脫硫廢水處理系統優化運行研究

王振軍，孟 月，陳永輝，趙春榮，李 響

(1. 國家電投阜新發電有限責任公司，遼寧 阜新 123000；2. 國網遼寧省電力有限公司電力科學研究院，遼寧 沈陽 110006)

阜新發電有限責任公司(以下簡稱阜新公司)煙氣脫硫系統(FGD)采用石灰石—石膏濕法脫硫工藝技術，整套系統由SO2吸收系統、煙氣系統、吸收劑供應與制備系統、石膏脫水系統、FGD供水及排放系統、脫硫廢水處理系統、DCS控制系統、煙氣再熱系統、壓縮空氣系統、電氣系統等子系統組成[1]。

經過長期運行，阜新公司煙氣脫硫廢水處理系統出現了一系列問題，如脫硫廢水處理系統管路堵塞、脫硫塔漿液氯離子濃度高、壓濾機故障率高以及脫硫廢水加藥量不合理等。為了解決這些問題，對阜新公司脫硫廢水處理系統進行簡要介紹，對出現的問題進行分析，從而找到解決方法。

1 脫硫廢水處理系統工藝

為了維持脫硫漿液循環系統物質平衡，防止漿液中氯離子等雜質濃度富集，保證漿液和石膏品質，必須從脫硫系統中排放一定量的廢水。因此，保證脫硫廢水處理系統安全、經濟、可靠運行，不僅關系到環保排放問題，還涉及到電廠主設備的運行。

從石膏旋流器頂流過來的脫硫廢水經過廢水旋流器進一步分離，其頂流進入脫硫廢水處理系統，底流返回至脫硫塔。廢水先后經過中和箱、沉降箱、絮凝箱，其工藝流程見圖1。在中和箱中用Ca(OH)2將pH調節至堿性，在沉降箱中廢水中的重金屬與有機硫螯合生成溶度積小于10的不溶物析出，并與混凝劑加藥系統所提供的FeClSO4在堿性條件下生成Fe(OH)3沉淀，在電化學搭橋和膠體化學聚合下與廢水中的懸浮物(SS)形成大顆粒懸浮物[2]。在絮凝箱中廢水中的大顆粒物與PAM(聚丙烯酰胺)形成更易于沉淀的懸浮物，經過沉淀后，在清水池中中和并達標排放。

圖1 FGD脫硫廢水工藝流程圖

2 脫硫廢水處理系統故障分析及優化

2.1 廢水處理系統管道堵塞的優化

大部分電廠的設計均為石膏旋流器濃度高的底流漿液去真空皮帶脫水機，生產合格的石膏，濃度較低的頂流經過廢水旋流系統再次旋流分離，濃度更低的廢水旋流器頂流作為廢水來水引至脫硫廢水處理系統。這種設計存在的問題是若廢水旋流器旋流效果差，經過廢水旋流器后脫硫廢水來水含固量仍較高，造成系統設備之間連接管道沉積堵塞，如中和箱、沉降箱、絮凝箱之間的連接管道經常由于懸浮物沉積而造成管道堵塞，且清理困難。有時被迫停止廢水來水，廢水處理需同時退出，造成廢水無法連續運行，廢水排量不能滿足生產需要。

為了解決脫硫廢水處理系統管道堵塞的問題，阜新公司對廢水來水水質進行改善。經過取樣化驗[3]，發現真空皮帶脫水機氣液分離器下水管的濾液水懸浮物含量低，非常適合作為改善脫硫廢水水質的水源，脫硫氣液分離器見圖2。脫硫系統所用工藝水為電廠開式循環水的排水和煙氣脫硫系統的濾液水，其特點是離子濃縮倍率高，其中氯離子含量通過用硝酸銀滴定法測試其值在400 mg/L左右，超過設計值。使用這種工藝水作為脫硫吸收塔補充水，即使每天最大限度排放廢水，吸收塔漿液中氯離子含量仍緩慢上升，最高時可達到15 000 mg/L。通過在濾液水泵出口管加三通和相應管道閥門，在廢水旋流站出廢水的同時，將部分濾液水排放至三聯箱進入脫硫廢水處理系統進行處理，因濾液水中固體物質含量較低，排至脫硫廢水處理系統會有效降低脫硫廢水中懸浮物的含量，減少甚至會徹底消除脫硫廢水處理系統管道堵塞的問題。

