無旁路濕法脫硫廢水的水質分析及處理技術

胡松如， 崔亞兵， 王萬林

（1.浙江省能源集團有限公司，杭州 310012；2.浙江省電力公司電力科學研究院， 杭州 310014）

無旁路濕法脫硫廢水的水質分析及處理技術

胡松如1， 崔亞兵2， 王萬林2

（1.浙江省能源集團有限公司，杭州 310012；2.浙江省電力公司電力科學研究院， 杭州 310014）

分析了火力發電廠無旁路的濕法脫硫裝置所產生廢水的水量和水質特點，論述了國內外無旁路脫硫廢水的主要處理方式。以嘉興發電廠7號機組為例，進行了加藥量調整試驗，在分析試驗結果的基礎上，結合現場調試情況，提出了一種改進的無旁路脫硫廢水處理方式，可為當前無旁路脫硫廢水的處理提供有益參考。

無旁路脫硫；廢水；處理；改進

為了進一步降低火力發電廠 SO2的排放總量，逐步取消火力發電廠煙氣脫硫旁路已是我國目前節能減排的新趨勢[1]。

脫硫旁路取消后，脫硫系統成為鍋爐風煙系統的一部分。為保證脫硫反應的正常進行，無旁路脫硫系統不可避免地會有大量的脫硫廢水產生，這些廢水與有旁路系統的脫硫廢水及發電廠其他廢水性質相比有較大差別，如何對這些廢水進行經濟有效地處理和回用，成為當前無旁路脫硫系統的熱點問題。

1 無旁路脫硫廢水的來源及水質特點

1.1 無旁路脫硫廢水的來源

由于鍋爐燃煤中含有 F， Cl，Cd，Hg，Pb 等元素，這些元素在爐膛內高溫條件下進行一系列的反應后生成多種化合物。這些化合物一部分隨爐渣排出爐膛，另一部分隨煙氣進入脫硫裝置吸收塔漿液中，并逐漸富集。為維持吸收塔內脫硫反應的正常進行，吸收塔都需要往系統外定時排水， 以降低吸收塔內 Cl-， F-等有害物質的濃度。因此，脫硫廢水是一個相對的概念，是為了降低塔內對脫硫反應有影響的離子濃度而采取的技術措施。無論是否設置脫硫旁路，在運行中，隨著漿液中 Cl-和其他雜質濃度的增加， 脫硫系統均需適當外排漿液。

在無旁路脫硫系統中，除了上述正常運行中產生的脫硫廢水外，在采用微油點火或油槍助燃的機組中，還將產生機組在點火啟動階段所帶來的大量含油污的廢水。

1.2 無旁路脫硫廢水的水量

1.2.1 正常運行中理論廢水量

脫硫系統正常運行中的理論廢水量與燃用的煤種、吸收塔漿液中 Cl-的質量濃度、系統所用工藝水水質等有關，廢水量的大小主要由脫硫過程中 Cl-的物料平衡關系確定[2]，如圖1 所示。

圖1 吸收塔系統 Cl-物料平衡關系

則運行中脫硫系統的廢水量可由式（1）估算：

Qp× ρp+Qin× ρin=Qout× ρout+Qg× ρg+Qw× ρw（1）式中： Qp為脫硫工藝水量； ρp為脫硫工藝水中Cl-的 濃 度 ； Qin為 原 煙 氣 流 量 ； ρin為 原 煙 氣 中 Cl-的濃度； Qout為凈煙氣流量 ； ρout為凈煙氣中 Cl-的濃度； Qg為石膏量； ρg為石膏中 Cl-濃度； Qw為脫硫廢水量； ρw為廢水中 Cl-濃度。

由于凈煙氣和石膏中的 Cl-含量可以忽略， 而工藝水中 Cl-含量一般不會很高， 故脫硫廢水量直接取決于原煙氣中的 HCl（HF）含量， 而這二者的含量又和機組的燃煤種類密切相關，由于煤種經常變化，運行中廢水量主要通過控制吸收塔內的 Cl-來實現，Cl-控制濃度在一般在 10～20 g/L[3]。

1.2.2 啟動階段的脫硫廢水量

無旁路脫硫系統在隨鍋爐點火啟動的階段，由于有大量未燃盡的油污和碳粒進入系統，導致吸收塔漿液活性降低，pH 值靈敏度下降， 此時外排廢水的主要目的在于降低吸收塔內的飛灰、未燃盡碳和油污等雜質濃度。因此，無旁路脫硫廢水的廢水處理系統必須要考慮機組在點火期間若吸收塔出現盲區跡象時，需要接納處理大量的廢水。圖2是嘉興發電廠8號機組脫硫盲區處理時，外排廢水統計量和吸收塔內 pH 值變化關系情況。

圖2 吸收塔pH值恢復曲線

圖2中僅對外排的廢水量作了一個統計，由于還包括外排石膏量、事故漿液箱有部分儲存等，實際外排漿液量要遠大于廢水量。由此可見系統一旦進入盲區，將使廢水量劇增，給廢水處理帶來困難。因此，無旁路脫硫系統在機組啟動并網后，需要密切注意漿液 pH 值的變化情況，發現系統有進盲區跡象時，盡早進行漿液外排處理。根據調試的實際經驗，盲區現象處理及時的情況下， 吸收塔僅需置換正常塔容的 1/3 既可使pH值的靈敏性恢復正常。

