石灰石-石膏湿法烟气脱硫废水处理技术 4页

第32卷第8期华电技术Vo1．32No．82010年8月HuadianTechnologyAug．2010石灰石一石膏湿法烟气脱硫废水处理技术吕新锋(神华浙江国华浙能发电有限公司B厂，浙江宁海315612)摘要：针对国华宁海发电厂二期(2×1000MW)湿法烟气脱硫工程废水处理系统调试及运行的特点。分析了石灰石一石膏法脱硫废水的来源、水质和处理流程，对废水处理的运行参数和废水处理系统合理化运行的规律进行了总结。提出了废水处理的合理化建议，供同行在火电厂废水处理运行时参考。关键词：石灰石一石膏湿法烟气脱硫；废水处理；流程；水质特点中图分类号：X701．3：X703文献标志码：B文章编号：1674—1951(2010)08—0070—031问题的提出的标准后方可排放。2废水特点中国能源资源以煤炭为主，在今后相当长的时间内，电源结构方面将继续维持燃煤机组的基本格2．1废水的来源局。预计到2015年和2020年，我国火电装机容量煤粉在锅炉内燃烧后产生的烟气，经电除尘器将分别达到1000GW和1200GW。在将煤炭的化设备除尘后进入引风机引出到脱硫系统，经增压风学能转化为电能的过程中，煤的燃烧使固着在煤中机、吸收塔、除雾器后，洁净的烟气通过烟囱排人的硫元素生成二氧化硫排放到大气中，造成空气污大气。染，若遇水汽还将形成酸雨造成二次污染。酸雨对在吸收塔中，随着吸收剂吸收二氧化硫过程的土壤、地下水都会产生污染，对工农业都会产生极大不断进行，吸收剂有效成分不断消耗生成的亚硫酸的危害。钙经强制氧化生成石膏，在吸收剂洗涤烟气时，烟气按照目前的排放控制水平，到2010年年底，火中的氯化物也逐渐溶解到吸收液中而产生氯离子富电厂排放的SO：将达到881万t以上，到2015年年集。氯离子浓度的增高带来2个不利的影响：一方底，将达到1049万t以上。由此可见，火电厂大气面降低了吸收液的pH值，从而引起脱硫率的下降污染物的排放对生态环境的影响将越来越严重，随和CaSO结垢倾向的增大；另一方面，氯离子浓度着装机容量的增长，二氧化硫的排放量将超过过高会降低副产品(石膏)的品质，继而降低产出石1000万L／年。膏的商业价值。笔者认为，当吸收塔内浆液质量浓随着人们环境保护和可持续发展意识的日益加度达到700g／L，吸收剂基本完全反应，脱硫能力相强，我国政府对二氧化硫排放的控制日益严格，已完当弱，吸收塔浆液中氯离子的质量浓度达到最大允成了从控制排放浓度到控制排放总量的转变。二氧许质量浓度(20mg／L)左右，这就要将吸收塔浆液化硫的排放污染已成为制约我国火电建设的重要因抽出送至石膏脱水车间使用真空皮带脱水机脱水。素。为了适应环保要求，新建火电厂必须设置脱硫系脱硫系统排放的废水，处理的清洗系统排出的废水、统以满足国家对新建火电厂二氧化硫排放的限制。水力旋流器的溢流水和皮带过滤机的滤液都是废水国华宁海电厂二期工程(2×1000MW)配置的产生的来源。脱硫装置为湿式石灰石一石膏法脱硫装置，它是我2．2脱硫废水的水质特点国目前已投人运行的单机容量最大的脱硫系统。湿(1)废水浊度高，悬浮物含量大，大部分的颗粒法烟气脱硫WFGD(WetFlueGasDesulfurization)装物黏性低。置具有脱硫效率高、吸收利用率高、对煤种适应性(2)脱硫废水的来水为酸性，pH值一般为好、工艺成熟和运行可靠等优点，运行维护亦较为方4．0～6．0。便。但缺点是会产生一定量的脱硫废水。脱硫废水(3)脱硫废水来水含有大量重金属，如cr，cd，需要处理达到GB8978-1996(污水综合排放标准》Ph，Hg，cu等。