廢水 “ 零排放 ” 下燃煤電廠脫硫廢水水量的確定
【純水設(shè)備www.zzdsjc.com】脫硫廢水水量的確定不僅關(guān)系到超低排放煙氣處理系統(tǒng)的運(yùn)行，而且直接影響脫硫廢水處理工藝的選擇、投資和運(yùn)行成本。脫硫廢水水量的確定需要綜合考慮脫硫漿氯離子含量、石膏質(zhì)量控制、脫硫工藝水質(zhì)、機(jī)組運(yùn)行煤質(zhì)、煙氣溫度等因素。深入分析了影響脫硫廢水水量的因素，提出了降低脫硫廢水水量的措施。
隨著燃煤電廠煙氣超低排放改造項(xiàng)目的推進(jìn)，對(duì)煙氣中SO2排放濃度的要求越來(lái)越嚴(yán)格，對(duì)石灰石-石膏濕法脫硫系統(tǒng)的運(yùn)行產(chǎn)生了重要影響。為了保證濕法脫硫系統(tǒng)穩(wěn)定、規(guī)范運(yùn)行，必須嚴(yán)格控制脫硫漿的質(zhì)量純水設(shè)備。同時(shí),國(guó)務(wù)院在2015年4月正式啟動(dòng)“水污染預(yù)防行動(dòng)計(jì)劃”,各種污水廢水處理和排放提出了更高的要求,一些地方政府還發(fā)布了當(dāng)?shù)貥?biāo)準(zhǔn)進(jìn)行嚴(yán)格的外國(guó)浪費(fèi)水鹽度:河北db13/831 - 2006年發(fā)行的氯化物排放標(biāo)準(zhǔn)的提高氯離子的廢水排放限制(350 mg / L);根據(jù)2006年db37/599——水污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)在山東省南水北調(diào)和db37/676——2007年山東半島流域水污染綜合排放標(biāo)準(zhǔn)和其他標(biāo)準(zhǔn),從1月1日開(kāi)始,2016年,總鹽含量的極限值為外部排水是1600 mg / L。2013年，北京市頒布了db11/307-2013《水污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》，規(guī)定地表水中可溶性固體污染物排放總量小于1600mg/L。
根據(jù)實(shí)施廢水的“零排放”改造項(xiàng)目從近年來(lái)國(guó)內(nèi)外燃煤電廠,脫硫廢水的“零排放”治療占很大比重在整個(gè)項(xiàng)目投資,這是直接關(guān)系到整個(gè)項(xiàng)目的投資和運(yùn)營(yíng)成本。脫硫廢水的量不僅要保證脫硫系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，而且要降低廢水的排放量，降低污水處理系統(tǒng)的投資和運(yùn)行成本。合理減少脫硫廢水排放對(duì)降低“零排放”改造系統(tǒng)的投資和運(yùn)行成本具有重要意義。
脫硫廢水水量的測(cè)定
脫硫廢水具有固含量高、重金屬離子超標(biāo)、含鹽量高、水質(zhì)復(fù)雜等特點(diǎn)，已成為廢水處理的重點(diǎn)和難點(diǎn)。以脫硫廢水和酸堿再生廢水為代表的高含鹽量廢水(含鹽量為> 2000mg/L)中，傳統(tǒng)的“中和—絮凝—沉淀”工藝可以處理固體懸浮物和重金屬離子，但對(duì)降低含鹽量沒(méi)有明顯效果。經(jīng)過(guò)常規(guī)處理后，仍然難以達(dá)到新的排放標(biāo)準(zhǔn)。廢水的含鹽量低于2000 mg / L可以用作脫硫過(guò)程水、循環(huán)水補(bǔ)充水、灰和渣系統(tǒng)補(bǔ)充水,等等,而不需要污水排放,鹽含量的要求,排水的燃煤電廠在一些地區(qū)已經(jīng)間接達(dá)到廢水的“零排放”。
1．1 氯離子含量控制
總體來(lái)講，脫硫廢水的水量可以根據(jù)脫硫漿液中氯離子的質(zhì)量濃度來(lái)確定。根據(jù)DL/T5196—2016《火力發(fā)電廠石灰石－石膏濕法煙氣脫硫系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)程》，脫硫吸收塔漿池運(yùn)行氯離子質(zhì)量濃度按不超過(guò)20000mg/L設(shè)計(jì)，接觸吸收塔漿液的部件材料防腐能力應(yīng)按氯離子質(zhì)量濃度不超過(guò)40000mg/L設(shè)計(jì)。不過(guò)在實(shí)際運(yùn)行中實(shí)驗(yàn)室純水設(shè)備，脫硫漿液氯離子質(zhì)量濃度的控制還需要考慮漿燃煤煤質(zhì)、液品質(zhì)、石膏品質(zhì)等因素。脫硫漿液中的氯離子主要來(lái)自燃煤煙氣氯元素的溶解以及脫硫工藝水的攜帶。
1．1．1 燃煤煤質(zhì)