1.3 無旁路脫硫廢水的水質特點

在有旁路脫硫系統中，由于脫硫廢水的水質受到燃煤成分、工藝水水質和吸收劑成分的影響，所以不存在典型的脫硫廢水水質。脫硫系統取消旁路后，廢水水質特征因機組點火啟動方式而略有區別。

表1為大唐烏沙山發電廠2號機組無旁路方式下采用等離子點火，與嘉興發電廠7號機組鍋爐冷態啟動期間采用微油點火且大油槍投油助燃2 h后的脫硫廢水主要污染物數據對比。

表1 不同點火方式下脫硫廢水水質化驗分析

由表1可知，無旁路脫硫廢水與有旁路脫硫廢水在懸浮物、 pH 值、 F-， 重金屬離子方面差別不大， 但廢水中 Al3+和化學需氧量（CODCr）含量卻較正常廢水含量高。另外，無旁路系統使用大油槍助燃后，在脫硫廢水中檢測到明顯的石油類含量。這是無旁路路方式下，采用大油槍助燃后對漿液品質影響最明顯的一個特征，也是無旁路脫硫廢水處理需要面對的一個新問題。

2 國內外無旁路脫硫廢水處理方法

2.1 國外的處理方法

無旁路技術在國外應用較早，隨著脫硫技術的發展，加之嚴格的環保法規和脫硫裝備水平的提高，無旁路脫硫廢水均可以實現零排放。目前國外流行的方式主要有2種，一種是蒸發處理，一種是藥劑處理[3]。

（1）蒸發處理。 蒸發處理的方式在美國發電廠應用較多，其主要方法是將無旁路脫硫廢水排入預沉池經過預沉后，將澄清液煙氣加熱蒸發廢水，廢水中鹽分結晶，隨粉煤灰被靜電除塵器脫除，預沉池中污泥再通過壓濾機脫水處理。

（2）藥劑處理。 藥劑處理也是最成熟的處理方法，該方法的核心是利用三聯箱處理系統，通過添加不同的化學試劑達到去除廢水中有害物質的方法， 添加的藥劑主要有 NaOH， Na2S 和 FeCl3等。針對無旁路系統在啟動階段廢水的特點，國外并沒有設置專門的處理方法，其應對辦法主要是采用控制點火階段完全燃燒效果和盡早投運電除塵器來實現對吸收塔漿液的保護。

2.2 國內處理方法

國內明確規定新建機組取消脫硫旁路是在2010 年， 之前國內采用無旁路脫硫系統運行的機組較少，且大都采用了等離子點火的方式，對微油點火方式下含油污水對系統的影響及處理方法研究較少，特別是微油點火方式下鍋爐啟動階段無旁路脫硫廢水的處理方式也處于探索階段。

無旁路脫硫廢水處理系統的設計也和有旁路系統相同，并未考慮機組啟動階段可能含有的油污去除方式。對鍋爐在啟動階段所產生的含油污水的方法仍然是先暫時存儲在事故漿液箱中，待系統穩定后再逐漸回用的辦法，部分發電廠采用廢水排入渣水系統的方式進行處理[4]。

3 無旁路脫硫廢水處理加藥量調整試驗

3.1 加藥量調整試驗及結果

3.1.1 凝聚劑加藥量試驗結果

以嘉興發電廠7號機組點火啟動階段所產生的含油污脫硫廢水為試驗對象，在燒杯試驗臺進行了加藥量調整試驗研究。

所 用 的 凝 聚 劑 為 FeClSO4， 為 測 試 不 同 濃 度和pH 值下對脫硫廢水的混凝沉降效果， 選取的凝聚劑試驗濃度分別為 20， 60 和 80mg/L， 結果表明， 在 pH 值為 80mg/L 時混凝沉降效果最好。試驗結果如表2所示。

表2 混凝劑加藥量調整試驗結果

將 3 個試驗樣品靜置 30min 后測試其上層清液的濁度， 得 A>B>C。 由此可知 80mg/L 左右為混凝劑比較合適的劑量。

3.1.2 凝聚劑加藥量試驗結果

為了提高澄清效率，在進入澄清器之前需要加入助凝劑， 采用粉狀的聚丙烯酰胺（PAM），配藥濃度為 0.1%。 為確定最佳加藥量， 進行了助凝劑加藥量調整試驗，脫硫廢水樣品A與B中均保持混凝劑的濃度為 80 mg/L， 試驗結果如表3所示。

表3 助凝劑加藥量調整試驗結果

試驗中， B 燒杯中的脫硫廢水在 5 min 內很快沉降，而A杯中的廢水礬花細小，沉降時間較長， 故運行中控制助凝劑的劑量在 0.6mg/L 左右為宜。

3.2 無旁路脫硫廢水處理結果水質分析

根據以上的廢水加藥量調整試驗結果，對嘉興發電廠7號機啟動期間含油污的脫硫廢水進行了實際處理試驗，試驗中控制廢水 pH 值為 9.5左右，添加助凝劑時往試驗樣品中添加濃度為15%的有機硫（TMT15）原液， 添加量為 20 mg/L。比較試驗前后的水質污染物成分，試驗結果如表4所示。

