污水零排放工藝在燃煤電廠的應(yīng)用

呂亮，杜佳棋，章洲，丁澤坤

（1.寧波興業(yè)盛泰集團(tuán)有限公司，浙江 寧波 315336；2.杭州天明環(huán)保工程有限公司，杭州 310018；3.寧波愛(ài)嘉環(huán)境科技有限公司，浙江 寧波 315000）

0 引言

為響應(yīng)國(guó)家環(huán)保部相關(guān)要求，實(shí)現(xiàn)煙氣粉塵超低排放，燃煤電廠在石灰石-石膏法脫硫后新增濕式電除塵器，對(duì)電除塵逃逸的煙氣粉塵以及濕法脫硫過(guò)程中產(chǎn)生的次生顆粒物進(jìn)行進(jìn)一步的脫除。

濕式電除塵器（WESP）與常規(guī)電除塵器（ESP）的工作原理相同，因其采用噴水清洗電極的方式來(lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)電除塵器振打清灰，不僅可以時(shí)刻保持收塵極的清潔，而且不會(huì)造成二次揚(yáng)塵，大大提高了粉塵、石膏顆粒、硫酸酸霧等顆粒物的捕捉效率，故將其作為環(huán)保設(shè)備的終端設(shè)備。但也正是因?yàn)椴捎脟娝姆绞絹?lái)清除電極上的積灰并將其帶出濕式電除塵器設(shè)備，將煙氣中的顆粒物變成了水中的顆粒物，造成水體污染。

將煙氣中的污染物轉(zhuǎn)移至水中，并未將污染物真正地脫除，也無(wú)法將污染物再次利用，需要對(duì)污染的水體進(jìn)行處理后回收利用，并將污染物變成固體加以利用。此方式會(huì)增加水廠的污水處理壓力，并且會(huì)增加治理成本，故迫切需要一種水處理工藝來(lái)實(shí)現(xiàn)濕式電除塵器沖洗用水的污水零排放。

1 實(shí)際情況分析

某電廠320 MW機(jī)組脫硫脫硝除塵工藝流程為：SCR脫硝→電除塵→濕法脫硫塔→煙囪。根據(jù)最新要求，需要達(dá)到粉塵超低排放，則計(jì)劃在濕法脫硫塔后新增1臺(tái)濕式電除塵器，設(shè)計(jì)參數(shù)如表1所示，以確保粉塵達(dá)標(biāo)。在濕法脫硫塔南部、電除塵西北部上空無(wú)設(shè)備，將濕式電除塵器布置在此處，從脫硫塔出口煙道引至濕式電除塵器進(jìn)口封頭，再將煙氣從濕式電除塵器下部穿過(guò)，引回?zé)焽琛?/p>

表1 電除塵設(shè)計(jì)參數(shù)表

原電除塵設(shè)計(jì)參數(shù)如表2 所示，進(jìn)口煙溫為134 ℃左右，有一定的降溫空間，原先電除塵器的運(yùn)行電壓為30 ～50 kV左右，根據(jù)電除塵器的設(shè)計(jì)參數(shù)，尚有一定的提升空間，結(jié)合業(yè)主提供的煤質(zhì)分析數(shù)據(jù)，通過(guò)對(duì)粉塵特性的改變，可以改善電除塵器的運(yùn)行工況，從而提高電除塵器的除塵效率。

表2 電除塵設(shè)計(jì)參數(shù)表

水系統(tǒng)作為濕式電除塵器的附屬設(shè)備，在濕式電除塵器正常運(yùn)行中起著至關(guān)重要的作用；這也是濕式電除塵器會(huì)造成二次污染的原因，煙氣中的粉塵進(jìn)入水中，產(chǎn)生大量的廢水，加重水處理廠的工作壓力。濕式電除塵器的循環(huán)水量為60 m3/h，作為循環(huán)使用的水，其SS含量（為固體懸浮物濃度）需要小于2000 mg/L，pH值在5.5～6.5之間。

現(xiàn)場(chǎng)有一曝氣池處于廢棄狀態(tài)，其尺寸為17.4 m×7.2 m×3.0 m，容積為376 m3左右，池底有一層爆氣管，尚可以使用。將曝氣池通過(guò)利舊改造，作為濕式電除塵器用水的沉淀池使用，可以起到很好的沉淀作用，使水中顆粒物沉淀到池底，可以得到上層清液和下層渾濁液。

2 工藝介紹

濕式電除塵器的沖洗用水一般分為收塵極沖洗用水、電場(chǎng)沖洗用水及管道沖洗水3部分，其中，收塵極沖洗用水取自循環(huán)水箱，為連續(xù)使用；電場(chǎng)沖洗用水取自補(bǔ)水箱，為間斷使用；管道沖洗水根據(jù)需要對(duì)收塵極沖洗噴淋管和電場(chǎng)沖洗噴淋管進(jìn)行沖洗，水分別取自循環(huán)水箱和補(bǔ)水箱。