燃煤煙氣中氯元素主要來(lái)自煤中攜帶的氯元素在燃燒過(guò)程中形成的HCl以及以灰分中攜帶的NaCl，KCl，CaCl2，化學(xué)反應(yīng)方程式為
我國(guó)煤中氯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般較低，通常在0．01%～0．20%之間，平均為0．02%，絕大部分在0．05%以下，少部分在0．05%～0．15%之間。灰分越高，煤中氯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)越高。以1臺(tái)300MW機(jī)組為例，機(jī)組每小時(shí)燃煤120t，假定燃煤的氯元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)為我國(guó)煤中氯元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)的平均值(即0．02%)、煤完全燃燒且燃燒后所含的氯元素全部進(jìn)入漿液并通過(guò)排出脫硫廢水的形式排出，那么隨脫硫廢水排放的氯元素應(yīng)為24kg/h。在脫硫廢水水量控制在5t/h的情況下(300MW機(jī)組正常脫硫廢水排放量)，由燃煤攜帶的氯離子的貢獻(xiàn)約為4800mg/L。在實(shí)際應(yīng)用中，需要根據(jù)煤質(zhì)情況(氯元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)、灰分)、機(jī)組運(yùn)行情況等多個(gè)因素進(jìn)行調(diào)整。
1．1．2 工藝水
石灰石－石膏濕法脫硫工藝需要消耗大量的工藝水，工藝水在脫硫系統(tǒng)內(nèi)與煙氣進(jìn)行換熱而不斷蒸發(fā)，工藝水中溶解態(tài)的氯化物也被不斷濃縮。因此，工藝水的攜帶也是脫硫漿液氯元素的一個(gè)重要來(lái)源。調(diào)研結(jié)果顯示純水設(shè)備，1臺(tái)600MW機(jī)組的脫硫系統(tǒng)蒸發(fā)水與石膏結(jié)晶水總計(jì)約為100t/h，這部分水可以看作純凈水(不含氯元素)。在脫硫廢水量控制在10t/h時(shí)，脫硫漿液中的氯離子質(zhì)量濃度相當(dāng)于脫硫工藝水被濃縮了11倍(110/10=11)。根據(jù)脫硫工藝水中氯離子質(zhì)量濃度可以粗略計(jì)算出脫硫工藝水中氯元素?cái)y帶對(duì)脫硫漿液(廢水)中氯元素質(zhì)量分?jǐn)?shù)的貢獻(xiàn)值。例如，脫硫工藝水中氯離子質(zhì)量濃度為1000mg/L，脫硫工藝水中氯元素對(duì)脫硫漿液(廢水)中氯元素的貢獻(xiàn)值約為11000mg/L。
脫硫工藝水在脫硫系統(tǒng)中的濃縮倍數(shù)的計(jì)算是基于脫硫系統(tǒng)的水平衡數(shù)據(jù)，與脫硫系統(tǒng)的運(yùn)行狀況和煙氣參數(shù)密切相關(guān)，在計(jì)算中需要綜合考慮實(shí)際情況。
1．2 漿液起泡的控制
濕法脫硫系統(tǒng)的運(yùn)行過(guò)程中，漿液起泡情況也是影響漿液品質(zhì)和脫硫效率的重要因素。
脫硫吸收塔正常運(yùn)行過(guò)程中，通過(guò)氧化風(fēng)機(jī)向脫硫吸收塔內(nèi)鼓入氧化空氣，將亞硫酸鈣氧化為硫酸鈣。在這一過(guò)程中，在攪拌器和噴淋漿液的作用下，氧化空氣進(jìn)入液相內(nèi)部并在液面形成氣泡。在漿液黏性較大時(shí)，黏性力對(duì)液膜中液體流動(dòng)的阻礙較大，泡沫相對(duì)穩(wěn)定而形成泡沫層。隨著脫硫漿液的循環(huán)，漿液不斷吸收煙氣中的表面活性劑、粉塵、重金屬離子、油滴等雜質(zhì)，表面與內(nèi)層溶液的表面張力差增大。當(dāng)局部液膜變薄時(shí)，里層表面張力較大的液體裸露出來(lái)，在液面處形成張力梯度，周圍張力較小的液體會(huì)運(yùn)動(dòng)到該處阻止其進(jìn)一步變薄，因此液膜具備較強(qiáng)的穩(wěn)定性，泡沫維持時(shí)間較長(zhǎng)。
脫硫漿液起泡會(huì)對(duì)脫硫系統(tǒng)造成不同程度的影響:如機(jī)組啟動(dòng)或事故狀態(tài)下燃燒不充分，部分具有表面活性雜質(zhì)進(jìn)入吸收塔，可能造成漿液氣泡、甚至石灰石“致盲”，導(dǎo)致漿液中毒，進(jìn)而影響脫硫效率;脫硫吸收塔內(nèi)漿液氣泡量較大時(shí)，吸收塔內(nèi)實(shí)際液位偏低，造成石膏氧化時(shí)間不足，亞硫酸鹽含量偏高，也會(huì)導(dǎo)致脫硫效率降低;若脫硫系統(tǒng)設(shè)置有增壓風(fēng)機(jī)，漿液氣泡嚴(yán)重時(shí)可能造成部分漿液溢流至增壓風(fēng)機(jī)內(nèi)，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成葉片斷裂，影響整個(gè)脫硫系統(tǒng)安全運(yùn)行。
