高礦化度礦井水用于燃煤鍋爐除塵脫硫的可行性研究

馬智慧

(大同煤礦集團朔州煤電有限公司建設管理公司，山西 朔州 037200)

寧東能源化工基地目前使用的《鍋爐大氣污染物排放標準》(GB13271-2014)中對SO2的特別排放值作出了具體界定，規定SO2的排放量應提升至200 mg/m3，較之前提升了4.5倍。因此，需要對現有燃煤鍋爐進行改造，否則，除塵脫硫的成本將會大幅增加。神華集團寧煤公司現有生產礦井15對，高礦化度礦井水的產生量為5 344萬t/a，其中，礦井水產生量介于1 200 mg/L～1 300 mg/L、3 000 mg/L～5 000 mg/L、5 000 mg/L～10 000 mg/L、10 000 mg/L以上煤礦的數量分別為2個、5個、5個和3個，該礦的礦井水十分豐富。因此，國家對燃煤鍋爐大氣污染排放的具體要求，在豐富的高礦化度礦井水資源的基礎上探討高礦化度礦井水應用到除塵脫硫中的可行性具有重要意義。

1 燃煤鍋爐除塵脫硫現狀

調查顯示，目前我國20 t以下的燃煤鍋爐大部分采用空塔噴淋的形式，將CaO作為主要的脫硫劑，同時配合循環式系統、出灰系統以及監控系統，實現除塵脫硫。這種除塵脫硫方式不僅增加了管理的難度，還極容易導致脫硫工作無法正常進行，脫硫效率和效果都大打折扣，導致硫化物超標。通過對現有脫硫設施運行情況進行分析可知，循環水系統缺陷、脫硫劑添加劑量不合理、灰渣處理不及時和設備缺陷(包括液氣比過小、除霧功能不健全、構造設計不合理和材料防腐性能差等)會直接影響到脫硫的整體效果，其中，循環水系統缺陷是最主要的影響因素。與此同時，若不能及時處理灰渣，則會降低循環水池的容量，縮短循環水中懸浮物的沉淀時間，懸浮物再次參與脫硫，導致系統運行成本增加，對脫硫的實際效果產生不良影響[1-3]。

2 高礦化度礦井水用于除塵脫硫的理論分析

1) 高礦化度礦井水與海水的成分與濃度具有相似性。截至目前為止，歐美國家將海水運用到除塵脫硫過程中已經有超過50年的歷史，國內運用海水脫硫的時間也累計有10多年[4-5]。常溫下，與其他水質相比，海水對二氧化硫的吸附量最高，如，自來水對SO2的吸附量為40 mg/L，而海水高達480 mg/L。

2) 由于高礦化度礦井水與海水性質相似，而與Cl-、Fe2+、Mg2+等離子相比，海水的天然堿度的催化作用更加明顯。

3 海水與高礦化度礦井水的水質對比情況

第54頁表1為高礦化度礦井水與海水的水質參數比較。根據表1結果顯示，在海水中二氧化硫溶解度的影響因素中，離子濃度

4 物質分析

寧煤公司雙馬煤礦2臺鍋爐在2019年1月的耗煤量達到1 920 t，煤的硫分、灰分分別為1.52%和16.45%，礦井水產生量為5 600 m3，結合物料衡算公式計算分析可得：SO2的產生量=1.6×1.57×1 920 t=48.23 t/月，換算為64.8 kg/h，當脫硫效率為90%時，SO2溶于水的量=1.6×1.57×1 920×90%=3.86 t/月，換算為58.3 kg/h。

表1 高礦化度礦井水與海水的水質參數比較

5 高礦化度礦井水物質變化情況分析

6 礦井水中懸浮物濃度與常見離子對比

表2 礦井水中懸浮物質量濃度等情況

7 結語

摒棄傳統濕法脫硫方法，利用高礦化度礦井水進行除塵脫硫，高礦化度礦井水取自預沉調節池，在利用完畢后送至礦井水處理站，不僅能夠實現對SO2等煙塵的脫除，還能夠達到去除結垢元素的要求，符合以廢治廢的要求。與此同時，以上方法只需增加曝氣裝置，無需配合加藥系統等，設備管理難度和建設成本明顯降低。此外，經過脫硫的礦井水硬度顯著減小，若能夠添加少許純堿，則能夠去除全部硬度，減少結垢幾率，對雙膜處理工藝的施行大有裨益，有助于減少雙膜裝置的養護費用。