優(yōu)化廢水處理運(yùn)行方式 降低吸收塔氯離子含量

張偉峰，王盛俊

（國(guó)能神皖馬鞍山發(fā)電有限責(zé)任公司，安徽 馬鞍山 243000）

0 引言

隨著國(guó)家環(huán)保管控日趨嚴(yán)格，燃煤電廠(chǎng)的環(huán)保排放設(shè)備設(shè)施運(yùn)行管理也日趨重要。國(guó)能神皖馬鞍山發(fā)電有限公司自2020 年初以來(lái)，脫硫系統(tǒng)設(shè)備泄漏缺陷增多，石膏品質(zhì)不穩(wěn)定，漿液起泡現(xiàn)象嚴(yán)重。公司成立了專(zhuān)業(yè)主管、技術(shù)骨干和青年員工組成的攻關(guān)小組，在2020 年下半年至2021 年期間，經(jīng)分析比對(duì)、跟蹤檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)吸收塔內(nèi)漿液氯離子含量較高，通過(guò)優(yōu)化運(yùn)行、設(shè)備改造等方式，降低吸收塔漿液中的氯離子，控制在20000mg/L 以?xún)?nèi)，設(shè)備泄漏缺陷明顯減少，石膏品質(zhì)趨于穩(wěn)定、吸收塔漿液起泡現(xiàn)象得到有效改善。

1 針對(duì)問(wèn)題現(xiàn)狀

國(guó)能神皖馬鞍山發(fā)電有限公司石灰石-石膏濕法脫硫工藝中吸收塔漿液氯離子超20000mg/L 多發(fā)生在冬季或初春的情況。冬季各吸收塔氯離子上升后，設(shè)備泄漏缺陷明顯增加，石膏含水率增大、吸收塔漿液起泡頻繁[1]。為有效降低氯離子含量，加大了脫硫廢水處理量，但同時(shí)帶來(lái)了廢水處理澄清器水質(zhì)渾濁、刮泥效果差、刮泥機(jī)易卡澀，廢水進(jìn)入一期渣水閉式系統(tǒng)后可能堵塞脫水倉(cāng)析水元件，導(dǎo)致放渣困難等問(wèn)題。

2 研究?jī)?nèi)容及實(shí)施方案

2.1 氯離子進(jìn)入總量

經(jīng)過(guò)分析，氯離子主要通過(guò)煙氣、石灰石、工藝水進(jìn)入脫硫系統(tǒng)。

2.1.1 煙氣（煤炭）

國(guó)能神皖馬鞍山發(fā)電有限責(zé)任公司煤種變化相對(duì)固定。根據(jù)檢測(cè)報(bào)告冬季煤炭氯離子含量0.03%～0.05%，其他時(shí)間段氯離子含量約0.01%～0.03%，全年平均約0.03%。2020 年耗煤量1984577t，折算氯離子量為595t。

2.1.2 石灰石

根據(jù)送檢報(bào)告石灰石中氯離子含量約0.01%。2020年石灰石用量38470t，折算氯離子量為3.85t。

2.1.3 補(bǔ)充水

脫硫系統(tǒng)各類(lèi)補(bǔ)充水主要來(lái)自工藝水箱，其補(bǔ)水有三路，分別來(lái)自化學(xué)脫硫水泵、工業(yè)水回水泵、生活水。其中化學(xué)脫硫水泵作為主要用水，氯離子含量為38～40mg/L。2020 年耗水量共計(jì)72.8 萬(wàn)t，折算氯離子量為29.1t。

2.2 氯離子排出總量

經(jīng)過(guò)分析，氯離子主要通過(guò)煙氣、脫硫石膏、脫硫廢水以及灰渣排出脫硫系統(tǒng)[2]。

2.2.1 煙氣（吸收塔蒸發(fā)）

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，吸收塔蒸發(fā)量約為總耗水量的60%。由煙氣帶出的氯離子量約為吸收塔蒸發(fā)量0.03%，故煙氣帶出的氯離子量約為130t。