有研究表明，漿液中SO42－，As，Cr，Pb，Ni的含量與漿液起泡程度呈正相關(guān)關(guān)系，與漿液中重金屬總量呈正相關(guān)關(guān)系。增加脫硫廢水排出量是控制漿液起泡的有效手段。在實(shí)際操作中，為了控制脫硫廢水排出量，可以通過(guò)添加消泡劑等手段控制漿液起泡，保證脫硫系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。
1．3 石膏品質(zhì)的控制
石膏中氯離子的質(zhì)量濃度通常是石膏銷售和綜合利用中的一個(gè)重要指標(biāo)，JC/T2074—2011《中華人民共和國(guó)建材行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)煙氣脫硫石膏》對(duì)石膏中氯離子做出了限定:一級(jí)石膏中氯離子質(zhì)量濃度不超過(guò)100mg/kg;二級(jí)石膏中氯離子質(zhì)量濃度不超過(guò)200mg/kg;三級(jí)石膏中氯離子質(zhì)量濃度不超過(guò)400mg/kg。有研究表明，石膏中氯離子質(zhì)量濃度過(guò)高會(huì)使石膏脫水性能急劇下降。另外，漿液氯離子濃度較高容易導(dǎo)致石膏結(jié)晶性變差、強(qiáng)度降低，嚴(yán)重影響脫硫石膏的性能。脫硫石膏中氯離子的控制主要有2個(gè)途徑:
(1)將脫硫漿液中的氯離子質(zhì)量濃度控制在一定的范圍內(nèi);
(2)脫硫真空皮帶脫水機(jī)上的石膏沖洗工藝可通過(guò)控制石膏沖洗水中的氯離子質(zhì)量濃度、增加真空皮帶脫水機(jī)的沖洗面積等方法降低石膏中氯離子質(zhì)量濃度。實(shí)驗(yàn)室純水設(shè)備后者作用相對(duì)有限，需要適當(dāng)增加脫硫廢水的排出量來(lái)保證脫硫石膏氯離子質(zhì)量濃度達(dá)到要求。
2 降低脫硫廢水排放的途徑
在實(shí)際操作中，可以通過(guò)優(yōu)化機(jī)組運(yùn)行方式、調(diào)整脫硫系統(tǒng)運(yùn)行工藝參數(shù)等，盡可能維持脫硫漿液品質(zhì)，從而降低脫硫廢水的排出量。
(1)機(jī)組啟停過(guò)程中，控制投油量，并提高燃燒效率，避免不完全燃燒，減少進(jìn)入脫硫系統(tǒng)的油滴含量，降低漿液起泡量。
(2)盡可能提高脫硫補(bǔ)充工藝水水質(zhì)，采用循環(huán)水作為脫硫工藝水時(shí)，循環(huán)水系統(tǒng)盡量少用含表面活性劑性質(zhì)的殺菌劑，減少脫硫漿液起泡溢流。
(3)提高除塵系統(tǒng)的除塵效率，減少進(jìn)入脫硫吸收塔的粉塵顆粒量，避免由于微小固體顆粒黏結(jié)在泡沫表面而提高泡沫的穩(wěn)定性。
(4)嚴(yán)格控制脫硫石灰石的品質(zhì)，降低雜質(zhì)含量(如控制MgO質(zhì)量分?jǐn)?shù)＜2%)，提高脫硫漿液品質(zhì)。
(5)對(duì)脫硫石膏脫水系統(tǒng)進(jìn)行擴(kuò)容改造純水設(shè)備，提高石膏沖洗水水質(zhì)，盡可能提高石膏沖洗效果。
(6)在保證氧化效果的前提下減少氧化空氣用量，避免剩余空氣以氣泡的形式從氧化區(qū)底部溢至漿液表面而導(dǎo)致吸收塔漿液泡沫的增加。
(7)適當(dāng)投入消泡劑。
脫硫廢水排放量的確定是一個(gè)系統(tǒng)性的論證過(guò)程，需要多方面考慮、論證，在實(shí)際操作中，需要從全廠整體著眼，統(tǒng)籌考慮，在保證脫硫系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行的前提下，盡可能減少脫硫廢水排放量。通常可以通過(guò)使用消泡劑調(diào)節(jié)漿液品質(zhì)，減少漿液和脫硫廢水排放量。
此外，建議測(cè)量脫硫系統(tǒng)入口煙氣中氯元素含量，準(zhǔn)確測(cè)得由煙氣攜帶的氯元素對(duì)漿液氯離子含量的貢獻(xiàn). 蘇州皙全皙全純水設(shè)備公司可根據(jù)客戶要求制作各種流量的純水設(shè)備，超純水設(shè)備及軟水處理設(shè)備。純水設(shè)備，實(shí)驗(yàn)室純水設(shè)備。
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