寧海電廠脫硫廢水處理探討

呂新鋒

(神華浙江國華浙能發電有限公司B廠,浙江寧海 315612)

寧海電廠脫硫廢水處理探討

呂新鋒

(神華浙江國華浙能發電有限公司B廠,浙江寧海 315612)

針對國華寧海發電廠二期2×1000MW濕法煙氣脫硫廢水處理系統工程的調試及運行實踐,分析了石灰石—石膏濕法煙氣脫硫廢水特點、處理工藝流程及調試運行參數,探討了廢水處理系統合理化運行規律,為火電廠脫硫廢水處理系統運行優化提供參考。

石灰石;煙氣脫硫;廢水處理;調試

0 引言

國華寧海電廠二期工程 2×1000MW機組配套脫硫裝置采用石灰石—石膏濕法脫硫工藝,是我國目前已投運單機容量最大的脫硫系統。WFGD裝置具有脫硫效率高,工藝成熟,運行可靠等優點,在國內外得到廣泛應用。但該系統會產生一定量的脫硫廢水,需達到《污水綜合排放標準》(GB 8978-1996)的標準后方可排放。分析了脫硫廢水特點、處理工藝流程及調試運行參數,為火電廠脫硫廢水處理系統運行優化提供參考。

1 脫硫廢水特點

鍋爐產生的煙氣經電除塵器后進入脫硫系統,在吸收塔內完成脫硫,經除霧器除濕后由煙囪排入大氣。在吸收塔中隨著反應的不斷進行,吸收劑有效成分不斷消耗,生成的亞硫酸鈣經強制氧化生成石膏,而且在吸收劑洗滌煙氣時煙氣中的氯化物也逐漸溶解到吸收液中而產生氯離子富集。氯離子濃度的增高帶來兩個不利的影響:一是降低了吸收液的 PH值,從而引起脫硫率的下降和 CaSO4結垢傾向的增大;二是會降低石膏的品質。當吸收塔漿液中氯離子的濃度達到最大允許濃度 (20000mg/l)時,需將漿液抽出送至石膏脫水車間脫水。

脫硫廢水的水質特點: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,所以脫硫廢水對系統管道、構筑物及相關動力設備有很強的腐蝕性;廢水溫度一般為 45℃; BOD5含量低;含有不可溶的硫酸鈣及細塵。

脫硫廢水的水質、水量與系統工藝參數、煙氣成分以及吸收劑種類等多種因素有關。經測試,寧海電廠二期 2×1000MW機組濕法煙氣脫硫廢水的水質與《綜合污水排放一級標準》(GB 8978-1996)中一級排放標準比較見表 1。

表1 寧海電廠二期脫硫廢水水質分析

2 脫硫廢水處理

2.1 工藝流程

來自廢水箱的脫硫廢水由廢水泵打至三聯箱(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,投加有機硫 T MT-15、硫酸氯鐵,通過 T MT-15對重金屬離子的進一步捕捉去除,形成對應的螯合物,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得以沉降,從而去除大部分的懸浮物,清水在澄清池內溢流至出水箱,通過投加鹽酸控制 pH在 6～9之間,并回用。廢水主要回用于灰庫的拌灰水箱(見圖 1)。

圖1 廢水處理工藝流程

2.2 反應機理

2.2.1 中和(堿化)處理

中和處理的作用有兩個方面:一是發生酸堿中和反應,調整 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,三價金屬離子沉淀所需的 pH值通常低于二價金屬離子的。因此,發生沉淀的 pH值還受存在于脫硫廢水中的電解質影響。二價和三價的重金屬離子通過形成微溶的氫氧化物從廢水中沉淀出來。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:一是對廢水中雜質有凝聚作用;二是 Ca(OH)2能與廢水中的 F-1反應生成 CaF2沉淀;三是 Ca(OH)2與砷反應生成 Ca3(AO3)2、Ca3(AO4)2沉淀。將石灰粉溶解制成質量分數 20%的溶液,再稀釋成 5%的溶液后泵入計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反應。

