论文-脱硫废水引入捞渣机渣水系统的调研分析与对策

1脱硫废水引入捞渣机渣水系统的调研分析与对策何卫星（中国能源建设集团浙江省电力设计院有限公司杭州310012）摘 要：本文通过多个脱硫废水接入刮板捞渣机渣水系统的案例调研，分析了脱硫废水引入捞渣机渣水系统的可行性，提出相应的实施对策和建议。 关键词：脱硫废水 捞渣机 渣水系统 对策 DesulfurizationwastewatertoSSCslagwatersystemanalysisandcountermeasureresearchHEWei-xing（ChinaEnergyEngineeringGroupZhejiangElectricPowerDesignInstituteCo.,Ltd.,HangzhouZhejiang310012,China）ABSTRACT：Inthisarticle,throughmultipledesulfurizationwastewatertoSSCslagwatersystemofcaseinvestigationandresearch,analyzesthedesulfurizationwastewaterisintroducedinSSCslagwatersystem,thefeasibilityoftheimplementationofthecorrespondingcountermeasuresandSuggestionsareputforward.KEYWORDS：Desulfurizationwastewater；SSC；slagwatersystem；countermeasure中图分类号：文献标志码：文章编号：1、引言目前，国内大中型燃煤电厂基本都配置了石灰石-石膏湿法烟气脱硫装置（FGD），该装置运行时会产生一定量的废水，其中含有部分重金属、氟化物等，且氯离子浓度（CL-）、悬浮固体含量（SS）以及化学需氧量（COD）均较高，须经处理后才能排放。将偏酸性的脱硫废引入或部分引入碱性渣水系统作为渣水系统补充水，以降低FGD脱硫废水处理费用、缓解渣水系统结垢、促进废水零排放的实施，已越来越引起燃煤电厂业主的重视。国内湿式排渣装置大都以水浸式刮板捞渣机（SSC）为主，通常其渣水闭式循环系统按处理工艺不同分为大渣水系统和小渣水系统。大渣水系统常见的有以下几种：1）捞渣机排出的炉底渣经碎渣机、渣浆泵、脱水仓、沉淀池（或高效浓缩机）、缓冲水仓（贮水池）、回水泵返回捞渣机熄火用水；2）捞渣机排出的炉底渣直接进渣仓外运，渣水则经溢流水泵、沉淀池（或高效浓缩机）、缓冲水仓（贮水池）、回水泵返回捞渣机使用。小渣水系统通常有：1）捞渣机排出的炉底渣直接进渣仓，渣水经渣水循环泵、过滤装置、换热器冷却后返回捞渣机；2）捞渣机排出的炉底渣直接进渣仓，渣水则采用自平衡补水方式，正常情况下捞渣机维持一定水位不溢流。本文将通过上述两种渣水系统引入脱硫废水的案例调研，分析脱硫废水引入捞渣机渣水系统的可行性，提出相应的实施对策和建议。2、脱硫废水引入大渣水系统脱水仓浙江省电力试验研究院曾于2009年4月对浙江浙能嘉兴电厂2×300MW机组进行了脱硫废水引入脱水仓大渣水系统的试验〔1〕。试验前保持原有渣水系统基本处于水平衡状态，引入未经处理的脱硫废水，氯离子浓度控制在15000～20000mg/l之间、pH值在6左右。嘉兴电厂2×300MW机组渣水流程图如图1。 2.1渣水pH值变化浙江浙能嘉兴电厂2×300MW机组渣水闭式循环系统的循环水量约400t/h，渣水系统补充水量约8t/h，这次改用脱硫废水后以控制渣水系统不外溢为原则。实测脱水仓分配槽出2口脱硫废水pH值在6.0～6.2之间，至贮水池pH值在8.0左右，起到了一定的中和作用，如表1。  