废水处理方式对脱硫系统杂质离子含量影响的研究 5页

废水处理方式对脱硫系统杂质离子含量影响的研究（北京源深节能技术有限责任公司北京市海淀区100142）摘要：石灰石/石膏湿法脱硫工艺是目前世界上应用最广泛、技术最成熟的SO2脱除技术，约占全部烟气脱硫工艺（FGD）安装容量的70%。其中脱硫废水系统对整套系统的处理能力影响最大。木文以某电厂脱硫废水处理系统为例，建立了两个模型，详细计算了杂质离子在整个FGD系统中的转移过程，并分析该电厂废水处理系统改造前后对废水的处理能力。木文对现场技术人员的分析杂质离子在整个FGD系统中的转移、分析废水水质严重偏离设计值和新改造的废水系统处理杂质离子的能力只有一定的参考价值。关键词：脱硫；废水；改造；杂质离子引言：某电厂1000MW机组脱硫系统在运行过程中，经常出现吸收塔浆液起泡、脱硫效率下降等现象。经分析，其原因主要是因该电厂煤质变差、电除尘效果不理想导致整个脱硫系统超负荷运转，同时脱硫用石灰石粉质量差,其中酸不溶物成分超标，造成脱硫废水系统压力大，远高于废水系统设计对杂质离子（主要括Mg2+、Cl-、Fe3+、F-等）处理能力，导致浆液中起泡、脱硫效率下降。为此该电厂委托脱硫厂家对脱硫废水系统进行了改造。1.脱硫废水系统改造方案1.1改造前废水系统：改造后脱水系统新增一个滤液箱及滤液泵，将石膏脱水系统的气液分离罐下端管道联入新增滤液箱，使石膏通过脱水皮带产生的滤液直接流入新增滤液箱，再通过新增的滤液泵将滤液输送至废水三联箱，即将石膏滤液直接引入三联箱进行处理。木次实验通过对改造前后废水处理系统进行大量取样和检测，并进行数据分析，详细讨论了改造前后两套废水处理系统对杂质离子的处理能力。n2.实验方案2.1根据FGD入口烟气流量、S02浓度、部分月份FGD部分运行数据、石灰石、石膏、浆液等化验数据及废水处理设备的运行参数，核算改造前后设备对杂质离子的处理能力；2.2设定二种工况：A工况：在当前工况，按照废水处理系统改造前状况运行；B工况：在当前工况，按照废水处理系统改造后状况运行。3.实验模型及计算结果在FGD正常运行的过程中,浆液中对脱硫系统有害离子主要有CI-、Mg2+以及其他少量杂质离子，如AI3+、Fe3+等。CI-在FGD系统设计吋己经作了深入的讨论，CI-主要造成金属管道或设备的氯腐蚀，但对吸收塔内S02吸收反应影响较小。在FGD运行的过程中，反而因Mg2+浓度过高造成的影响比比皆是，例如引起浆液起泡、石灰石反应速度受限以及石膏脱水差等现象。本文重点讨论废水系统对Mg2+处理的能力，其他杂质离子（如Cl-、AI3+、Fe3+等）的处理效果与Mg2+相同。3.1假设模型式中：=石灰石消耗量，kg/h；=烟7气流量，kNm3/h,见表1;=原烟气中S02含量，mg/Nm3,见表1;=脱硫率，设计值96.3%;=CaC03的摩尔量，100.09kg/kmol；=S02的摩尔量，64.06kg/kmol；=石灰石纯度，经化学检验为89.62%;=钙硫比，设计值为1.03。n结果：在A、B工况下：机组石灰石耗量为6308Kg/小吋，即151.4t/天。②每天进入FGD系统的Mg2+质量即计算消耗石灰石中实际Mg的含量。式中：为每天进入FGD系统的Mg2+质量，Kg/天；为每天所耗石灰石的量t/天；为石灰石中MgC03的含量，经化学检验为5.39%；为MgC03摩尔质量，84g/mol；为Mg24■摩尔质量，24g/mol。结果：在A、B工况下：每天进入FGD系统的Mg2+质量为2331Kg/天。(2)石膏游离水中的Mg2+①每天产生纯二水硫酸钙(CaSO4·2H2O)的量计算原则：按照石灰石中纯碳酸钙的量，排除1.03的余量，按照反应方程式计算生成的CaSO4·2H2O的量。