(4)废水中含一定量的F一。收稿日期：2010—04—18(5)由于废水中氯离子Cl一含量很高且为酸性，n第8期吕新锋：石灰石一石膏湿法烟气脱硫废水处理技术．71．所以，脱硫废水对系统管道、构筑物及相关动力设备有很强的腐蚀性。(6)脱硫废水的一般温度在45℃左右。(7)脱硫废水生化需氧量(BOD)低。(8)含有不可溶的硫酸钙及细尘。脱硫废水的水质和水量与脱硫工艺系统、烟气成分以及吸收剂等多种因素有关。经环保化验机构化验，宁海电厂二期烟气脱硫废水的水质与GB8978-1996(综合污水排放一级标准》中相关项目图1废水处理流程图规定的最高允许排放标准比较见表1。后续沉淀反应的进行。表1脱硫废水水质及相应项目(2)沉淀部分重金属，使锌、铜等重金属元素生成氢氧化物沉淀。加入石灰浆进行碱化处理时，水中的盐酸(HC1)按如下反应得到中和：2HC1+Ca(OH)2一—一CaCl2+2H20。超过此值的OH一离子数量决定了基本范围内的废水pH值。由于各重金属离子以不同的pH值沉淀出来，因此，这一步是各氢氧化物形成的决定步骤。三价金属离子沉淀的pH值通常低于二价金属离子。因此，发生沉淀的pH值还受存在于FGD废水中的过量电解质影响。研究表明，对存在于FGD废水中的大多数重金属的沉淀来说，pH值在9．0～9．5之间较合适。二价和三价的重金属离子(Me)通过形成3废水处理流程微溶的氢氧化物从废水中沉淀出来，其反应如下来自废水箱的脱硫废水经由废水泵打至三联箱所示：(中和、沉淀、絮凝箱合称为三连箱)。在中和箱段，Me+20H一Me(OH)2，通过投加Ca(OH)，将废水的pH值调节到9．2～Me+3OH一Me(OH)3。9．8之间，在碱性条件下，大部分重金属得以生成难其中，镁和镍的反应如下：溶或微溶的化合物。在中和箱段，投加有机硫Ni+2OH一Ni(OH)2，TMT一15、硫酸氯铁，通过TMT一15对重金属离子Mg“+2OH一Mg(OH)2。的进一步捕捉去除，形成对应的螯合物，从而去除绝宁海电厂二期脱硫废水处理选用的碱性中和药大部分的重金属；通过投加混凝剂硫酸氯铁，为悬浮剂为熟石灰粉(200目)。主要是考虑石灰来源广物的混凝沉降提供了必要的条件。同时，在絮凝箱泛，价格低廉、而且效果较好。此外，熟石灰用作中的出口段，投加助凝剂PAM，形成的絮凝物在澄清和试剂还能起到其他的效果。首先，Ca(OH)：对废器内得以沉降，从而去除大部分的悬浮物，清水在澄水中的杂质有凝聚作用；其次，Ca(OH)能与废水清器内溢流至出水箱，在出水箱内通过投加盐酸控中的氟反应生成CaF：沉淀处理以达到去除氟离子制pH在6．0～9．0之间并回用。废水主要回用于之目的。最后，Ca(OH)：与砷反应生成Ca(AO，)：灰库的拌灰水箱。和Ca(AO)：沉淀达到去除砷之目的。将石灰粉溶解制成20％的乳液，再稀释成5％4处理过程机理的乳液后泵人计量箱作为中和药剂加人中和箱中，4．1中和(碱化)处理中和箱中安装搅拌器加强反应。中和处理主要有2个作用：4．2沉淀处理(1)发生酸碱中和反应，调整pH值至9．0左沉淀反应在沉淀箱中进行，其作用是去除废水右。将pH值调整到9．0左右有如下2个原因：其中的重金属离子(如汞、镉、铅、锌、铜等)、碱土金属一，pH值在排放标准之内；其二，该pH值有利于(如钙、镁)以及某些非金属(如砷、氟等)。n·72·华电技术第32卷对于一定浓度的某种金属离子而言，溶液的pH为0．75％，置于计量箱中由计量泵加入絮凝箱；值是沉淀金属氢氧化物的重要条件。当溶液由酸性PAM固体配成0．1％浓度溶液由计量泵加入絮凝箱变为弱酸性时，金属氢氧化物的溶解度下降，但许多出口管道。