沿海火電廠脫硫系統以廢治廢的研究和應用

丁甫軍 等

摘要：對沿海某發電廠3#機組海水加生石灰脫硫系統，利用青島堿業股份有限公司（下稱青島堿業）副產物白泥（堿性物質）作脫硫的添加劑，加入脫硫系統和替代原添加劑，達到以廢治廢的目的。試驗證明改造后，機組脫硫率大于90%，懸浮物和pH值均能達標排放，年節約生石灰1.24萬t；達到雙向治理的目的，實現了企業間聯合的循環經濟。

關鍵詞：以廢治廢 循環經濟 海水脫硫 白泥

1 概述

以火電為主的電源結構決定了電力行業對我國大氣環境質量產生重要影響[1]。某電廠作為青島電網內主力電廠之一，經過三期工程建設（一期2×140MW、二期2×225MW、三期2×670MW），總裝機容量達到2070MW。節能減排降耗、提高資源利用率，建設資源節約型、環境友好型企業，是某電廠可持續發展的必然要求和永恒的主題。

青島堿業是國內六大純堿廠之一，以氨堿法生產純堿，年生產能力60×104t，副產物白泥（堿性物質）主要在海邊堆放，形成白色污染，成為污染膠州灣的主要公害之一。白泥治理與綜合利用是世界性技術難題。目前我國和世界純堿行業采用的主要處置方法有：筑壩存渣，清液溢流；填海造地，改良土壤；填充礦井；或作填埋場襯層防滲土料等。該公司也已針對行業白泥開展了多種綜合利用研究。以循環經濟思路，針對固廢資源化特征開展綜合利用，將是解決白泥出路的有效途徑。

為此，某電廠針對白泥的特性，結合全廠脫硫系統的特點，經研究對廠內3#機組脫硫系統進行改造，采用青島堿業的堿性化工廢料——白泥作海水脫硫的添加劑進行了試驗，改造試驗取得了成功，達到以廢治廢的目的，從而實現企業間聯合的循環經濟。

2 試驗測量方法

煙氣中SO2的測定采用固定污染源排氣中SO2的測定定電位電解法，采用KM900煙氣分析儀；監測點位于脫硫吸收塔前、海水脫硫吸收塔后的排煙煙道處。pH和懸浮物的監測點位于排水槽出口處。pH測定采用玻璃電極法，pHB-4型酸度計。懸浮物含量的測定采用質量法。

3 機組脫硫現狀

3#機組采用海水加生石灰脫硫工藝，其主要由海水、生石灰供配系統，煙氣系統，吸收系統和曝氣處理系統組成，如圖1所示。首先，將生石灰用海水在配乳罐中制成濃乳液，該濃乳液與大量海水同時在貯乳池中攪混成海水稀乳液，進入吸收塔，與換熱后煙氣逆流反應。脫硫后的煙氣經換熱器進煙囪排空，海水稀乳液吸收SO2并發生酸堿中和反應后進入曝氣處理系統，經曝氣、分離、澄清和噴兌海水深度氧化后以SO42-和Ca2+的狀態達標排放。

按設計煤種w（硫）為1.16%，年運行5000h，負荷100%，SO2產生量2t/h，設計脫硫效率90%，SO2脫除量為1.8t/h，耗用生石灰粉2.145t/h。4 白泥污染現狀

青島堿業每年在純堿生產過程中排放白泥（干基廢渣）約18×104 t，主要含有CaCO3和Mg（OH）2等堿性物質，pH約為11，成分見表1，粒度分布見表2。5 海水白泥乳脫硫

按工程設計煤種含硫量，某電廠確定3#機組脫硫效率為90%，需要消耗大量生石灰粉，但由于燃用較高含硫煤，脫硫排水pH仍不能達標。為此，在前期以制堿廢渣——白泥脫硫中試及生產性試驗成功的基礎上，某電廠擬用白泥替代3#機組脫硫所用的生石灰粉，實現脫硫排水達標排放。

白泥脫硫化學機理如下：

SO2+H2O→H2SO3

CaCO3+H2SO3→CaSO3+H2O+CO2↑

Mg（OH）2+H2SO3→MgSO3+2H2O

2CaSO3+O2→2CaSO4

2MgSO3+O2→2MgSO4

3#機組海水加白泥脫硫流程如圖2所示。青島堿業壓濾后的白泥在某電廠制成白泥漿用于脫硫。制漿工藝流程如圖3所示。6 海水白泥乳脫硫效益分析

某電廠海水白泥乳脫硫法試驗表明，脫硫效率大于90%，排水可滿足pH和懸浮物排放要求時，確定1m3 1‰濃度的海水白泥乳相當于10m3海水的中和能力。1kg干基白泥相當于9m3海水的總堿度。海水中CaSO4的欠飽和量較大，每立方米海水可約再溶解CaSO43.8kg。1kgSO2可溶解2kg干基白泥或1.1kg石灰粉。排水pH高，要求加入較多的白泥，但同時導致懸浮物較高。因此，在實踐中要控制好白泥加入量，使懸浮物和pH均能達標。

不同條件下，3#機組所需白泥量詳見表3。按3#機組燃煤w（硫）為1.68%（設計值）計算，白泥需要量為2.95 t/h，機組年運行5000h，年需要耗用白泥1.48×104t。3#機組原設計以1‰海水石灰乳進脫硫塔脫硫，改用2‰海水白泥乳脫硫后每年可節約石灰粉1.24×104t。

7 項目實施需落實的事宜

該項目需具有海域評估資質的單位就工程煙氣海水脫硫白泥治理后排放海水對海域的環境影響進行評價，同時還要落實白泥運輸時對公路周邊環境的影響評估。

8 結論

海水加白泥脫硫工藝有利于減輕城市白泥污染，改善城市環境，符合循環經濟和可持續發展理念，符合國家產業政策，為有條件的電廠、工業鍋爐脫硫改造提供了一個新的方向。某電廠采用海水加白泥脫硫系統后，可利用青島堿業產生的約1.48×104t白泥（干基廢渣），可節約生石灰1.24萬t/年，經測算1年可收回全部投資成本。如在青島市其他電廠推廣應用，青島堿業的白泥將全部得到資源化利用。不僅可消除白泥對膠州灣白色污染，同時煙氣SO2也得到有效治理，達到雙向治理，節能、節水和節約生石灰資源，實現了企業間的循環經濟。

參考文獻：

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