火力发电厂脱硫废水处理排放方式优化浅析.doc

邹县发电厂脱硫废水处理排放方式优化浅析（A Study on the Optimization of sulphuric acid wastewater disposal Ways）王祖涛Wang Zutao（华电国际邹县发电厂 山东邹城 273522）（Huadian International Zouxian Power Plant ZouCheng in Shandong post code:273522）摘 要 火力发电厂烟气湿法脱硫（石灰石-石膏法）过程产生的废水来源于吸收塔排放水。为了维持脱硫装置浆液循环系统物质的平衡，防止烟气中可溶部分即氯浓度超过规定值和保证石膏质量，必须从系统中排放一定量的废水，废水主要来自石膏脱水和清洗系统。1废水中含有的杂质主要包括悬浮物、过饱和的亚硫酸盐、硫酸盐以及重金属，其中很多是国家环保标准中要求严格控制的第一类污染物。因此，采取何种废水排放处理方式，才能确保处理后的产物达到排放标准，是火力发电厂脱硫部门必须解决的重要问题，从而避免周围环境免受污染，保护人民身体健康。 关键词 脱硫；废水；排放；系统；影响Abstract The wastewater in the stack gas wet desulfurization (limestone-plaster)in fuel electric plant is from the discharge water in absorption tower. In order to maintain the balance of the circulatory system of the serum in desulfurization mechanism, and prohibit the soluble cases in the stack gas- the chlorine (Cl) consistency overpasses the prescribed value, it is necessary to discharge some wastewater from the system which is from dehydration of plaster and cleaning system. The impurity of wastewater mainly includes suspended substance, supersaturated sulfite, sulfate and other heavy metal, most of which are the first-class waste controlled strictly in National environment protection. So, it is an important question for desulfurization in fuel electric plant to adopt which ways to solve the wastewater, in order to avoid polluting the surroundings and protect the health of the human being. Key words desulfurization ；wastewater；dicharge；system；effect1 概述华电国际邹县发电厂三期2600MW、四期21000MW脱硫系统投产后共用一套废水处理系统，由于设计安装及设备质量问题，废水处理系统自运行以来缺陷不断，频繁发生脱泥效果差、废水旋流子损坏、废水处理后仍超标等问题。加之整套废水处理系统设备运转耗费过大，不符合电厂节能要求，同时在一定程度上影响了脱硫系统的整体性能。因此于2008年对脱硫废水排放方式进行优化，将脱硫废水直接排入二期灰浆池及三期灰浆池。旨在通过脱硫废水酸性溶液与灰浆碱性溶液的中和来达到降低废水污染物含量的目的，同时对灰浆管道进行酸洗，来降低灰浆管道的结垢堵塞程度，达到节能与环保的双赢。2 脱硫废水处理的意义华电国际邹县发电厂脱硫系统采用的石灰石石膏法工艺是目前使用中最广泛的一种烟气脱硫法，它能高效脱除烟气中的硫。