寧海電廠脫硫廢水處理探討

呂新鋒

(神華浙江國(guó)華浙能發(fā)電有限公司B廠,浙江寧海 315612)

寧海電廠脫硫廢水處理探討

呂新鋒

(神華浙江國(guó)華浙能發(fā)電有限公司B廠,浙江寧海 315612)

針對(duì)國(guó)華寧海發(fā)電廠二期2×1000MW濕法煙氣脫硫廢水處理系統(tǒng)工程的調(diào)試及運(yùn)行實(shí)踐,分析了石灰石—石膏濕法煙氣脫硫廢水特點(diǎn)、處理工藝流程及調(diào)試運(yùn)行參數(shù),探討了廢水處理系統(tǒng)合理化運(yùn)行規(guī)律,為火電廠脫硫廢水處理系統(tǒng)運(yùn)行優(yōu)化提供參考。

石灰石;煙氣脫硫;廢水處理;調(diào)試

0 引言

國(guó)華寧海電廠二期工程 2×1000MW機(jī)組配套脫硫裝置采用石灰石—石膏濕法脫硫工藝,是我國(guó)目前已投運(yùn)單機(jī)容量最大的脫硫系統(tǒng)。WFGD裝置具有脫硫效率高,工藝成熟,運(yùn)行可靠等優(yōu)點(diǎn),在國(guó)內(nèi)外得到廣泛應(yīng)用。但該系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生一定量的脫硫廢水,需達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 8978-1996)的標(biāo)準(zhǔn)后方可排放。分析了脫硫廢水特點(diǎn)、處理工藝流程及調(diào)試運(yùn)行參數(shù),為火電廠脫硫廢水處理系統(tǒng)運(yùn)行優(yōu)化提供參考。

1 脫硫廢水特點(diǎn)

鍋爐產(chǎn)生的煙氣經(jīng)電除塵器后進(jìn)入脫硫系統(tǒng),在吸收塔內(nèi)完成脫硫,經(jīng)除霧器除濕后由煙囪排入大氣。在吸收塔中隨著反應(yīng)的不斷進(jìn)行,吸收劑有效成分不斷消耗,生成的亞硫酸鈣經(jīng)強(qiáng)制氧化生成石膏,而且在吸收劑洗滌煙氣時(shí)煙氣中的氯化物也逐漸溶解到吸收液中而產(chǎn)生氯離子富集。氯離子濃度的增高帶來(lái)兩個(gè)不利的影響:一是降低了吸收液的 PH值,從而引起脫硫率的下降和 CaSO4結(jié)垢傾向的增大;二是會(huì)降低石膏的品質(zhì)。當(dāng)吸收塔漿液中氯離子的濃度達(dá)到最大允許濃度 (20000mg/l)時(shí),需將漿液抽出送至石膏脫水車間脫水。

脫硫廢水的水質(zhì)特點(diǎn):廢水濁度高,懸浮物含量大,大部分的顆粒物粘性低;酸性,一般 pH值為 4～6;含有大量重金屬,如 Cr、Cd、Pb、Hg、Cu等;廢水中含一定量的 F-;由于廢水中氯離子 Cl-含量很高,且為酸性,所以脫硫廢水對(duì)系統(tǒng)管道、構(gòu)筑物及相關(guān)動(dòng)力設(shè)備有很強(qiáng)的腐蝕性;廢水溫度一般為 45℃; BOD5含量低;含有不可溶的硫酸鈣及細(xì)塵。

脫硫廢水的水質(zhì)、水量與系統(tǒng)工藝參數(shù)、煙氣成分以及吸收劑種類等多種因素有關(guān)。經(jīng)測(cè)試,寧海電廠二期 2×1000MW機(jī)組濕法煙氣脫硫廢水的水質(zhì)與《綜合污水排放一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)》(GB 8978-1996)中一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)比較見(jiàn)表 1。

表1 寧海電廠二期脫硫廢水水質(zhì)分析

2 脫硫廢水處理

2.1 工藝流程

來(lái)自廢水箱的脫硫廢水由廢水泵打至三聯(lián)箱(中和、沉淀、絮凝箱稱為三連箱)。在中和箱投加Ca(OH)2,將廢水 pH值調(diào)至 9.2～9.8之間,在堿性條件下,大部分重金屬生成難溶或微溶解的化合物;在沉降箱段,投加有機(jī)硫 T MT-15、硫酸氯鐵,通過(guò) T MT-15對(duì)重金屬離子的進(jìn)一步捕捉去除,形成對(duì)應(yīng)的螯合物,從而去除絕大部分的重金屬;投加混凝劑硫酸氯鐵,為懸浮物的混凝沉降提供了必要的條件;同時(shí)在絮凝箱的出口段,投加助凝劑 PAM,形成的絮凝物在澄清池內(nèi)得以沉降,從而去除大部分的懸浮物,清水在澄清池內(nèi)溢流至出水箱,通過(guò)投加鹽酸控制 pH在 6～9之間,并回用。廢水主要回用于灰?guī)斓陌杌宜?見(jiàn)圖 1)。