2.2.2 脫硫廢水

2020 年脫硫廢水外排1.37 萬(wàn)t，廢水中平均氯離子含量約為2.08%，脫硫廢水氯離子外排總量285t。

2.2.3 石膏

2020 年石膏約6 萬(wàn)t，石膏中平均氯離子含量約為0.255%，石膏帶出的氯離子總量約153t。

2.2.4 灰渣

2020 年灰渣約為39 萬(wàn)t，灰渣氯離子含量約0.005%，所以灰渣帶出的氯離子約20t。

2.3 氯離子濃度變化趨勢(shì)及原因分析

從國(guó)能神皖馬鞍山發(fā)電有限責(zé)任公司各吸收塔氯離子濃度月份變化趨勢(shì)分析，12 月開(kāi)始各吸收塔內(nèi)氯離子會(huì)大幅度上升。運(yùn)行部人員向國(guó)電電科院、江蘇省電力設(shè)計(jì)院及兄弟公司相關(guān)專(zhuān)家了解到，冬天因北方來(lái)煤添加防凍劑，燃煤氯離子濃度增加現(xiàn)象確實(shí)存在，很多電廠(chǎng)都有反應(yīng)[3]。圖1 為2020 年3 月—2021 年1月#1-4 吸收塔漿液氯離子濃度。

圖1 2020 年3 月—2021 年1 月#1-4 吸收塔漿液氯離子濃度

據(jù)查詢(xún)了解，參考《關(guān)于印發(fā)〈鐵路煤炭運(yùn)輸防凍作業(yè)技術(shù)條件〉的通知》鐵運(yùn)函（2009）818 號(hào)中關(guān)于防凍液噴灑量相關(guān)規(guī)定中2.2 噴灑量的要求：含水大于4%的煤炭中防凍液噴灑量約為1～2kg/t。煤炭防凍劑主要選擇的是工業(yè)氯化鈣配比液——主要成分為工業(yè)氯化鈣33%，水65.6%，次要成分硼砂0.5%，亞硝酸鈉0.15%，三乙醇胺0.3%。根據(jù)CaCl2 含量計(jì)算噴灑后影響：以1kg/t 噴灑量計(jì)算，對(duì)應(yīng)燃煤中氯元素增加為1×0.33×71/111=0.2kg/t，折算燃煤含氯增加0.02%。進(jìn)而增加燃煤煙氣氯離子濃度。

2.4 實(shí)施對(duì)策

2.4.1 優(yōu)化石膏脫水系統(tǒng)運(yùn)行摸索調(diào)整各參數(shù)至最優(yōu)值

脫硫石膏漿液會(huì)混有飛灰、石灰石中帶來(lái)的雜質(zhì)以及未溶的石灰石。由于這些雜質(zhì)大多質(zhì)量相對(duì)較輕，當(dāng)石膏漿液流到皮帶機(jī)濾布上時(shí)，較輕的雜質(zhì)漂浮在漿液的上部，并且顆粒較石膏顆粒細(xì)且粘性大，因此石膏餅表面常被一層呈深褐色物質(zhì)覆蓋，這層物質(zhì)手感很黏，透氣性差。如果脫水系統(tǒng)不能正常投用，系統(tǒng)中雜質(zhì)就會(huì)累積，導(dǎo)致石膏脫水越來(lái)越困難，當(dāng)含水量超過(guò)15%時(shí)一般企業(yè)都會(huì)拒收[4]。因此，保證石膏脫水系統(tǒng)的正常運(yùn)行，從脫硫石膏中帶走部分氯離子是降低漿液中氯離子含量的重要手段。

（1）提高石膏旋流站效率找到最佳旋流子運(yùn)行組合。首先對(duì)磨損嚴(yán)重的石膏旋流器噴嘴進(jìn)行更換；其次運(yùn)行時(shí)控制石膏旋流站壓力為180kPa～210kPa，確保噴嘴旋流均勻。同時(shí)通過(guò)投用不同旋流子組合檢測(cè)旋流站底流和溢流含固率。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)比對(duì)，投用三個(gè)旋流子底流漿液含固量為50%，溢流漿液含固量為4%。達(dá)到旋流分離最佳狀態(tài)。