表1  渣水系统现场pH值监测表   图1  嘉兴电厂渣水流程图  2.2对脱水仓析水元件的影响未经预处理的脱硫废水，其悬浮物含量虽然在8000mg/l以下，但其中有CaO、SiO2、Al2O3、MgO等以及较高SO42‐和Ca2+含量，试验前后脱水仓中硫酸根离子含量见表2。 表2  试验前后脱水仓中硫酸根离子含量对比  可见脱水仓中SO42‐含量随时间是逐步增加的，引入脱硫废水后会析出硫酸钙，堵塞脱水仓中心滤网格栅，致使析水元件失效，影响脱水仓正常使用。这也是试验完成后，电厂随即撤除脱硫废水的原因。 2.3氯离子浓度变化脱硫废水中氯离子浓度通常很高，其腐蚀阴离子极易穿透金属表面的保护膜，造成缝隙腐蚀和孔蚀。渣水系统里的捞渣机、渣仓、脱水仓、沉淀池（或高效浓缩机）、缓冲水仓等均为普通碳素钢构件，不耐氯根腐蚀 从试验检测结果看，在渣水闭式循环中，氯根离子浓度随时间将逐步增加，见表3。因此，引入脱硫废水后对渣系统设备及管道的腐蚀不可忽视。 表3  试验前氯根离子浓度变化表  2.4脱硫废水的腐蚀速率试验浙江省电力试验研究院就脱硫废水腐蚀速率也进行标准挂片试验：pH值在5.5～5.8、CL‐在10600～12000mg/l时，其对A3钢和#20碳钢的腐蚀速率在0.8mm/年以上，但是在pH值9以上时，腐蚀速率明显减少，渣水在碱性条件下运行，往往又会加重渣水管道的结垢。 2.5对氟化物及重金属的沉积作用脱硫废水引入渣水系统后，其特征污染物氟化物及部分重金属有沉积作用，尤其对国家二类污染物如氟化物和COD下降明显。见表4。 表4  引入脱硫废水后水样化验结果表  3、脱硫废水排入大渣水系统灰渣沟浙江浙能钱清电厂1×125MW机组〔2〕和浙能温州电厂2×300MW机组，先后将未经3絮凝沉淀预处理的脱硫废水引入捞渣机、脱水仓大渣水系统的灰渣沟，因废水量占整个大渣水系统闭式循环量较小，运行多年未造成脱水仓堵塞和严重的设备腐蚀情况。目前钱清电厂125MW机组已关停，温州电厂300MW机组已将全场脱硫废水集中絮凝沉淀预处理后达标排放。 4、脱硫废水进大渣水沉淀池或缓冲仓天津国华盘山电厂2×530MW机组，脱硫废水排水量约10t/h。电厂为改善脱水仓除渣系统积垢状况，将未经预处理后的部分脱硫废水引入沉淀池（即高效浓缩机），氯离子含量13800mg/l，每天补入约80t/d（折合平均3.3t/h）。实测pH值由12～13降至8.2～8.3，有效地解决了渣水系统积垢问题〔3〕，运行后期渣水系统腐蚀逐年加重。 湖南国电宝庆电厂将未经预处理的脱硫废水引入渣水高效浓缩机，进入缓冲水池，部分用于除渣系统补水，部分用来冲洗地面，废水量6t/h，系统运行正常。 湖南华润涟源电厂仅将未经预处理的脱硫废水引入#1机组的渣水高效浓缩机，#2机组仍采用工业水补水。实际运行中脱硫废水排放过于集中，pH值时常小于7，致使#1渣水处理系统腐蚀较快，#1机组捞渣机箱体明显可见腐蚀，渣水系统管道、阀门、水泵的更换周期比#2炉要快一倍左右。 湖南大唐金竹山电厂引入未经预处理的脱硫废水到渣水高效浓缩机，由于未对排入废水量进行控制，也未对渣水pH值进行有效监测，最终因浓缩机内白色沉淀物过多，无法排放，运行40天后试验方案终止。 河南裕中能源新密电厂2×1000MW机组，将经过“三槽一池”（中和槽、沉降槽、絮凝槽和澄清池）预处理后的脱硫废水接入渣水系统缓冲水仓（浓缩机已旁路不用），作为除渣系统熄火补充水，渣水闭式循环系统水量约180t/h。每台机组脱硫废水10～15t/h之间，氯离子含量在18000～20000mg/l之间，pH值7.9。该电厂炉底渣量较大，且捞渣机出渣含水率偏高，每台机组渣水熄火补入量约为7.5t/h（比燃用优质煤的百万机组要高），要小于废水排量。运行三年多，除了脱硫废水预处理系统的机械加速澄清池有一定的腐蚀外，渣水设备未出现严重腐蚀现象。 