圖1 廢水處理工藝流程

2.2 反應(yīng)機(jī)理

2.2.1 中和(堿化)處理

中和處理的作用有兩個(gè)方面:一是發(fā)生酸堿中和反應(yīng),調(diào)整 pH值至 9.0左右;二是沉淀部分重金屬,使鋅、銅等重金屬元素生成氫氧化物沉淀。各金屬離子形成氫氧化物所需 pH值不同,三價(jià)金屬離子沉淀所需的 pH值通常低于二價(jià)金屬離子的。因此,發(fā)生沉淀的 pH值還受存在于脫硫廢水中的電解質(zhì)影響。二價(jià)和三價(jià)的重金屬離子通過(guò)形成微溶的氫氧化物從廢水中沉淀出來(lái)。一般情況下,pH值在 9.0～9.5之間較合適。

寧海電廠選用堿性中和藥劑為熟石灰粉,熟石灰用作中和劑還能起以下效果:一是對(duì)廢水中雜質(zhì)有凝聚作用;二是 Ca(OH)2能與廢水中的 F-1反應(yīng)生成 CaF2沉淀;三是 Ca(OH)2與砷反應(yīng)生成 Ca3(AO3)2、Ca3(AO4)2沉淀。將石灰粉溶解制成質(zhì)量分?jǐn)?shù) 20%的溶液,再稀釋成 5%的溶液后泵入計(jì)量箱作為中和藥劑加入中和箱中,中和箱中安裝攪拌器加強(qiáng)反應(yīng)。

2.2.2 沉淀處理

沉淀反應(yīng)在沉淀箱中進(jìn)行,其作用是去除廢水中的重金屬離子(如汞、鎘、鉛、鋅、銅等)、堿土金屬(如鈣、鎂)以及某些非金屬 (如砷、氟等)。對(duì)于一定濃度的金屬離子而言,溶液的 pH值是發(fā)生金屬氫氧化物沉淀的重要條件。當(dāng)溶液由酸性變?yōu)槿跛嵝詴r(shí),金屬氫氧化物的溶解度下降,但許多金屬離子的氫氧化物為兩性化合物(如鉻、鋁、鋅、鉛、鐵、鎳、銅、鎘等的氫氧化物),隨著堿性的進(jìn)一步增強(qiáng)這些兩性化合物有發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)使溶解度增大。綜合考慮廢水排放的允許值和生成的金屬離子氫氧化物沉淀不因絡(luò)合反應(yīng)而溶解,選擇將廢水的 pH值調(diào)整至 8.0～9.0之間。

在一定 pH值條件下,金屬硫化物有比其氫氧化物更小的溶解度。所以,在沉淀箱中加入 T MT15進(jìn)一步去除重金屬離子。當(dāng) pH值在 8.0～9.0之間時(shí),重金屬硫化物的溶解度已相當(dāng)小,可認(rèn)為重金屬已被完全去除。有機(jī)硫(T MT15)是寧海電廠二期脫硫廢水處理所選用的沉淀藥劑,將 T MT15的原藥液(濃度 15%)配成 2%濃度置于計(jì)量箱中由計(jì)量泵加入沉淀箱。

2.2.3 絮凝處理

經(jīng)沉淀反應(yīng)后的廢水中含有大量的懸浮物和膠體物質(zhì),必須加入混凝劑使之凝聚成大顆粒而沉降下來(lái)。常用的混凝劑有硫酸鋁、聚合氯化硫酸鐵、三氯化鐵、硫酸亞鐵等。常用的助凝劑有石灰、高分子凝聚劑等。寧海電廠脫硫廢水處理絮凝劑是聚合FeClSO4,助凝劑是 PAM(陰離子型聚丙稀酰胺)。將聚合 FeClSO4原藥 (濃度 40%)稀釋為 0.75%置于計(jì)量箱中由計(jì)量泵加入絮凝箱;PAM固體配成濃度 0.1%溶液,由計(jì)量泵加入絮凝箱出口管道。

2.2.4 濃縮及澄清

絮凝箱出水溢流經(jīng)中心下降管進(jìn)入濃縮澄清器,在下降過(guò)程中顆粒由小的分散狀態(tài)變?yōu)樾鯛畛恋?氫氧化物和硫化物也進(jìn)一步沉淀。廢水出中心下降管向上折返時(shí),形成大的絮狀顆粒,在重力作用下沉到濃縮澄清器底部,除小部分污泥由污泥輸送泵抽出送入中和箱作為晶種外,其余污泥由污泥輸送泵送至板框壓濾機(jī)脫水。清水經(jīng)圍堰溢出流進(jìn)出水箱,當(dāng)積蓄到一定量后由出水泵打出系統(tǒng)。