從表4中可以看出， 在適當的 pH 值下， 在脫硫廢水中添加混凝劑和助凝劑后，對其中的重金屬離子具有明顯的沉降作用，靜置后廢水中重金屬和懸浮物均能滿足 GB 8978-1996 中規定的排放標準， 但這種處理方法對廢水中 CODCr和石油類含量無明顯的去除效果。微油點火方式下，僅在機組點火啟動期間， 廢水中含有大量的 CODCr與未燃盡的油類物質，正常運行時不產生含油廢水，故單獨設置1套含油廢水處理裝置不利于發電廠經濟運行，對現有脫硫廢水系統進行適當改進是解決這個問題的較好途徑。

表4 無旁路脫硫廢水處理前后水質對比

4 脫硫廢水系統的改進

4.1 無旁路脫硫廢水的預沉淀

從燒杯試驗數據可以看出，脫硫廢水中含有很多細小的石膏和石灰石粉等雜質，導致脫硫廢水 原 水 的 SS 達 到 20 000mg/L 以 上 ， 因 此 對 廢 水進行預沉淀非常必要。

合理的預沉池設計需要滿足廢水足夠的停留時間和分離效果。 為達到進一步降低廢水中 CODCr的目的，預沉后的鼓風曝氣池還需要與廢水量相匹配，以保證廢水在曝氣池中有足夠的停留時間，從而降低廢水中 CODCr含量。

4.2 無旁路脫硫廢水處理系統的改進

結合嘉興發電廠調試的實際情況，對脫硫廢水系統提出如下改進建議，以適應無旁路方式下，脫硫廢水處理的要求：

（1）在吸收塔增設低液位外排口， 在啟動階段可將含油漿液外排至區域漿池。

（2）增設脫硫廢水預沉池， 區域漿池泵出口增設一路至脫硫廢水預沉池的管路。預沉池旁設置廢水隔油池，由隔板隔開，點火階段產生的含油廢水通過打開隔板溢流到隔油池中，隔油池中的含油廢水打入煤場噴煤處理。該裝置中，添加NaOH 的目的是對點火初期的含油廢水進行破乳處理，預沉池簡況如圖3所示。

點火階段廢水隔油處理是人工進行的，隔油后脫硫廢水經過處理裝置處理后全部水質指標均達到環保排放的要求。

圖3 無旁路脫硫廢水預沉池改進簡況

5 結論

（1）無論是等離子點火還是微油點火， 無旁路脫硫廢水的最大問題是鍋爐點火階段廢水量較大， 且含有煤粉、 飛灰或油污， 廢水 CODCr濃度較高。

（2）無旁路脫硫廢水的含固量在 1%～1.5%左右，為提高系統的穩定性和可靠性，增設脫硫廢水預沉池是必要的，預沉池的設計需要考慮無旁路脫硫系統在點火階段所產生廢水的特殊性，在采用微油點火方式的發電廠中，增設廢水隔油池可以顯著降低處理后脫硫廢水的石油類含量，這種處理脫硫廢水的方式值得推廣應用。

[1]靳達，張國慶，李增枝，等.燃煤電廠無旁路煙氣脫硫系統 的 設 計 與 調 試[J].電 力 科 技 與 環 保 ，2011，27（4）∶35-38.

[2]吳 怡 衛.石 灰 石-石 膏 濕 法 煙 氣 脫 硫 廢 水 處 理 的 研 究[J].中國電力，2006，39（4）∶75-80.

[3]徐承亮，廖達琛.石灰石-石膏濕法脫硫廢水處理系統設 計 應 注 意 的 幾 個 問 題[J].熱 力 發 電 ，2007，29（2）∶103-104.

[4]陳彪，許 超.煙 氣 脫 硫 廢 水 排 入 渣 水 系 統 的 試 驗 研 究[J].浙 江 電 力,2010，29（2）∶33-34.

（本文編輯：陸 瑩）

Quality Analysis and Processing ofWasteW ater in Non-bypassW et Flue Gas Desulphurization

HU Song-ru1， CUIYa-bing2，WANGWan-lin2
（1.Zhejiang Provincial Energy Group Co.， Ltd， Hangzhou 310014， China；2.Z（P）EPC Electric Power Research Institute， Hangzhou 310014， China）

This paper analyzes quantity and quality of waste water from non-bypass WFGD system and expoundsmajor waste water processingmethods both here and abroad.In Jiaxing Power Plant， a test of dosage adjustment is carried out.In combination with the filed commissioning,the paper proposes an improved processing method of waste water from non-bypass FGD system，offering reference to waste water processing in the present non-bypass FGD system.

non-bypass desulphurization；wastewater； processing；improvement

X701.3

： B

： 1007-1881（2012）11-0061-04

2012-08-31

胡松如（1957-）， 男， 浙江慈溪人， 高級工程師，從事電力生產管理和研究工作。