在脱硫过程中，脱硫FGD（Fuel Gas Desulfurization）装置也将产生一定量的废水，这些副产物综合PH值偏低，约为4.56.5，并含有大量的污染物，包括氯离子、汞、铅、镍、锌等重金属以及砷、氟等非金属，对周围环境及人身健康均存在一定危害，必须综合考虑其去除效率和程度。2脱硫废水处理的作用就是以化学、机械方法分离重金属和其它可沉淀的物质，将其控制在排放标准以下。3 传统废水排放方式的分类根据烟气脱硫废水的水质特点和不同电厂的实际情况，目前脱硫废水的处理方法综合起来主要有如下三种3: 3.1 直接抛弃排放法将脱硫废水与经浓缩的副产品石膏混合后排至灰场堆放。这种方法适用于石膏副产品完全抛弃、不综合利用的湿法脱硫工艺系统。其优点是系统简单，运行维护投入少。但因抛弃的石膏副产品占用土地面积大、分解的石膏粉末仍具有一定毒性，不适应目前国家对节能环保的标准要求，此种处理方式逐渐不被采用。3.2 烟气蒸发排放法将脱硫废水排至电除尘器和空气预热器之间的烟道中完全蒸发，所含固态物与飞灰一起收集处置。其优点是系统较简单，二次污染小。但这种方法因技术条件、设施要求等限制，只在某些国家部分领域应用，目前我国很少采用。3.3 设置专门的脱硫废水处理系统通过专门的脱硫废水处理系统，使处理后的水质满足GB89781996污水综合排放标准中规定的排放指标。邹县发电厂脱硫系统在设计中都设置专门的系统进行废水处理，将废水进行加药反应后排放或回收利用。共包括脱硫装置废水处理系统、化学加药系统和污泥脱水系统等。从目前火力发电建设的形势看，为了石膏的综合利用，提高火力发电厂的经济性，多数新建电厂增设了专门的废水处理系统，至于效果如何，有待于进一步探讨分析。4 脱硫废水处理过程原理及存在问题4.1 过程原理4.1.1来自FGD的废水浆液由废水给料泵经旋流器送至中和箱中。在废水处理的中和箱内，废水的PH值采用加NaOH的方式调升至99.5的范围，此过程大部分重金属形成微溶的氢氧化物从废水中沉淀出来。4.1.2 当pH值达到9.09.5时，大多数重金属离子均形成了难溶氢氧化物。同时石灰浆液中的Ca2 还能与废水中的部分F-反应，生成难溶的CaF2；与As3 络合生成Ca（AsO.3）2等难溶物质。但此时Pb2 、Hg2 仍以离子形态留在废水中，所以在反应箱中加入有机硫化物（TMT-15），使其与Pb2 、Hg2 反应形成难溶的硫化物沉积下来，以固体的形式沉淀出来。4.1.3 经前2步化学沉淀反应后，废水中还含有许多细小而分散的颗粒和胶体物质，所以在絮凝箱中，通过加入一定比例的聚铁和助凝剂等药剂，使它们凝聚成大颗粒而沉积下来，在废水反应池的出口加入阳离子高分子聚合电解质作为助凝剂，来降低颗粒的表面张力，强化颗粒的长大过程，进一步促进氢氧化物和硫化物的沉淀，使细小的絮凝物慢慢变成更大、更容易沉积的絮状物，同时脱硫废水中的悬浮物也沉降下来。NaOH加药量通过PH值控制调节，有机硫、絮凝剂和助凝剂等的加药量根据废水流量按比例加入。4.1.4 加药后的废水自流进入澄清/浓缩器。在澄清/浓缩器中，絮凝物和水得到分离。絮凝物沉降在底部，在重力浓缩作用下形成浓缩污泥，浓缩污泥通过刮泥装置排除（刮泥装置在澄清/浓缩池的底部中心圆锥上有中心驱动装置）。污泥通过澄清/浓缩器底部管道由泵抽走送至离心脱水机进行污泥脱水。澄清水由周边溢出箱体，自流至下一级清水箱中。从澄清/浓缩器上部集水箱中出来的澄清水自流入清水箱，连续检测清水箱排放水的PH值，PH值超过最高限9时，排放水返回清水箱，向水中加入盐酸，调节PH值到79范围后排放。4.2 存在问题上述脱硫废水处理工艺在理论上相对成熟，适合于石灰石-石膏法烟气脱硫法的废水处理。但在实际应用中，由于燃煤质量、设备选型、运行控制、费用投入等方面存在的差距，致使三、四期脱硫废水处理系统运行效果相对较差，不尽如人意。存在以下问题：4.2.1 占用设备多从脱硫废水进料到达标清水排放，整套系统共应用大、小设备38台，管道、阀门更是不计其数，部分设备缺陷频繁，经常发生离心机脱泥效果差、废水旋流子损坏等缺陷。致使废水处理系统不能正常连续运行。4.2.2 运行控制难由其过程原理可以看出，其废水处理工序相当繁琐，且整个过程衔接严密，一个环节出现问题，都将影响整套系统的运行。受锅炉燃煤质量及脱硫吸收塔运行工况影响，废水的水质变化波动也比较大，造成各种反应剂的加药量较难控制，进而影响废水处理效果。4.2.3 投入成本高整套系统运行需要消耗大量厂用电、应用大量反应药剂，维护检修工作量也相当大。