金属离子的氢氧化物为两性化合物(如铬、铝、锌、4．4浓缩、澄清铅、铁、镍、铜、镉等的氢氧化物)，随着碱性的进一絮凝箱出水溢流经中心下降管进入浓缩澄清器，步增强，这些两性化合物又发生络合反应使溶解度在下降过程中，颗粒由小的分散状态变为絮状沉淀，增大。综合考虑废水排放的允许值和生成的金属离氢氧化物和硫化物也进一步沉淀。废水出中心下降子氢氧化物沉淀不因络合反应而溶解，选择将废水管而向上折返时，形成的大的絮状颗粒在重力作用下的pH值调整到8．0—9．0。沉到浓缩澄清器底部，除一小部分污泥由污泥输送泵在一定pH值条件下，金属硫化物有比其氢氧抽出送人中和箱作为晶种外，其余污泥由污泥输送泵化物更小的溶解度。所以，在沉淀箱中加入有机硫送至板框压滤机脱水。清水经围堰溢出流进出水箱，(TMT一15三巯基均三嗪三钠)进一步去除重金属当积蓄到一定量后，由出水泵打出系统。离子。当pH值在8．0～9．0之间时，重金属硫化物4．5污泥脱水的溶解度已相当小，可认为重金属已被完全去除。当浓缩澄清器底部污泥存到一定高度时，启动有机硫(TMT一15)是宁海电厂二期脱硫废水处污泥输送泵将污泥输送至板框压滤机中脱水。压滤理所选用的沉淀药剂，将TMT一15的原药液(浓度机压出的滤液经输送管道送至溢流坑，当溢流坑坑15％)配成2％浓度置于计量箱中由计量泵加入沉液位达到设定高位时，启动潜污泵将废液打人中和淀箱。箱与新来的脱硫废水一道进入下一个处理循环；压4．3絮凝处理出的滤饼(含固率约为45％)由汽车运出。经沉淀反应后的废水中含有大量的悬浮物和胶5投加药物参数体物质，必须加入混凝剂使之凝聚成大颗粒而沉降下来。常用的混凝剂有硫酸铝、聚合氯化硫酸铁、三宁海电厂二期(2×1000MW)脱硫废水处理站氯化铁、硫酸亚铁等，常用的助凝剂有石灰、高分子设计能力为18m／h，连续运行。经反复试验调试，凝聚剂等。得出1套经济合理的优化运行参数。在该参数下运宁海电厂二期脱硫废水处理中所选用的絮凝剂行，经处理的脱硫废水出水水质能达到GB8978—是聚合FeC1SO，助凝剂选用的是PAM(阴离子型聚1996((污水综合排放标准》中的一级标准，且能够最丙烯酰胺)。将聚合FeC1SO原药(浓度40％)稀释大限度地节省药剂，见表2。表2废水处理药物参数Ca(OH)：的加药量由中和箱中pH测量装置测能也很好，使得废水中的悬浮物极易沉降在箱体中。得的pH值控制：当pH值低于8．5时加入Ca(OH)另外，中和箱和沉淀箱的容积均为20m废水在各溶液，当测得pH超过8．5时停止加入Ca(OH)，。个反应箱中的停留时间均在1rain以上，这也大大以5．0％的浓度投加可以使得pH能被及时有效灵增加了悬浮物质沉到反应器的可能性。所以，要将敏地调节。搅拌器的转速选择在一个较高的转速以防止中和沉将PAM配成浓度为0．1％的原因是PAM粉末淀絮凝箱底积泥堵塞过水通道。溶解后具有较大的黏性，而且PAM溶液具有十分强PAM的投加位置应设置在浓缩澄清器的中心的聚合能力。高黏度溶液的输送需要采用高黏度泵下降管处，不能设置在絮凝箱。否则，悬浮物在而且还要适当增大泵的流量，这在泵的选型方面要PAM的强化凝聚作用下生成的絮凝体颗粒会直接特别注意。沉淀在絮凝箱中。中和沉淀絮凝箱中的搅拌器主要起加强反应的FeC1SO，PAM与TMT15的加药量根据废水水作用。由于废水来水的ss值很高其自身的沉降性量成比例自动投加。(下转第75页)n第8期王秀丽：风力发电系统发展现状分析·75·备(变频器、控制系统等)仍然主要依赖进El，国产机组的可利用率比国外机组低。