污水零排放工藝在燃煤電廠的應用

呂亮，杜佳棋，章洲，丁澤坤

（1.寧波興業盛泰集團有限公司，浙江 寧波 315336；2.杭州天明環保工程有限公司，杭州 310018；3.寧波愛嘉環境科技有限公司，浙江 寧波 315000）

0 引言

為響應國家環保部相關要求，實現煙氣粉塵超低排放，燃煤電廠在石灰石-石膏法脫硫后新增濕式電除塵器，對電除塵逃逸的煙氣粉塵以及濕法脫硫過程中產生的次生顆粒物進行進一步的脫除。

濕式電除塵器（WESP）與常規電除塵器（ESP）的工作原理相同，因其采用噴水清洗電極的方式來代替傳統電除塵器振打清灰，不僅可以時刻保持收塵極的清潔，而且不會造成二次揚塵，大大提高了粉塵、石膏顆粒、硫酸酸霧等顆粒物的捕捉效率，故將其作為環保設備的終端設備。但也正是因為采用噴水的方式來清除電極上的積灰并將其帶出濕式電除塵器設備，將煙氣中的顆粒物變成了水中的顆粒物，造成水體污染。

將煙氣中的污染物轉移至水中，并未將污染物真正地脫除，也無法將污染物再次利用，需要對污染的水體進行處理后回收利用，并將污染物變成固體加以利用。此方式會增加水廠的污水處理壓力，并且會增加治理成本，故迫切需要一種水處理工藝來實現濕式電除塵器沖洗用水的污水零排放。

1 實際情況分析

某電廠320 MW機組脫硫脫硝除塵工藝流程為：SCR脫硝→電除塵→濕法脫硫塔→煙囪。根據最新要求，需要達到粉塵超低排放，則計劃在濕法脫硫塔后新增1臺濕式電除塵器，設計參數如表1所示，以確保粉塵達標。在濕法脫硫塔南部、電除塵西北部上空無設備，將濕式電除塵器布置在此處，從脫硫塔出口煙道引至濕式電除塵器進口封頭，再將煙氣從濕式電除塵器下部穿過，引回煙囪。

表1 電除塵設計參數表

原電除塵設計參數如表2 所示，進口煙溫為134 ℃左右，有一定的降溫空間，原先電除塵器的運行電壓為30 ～50 kV左右，根據電除塵器的設計參數，尚有一定的提升空間，結合業主提供的煤質分析數據，通過對粉塵特性的改變，可以改善電除塵器的運行工況，從而提高電除塵器的除塵效率。

表2 電除塵設計參數表

水系統作為濕式電除塵器的附屬設備，在濕式電除塵器正常運行中起著至關重要的作用；這也是濕式電除塵器會造成二次污染的原因，煙氣中的粉塵進入水中，產生大量的廢水，加重水處理廠的工作壓力。濕式電除塵器的循環水量為60 m3/h，作為循環使用的水，其SS含量（為固體懸浮物濃度）需要小于2000 mg/L，pH值在5.5～6.5之間。

現場有一曝氣池處于廢棄狀態，其尺寸為17.4 m×7.2 m×3.0 m，容積為376 m3左右，池底有一層爆氣管，尚可以使用。將曝氣池通過利舊改造，作為濕式電除塵器用水的沉淀池使用，可以起到很好的沉淀作用，使水中顆粒物沉淀到池底，可以得到上層清液和下層渾濁液。

2 工藝介紹

濕式電除塵器的沖洗用水一般分為收塵極沖洗用水、電場沖洗用水及管道沖洗水3部分，其中，收塵極沖洗用水取自循環水箱，為連續使用；電場沖洗用水取自補水箱，為間斷使用；管道沖洗水根據需要對收塵極沖洗噴淋管和電場沖洗噴淋管進行沖洗，水分別取自循環水箱和補水箱。

結合現場實際情況，本文提出一種水處理系統，作為WESP的附屬系統，不僅可以有效地實現清洗電極的目的，還可以對其進行處理后再次利用，實現污水零排放。其具體工藝如圖1所示，水處理系統由補水系統、堿液系統、再利用系統、處理系統和循環系統組成，各個系統相輔相成，共同完成對WESP設備用水的系統化處理和利用。

圖1 水系統工藝圖

2.1 補水系統

補水系統主要由補水管路、補水箱和水泵組成，補水管路將廠區內新水補充至儲水箱，由儲水箱來儲存新水，通過水泵一部分給電場沖洗噴淋供水，沖洗濕式電除塵器內部電場；一部分打至循環箱，確保循環水足量。

2.2 循環系統

循環系統主要由循環箱和循環水泵組成，循環箱的水主要由補充的新水和經過沉淀池沉淀的上層清液組成，通過循環水泵給收塵極沖洗噴淋供水，用于清洗收塵極。

2.3 堿液系統

堿系統由堿罐、卸堿泵和堿計量泵組成，當堿罐車運輸堿液至場地時，通過卸堿泵往堿罐中注入堿液，直至加到指定液位后停止。堿系統通過堿計量泵分別往沉淀水池和循環水箱供堿，調節pH值。

2.4 處理系統

處理系統是整個水系統的樞紐，所有的水最終進入這個系統，經過處理后再從這個系統出去。處理系統由沉淀水池、補水泵、排水泵、污水泵、污水管路組成。沉淀水池對濕式電除塵器來水進行中和沉淀，將水分為清液和濁液，水中SS濃度從上到下處于遞增的狀態。排水泵取水池的上部清液，打入前端濕法脫硫塔系統。補水泵則從水池的中部取水，將水補充至循環水箱，給濕式電除塵器使用，下部濁液則通過污水管路和污水泵打至電除塵器前端煙道。

