電站輸煤系統(tǒng)含煤廢水及煤泥處理的探討

蔣孟宴，虞啟義，周志剛

（1.中化泉州石化有限公司，福建 泉州 362000；2.中國(guó)聯(lián)合工程有限公司，浙江 杭州 310052）

目前，我國(guó)水資源匱乏且環(huán)境保護(hù)日趨嚴(yán)厲，輸煤系統(tǒng)作為電站燃料補(bǔ)給鏈，具有十分重要的意義。為使輸煤系統(tǒng)棧橋和轉(zhuǎn)運(yùn)站地面積煤爆燃符合環(huán)境衛(wèi)生要求，在棧橋和轉(zhuǎn)運(yùn)站等處設(shè)置沖洗系統(tǒng)。根據(jù)DL/T 5046—2006《火力發(fā)電廠廢水治理設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》[1]的要求，電廠必須設(shè)置含煤廢水處理系統(tǒng)。經(jīng)處理的含煤廢水可回用于輸煤系統(tǒng)沖洗、煤場(chǎng)或灰渣抑塵噴霧，沉淀脫水后的煤泥可輸送至煤場(chǎng)，與原煤一起入爐焚燒，實(shí)現(xiàn)資源充分利用。

1 含煤廢水的特點(diǎn)

輸煤沖洗廢水含有大量煤粉顆粒，具有高濁度、高色度（懸浮物最高可達(dá)到5 000 mg/L 以上），排水呈間歇性、不穩(wěn)定等特點(diǎn)，其表現(xiàn)如下。

1.1 廢水可沉淀性強(qiáng)

試驗(yàn)研究表明[2]：常規(guī)的含煤廢水，在不加藥?kù)o止沉淀下，0~60 min 內(nèi)去除率隨時(shí)間的加大增加較快，50 min 時(shí)去除率可達(dá)到62%；120 min 時(shí)去除率可達(dá)到76.6%。若停留時(shí)間延長(zhǎng)至240 min，去除率可達(dá)到85%左右，如圖1 所示。

圖1 去除率與時(shí)間關(guān)系

1.2 底部煤泥含固量高，流動(dòng)性差，易板結(jié)

現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查和測(cè)試發(fā)現(xiàn)，煤污泥以無(wú)機(jī)顆粒為主、易沉淀。經(jīng)靜止約1 d 左右，煤泥池底部煤泥含量可達(dá)10%~20%。若加大沉淀時(shí)間，則含固率更高（能到20%~30%），且呈板結(jié)態(tài)，基本不流動(dòng)。

2 典型煤水處理工藝及回用要求

目前，國(guó)內(nèi)電站針對(duì)含煤廢水普遍采用混凝+沉淀+過(guò)濾方式為主[3-5]，某電站煤水處理工藝流程如圖2 所示。

圖2 某電站煤水處理工藝流程

2.1 調(diào)節(jié)沉池

由于含煤廢水僅在沖洗時(shí)排水，間歇性強(qiáng)，且沖洗下來(lái)的煤水含有較大的顆粒，故處理煤水前，需要設(shè)置調(diào)節(jié)池或預(yù)沉池，如圖3 所示。

圖3 調(diào)節(jié)池設(shè)計(jì)示意圖

該調(diào)節(jié)池不僅具有調(diào)節(jié)不均勻水量的作用，同時(shí)還具有初沉池的功能，把相對(duì)較大粒徑的煤粒截留在池內(nèi)。通過(guò)增設(shè)導(dǎo)流墻，進(jìn)一步去除懸浮物在池內(nèi)，降低后續(xù)水處理的負(fù)荷。根據(jù)沉淀去除率曲線（如圖1所示），在有空間下盡量選用停留時(shí)間大于60 min 的調(diào)節(jié)池。

經(jīng)調(diào)節(jié)池處理后的煤水中含煤粉顆粒懸浮物，其顆粒的直徑大部分在0.1 mm 以下[5]，但濁度、色度都比較高，無(wú)法滿足排放要求。

2.2 混凝沉淀及過(guò)濾

針對(duì)含煤廢水，以采用較多的混凝+沉淀+過(guò)濾處理工藝為例進(jìn)行探討。傳統(tǒng)加藥絮凝沉淀工藝是指通過(guò)添加藥劑使水中的懸浮物得到絮凝并能夠沉淀的過(guò)程，常規(guī)的藥劑多為鋁鹽和鐵鹽。

煤水經(jīng)混凝沉淀后，往往也很難達(dá)到回用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)（見(jiàn)表1）。為實(shí)現(xiàn)該回用水水質(zhì)要求，在末端需要進(jìn)行過(guò)濾處理。當(dāng)含煤廢水經(jīng)過(guò)過(guò)濾后，粒徑在5 μm以上的顆粒基本被截流，確保了出水水質(zhì)。過(guò)濾后的水進(jìn)入回用清水池或達(dá)標(biāo)排放。

表1 工業(yè)用水水質(zhì)基本控制項(xiàng)目及限值[6]

在回用清水池上設(shè)置變頻恒壓供水或氣壓穩(wěn)壓供水系統(tǒng)，解決各用水點(diǎn)用水的不均衡性和間歇性問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了廢水回用各用水點(diǎn)水量與壓力不同的要求。

3 煤泥脫水的處理

國(guó)內(nèi)針對(duì)煤水處理工藝，有關(guān)研究報(bào)道較多，但對(duì)煤泥處理，其相關(guān)技術(shù)深入還存在一定差距，往往以常規(guī)的城市污泥性質(zhì)處置，導(dǎo)致多數(shù)的泥水處理設(shè)施閑置或者無(wú)法使用。

現(xiàn)有的煤水污泥處理系統(tǒng)可分為離心壓濾、帶式壓濾和抓斗自然干化法等方式，3 種方案原理及優(yōu)缺點(diǎn)見(jiàn)表2。

表2 3 種煤泥脫水處理方案比較

為進(jìn)一步深入對(duì)比，對(duì)國(guó)內(nèi)近年新建熱電站煤水污泥處理系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)地調(diào)研。發(fā)現(xiàn)早期設(shè)計(jì)采用帶式壓濾機(jī)和離心機(jī)處理系統(tǒng)，實(shí)際的使用效果并不是十分理想。特別是板框壓濾、帶式壓濾存在不斷維修、煤污泥輸送的堵塞及設(shè)備磨損等問(wèn)題，現(xiàn)有大部分電廠轉(zhuǎn)而采用簡(jiǎn)單有效的抓斗自然干化法。針對(duì)離心式與抓斗的方式，對(duì)國(guó)內(nèi)現(xiàn)有2 個(gè)電廠實(shí)際運(yùn)行進(jìn)行比較，見(jiàn)表3。

表3 兩電廠煤泥水處理工藝比較

為此，由于電站煤含泥濃度可達(dá)10%~20%，沉淀時(shí)間長(zhǎng)含固率則更高（20%~30%），容易板結(jié)的特性，則采用自然干化，盡管環(huán)境條件略差，但簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)有效。

4 結(jié)論

（1）為消除沖水煤水中大顆粒和系統(tǒng)運(yùn)行的間歇性強(qiáng)，建議有條件的放大調(diào)節(jié)池，保證停留時(shí)間不少于60 min。

（2）煤水處理系統(tǒng)為實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放和回用，單一的混凝沉淀是無(wú)法滿足要求的，需要設(shè)置過(guò)濾系統(tǒng)進(jìn)行凈化。

（3）針對(duì)煤泥以無(wú)機(jī)顆粒為主，易沉淀、板結(jié)特性，建議采用抓斗自然干化法，實(shí)用有效。