結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，本文提出一種水處理系統(tǒng)，作為WESP的附屬系統(tǒng)，不僅可以有效地實(shí)現(xiàn)清洗電極的目的，還可以對(duì)其進(jìn)行處理后再次利用，實(shí)現(xiàn)污水零排放。其具體工藝如圖1所示，水處理系統(tǒng)由補(bǔ)水系統(tǒng)、堿液系統(tǒng)、再利用系統(tǒng)、處理系統(tǒng)和循環(huán)系統(tǒng)組成，各個(gè)系統(tǒng)相輔相成，共同完成對(duì)WESP設(shè)備用水的系統(tǒng)化處理和利用。

圖1 水系統(tǒng)工藝圖

2.1 補(bǔ)水系統(tǒng)

補(bǔ)水系統(tǒng)主要由補(bǔ)水管路、補(bǔ)水箱和水泵組成，補(bǔ)水管路將廠區(qū)內(nèi)新水補(bǔ)充至儲(chǔ)水箱，由儲(chǔ)水箱來(lái)儲(chǔ)存新水，通過(guò)水泵一部分給電場(chǎng)沖洗噴淋供水，沖洗濕式電除塵器內(nèi)部電場(chǎng)；一部分打至循環(huán)箱，確保循環(huán)水足量。

2.2 循環(huán)系統(tǒng)

循環(huán)系統(tǒng)主要由循環(huán)箱和循環(huán)水泵組成，循環(huán)箱的水主要由補(bǔ)充的新水和經(jīng)過(guò)沉淀池沉淀的上層清液組成，通過(guò)循環(huán)水泵給收塵極沖洗噴淋供水，用于清洗收塵極。

2.3 堿液系統(tǒng)

堿系統(tǒng)由堿罐、卸堿泵和堿計(jì)量泵組成，當(dāng)堿罐車運(yùn)輸堿液至場(chǎng)地時(shí)，通過(guò)卸堿泵往堿罐中注入堿液，直至加到指定液位后停止。堿系統(tǒng)通過(guò)堿計(jì)量泵分別往沉淀水池和循環(huán)水箱供堿，調(diào)節(jié)pH值。

2.4 處理系統(tǒng)

處理系統(tǒng)是整個(gè)水系統(tǒng)的樞紐，所有的水最終進(jìn)入這個(gè)系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)處理后再?gòu)倪@個(gè)系統(tǒng)出去。處理系統(tǒng)由沉淀水池、補(bǔ)水泵、排水泵、污水泵、污水管路組成。沉淀水池對(duì)濕式電除塵器來(lái)水進(jìn)行中和沉淀，將水分為清液和濁液，水中SS濃度從上到下處于遞增的狀態(tài)。排水泵取水池的上部清液，打入前端濕法脫硫塔系統(tǒng)。補(bǔ)水泵則從水池的中部取水，將水補(bǔ)充至循環(huán)水箱，給濕式電除塵器使用，下部濁液則通過(guò)污水管路和污水泵打至電除塵器前端煙道。

由于沉淀水池占地很大，水池上部和中部的水可以從某一區(qū)域取水，但是下部濁液遍布整個(gè)池底，如果從單一區(qū)域取水，則會(huì)造成池底大部分區(qū)域污泥沉積，難以去除，也會(huì)影響到上層清液的SS，嚴(yán)重時(shí)會(huì)堵塞噴嘴，影響清灰效果。故在水池底部鋪設(shè)一層污水管道，如圖2所示，污水管道鋪滿整個(gè)池底，考慮到各處管道的吸力相近，主管采用直徑為φ76 mm的管道，支管采用直徑為φ38 mm的管道。

圖2 污水管道圖

主管道貼地放置，采用管箍進(jìn)行固定，支管道采用半圓形支架固定，以保證所有管道同軸。為盡可能地吸取渾濁液，在污水管道的底部左右兩側(cè)各開(kāi)一組孔，分別與軸中心線呈45°角布置，用于吸取管道兩側(cè)的水。

2.5 再利用系統(tǒng)

再利用系統(tǒng)的目的是將產(chǎn)生的廢水再次利用，節(jié)約水資源，同時(shí)避免廢水進(jìn)入原廢水處理系統(tǒng)，增加系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)。主要用于濕法脫硫塔系統(tǒng)和電除塵系統(tǒng)，其中清液作為濕法脫硫塔除霧器沖洗用水，濁液作為電除塵器前端煙氣調(diào)質(zhì)用水。

圖3 污水管固定及開(kāi)孔圖

1）濕法脫硫塔系統(tǒng)。濕法脫硫塔除霧器噴淋水需要滿足兩個(gè)方面：水中的懸浮物雜質(zhì)含量不能過(guò)高；水中硬度離子含量不能過(guò)高。前者含量過(guò)高容易造成噴嘴堵塞，而后者含量過(guò)高會(huì)引起噴嘴結(jié)垢，均會(huì)影響最終的噴淋效果。根據(jù)JB/T 10989-2020《濕法煙氣脫硫裝置專用設(shè)備-除霧器》推薦水質(zhì)[1]，如表3所示。