5、脱硫废水接入大渣水系统捞渣机湖南华电长沙电厂#1机组将未经预处理的脱硫废水引入捞渣机上槽体前端，两台机组设计脱硫废水量为14t/h，实际测量约17t/h，  表5  国华盘山电厂灰渣浸出毒性鉴别结果   长沙电厂每周进行pH值监测，渣水经浓缩机沉淀后排入缓冲水仓，一部分用来冲洗地面，部分用于除渣系统补水，紧急情况下可通过缓冲水仓溢流口外排进入雨水系统。目前运行已超过3年，主要问题是渣水系统管道、阀门腐蚀严重。 46、脱硫废水引入小渣水系统捞渣机陕西国华锦界电厂于2010年2011年先后将#1、#2机组的大渣水系统改造成为捞渣机自平衡补水系统（渣水基本不溢流），2013年将部分经预处理后的脱硫废水引入捞渣机，每台机组用量约2.5t/h，上槽体pH值在10左右，氯离子含量为5460mg/l。运行1～2年后，未发现对捞渣机本体有实质性腐蚀影响，可能是原有捞渣机壳体内部垢层较厚，起到一定的减缓腐蚀作用。 后来因输送到捞渣机的脱硫废水管道堵塞严重，已停止向捞渣机补充脱硫废水。 7、引入脱硫废水后对综合利用的影响2008年7月，天津环境监测中心对盘山电厂渣水系统部分引入脱硫废水后的炉底渣进行了浸出毒性鉴别测定，结果远低于国家控制标准，如表5。 据了解，水泥厂对湿渣综合利用的要求是含水率控制在20％（添加到水泥窑力不粘窑）、氯根离子含量（质量比）小于6％（GB175‐2007通用硅酸盐水泥）。湿渣在用的行业对此做过相关检测均没多大问题。因此，就湿渣用于水泥及空心砖原料而言，引入脱硫废水不会其综合利用造成影响。 8、结语1）将偏酸性的脱硫废引入或部分引入碱性渣水系统作为补充水，起到一定的中和作用，可缓解渣水系统结垢，但需控制好加入比例，应采取多点pH值监测，建议pH值保持在9以上，以免导致设备和管道、阀门的腐蚀。 2）未经预处理的脱硫废水不宜引入脱水仓，以免久后析出硫酸钙，堵塞脱水仓中心滤网格栅，影响脱水仓正常使用。 3）每台机组脱硫废水的排放量，跟机组容量大小、氯根离子含量控制值相关。渣水闭式循环系统无外溢时，其氯根离子浓度会随时间将逐步增加。因此，引入脱硫废水后对渣系统设备及管道的腐蚀不可忽视。 4）调研的电厂大多保留了大渣水系统的渣水溢流口，有的也只引入了部分脱硫废水，通常渣水系统可消耗的废水量都在正常脱硫废水排量的50％以下，所以在严禁排放高氯根离子废水的地区，即使采取了脱硫废水预处理，也需要对其做进一步的深度浓缩处置（比如蒸发结晶）。 5）600MW等级及以下燃煤机组捞渣机，大都设有渣井水封槽，有的电厂在技改时保留了渣井水封和捞渣机内导轮轴封水采用工业水。为最大限度使用脱硫废水，在炉底净空足够时，建议将捞渣机改用机械密封；内导轮采用轴封水的捞渣机，大修时也可改用侧翻式结构的内导轮，可在SSC外侧方便地检修，且内导轮不需要轴封水。 6）引入捞渣机渣水系统的脱硫废水，其氯根离子含量通常有18000～20000mg/l，pH值每个电厂控制不一，需要现场根据具体情况控制脱硫废水的加入量。从河南新密电厂和陕西锦界电厂看，未对捞渣机本体产生实质性腐蚀现象。捞渣机本体部件如何适应高氯根离子脱硫废水，也希望供货商今后积极参与研究。   参考文献：〔1〕陈彪.许超等.烟气脱硫废水排入渣水处理系统的试验研究〔J〕浙江电力，2010，166（2）33-36〔2〕张国鑫.脱硫废水引入渣溢水系统的处理效果分析〔J〕.电力科技与环保，2010，26（1）：39-41〔3〕刘颍，张家浩.脱硫废水进入渣系统的探讨与实践〔C〕.全国火电600MW机组技术协作会第十三届年会论文集，环保，2009收稿日期：2015-7-8作者简介：何卫星（1963-），男，汉族，浙江金华人，本科学历，高级工程师，长期从事物料输送设计工作联系方式：杭州市西湖区古翠路68号A1104室，邮编310012，中国能源建设集团浙江省电力设计院有限公司，何卫星，0571‐51105263，[e-mail]