（2）提高真空皮帶機(jī)脫水效果找到最佳皮帶轉(zhuǎn)速和濾餅厚度值。首先對(duì)真空系統(tǒng)泄漏點(diǎn)消缺，逐步更換了三臺(tái)真空皮帶機(jī)濾布；其次在不同皮帶轉(zhuǎn)速下測(cè)試濾餅厚度，化驗(yàn)石膏含水率，通過(guò)反復(fù)試驗(yàn)得出：在投用三個(gè)旋流子，真空皮帶機(jī)變頻轉(zhuǎn)速維持在40Hz 左右，石膏濾餅的厚度保持在20～25mm，石膏含水率小于10%。達(dá)到真空皮帶的最佳脫水效果[5]。

（3）優(yōu)化運(yùn)行措施找到吸收塔漿液pH 和密度控制最佳策略。通過(guò)石膏定期送檢數(shù)據(jù)以及現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行參數(shù)對(duì)比，吸收塔pH、密度異常影響因素如下：①漿液pH 偏高，會(huì)增加石膏CaCO3含量，鈣硫比增加，石灰石耗量偏大；石膏脫水困難，石膏水分增加；吸收塔密度偏大，同時(shí)出現(xiàn)管道結(jié)垢、腐蝕等一系列問(wèn)題。②漿液pH 偏低，會(huì)降低脫硫效率和石膏品質(zhì)，尤其作為調(diào)峰機(jī)組負(fù)荷波動(dòng)大，在煤質(zhì)變化疊加負(fù)荷急升時(shí)凈煙氣出口SO2含量會(huì)有短時(shí)超標(biāo)，影響環(huán)保參數(shù)。③漿液密度過(guò)高，漿液循環(huán)泵、攪拌器電流升高；塔內(nèi)構(gòu)件表面結(jié)垢，容易堵塞；降低脫硫效率。④漿液密度過(guò)低，三氧化硫含量偏低，石膏品質(zhì)下降；脫硫效率降低。

通過(guò)分析比對(duì)，采取運(yùn)行優(yōu)化措施如下。

每周一白班手動(dòng)檢測(cè)各吸收塔、石膏緩沖箱漿液密度，做好比對(duì)保證DCS 顯示準(zhǔn)確。

嚴(yán)格執(zhí)行運(yùn)行規(guī)程要求：當(dāng)吸收塔（石膏漿液緩沖箱）漿液密度達(dá)1.14t/m3，啟動(dòng)石膏排出泵脫石膏（啟動(dòng)一臺(tái)脫水系統(tǒng)）；當(dāng)吸收塔（石膏漿液緩沖箱）漿液密度低于1.12t/m3，停運(yùn)脫水系統(tǒng)。

各吸收塔pH 計(jì)每個(gè)班次在線(xiàn)沖洗，定期手動(dòng)檢測(cè)比對(duì)，保證pH 顯示準(zhǔn)確。

制定吸收塔pH 管控措施，進(jìn)一步明確漿液pH 控制范圍5.2～5.6，保證吸收塔內(nèi)正常的化學(xué)反應(yīng)。即在保證環(huán)保參數(shù)合格前提下，機(jī)組負(fù)荷250MW 及以下時(shí)吸收塔pH 按下限運(yùn)行。機(jī)組負(fù)荷250MW 以上時(shí)，吸收塔pH 按上限運(yùn)行。

另外，控制石灰石品質(zhì)、提高除塵效率、提高工藝水水質(zhì)等都是保證石膏脫水正常運(yùn)行的有效方法，因不是本文探討重點(diǎn)，在此不做贅述。

2.4.2 增加濾液水收集系統(tǒng)，提高廢水排放量同時(shí)減少?gòu)U水含固量

原廢水排放由廢水旋流站的溢流至三聯(lián)箱，但含固率過(guò)高導(dǎo)致外排的廢水含有大量的漿液，并且流量過(guò)低，正常運(yùn)行時(shí)流量約5t/h 左右，不能完全滿(mǎn)足4 臺(tái)機(jī)組運(yùn)行時(shí)的廢水處理量?，F(xiàn)通過(guò)改造，取真空皮帶機(jī)的濾液回水進(jìn)入濾液回水箱，再由濾液水泵排至三聯(lián)箱，加大了三聯(lián)箱的進(jìn)口流量和廢水處理能力，測(cè)得流量約10t/h 以上。

