循環(huán)水排污水用作脫硫工藝水的應用

　　隨著國家“水十條”的出臺，對火電廠而言，如何實現(xiàn)水的重復利用，力爭實現(xiàn)廢水零排放，就顯得尤為重要。采用敞開式循環(huán)水冷卻系統(tǒng)的火電廠既是用水大戶又是排水大戶，其循環(huán)水排污水量占排水總量的70%～80%，因此，對循環(huán)水排污水進行重復利用就成為火電廠節(jié)水的重點。

　　某電廠安裝6臺350MW燃煤發(fā)電機組，采用敞開式循環(huán)水冷卻方式，每年新鮮水用量約為2200萬m3，排水量約為400萬m3。該廠煙氣脫硫采用石灰石/石膏濕法脫硫工藝，每年脫硫用水量約為230萬m3。如果能將循環(huán)水排污水用于脫硫，不但可節(jié)約用水而且可以減少廢水排放。該電廠人員通過試驗，成功地將循環(huán)水排污水用于脫硫生產(chǎn)，解決了這一問題。

　　1、脫硫用水情況

　　石灰石/石膏濕法煙氣脫硫(FGD)工藝是將石灰石磨成粉，再配成漿液，噴入脫硫吸收塔中與煙氣中的二氧化硫反應，最終生成石膏。該工藝具有運行穩(wěn)定、脫硫效率高的優(yōu)點，但用水量很大。濕法脫硫系統(tǒng)用水大體可分為4類：石灰石制漿用水、設備沖洗水、運轉設備冷卻水和廢水處理系統(tǒng)用水。該電廠每臺機組脫硫用水量為50～60t/h，平均為55t/h。

　　1.1 石灰石制漿系統(tǒng)用水

　　該電廠采用濕式球磨機自磨石灰石粉，將石灰石粉制成質量分數(shù)為25%～35%的漿液。制漿用水量占脫硫用水總量的20%～35%。

　　1.2 設備沖洗水

　　設備沖洗水主要是除霧器沖洗水和真空皮帶機沖洗水，也有臨時性沖洗水，如漿液輸送設備及管道的沖洗水等。

　　1.2.1 除霧器沖洗水

　　脫硫除霧器安裝在吸收塔頂部，其作用是除去脫硫后的塵霧及液滴，截留下來的灰塵、石膏顆粒和鹽分會黏附在除霧器上，為保證除霧器長期高效運行，必須及時對其進行沖洗。沖洗水會落入吸收塔中，同時起到調節(jié)漿液密度和吸收塔水位的作用。這部分水用量較多，占脫硫用水總量的55%～65%。

　　1.2.2 真空皮帶機沖洗水

　　為保持石膏濾布的清潔和減少石膏細灰雜質及可溶性鹽類含量，在石膏脫水過程中，需對濾餅和濾布進行連續(xù)沖洗，沖洗水量占脫硫用水總量的10%～15%，但大部分會返回吸收塔重復使用，補充水量占脫硫用水總量的1%左右。

　　1.3 轉動設備冷卻用水

　　增壓風機、漿液循環(huán)泵及其他泵運轉過程中會發(fā)熱，需進行冷卻。這部分水量較少，占脫硫用水量的2%～4%。這部分水匯入吸收塔，幾乎無損耗。

　　1.4 廢水處理系統(tǒng)用水

　　脫硫系統(tǒng)運行過程中會產(chǎn)生廢水，處理廢水時需加入化學藥劑。配制藥劑時需消耗一部分水，這部分水占不到1%的脫硫用水量。

　　2、脫硫用水水質要求

　　國標和行業(yè)規(guī)范中均未對脫硫用水作出專門規(guī)定，現(xiàn)對各類用水分別說明。

　　2.1 制漿用水

　　因漿液最終會進入脫硫吸收塔中，所以，制漿水水質要綜合考慮二氧化硫吸收、石膏氧化反應、設備防腐等的要求。

　　2.1.1 氯離子

　　氯離子質量濃度過高會引起金屬部件的點蝕，所以，一般要求吸收塔內(nèi)氯離子質量濃度控制在20000mg/L以內(nèi)。對于制漿用水，應盡量控制氯離子質量濃度，以避免因氯離子質量濃度升高而被迫加大脫硫廢水排放。

　　2.1.2 有機物(COD)

　　有機物含量過高時，運行過程中吸收塔上部會發(fā)生起泡現(xiàn)象。如某電廠工藝水COD達到40mg/L時，吸收塔產(chǎn)生大量氣泡，不得不通過添加消泡劑來抑制氣泡的生成。此外，也有實驗證實，大多數(shù)有機物對于亞硫酸鈣的氧化有抑制作用。綜合考慮，制漿用水COD控制在30mg/L以下是很有必要的。

　　2.1.3 懸浮固形物

　　懸浮固形物會覆蓋在石灰石表面，影響二氧化硫吸收反應，降低脫硫效率，所以將工藝水中懸浮固形物質量濃度控制在一定范圍內(nèi)也是很有必要的，但脫硫的標準和技術規(guī)范中均未見到此控制值。該電廠多年的運行經(jīng)驗表明：懸浮固形物質量濃度控制在200mg/L以內(nèi)，對脫硫運行無明顯不良影響。