2.2.2 沉淀處理

沉淀反應在沉淀箱中進行,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)。對于一定濃度的金屬離子而言,溶液的 pH值是發生金屬氫氧化物沉淀的重要條件。當溶液由酸性變為弱酸性時,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),隨著堿性的進一步增強這些兩性化合物有發生絡合反應使溶解度增大。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合反應而溶解,選擇將廢水的 pH值調整至 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進一步去除重金屬離子。當 pH值在 8.0～9.0之間時,重金屬硫化物的溶解度已相當小,可認為重金屬已被完全去除。有機硫(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%濃度置于計量箱中由計量泵加入沉淀箱。

2.2.3 絮凝處理

經沉淀反應后的廢水中含有大量的懸浮物和膠體物質,必須加入混凝劑使之凝聚成大顆粒而沉降下來。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%置于計量箱中由計量泵加入絮凝箱;PAM固體配成濃度 0.1%溶液,由計量泵加入絮凝箱出口管道。

2.2.4 濃縮及澄清

絮凝箱出水溢流經中心下降管進入濃縮澄清器,在下降過程中顆粒由小的分散狀態變為絮狀沉淀,氫氧化物和硫化物也進一步沉淀。廢水出中心下降管向上折返時,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脫水。清水經圍堰溢出流進出水箱,當積蓄到一定量后由出水泵打出系統。

2.2.5 污泥脫水

當濃縮澄清器底部污泥存到一定高度時,啟動污泥輸送泵,將污泥輸送至板框壓濾機中脫水。壓濾機壓出的濾液經輸送管道送至溢流坑,當溢流坑的液位達到設定高位時,啟動潛污泵,將廢液打入中和箱與新來的脫硫廢水一起進入下一個處理循環;壓出的濾餅(含固率約為 45%)由汽車運出。

3 運行參數

寧海電廠二期 2×1000MW脫硫廢水處理工程設計能力為 18m3/h,連續運行。經反復試驗調試,得出一套經濟合理的優化運行參數(見表 2)。在該參數下運行,脫硫廢水出水水質滿足《污水綜合排放標準》(GB 8978-1996)中的一級標準,而且能夠最大限度的接省藥劑。

表2 運行參數優化

Ca(OH)2的加藥量由中和箱 pH值控制:當 pH值低于 8.5時,加入 Ca(OH)2溶液;當 pH超過 8.5時,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。PAM投加的位置設在濃縮澄清器的中心下降管處,不能設置在絮凝箱,否則,懸浮物在PAM的強化凝聚作用下生成的絮凝體顆粒會直接沉淀在絮凝箱中。FeClSO4、PAM與 T MT15的加藥量根據廢水水量成比例自動投加。

4 脫硫廢水處理結果

寧海電廠二期 2×1000MW機組脫硫廢水經過處理后懸浮物和重金屬濃度有明顯的降低,各項化驗指標都符合《污水綜合排放標準》(GB 8978-1996)的要求 (見表 3)。處理前 Cl-濃度為7880mg/l,處理后 Cl-濃度為 5600mg/l。

表3 廢水處理后水質指標分析

5 結語

(1)石灰乳易沉積,應采用超聲波液位計。如采用磁翻板液位計,建議在進口導管處加裝檢修閥門,并在進液口設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會有部分固體沉淀。為了防止堵塞,建議定期對中和沉降絮凝箱進行排污。

(3)脫硫廢水含固量高,且又投加了石灰,設備易出現堵塞,應經常對設備及管路進行排污操作。石灰石溶液計量泵和出口流量計應連鎖保護,一旦石灰石管路堵塞,可對螺桿泵進行保護。

(4)由于廢水系統水質工況復雜,對測量儀表的要求較高。三聯箱中的 pH計、澄清器的泥位計、石灰石粉倉的料位計及石灰乳制備箱的密度計等需定期檢查校驗。

[1]DL/T 5196一 2004火力發電廠煙氣脫硫設計技[S].

[2]GB 8978-1996,污水綜合排放標準[S].

[3]周桂萍,葉春松.火電廠二氧化硫排放量實驗研究[J].熱力發電,2003,(5):56-71.

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

[5]魯景,李多松.粉煤灰在重金屬廢水處理中的應用[J].資源開發與市場,2007,23(2):166-167.

[6]唐受印,戴友芝.水處理工程師手冊[M].北京:化學工業出版社.2000.

[7]李喜,李 俊.煙氣脫硫技術研究進展 [J].化學工業與工程, 2006,23(4):351-354.

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、脫硝等技術工作。E-mail:xflv0803@163.com