而最终处理生成的产物，除了部分合格水能循环使用外，其它如污泥等，最终还需要用汽车外运抛弃，投入与产出相比过于悬殊。 由于上述原因，脱硫废水处理系统运行维护，不仅消耗了大量人力物力，还不能保证连续稳定运行。当系统故障时，超标的废水只能排回吸收塔内，造成CaCl2对CaCO3产生同离子效应，抑制石灰石在浆液中的溶解。同时，产生的络合物会将Ca2+或CaCO3颗粒包裹起来，使其化学活性严重降低。试验显示， Cl离子含量从0到增加到60g/L，脱硫率可由95%最低下降到83.5%，严重影响电厂节能减排。5 脱硫废水排放方式优化探讨通过对脱硫废水处理技术的不断深入学习，结合我厂脱硫废水系统运行维护经验。灰检队、生技部联合对三、四期脱硫废水排放方式制订了改造方案，并进行了实施，现将其改造内容、效果检验及系统影响简介如下：5.1 改造内容2008年，按照改造方案，对三、四期脱硫废水排放系统进行了以下技术改造。5.1.1 安装新废水排放管道将三期回收水泵至#5、#6脱硫吸收塔的DN200的母管弯头拆除，更换新制作的DN200-DN150的弯头三通，在三通后面安装一只DN150的手动蝶阀作为控制门，增设一路管道分别引至三期#5灰浆池及二期灰浆池。5.1.2 暂停脱硫废水处理系统将脱硫系统自废水给料泵以下设备全部停运，不再排放至中和箱、反应箱。5.1.3 增加浆液检测点在三期#5灰浆池、二期灰浆池增加废水取样点，定期对灰浆池内的浆液进行检测分析。确保废水排放不超标，同时保护除灰系统安全运行。5.2 效果检验通过上述改造，使脱硫废水酸性溶液与灰浆碱性溶液得到了中和，降低了废水中污染物含量的目的，同时对灰浆管道进行酸洗，降低了灰浆管道的结垢堵塞程度，达到节能与环保的双赢。通过一年来的运行观察，发现废水处理方式改变后取得了较好的效果。5.2.1 废水排放达到标准由附表1可见，通过与二期灰浆池中的浆液进行置换反应，三、四期脱硫系统排出废水中的PH值、Cl离子、硫酸根、氟化物均得到了有效控制，取而代之是可分离的磷酸盐及CODcr，取得了预期效果。附表1三、四期脱硫废水及二期灰浆池检测数据 项目名称Cl-mg/LpH氟化物mg/LCODcrmg/L磷酸盐mg/L硫酸根mg/L氨氮mg/L取样日期二期灰浆池1053.38.945286.20.344705.5/2009.9.16#5灰浆池321.69.8210023.50.793380.3/2009.9.16脱硫废水2662.26.1015000.2811263.2/2009.9.16#5灰浆池（2）804.38.084478.40.79865.04/2009.9.17脱硫废水（2）2804.16.5514600.5111875.0/2009.9.175.2.2 灰浆系统得到有效酸洗由附表2可见，由于采用脱硫酸性废水与灰浆碱性溶液相中和，灰浆系统管道结垢情况相对减轻，仅二期灰浆系统每年即可节约盐酸量236T，节约了费用支出。附表2二期灰浆泵酸洗统计分析表 名称项目#6灰浆泵#7灰浆泵#8灰浆泵#9灰浆泵#10灰浆泵改造前酸洗间隔1年1年1年1年1年改造后酸洗间隔2年2年2年2年2年节约盐酸量46T45T50T50T45T5.2.3 废水处理药品得到节省通过初步计算，排往三期#5灰浆池及二期灰浆池的废水量，如果用原有废水处理系统进行处理，将消耗如表3所示的剂量。通过排放方式的优化，这笔费用得到节省。表3原有脱硫废水处理方式药品用量估算表药 名类型用量t(全年)单价（元）总价（元）NaOH（液碱)30%1000683.07732683077.32HCL（酸）31%100488.8888948888.89有机硫 TMT-15（重金属离子沉降剂）15%(液体)1046153.85461538.5PAM聚丙烯酰铵阴离子型固体25kg装(粉状)511538.46157692.3混凝剂聚合硫酸铁型 全铁含量11, 密度1.453001093.3333328000合计15791975.2.4 运行维护量得到降低排放方式改造后，原有脱硫废水设备不再继续使用，整套系统不需再进行维护，化学专业的检修维护量剧减，运行人员的工作量也相对降低。同时，对废水处理设备的检修费用大幅下降，厂用电也得到节约，实现节能。5.3 系统影响通过对脱硫废水排放方式的改造，脱硫系统运行得到优化，取得了明显的效益。但同时，该方