2.2.5 污泥脫水

當(dāng)濃縮澄清器底部污泥存到一定高度時(shí),啟動(dòng)污泥輸送泵,將污泥輸送至板框壓濾機(jī)中脫水。壓濾機(jī)壓出的濾液經(jīng)輸送管道送至溢流坑,當(dāng)溢流坑的液位達(dá)到設(shè)定高位時(shí),啟動(dòng)潛污泵,將廢液打入中和箱與新來(lái)的脫硫廢水一起進(jìn)入下一個(gè)處理循環(huán);壓出的濾餅(含固率約為 45%)由汽車運(yùn)出。

3 運(yùn)行參數(shù)

寧海電廠二期 2×1000MW脫硫廢水處理工程設(shè)計(jì)能力為 18m3/h,連續(xù)運(yùn)行。經(jīng)反復(fù)試驗(yàn)調(diào)試,得出一套經(jīng)濟(jì)合理的優(yōu)化運(yùn)行參數(shù)(見(jiàn)表 2)。在該參數(shù)下運(yùn)行,脫硫廢水出水水質(zhì)滿足《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 8978-1996)中的一級(jí)標(biāo)準(zhǔn),而且能夠最大限度的接省藥劑。

表2 運(yùn)行參數(shù)優(yōu)化

Ca(OH)2的加藥量由中和箱 pH值控制:當(dāng) pH值低于 8.5時(shí),加入 Ca(OH)2溶液;當(dāng) pH超過(guò) 8.5時(shí),停止加藥。PAM配成濃度為 0.1%的原因是PAM粉末溶解后具有較大的粘性,且 PAM溶液聚合能力很強(qiáng)。PAM投加的位置設(shè)在濃縮澄清器的中心下降管處,不能設(shè)置在絮凝箱,否則,懸浮物在PAM的強(qiáng)化凝聚作用下生成的絮凝體顆粒會(huì)直接沉淀在絮凝箱中。FeClSO4、PAM與 T MT15的加藥量根據(jù)廢水水量成比例自動(dòng)投加。

4 脫硫廢水處理結(jié)果

寧海電廠二期 2×1000MW機(jī)組脫硫廢水經(jīng)過(guò)處理后懸浮物和重金屬濃度有明顯的降低,各項(xiàng)化驗(yàn)指標(biāo)都符合《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 8978-1996)的要求 (見(jiàn)表 3)。處理前 Cl-濃度為7880mg/l,處理后 Cl-濃度為 5600mg/l。

表3 廢水處理后水質(zhì)指標(biāo)分析

5 結(jié)語(yǔ)

(1)石灰乳易沉積,應(yīng)采用超聲波液位計(jì)。如采用磁翻板液位計(jì),建議在進(jìn)口導(dǎo)管處加裝檢修閥門,并在進(jìn)液口設(shè)一路沖洗水作為防堵措施。

(2)由于脫硫廢水懸浮物沉降性能較好,在中和沉降絮凝箱內(nèi)會(huì)有部分固體沉淀。為了防止堵塞,建議定期對(duì)中和沉降絮凝箱進(jìn)行排污。

(3)脫硫廢水含固量高,且又投加了石灰,設(shè)備易出現(xiàn)堵塞,應(yīng)經(jīng)常對(duì)設(shè)備及管路進(jìn)行排污操作。石灰石溶液計(jì)量泵和出口流量計(jì)應(yīng)連鎖保護(hù),一旦石灰石管路堵塞,可對(duì)螺桿泵進(jìn)行保護(hù)。

(4)由于廢水系統(tǒng)水質(zhì)工況復(fù)雜,對(duì)測(cè)量?jī)x表的要求較高。三聯(lián)箱中的 pH計(jì)、澄清器的泥位計(jì)、石灰石粉倉(cāng)的料位計(jì)及石灰乳制備箱的密度計(jì)等需定期檢查校驗(yàn)。

[1]DL/T 5196一 2004火力發(fā)電廠煙氣脫硫設(shè)計(jì)技[S].

[2]GB 8978-1996,污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)[S].

[3]周桂萍,葉春松.火電廠二氧化硫排放量實(shí)驗(yàn)研究[J].熱力發(fā)電,2003,(5):56-71.

[4]王小平,蒙照杰.燃煤電廠濕法脫硫中的腐蝕環(huán)境和防腐技術(shù)[J].中國(guó)電力,2000,33(10):68-71.

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Discussion on desulfurization wastewater treatment in Ninghai Power Plant

The project comm iss ioning and operation practice of FGD wastewater treatment system in Guohua N inghai Power Plant Phase II2×1000MW units were discussed.The l imestone-gypsum flue gas desulfurization wastewater quality characteristics,treatm ent process,debugging and operation parameters were analyzed. The opt im ization rules ofwastewater treatm ent system operation were summ arized.It provided reference for operation operation of ther m alpower plantwastewater treatm ent system.

l imestone;flue gas desulfurization;wastewater trea tm ent;debugging

X703.1

B

1674-8069(2011)03-048-03

2010-11-08;

2011-04-24

呂新鋒 (1978-),男,陜西興平人,工程師,主要從事火電廠除塵、脫硫、脫硝等技術(shù)工作。E-mail:xflv0803@163.com