由于沉淀水池占地很大，水池上部和中部的水可以從某一區域取水，但是下部濁液遍布整個池底，如果從單一區域取水，則會造成池底大部分區域污泥沉積，難以去除，也會影響到上層清液的SS，嚴重時會堵塞噴嘴，影響清灰效果。故在水池底部鋪設一層污水管道，如圖2所示，污水管道鋪滿整個池底，考慮到各處管道的吸力相近，主管采用直徑為φ76 mm的管道，支管采用直徑為φ38 mm的管道。

圖2 污水管道圖

主管道貼地放置，采用管箍進行固定，支管道采用半圓形支架固定，以保證所有管道同軸。為盡可能地吸取渾濁液，在污水管道的底部左右兩側各開一組孔，分別與軸中心線呈45°角布置，用于吸取管道兩側的水。

2.5 再利用系統

再利用系統的目的是將產生的廢水再次利用，節約水資源，同時避免廢水進入原廢水處理系統，增加系統的負擔。主要用于濕法脫硫塔系統和電除塵系統，其中清液作為濕法脫硫塔除霧器沖洗用水，濁液作為電除塵器前端煙氣調質用水。

圖3 污水管固定及開孔圖

1）濕法脫硫塔系統。濕法脫硫塔除霧器噴淋水需要滿足兩個方面：水中的懸浮物雜質含量不能過高；水中硬度離子含量不能過高。前者含量過高容易造成噴嘴堵塞，而后者含量過高會引起噴嘴結垢，均會影響最終的噴淋效果。根據JB/T 10989-2020《濕法煙氣脫硫裝置專用設備-除霧器》推薦水質[1]，如表3所示。

表3 水質要求表

濕式電除塵器回水與堿液中和后并經過沉淀水池沉淀而得到上層清液，其SS基本為500 mg/L左右，Ca2+濃度為100 mg/L以內，完全能夠滿足濕法脫硫塔除霧器沖洗用水的水質要求，故從沉淀水池引上層清液，通過水泵打至濕法脫硫塔系統，用于除霧器沖洗。

2）電除塵系統。電除塵器的除塵效率與粉塵比電阻、煙氣溫度、煙氣濕度[2-3]等參數有關，將沉淀水池的下層濁液通過噴嘴噴入電除塵器前煙道內，如圖4所示，噴淋管套管與煙道焊接連接，噴淋管從套管中插入，噴嘴在套管內部，并且套管不會阻擋噴嘴噴射介質，噴淋管外部通過法蘭式軟管與污水管道進行連接。套管采用耐磨材料，可以防止噴嘴被煙氣中的粉塵磨損而影響噴射效果。將濁液噴入煙道后，濁液中的水可以有效地降低煙氣溫度，增加煙氣濕度，同時，由于濕式電除塵器回水中含有粉塵顆粒、S、Na+等，其中的S與原煙氣中的H+結合，在水的作用下，凝結在粉塵表面。在水和硫酸的作用下，可以有效地降低粉塵的比電阻，隨著煙氣溫度的降低，不僅可以降低粉塵比電阻，還可以提高電場的擊穿電壓，增加電場強度。

圖4 煙道噴淋示意圖

3 運行效果

整個系統投運一段時間后，濕式電除塵器和整個水系統運行穩定，各項工作指標都很正常，運行電壓達到了電源的額定值，除塵效率達到了設計值，根據第三方測試報告顯示，在額定工況下，進口粉塵濃度為88.93 mg/m3，出口粉塵濃度為18.75 mg/m3；噴水流量并未出現下降的現象，噴淋管上壓力顯示正常，說明所有噴嘴工作正常，未出現堵塞情況。

將濕式電除塵器水系統內的水排入其它系統，未對脫硫塔系統產生任何影響，對除塵系統起到了一定的提效作用。如表4所示，通過煙氣調質，煙氣的溫度降低了5 ℃左右，運行電壓提高了近2 kV，出口粉塵與以前相比有所下降。

表4 電除塵前后參數對比表

自從整個水系統正常工作后，系統內部實現了動態平衡，進水量與出水量一樣，并實現自動化控制管理，再未向廠區污水處理廠排放污水，不需要額外增加費用。

4 結論

對于濕式電除塵為廢水處理的方式，目前所知的也只有將廢水打到廠區內的污水處理廠與其他污水一起處理或者直接排入濕法脫硫塔脫硫系統，給脫硫塔使用。當然，對于容量較大的污水處理廠來說，這點水不算多，但對于滿負荷運行的污水處理廠來說，這無疑給出了一個難題：濕式電除塵器回水中含有粉塵，部分顆粒很細，進入脫硫塔系統后部分粉塵會逃逸，從而增加濕式電除塵器的脫除壓力；另外，太多含塵水進入脫硫系統，容易堵塞沖洗噴嘴，對脫硫塔的正常運行產生影響。

本文提出的污水零排放工藝可以有效地將濕式電除塵器回水處理后再次利用，很好地解決了二次水污染的問題；將合格的水用于濕法脫硫系統，可以降低濕法脫硫塔的水耗，也不會對脫硫系統產生負面影響；將部分回水打到電除塵前端煙道對煙氣進行調質，可以提高電除塵的除塵效率，噴入的水在煙氣作用下被蒸發，水中的顆粒物可以與煙氣中的粉塵一起被電除塵器捕捉，并統一處理。在保證濕式電除塵器正常運行情況下，不僅未對其他系統造成負面影響，反而起到了促進作用，真正意義上實現了污水零排放的目的。