驗(yàn)證通過(guò)技改增加的濾液水含固率較低（3 個(gè)月平均含固率3.21%），不會(huì)造成廢水混入濃度較大的漿液而品質(zhì)下降。測(cè)量氯離子含量也較高（約為漿液氯離子的87%），外排氯離子的效果明顯。圖2 為脫硫廢水處理優(yōu)化流程。

圖2 脫硫廢水處理優(yōu)化流程

2.4.3 更換廢水藥品，使用高效絮凝劑，提高廢水外排水質(zhì)

中和、沉降、絮凝箱主要作用是加石灰乳漿液中和，并加入有機(jī)硫化合物去除重金屬離子，投加助凝劑、FeClSO4絮凝反應(yīng)，使廢水懸浮物易于沉降分離。但需要加的藥較多，成本較高，沉降效果不理想?，F(xiàn)更換為綜合高效絮凝劑直接加入絮凝箱，再通過(guò)攪拌器與脫硫廢水進(jìn)行充分的混合后進(jìn)入澄清器，在澄清器內(nèi)迅速吸附廢水中的多種污染物形成礬花。礬花具有較大比重和較緊密的狀態(tài)，能夠迅速沉淀。將廢水懸浮物分離，提高廢水外排水質(zhì)。

3 實(shí)施效果

3.1 廢水含固量下降，品質(zhì)提高

通過(guò)系統(tǒng)改造，引真空皮帶濾液水進(jìn)入三聯(lián)箱，廢水含固量較以往有大幅下降，2020 年三季度廢水旋流站、濾液水含固量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)得出，引真空皮帶機(jī)濾液水作為廢水排放，含固率較低，只有原漿液的49%，氯離子含量為原漿液的87%。在排出大量氯離子的同時(shí)，降低了廢水含固率。

3.2 吸收塔漿液氯離子含量有效降低

當(dāng)冬季原煤因噴灑防凍劑造成氯含量上升，吸收塔漿液離子居高不下難以控制時(shí)，通過(guò)改造后的濾液水排放系統(tǒng)，增加了氯離子外排速度，有效地控制住了冬季各吸收塔氯離子超標(biāo)問(wèn)題。通過(guò)化驗(yàn)數(shù)據(jù)，2021 年同比2020 年#1 吸收塔氯離子下降14.4%、#2 吸收塔氯離子下降12.9%、#3 吸收塔氯離子下降6.6%、#4 吸收塔氯離子下降8.6%。全年平均氯離子下降10.6%。

3.3 脫硫廢水水質(zhì)明顯提高，引入渣水閉式循環(huán)重復(fù)利用

經(jīng)過(guò)改造和優(yōu)化運(yùn)行，脫硫廢水水質(zhì)明顯改善，渾濁度降低，通過(guò)管路引入渣水閉式循環(huán)系統(tǒng)，供機(jī)組濕式?jīng)_渣重復(fù)利用。

3.4 其他

系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行以來(lái)，脫硫設(shè)備泄漏缺陷明顯減少，石膏品質(zhì)趨于穩(wěn)定，吸收塔漿液起泡現(xiàn)象得到有效改善，2021 年以來(lái)未發(fā)生吸收塔漿液起泡溢流現(xiàn)象。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)成立攻關(guān)小組，經(jīng)過(guò)各部門(mén)的通力協(xié)作，引入真空皮帶濾液水進(jìn)入廢水處理系統(tǒng)，提高了廢水品質(zhì)的同時(shí)，控制了吸收塔漿液氯離子含量，解決了冬季煤添加防凍劑造成吸收塔漿液氯離子超標(biāo)帶來(lái)的一系列生產(chǎn)中的問(wèn)題，取得了一定的效果，最后還將本次運(yùn)行優(yōu)化成果固化成“石膏脫水及廢水處理系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行措施”，以指導(dǎo)運(yùn)行調(diào)整。