高礦化度礦井水用于燃煤鍋爐除塵脫硫的可行性研究

馬智慧

(大同煤礦集團(tuán)朔州煤電有限公司建設(shè)管理公司，山西 朔州 037200)

寧東能源化工基地目前使用的《鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB13271-2014)中對(duì)SO2的特別排放值作出了具體界定，規(guī)定SO2的排放量應(yīng)提升至200 mg/m3，較之前提升了4.5倍。因此，需要對(duì)現(xiàn)有燃煤鍋爐進(jìn)行改造，否則，除塵脫硫的成本將會(huì)大幅增加。神華集團(tuán)寧煤公司現(xiàn)有生產(chǎn)礦井15對(duì)，高礦化度礦井水的產(chǎn)生量為5 344萬(wàn)t/a，其中，礦井水產(chǎn)生量介于1 200 mg/L～1 300 mg/L、3 000 mg/L～5 000 mg/L、5 000 mg/L～10 000 mg/L、10 000 mg/L以上煤礦的數(shù)量分別為2個(gè)、5個(gè)、5個(gè)和3個(gè)，該礦的礦井水十分豐富。因此，國(guó)家對(duì)燃煤鍋爐大氣污染排放的具體要求，在豐富的高礦化度礦井水資源的基礎(chǔ)上探討高礦化度礦井水應(yīng)用到除塵脫硫中的可行性具有重要意義。

1 燃煤鍋爐除塵脫硫現(xiàn)狀

調(diào)查顯示，目前我國(guó)20 t以下的燃煤鍋爐大部分采用空塔噴淋的形式，將CaO作為主要的脫硫劑，同時(shí)配合循環(huán)式系統(tǒng)、出灰系統(tǒng)以及監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)除塵脫硫。這種除塵脫硫方式不僅增加了管理的難度，還極容易導(dǎo)致脫硫工作無(wú)法正常進(jìn)行，脫硫效率和效果都大打折扣，導(dǎo)致硫化物超標(biāo)。通過(guò)對(duì)現(xiàn)有脫硫設(shè)施運(yùn)行情況進(jìn)行分析可知，循環(huán)水系統(tǒng)缺陷、脫硫劑添加劑量不合理、灰渣處理不及時(shí)和設(shè)備缺陷(包括液氣比過(guò)小、除霧功能不健全、構(gòu)造設(shè)計(jì)不合理和材料防腐性能差等)會(huì)直接影響到脫硫的整體效果，其中，循環(huán)水系統(tǒng)缺陷是最主要的影響因素。與此同時(shí)，若不能及時(shí)處理灰渣，則會(huì)降低循環(huán)水池的容量，縮短循環(huán)水中懸浮物的沉淀時(shí)間，懸浮物再次參與脫硫，導(dǎo)致系統(tǒng)運(yùn)行成本增加，對(duì)脫硫的實(shí)際效果產(chǎn)生不良影響[1-3]。

2 高礦化度礦井水用于除塵脫硫的理論分析

1) 高礦化度礦井水與海水的成分與濃度具有相似性。截至目前為止，歐美國(guó)家將海水運(yùn)用到除塵脫硫過(guò)程中已經(jīng)有超過(guò)50年的歷史，國(guó)內(nèi)運(yùn)用海水脫硫的時(shí)間也累計(jì)有10多年[4-5]。常溫下，與其他水質(zhì)相比，海水對(duì)二氧化硫的吸附量最高，如，自來(lái)水對(duì)SO2的吸附量為40 mg/L，而海水高達(dá)480 mg/L。

2) 由于高礦化度礦井水與海水性質(zhì)相似，而與Cl-、Fe2+、Mg2+等離子相比，海水的天然堿度的催化作用更加明顯。

3 海水與高礦化度礦井水的水質(zhì)對(duì)比情況

第54頁(yè)表1為高礦化度礦井水與海水的水質(zhì)參數(shù)比較。根據(jù)表1結(jié)果顯示，在海水中二氧化硫溶解度的影響因素中，離子濃度

4 物質(zhì)分析

寧煤公司雙馬煤礦2臺(tái)鍋爐在2019年1月的耗煤量達(dá)到1 920 t，煤的硫分、灰分分別為1.52%和16.45%，礦井水產(chǎn)生量為5 600 m3，結(jié)合物料衡算公式計(jì)算分析可得：SO2的產(chǎn)生量=1.6×1.57×1 920 t=48.23 t/月，換算為64.8 kg/h，當(dāng)脫硫效率為90%時(shí)，SO2溶于水的量=1.6×1.57×1 920×90%=3.86 t/月，換算為58.3 kg/h。

表1 高礦化度礦井水與海水的水質(zhì)參數(shù)比較

5 高礦化度礦井水物質(zhì)變化情況分析

6 礦井水中懸浮物濃度與常見(jiàn)離子對(duì)比

表2 礦井水中懸浮物質(zhì)量濃度等情況

7 結(jié)語(yǔ)

摒棄傳統(tǒng)濕法脫硫方法，利用高礦化度礦井水進(jìn)行除塵脫硫，高礦化度礦井水取自預(yù)沉調(diào)節(jié)池，在利用完畢后送至礦井水處理站，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)SO2等煙塵的脫除，還能夠達(dá)到去除結(jié)垢元素的要求，符合以廢治廢的要求。與此同時(shí)，以上方法只需增加曝氣裝置，無(wú)需配合加藥系統(tǒng)等，設(shè)備管理難度和建設(shè)成本明顯降低。此外，經(jīng)過(guò)脫硫的礦井水硬度顯著減小，若能夠添加少許純堿，則能夠去除全部硬度，減少結(jié)垢幾率，對(duì)雙膜處理工藝的施行大有裨益，有助于減少雙膜裝置的養(yǎng)護(hù)費(fèi)用。