600W M機組煙氣脫硫廢水處理設計探討

李建

（安徽淮南平圩發電有限責任公司，安徽 淮南 232089）

1 引言

火電廠在實際運行生產中會排出大量的二氧化硫、煙塵以及氮氧化物等污染物，安裝煙氣排放連續監測系統，對火電廠排煙中的排放物各個指標進行監控，實時把這些監控指標傳輸給環保部門管理設備中，以實現對排放物的控制。但就當前而言，火電廠的600WM機組排放量大，排放物中硫元素超標，必須要對600MW機組進行優化改造，降低排量，制定合理有效的脫硫改造方案，達到相關排放標準，進而促進火電廠的可持續健康發展。在這樣的環境背景下，探究600MW機組煙氣脫硫廢水處理設計具有非常重要的現實意義[1]。

2 600WM機組優化改造需求分析

安徽某地區電廠在2009年開始進行600MW機組煙氣脫硫系統的投運，機組配備獨立的脫硫廢水處理系統，由無煙換熱器和球磨機系統組成，其增壓風機和煙氣旁路擋板在2015年已經拆除，采用增壓風機和鍋爐引風機聯合的方式。按照國家環保機關發布《安徽及周邊地區重點行業大氣污染治理方案》的規定，原有600MW機組脫硫系統不滿足最新推出的排放標準，需要進一步改造和優化。在系統運行中，以濕法脫硫工藝為主，入口煙氣量為2548209m3/h，其中的二氧化硫濃度是4462mg/m3，預期脫硫效率達到95%。當前吸收塔建成四層噴淋空塔，對近幾年脫硫排放流量進行統計，大約在115～170mg/m3范圍內，而安徽地區2017年的執法排量為50mg/m3以內，改造目標要保證脫硫效率高于99%，且二氧化硫濃度小于35mg/m3[2]。

3 600WM機組煙氣脫硫廢水處理流程

3.1 廢水中和

在廢水中和系統運行中，添加適當的石灰漿液，在不斷攪拌下，使得pH值由5.5提高到9.0。

3.2 重金屬沉淀

在加入石灰漿液后，廢水pH值提升后，促進廢水中銅離子、鋅離子、鐵離子等重金屬離子的化學反應，形成氫氧化物沉淀，由于三價重金屬離子相比于二價重金屬離子更易于沉淀，在廢水pH值達到9.0以上后，重金屬離子直接生成難溶性氫氧化物。此時，石灰漿液中的鈣離子會和負價氟離子中和，形成CaF2或是Ca（AsO3）2，反應箱中添加適量的有機硫化物，與Pb2+和Hg2+進行反應，形成難溶性硫化物[3]。

3.3 絮凝反應

通過上述沉淀反應后，還有一些細小分散的膠體物質或是顆粒沒有被處理，還要在絮凝箱中加入絮凝劑，使得這些膠體物質和細小顆粒凝聚成大顆粒進行沉淀，并在出口處添加PAM等助凝劑，減少顆粒表面張力，促進顆粒的成長和形成，形成氫氧化物與硫化物，細小顆粒會凝聚變大而形成絮狀物沉淀，使得懸浮物也隨之沉降。

3.4 濃縮澄清

絮凝結束后，經過處理的廢水會流入帶有攪拌器的濃縮池中，這些絮凝物會直接在濃縮池底部形成絮狀污泥，而上部分都是凈水，系統會將底部的絮狀污泥排放至污泥緩沖箱中，通過污泥脫水設備進行脫水處理。同時，上部分凈水會溢出到出水箱處，若凈水pH值、懸浮物均達到排放標準，則可以直接利用出水泵進行排放，否則會重新融入廢水反應池中循環處理。