　　2.1.4 油類

　　與一般有機物對亞硫酸鈣的氧化抑制作用相比，油類物質對亞硫酸鈣的氧化抑制作用則快速得多，油類物質進入吸收塔會使?jié){液品質迅速變差，所以必須將工藝水中的油類物質質量濃度控制在一定范圍內(nèi)。該廠多年的運行經(jīng)驗表明：油類物質質量濃度控制在5mg/L以內(nèi)，對脫硫運行無不良影響。

　　2.1.5 有機膦

　　有機膦水處理劑對亞硫酸鈣的氧化也有一定程度的抑制作用，但當有機膦質量濃度控制在5mg/L以下時，其對亞硫酸鈣的氧化作用影響不明顯。

　　2.2 除霧器沖洗水

　　濕法脫硫系統(tǒng)中，對于除霧器沖洗水的水質，既要防止除霧器沖洗水噴嘴因工藝水中的懸浮物雜質含量過高而引起堵塞，也要防止因硬度離子含量過高而引起噴嘴結垢現(xiàn)象。JB/T10989―2010《濕法煙氣脫硫裝置專用設備除霧器》中建議的沖洗水水質要求為：pH值，7～8;Ca2+質量濃度，≤200mg/L;SO42-質量濃度，≤400mg/L;SO32-質量濃度，≤10mg/L;總懸浮固形物質量濃度，<1000mg/L?？梢姡F器沖洗水對水質要求不高，一般的工業(yè)水可滿足要求。

　　2.3 轉動設備冷卻水

　　為盡可能減緩轉動設備冷卻系統(tǒng)的結垢、腐蝕、堵塞，對轉動設備冷卻用水水質提出了相對較高的要求，根據(jù)DL5000―2000《火力發(fā)電廠設計技術規(guī)程》的規(guī)定，轉動設備冷卻水水質應符合以下要求：pH值，6.5～9.5;硬度(以CaCO3計)，≤250mg/L;總懸浮固形物質量濃度，<50mg/L(300MW以上機組)，<100mg/L(其他機組)。

　　3、循環(huán)水排污水水質

　　該電廠循環(huán)水采用加硫酸、加阻垢劑處理工藝，地表水作補充水，濃縮倍率控制在4～5。循環(huán)水排污水水質見表1。常用朗格利爾飽和指數(shù)(L.S.I)來判斷水質結垢情況：L.S.I>0，結垢;L.S.I=0，不結垢不腐蝕;L.S.I<0，腐蝕。

　　經(jīng)計算，該排污水的L.S.I為1.83～2.18，屬結垢型水。朗格利爾指數(shù)沒有考慮水中懸浮雜質和腐蝕產(chǎn)物對結晶的誘導作用，也沒有考慮阻垢劑對結晶成長的阻礙和分散作用，由于水質自身和外界條件變化往往要產(chǎn)生平衡穩(wěn)定點的漂移，所以該指數(shù)的應用具有局限性，只能作為判斷水質的參考，但該指數(shù)仍不愧為指數(shù)判定法中具有權威性的基本方法。

　　4、循環(huán)水排水用作脫硫工藝水

　　經(jīng)分析，該電廠人員認為：循環(huán)水排污水水質基本可滿足制漿用水和廢水處理用水水質要求;用作沖洗水和冷卻用水雖然存在結垢的風險，但因循環(huán)水中加有緩蝕阻垢劑且在流動的狀態(tài)下，不易成垢。首先在一臺機組進行試驗，運行3個月后，發(fā)現(xiàn)無不良影響，隨后在全廠推廣應用，效果良好。

　　循環(huán)水排污水作為脫硫工藝水時，水中的碳酸鹽硬度會參與二氧化硫吸收反應，在節(jié)水的同時還可節(jié)約石灰石用量;但循環(huán)水排污水作為除霧器沖洗水和轉動設備冷卻水存在結垢風險，需在機組停運時對設備進行檢查。

　　5、經(jīng)濟性分析

　　將循環(huán)水排水用作脫硫工藝水需增加管道、閥門及施工費用，但可節(jié)約水費、排污費等。每年可節(jié)約新鮮水230萬m3，節(jié)約水費和電費共計390萬元;每年減少排水230萬m3，減少排污費15萬元;每年少用碳酸鈣810t(相當于石灰石900t)，減少石灰石購置費5.5萬元;減少磨煤機及循環(huán)泵電費、維護費共計1萬元;增加管道、閥門及施工費用總計10萬元：該電廠用循環(huán)水排水作為脫硫工藝水后，需增加投資10萬元，但每年可節(jié)約費用約411萬元。

　　6、結束語

　　循環(huán)水排污水用作濕法脫硫工藝用水，既節(jié)約水資源又減少排污，經(jīng)濟和環(huán)境效益顯著，但因循環(huán)水排污水含鹽量和硬度均較高，用作除霧器沖洗水和轉動設備冷卻水時需注意結垢風險。(來源：山西潞光發(fā)電有限公司)