)。脫硫廢水處理系統(tǒng)作為煙氣脫硫系統(tǒng)的重要子系統(tǒng)，對提高整個漿液循環(huán)系統(tǒng)的品質(zhì)起到至關(guān)重要的作用。阜新公司經(jīng)過一系列優(yōu)化改造，目前漿液和石膏品質(zhì)良好,脫硫廢水處理系統(tǒng)能力達(dá)到要求、脫硫廢水處理系統(tǒng)排放指標(biāo)基本滿足環(huán)保要求。下一步會繼續(xù)積極優(yōu)化脫硫廢水處理系統(tǒng)運(yùn)行方式，保證煙氣脫硫系統(tǒng)安全運(yùn)行和脫硫廢水處理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)更高標(biāo)準(zhǔn)的排放。

參考文獻(xiàn)：

[1] 曾庭華，楊 華，廖永進(jìn)，等. 濕法煙氣脫硫系統(tǒng)的調(diào)試、試驗(yàn)及運(yùn)行[M].北京：中國電力出版社，2008:288-295.

[2] 周祖飛. 濕法煙氣脫硫廢水的處理[J]. 電力環(huán)境保護(hù)，2002,18(2):37-39.

[3] 水質(zhì)懸浮物的測定重量法：GB 11901—1989[S].

[4] 石膏化學(xué)分析方法：GB/T 5484—2012[S].

[5] 火電廠石灰石—石膏濕法脫硫廢水水質(zhì)控制指標(biāo)：DL/T 997—2006[S].