4 600MW機組煙氣脫硫廢水處理的改造設計方案

4.1 提高吸收塔的噴淋層高度

為了滿足現行的排放標準和提高600MW機組煙氣脫硫廢水處理系統的脫硫效率，可以從吸收塔改造入手，對吸收塔原有設備進行改造，增加其噴淋層數量，保留原來吸收塔的漿液循環泵，仔細核對吸收塔荷載，再增設兩臺12000m3/h容量的漿液循環泵，配以對應的噴嘴、管道和噴淋層，其后增設的漿液循環泵必須安裝在原來的吸收塔上，根據實際需求還可以安裝新的塔外漿池。原有吸收塔直徑大約是16.5m，其漿池區高度為11.5m，處理容積達到2300m3，由于增設兩臺循環泵，縮短了原有的漿液循環停留時間，需要設計人員提高吸收塔反應漿池的容量，將其擴增到3200m3，漿池高度增至15.5m，另外，吸收塔入口和出口都要抬高至少2m，在保證原有氧化風機不變的情況下，為了符合壓力需求，將氧化空氣噴槍換成布氣管式，以滿足處理要求。改造后，大大提升了吸收塔液氣比，使得煙氣停留時間和漿液停留時間得到增加，并在吸收塔內部增設旋匯耦合與托盤裝置，提高吸收塔脫硫效率，符合99%以上脫硫效率的標準。

4.2 采用雙吸收塔串聯工藝

為了滿足現行的排放標準和提高600MW機組煙氣脫硫廢水處理系統的脫硫效率，可以采用雙吸收塔串聯工藝，由于單級吸收塔脫硫無法符合現有的排放標準，可把鍋爐煙氣以兩臺吸收塔串聯的方式進行改造，形成新型脫硫工藝，提高脫硫效率，降低有毒氣體的排放量。如圖1所示，在保證原有吸收塔不變的情況下，在增加風機位置增設新的吸收塔，考慮到燃煤電廠場地的局限性，把原來的吸收塔當成二級吸收塔，而新增設的吸收塔當成一級吸收塔，設計三層噴淋層，其漿液循環泵流量為10000m3/h，煙道系統阻力也要提高到1200Pa，實現系統優化改造的目標[4]。

圖1 600MW機組雙吸收塔串聯脫硫系統

在這一改造方案中，保證原來的吸收塔系統不變，增設一個新的吸收塔，其設計結構和原來的吸收塔相同，配置噴淋層和氧化空氣裝置，形成600MW機組雙吸收塔串聯脫硫系統。相比于原來單級的吸收塔而言，雙吸收塔串聯脫硫系統以分級脫硫為主，大大提高了脫硫效率，而新增設的吸收塔選擇單獨施工，以縮短停機時間，脫硫效率比較穩定。

4.3 采用雙吸收塔雙循環工藝

遵循雙吸收塔串聯的理念，構建雙吸收塔雙循環煙氣脫硫系統，二級吸收塔取消強制循環泵的設置，將其取替為旋流器供漿泵與旋流器，利用旋流器底流域溢流進行塔間漿液的調節，并安裝石膏漿液返回泵。在此基礎上，一級吸收塔和二級吸收塔在實際運行中，由于pH值、密度等參數差距大，可以組建兩個獨立的漿液循環系統，即為雙循環[5]。

在系統運行中，一級吸收塔漿液pH值在4.5～5.3范圍內，二級吸收塔漿液pH值在5.8～6.4范圍內，保持pH值，提高脫硫效率，并降低液氣比，使得循環泵運行能耗保持在最低狀態，符合低排低耗的標準。在系統運行中，通過對原有吸收塔脫硫系統的改造，大大強化了漿液功能分區，實現整個工藝反應過程的精細化控制，設備可靠性較高。

5 結語

綜上所述，為了滿足現行的排放標準，火電廠要對600WM機組煙氣脫硫廢水處理系統進行改造和優化，提高吸收塔的噴淋層高度，采用雙吸收塔串聯工藝和雙吸收塔雙循環工藝，提高脫硫效率，降低有害物質的排放量，進而促進火電廠的可持續健康發展。