表3 水質(zhì)要求表

濕式電除塵器回水與堿液中和后并經(jīng)過(guò)沉淀水池沉淀而得到上層清液，其SS基本為500 mg/L左右，Ca2+濃度為100 mg/L以內(nèi)，完全能夠滿足濕法脫硫塔除霧器沖洗用水的水質(zhì)要求，故從沉淀水池引上層清液，通過(guò)水泵打至濕法脫硫塔系統(tǒng)，用于除霧器沖洗。

2）電除塵系統(tǒng)。電除塵器的除塵效率與粉塵比電阻、煙氣溫度、煙氣濕度[2-3]等參數(shù)有關(guān)，將沉淀水池的下層濁液通過(guò)噴嘴噴入電除塵器前煙道內(nèi)，如圖4所示，噴淋管套管與煙道焊接連接，噴淋管從套管中插入，噴嘴在套管內(nèi)部，并且套管不會(huì)阻擋噴嘴噴射介質(zhì)，噴淋管外部通過(guò)法蘭式軟管與污水管道進(jìn)行連接。套管采用耐磨材料，可以防止噴嘴被煙氣中的粉塵磨損而影響噴射效果。將濁液噴入煙道后，濁液中的水可以有效地降低煙氣溫度，增加煙氣濕度，同時(shí)，由于濕式電除塵器回水中含有粉塵顆粒、S、Na+等，其中的S與原煙氣中的H+結(jié)合，在水的作用下，凝結(jié)在粉塵表面。在水和硫酸的作用下，可以有效地降低粉塵的比電阻，隨著煙氣溫度的降低，不僅可以降低粉塵比電阻，還可以提高電場(chǎng)的擊穿電壓，增加電場(chǎng)強(qiáng)度。

圖4 煙道噴淋示意圖

3 運(yùn)行效果

整個(gè)系統(tǒng)投運(yùn)一段時(shí)間后，濕式電除塵器和整個(gè)水系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，各項(xiàng)工作指標(biāo)都很正常，運(yùn)行電壓達(dá)到了電源的額定值，除塵效率達(dá)到了設(shè)計(jì)值，根據(jù)第三方測(cè)試報(bào)告顯示，在額定工況下，進(jìn)口粉塵濃度為88.93 mg/m3，出口粉塵濃度為18.75 mg/m3；噴水流量并未出現(xiàn)下降的現(xiàn)象，噴淋管上壓力顯示正常，說(shuō)明所有噴嘴工作正常，未出現(xiàn)堵塞情況。

將濕式電除塵器水系統(tǒng)內(nèi)的水排入其它系統(tǒng)，未對(duì)脫硫塔系統(tǒng)產(chǎn)生任何影響，對(duì)除塵系統(tǒng)起到了一定的提效作用。如表4所示，通過(guò)煙氣調(diào)質(zhì)，煙氣的溫度降低了5 ℃左右，運(yùn)行電壓提高了近2 kV，出口粉塵與以前相比有所下降。

表4 電除塵前后參數(shù)對(duì)比表

自從整個(gè)水系統(tǒng)正常工作后，系統(tǒng)內(nèi)部實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)平衡，進(jìn)水量與出水量一樣，并實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制管理，再未向廠區(qū)污水處理廠排放污水，不需要額外增加費(fèi)用。

4 結(jié)論

對(duì)于濕式電除塵為廢水處理的方式，目前所知的也只有將廢水打到廠區(qū)內(nèi)的污水處理廠與其他污水一起處理或者直接排入濕法脫硫塔脫硫系統(tǒng)，給脫硫塔使用。當(dāng)然，對(duì)于容量較大的污水處理廠來(lái)說(shuō)，這點(diǎn)水不算多，但對(duì)于滿負(fù)荷運(yùn)行的污水處理廠來(lái)說(shuō)，這無(wú)疑給出了一個(gè)難題：濕式電除塵器回水中含有粉塵，部分顆粒很細(xì)，進(jìn)入脫硫塔系統(tǒng)后部分粉塵會(huì)逃逸，從而增加濕式電除塵器的脫除壓力；另外，太多含塵水進(jìn)入脫硫系統(tǒng)，容易堵塞沖洗噴嘴，對(duì)脫硫塔的正常運(yùn)行產(chǎn)生影響。

本文提出的污水零排放工藝可以有效地將濕式電除塵器回水處理后再次利用，很好地解決了二次水污染的問(wèn)題；將合格的水用于濕法脫硫系統(tǒng)，可以降低濕法脫硫塔的水耗，也不會(huì)對(duì)脫硫系統(tǒng)產(chǎn)生負(fù)面影響；將部分回水打到電除塵前端煙道對(duì)煙氣進(jìn)行調(diào)質(zhì)，可以提高電除塵的除塵效率，噴入的水在煙氣作用下被蒸發(fā)，水中的顆粒物可以與煙氣中的粉塵一起被電除塵器捕捉，并統(tǒng)一處理。在保證濕式電除塵器正常運(yùn)行情況下，不僅未對(duì)其他系統(tǒng)造成負(fù)面影響，反而起到了促進(jìn)作用，真正意義上實(shí)現(xiàn)了污水零排放的目的。