圖2 脫硫氣液分離器

脫硫工藝水中的氯離子主要來源是濾液水，因此，雖然將濾液水排向三聯箱進入脫硫廢水處理系統進行處理，變相增大了廢水排量，改造后脫硫每月廢水排量由之前2 000 m3增加到3 600 m3左右，但是吸收塔漿液中氯離子含量能夠有效控制在10 000 mg/L以下。

2.2 板框壓濾機故障率高的優化

阜新公司脫硫廢水處理系統所用的壓濾機為板框式壓濾機，由于運行維護人員少，壓濾機故障率高，一旦壓濾機故障會影響廢水處理和達標排放。考慮到實際情況，決定采用將污泥輸送至真空皮帶脫水機與石膏漿液共同脫水。通過試運行，并且在試運行期間對脫硫副產物石膏中的酸不溶物含量進行化驗[4]，結果顯示：摻入污泥的石膏酸不溶物含量增加約1%，酸不溶物總量仍在設計范圍內。因此可知將污泥與石膏漿液在真空皮帶脫水機上共同脫水不僅可以解決因板框壓濾機維護人員少、故障率高而導致的出泥問題，還可保證石膏品質及石膏含水率達標。

因污泥較石膏比重輕，當污泥與石膏漿液共同下至皮帶機時污泥會覆蓋在石膏表面從而降低脫水效果。所以污泥與石膏共同脫水的前提：一要保證石膏漿液品質好，可通過加大廢水排量實現；二要保證污泥沉淀濃縮效果好，可通過優化調整廢水加藥量。

3 脫硫廢水處理系統加藥量的優化

電廠脫硫廢水的特點是：濁度大，懸浮物含量高；廢水pH為酸性；水中含有大量的重金屬，如Cr、Cd、Hg、Pb、Cu等；廢水中的Cl-含量很高，由于廢水為酸性，因此對FGD廢水系統的管道、構筑物以及動力設備有很強的腐蝕性，電廠FGD廢水來水水質化驗見表1。

表1 電廠FGD廢水來水水質化驗結果

從表1可看出，脫硫廢水水質工況復雜，為保證煙氣脫硫系統排水水質達到國家標準，通過調整加藥量成為重點。阜新公司在長期運行中逐步積累經驗，通過調整加藥泵頻率來調整脫硫廢水處理系統加藥量達到加藥標準。通過試運行，觀察加藥箱液位降低的高度值，逐漸調整加藥泵頻率直至達到投加量要求。通過對比，逐漸摸索出一套適合該廠的廢水系統加藥量，既減少用藥，又保證出水達標，調整前后加藥量的對比見表2。

表2 調整前后加藥量的對比

調整加藥量后，脫硫廢水處理系統排水水質見表3。可見調整加藥量后，阜新公司脫硫廢水處理系統不僅減少了藥品的消耗，增加了經濟效益，而且脫硫廢水處理系統排水水質達到國家排放標準。因此這種找到最佳投藥量的方法是科學、有效的，適合全面推廣。

表3 電廠FGD廢水排水水質測試結果

4 結束語

按照脫硫廢水處理系統水質達標排放[5]考慮。出水泵預留接口，以保證今后進行后續蒸發結晶或煙道噴霧等零排放工藝時能作為預處理系統，不重復建設。脫硫廢水處理系統作為煙氣脫硫系統的重要子系統，對提高整個漿液循環系統的品質起到至關重要的作用。阜新公司經過一系列優化改造，目前漿液和石膏品質良好,脫硫廢水處理系統能力達到要求、脫硫廢水處理系統排放指標基本滿足環保要求。下一步會繼續積極優化脫硫廢水處理系統運行方式，保證煙氣脫硫系統安全運行和脫硫廢水處理系統實現更高標準的排放。

參考文獻：

[1] 曾庭華，楊 華，廖永進，等. 濕法煙氣脫硫系統的調試、試驗及運行[M].北京：中國電力出版社，2008:288-295.

[2] 周祖飛. 濕法煙氣脫硫廢水的處理[J]. 電力環境保護，2002,18(2):37-39.

[3] 水質懸浮物的測定重量法：GB 11901—1989[S].

[4] 石膏化學分析方法：GB/T 5484—2012[S].

[5] 火電廠石灰石—石膏濕法脫硫廢水水質控制指標：DL/T 997—2006[S].