参考文献：(4)由于风电的随机性较高，风力预测方法还[1]李俊峰．世界风力发电发展现状概述[EB／OL]．(2009—不够完善。02—02)[2010—02—20]．http：／／、vww．fenglifadian．eom／fengdianzhishi／295F96H1．htm1．5建议[2]中国可再生能源发展战略研究项目组．中国可再生能源发展战略研究丛书：风能卷[M]．北京：中国电力出版未来几十年，我国风力发电产业将持续、高速发社，2008：9—12．展，为营造良好的市场环境，针对风力发电的发展现[3]风电发展情况调研组．我国风电发展情况调研报告[EB／状，特提出以下建议：OL]．(2009—07—21)[2010—02—2O]．http：／／www．(1)统筹规划，促进风力发电的建设规模和国serc．gov．cn／jgyj／ztbg／200907／t20090721——11739．htm．[4]张义．直驱式永磁同步风力发电系统的控制研究[D]．天民经济发展水平协调发展及电源建设与电网建设的津：天津大学，2007．协调发展。(编辑：刘芳)(2)加强政策导向，提高国产风电设备的技术水平。作者简介：(3)加强风电并网监管力度，促进风电事业的王秀丽(1978一)，女，山西长治人，讲师，工学硕士，从健康发展。事风力发电系统及电机调速控制方面的教学和研究工作。(上接第72页)对中和沉降絮凝箱进行排污，建议排污周期为7d。(3)由于废水含固量很高且又投加了石灰进行6结果及建议处理，所以管路或设备容易出现堵塞情况，应经常对宁海电厂二期脱硫废水经过处理后悬浮物和重设备及管路进行排污操作。(4)石灰乳计量泵和出口流量计一定要做保护金属浓度有明显的降低，各项化验指标都符合GB联锁。一旦石灰乳管路堵塞，对螺杆泵进行保护8978-1996(污水综合排放标准》的要求；废水处理(此泵不能空转，即使时间很短，也会烧坏电机)。系统的处理能力可以达到设计要求。宁海二期电厂(5)由于废水系统水质工况较复杂，因此，对表脱硫废水处理前、后各项指标比较见表3。计的要求适应环境较高，也给表计的使用带来风险，表3废水处理前、后各项指标比较需要定期检查校验，如三联箱中的pH计、澄清器的泥位计、石灰石粉仓的料位计和石灰乳制备箱的密度计等。参考文献：[1]DL／T5196-2004，火力发电厂烟气脱硫设计技术规程[S]．[2]GB8978-1996，污水综合排放标准[S]．[3]周桂萍，叶春松．火电厂二氧化硫排放量实验研究[J]．热力发电，2003(5)：56—71．[4]王小平，蒙照杰．燃煤电厂湿法脱硫中的腐蚀环境和防腐技术[J]．中国电力，2000，33(10)：68—71．结合大量的实践经验，为使脱硫废水系统能连[5]鲁景，李多松．粉煤灰在重金属废水处理中的应用[J]．续正常地运行并达到最好的处理效果，提出如下5资源开发与市场，2007，23(2)：166—167．项建议：[6]唐受印，戴友芝．水处理工程师手册[M]．北京：化学工(1)石灰乳易沉积，不要采用磁翻板液位计而业出版社，2000．[7]李喜，李俊．烟气脱硫技术研究进展[J]．化学工业与工采用超声波液位计；如果采用了磁翻板液位计，建议程，2006，23(4)：351—354．在磁翻板液位计进口导管处加装检修阀门，在液位(编辑：王书平)计进液口加设一路冲洗水作为防堵措施。(2)由于脱硫废水悬浮物沉降性能很好，在中和作者简介：沉降絮凝箱沉淀部分出现固体是必不可免的。为了吕新锋(1978一)，男，陕西兴平人，工程师，从事火电厂防止固体物质沉淀过多而将废水通道堵塞，建议定期除灰、除尘、脱硫和脱硝等技术方面的工作。