式中：为石膏产生量，t/天；为石灰石每天耗量，t/天；为化学检验统计石灰石中碳酸钙含量，89.62%；为CaCO3的摩尔质量，lOOKg/Kmol;为CaSO4·2H2O的摩尔质量，172Kg/Kmol;为钙硫比，1.03。结果：在A、B工况下：CaSO4·2H2O产量为227t/天。②计算石膏中外带游离水的量式中：为石膏带走游离水分的量，t/天；为理论CaSO4·2H2O产量，t/天；为干石膏中二水硫酸钙所占比例，化学检验统计量为90.57%；为湿石膏中游离水所占比例，化学检验统计量为11.43%。结果：在A、B工况下：石膏中外带游离水分为32.3t/天。(3)因石膏中残留MgCO3所含Mg2+的量因石膏中所带石灰石量较大，须计算该石灰石中携带的Mg2+(MgCO3)n的量。可根据生成的CaSO4·2H2O的量计算产生石膏的量，再计算出石膏中石灰石的量，进一步计算出Mg2+的量。式中：为因石膏中石灰石所带走的Mg2+的量，Kg/天；为CaSO4·2H2O产量，t/天；为干石膏中二水硫酸钙所占比例，化学检验统计量为90.57%；为干石膏中碳酸盐所占比例，化学检验统计量为5.27%；为碳酸盐中MgCO3所占比例，化学检验统计量为5.67%;为MgCO3摩尔质量，84g/mol；为Mg24■摩尔质量，24g/molo结果：在A、B工况下：因石膏中石灰石所带走的Mg2+的量为214.0Kg/天。(2)废水中Mg2+的浓度假设每天进入的Mg2+均能够通过废水处理系统处理，计算废水中Mg2+的浓度。式中，为Mg2+浓度，mg/L；为每天进入FGD系统的Mg2+质量，Kg/天；为因石膏中石灰石所带走的Mg2+的量，Kg/天；V为废水处理量，t/天；为石膏带走游离水分的量，t/天。结果：在A工况下：可通过废水处理Mg2+浓度为16950mg/L;在B工况下：可通过废水处理Mg2+浓度为9902mg/L；计算结果即为该种工况下吸收塔浆液中Mg2+浓度所能达到的最大值。即便0前吸收塔浆液中Mg2+浓度未达到该值，但是随着吋间的推移，Mg24■浓度逐渐积累达到该值后，进出FGD的Mg2+达到平衡，Mg2+浓度将达到该值并且不再变化。n3.讨论通过计算可见，该废水处理系统，改造后B工况效果(Mg2+浓度9902mg/L)<改造前A工况效果(Mg2+浓度16950mg/L)，即废水改造后效果明显好于改造前效果。根据经验，如果在浆液中Mg2+、Fe3+、Cl-、F-浓度较大的情况下，易导致如下情况：(1)Mg2+浓度过高，易导致氧化系统出现问题，出现石膏不易脱水,效率下降等现象。(2)过高浓度的Mg2+、Fe3+、F-将使得浆液中硫酸根浓度增大，石膏结晶能力增加，引发结垢或石灰石活性变差等情况。(3)过高浓度的Mg2+、Fe3+、CI-，易在石膏结晶时掺杂进晶体内，破坏石膏晶体的形态，使得石膏晶体粒径偏小，易出现石膏不易脱水等问题。(4)过高浓度的杂质离子可使浆液表面张力增加，可能引发浆液起泡等情况。因此，在原废水处理系统基础上增加新的滤液缓冲箱，将滤液引入三联箱进行处理，增强了废水处理系统对杂质离子的排放能力。参考文献：［1】柳杨，刘德志.脱硫废水深度处理方法［」］.电站系统工程，2007年5月，第23卷第3期：49-50.［2】徐宏建，潘卫国，郭瑞堂，金强，冷雪峰，张晓波.金属离子对石膏结晶时间及粒径分布的影响［儿动力工程学报，2010年8月，第30卷第8期:628-632.［3】徐宏建，潘卫国，郭瑞堂，金强，冷雪峰，张晓波.石灰石/石膏湿法脱硫中温度和金属离子对石膏结晶特性的影响［j】.中国电机工程学报，2010年9月15日，第30卷第26期：29-34.