56脱硫废水引入闭式循环灰渣水系统综合处理-脱硫废水引入

全国电力行业脱硫脱硝技术协作网暨技术研讨会论文集脱硫废水引入闭式循环灰渣水系统综合处理中电国华北京热电分公司张连生摘要：本文通过对脱硫废水引入灰渣水系统的可行性和系统水质的指标分析，结合试验过程和试验前后的效果，对脱硫废水能否连续排入灰渣水系统综合处理阐述了观点并作出结论。阐明了脱硫废水引入我公司闭式循环除渣水系统是完全可行的。1、脱硫废水系统描述脱硫废水系统包括：废水处理系统、化学加药系统、污泥输送系统、旁路系统和两期公用污泥压缩系统。其中化学加药系统包括：石灰浆供应子系统、盐酸供应子系统、助凝剂制备及浆供应子系统、硫酸铁供应子系统和有机硫TMT15供应子系统。烟气脱硫装置产生的废水来自石膏旋流站溢流液经废水旋流站由废水泵送至废水处理系统。经过化学加药进行连续处理，工艺步骤如下：1)用氢氧化钙/石灰浆［Ca(OH)2］进行碱化处理，通过设定最优的pH值范围，部分重金属以氢氧化物的形式沉淀出来。2)通过加入有机硫化物，使某些重金属，如镉和汞沉淀出来。3)通过添加絮凝剂及助凝剂，使固体沉淀物以更易沉降的大粒子絮凝物形式絮凝出来。1全国电力行业脱硫脱硝技术协作网暨技术研讨会论文集4)在澄清浓缩器中将固形物从废水中分离。5)将氢氧化物泥浆输送至澄清浓缩器，由压滤机脱水。系统设计一单元脱硫废水出力为2.1m3/h，二单元脱硫废水出力为1.9m3/h。2、灰渣水系统描述我公司锅炉除渣系统采用水力除渣，用于处理四台锅炉产生的全部灰渣。设计的除渣水为闭式循环系统。燃煤在锅炉中燃烧后产生的炉渣，经捞渣机和碎渣机打捞、破碎后用水力送至渣浆泵前池中。泵前池中的渣浆用渣浆泵经输渣管路送至脱水仓进行初步的渣水分离，含有较细小灰渣的溢流渣水进入浓缩机进行二次浓缩沉淀。浓缩机浓缩出的高浓度泥浆通过泥浆泵送回至脱水仓中继续沉淀分离。经脱水仓分离后的炉渣装车外运至搅拌站，作为各种建筑基础的添加材料。而经浓缩机分离后的较洁净的水送至回水箱，利用回水泵输送回锅炉底部将捞渣机和碎渣机打捞、破碎后的灰渣再次冲入泵前池中，形成闭式循环，循环水量约500-600m3/h。废水处理系统是将部分回水抽出经两相流处理器进行加药浓缩沉淀。制出的清水做为捞渣机、渣浆泵、回水泵轴封用水，也可以用做脱水仓冲洗和燃料输煤喷洒。此系统设备简单，处理量为60m3/h，出水品质高，净水指标5ppm。此套废水处理设备运行和维护费用较低，加药费用约7万元/年，处理水量可达320000m3/年，并可全部回收利用（按7000小时）。2全国电力行业脱硫脱硝技术协作网暨技术研讨会论文集3、观点提出灰渣水系统由于采用闭式循环，在运行过程中系统pH值不断增加，长期处于高碱性状态运行（pH值最高达11.7）。由于pH值高使除渣水系统大部分设备结垢严重，管道堵塞，管径变小，泵体结垢。2003年我们制定了除渣水系统加酸方案，并进行了试验，但运行效果不佳，系统pH值不稳定。二期脱硫建设中我们制定了脱硫废水引入除渣水的方案，并设计了旁路管准备进行长期试验。我认为脱硫废水pH平均值5.5连续排入除渣系统后会降低系统的pH值，从而减少设备系统的结垢堵塞等现象。而脱硫废水及除渣废水如果进行中和处理，是否可以解决灰渣水系统高碱性的问题，脱硫废水连续排入灰渣水系统所带来运行工况的改变是否可以实现，需要从几个方面来阐述：1）脱硫废水水量对除渣废水闭式循环水量的影响2）脱硫废水悬浮物及重金属含量对除渣废水处理的影响3）脱硫废水中Cl-对除渣水系统设备的影响4）系统改造带来的经济效益4、观点论证4.1脱硫废水水量对除渣废水闭式循环水量的影响系统分析：我公司除渣水系统属于闭式循环系统，连续循环水量约500t/h。经脱水浓缩处理后的水用于灰斗冷却及携带锅炉灰渣。在循环过程中，由于锅炉灰斗蒸发和脱水后灰渣携带（水分≤25%）等3全国电力行业脱硫脱硝技术协作网暨技术研讨会论文集因素损失水量约6t/h，因此系统总水量需要补充。一二单元脱硫装置的最大废水排放量分别约为2t/h，若两期脱硫同时运行，废水最大排放量约4t/h。这样的废水排入量对灰渣系统总循环水量（500t/h）不会产生影响，并使系统损失水量得到补充。4.2脱硫废水悬浮物及重金属含量对除渣废水处理的影响水质分析：由于脱硫废水的引入，必须对其和除渣废水悬浮物及重金属含量进行比对，观察对灰渣水系统产生的影响。除渣水系统内因所含灰份较多，系统携带总灰渣量约4t/h，而脱硫废水中的悬浮物主要来自废水旋流后约1%的固形物。相比灰渣水的悬浮物含量几乎可以忽略不计。而重金属的问题就必须详细考虑。因为煤中含有许多重金属元素，如Cd（镉）、Ni（镍）、Hg（汞）、As（砷）、Pb（铅）等。多种重金属元素的挥发性对其在燃烧过程中的行为及最终形态有较大的影响，所以一般按其挥发性分为三类：①极不易气化的元素②燃烧过程中发生气化的元素③挥发性元素。在炉膛内部燃烧过程中，这些元素根据各自本身的化学性质及其在煤中的赋存形态，经历一系列的物理和化学过程，大部分最终以不同形态由灰和渣排出炉膛，及少部分由电除尘器难以捕捉到的微粒（0.1-0.5亚微米）的灰尘。随烟气进入脱硫浆液池中，并在循环使用中不断富集，为了达到循环浆液中的氯离子及其它物质的平衡，使脱硫产生了废水并需要定期排放。脱硫废水引入除渣水系统，必须考虑其中悬浮物及重金属含量对灰渣废水系统的影响。从附表1和附表2中可以看出，脱硫废水中4全国电力行业脱硫脱硝技术协作网暨技术研讨会论文集5000-6000mg/L的悬浮物仅相当于除渣水含固量的千分之一，因此对除渣水系统的正常运行不会产生任何影响。4.3脱硫废水中Cl-对除渣水的影响从附表3中可以看出一二单元脱硫由于废水连续排放Cl-含量已由12000mg/L降至4000mg/L左右。表中Cl-量出现过回升现象是我们进行的多次试验。如果脱硫废水不能够连续排放，不但Cl-含量会迅速提高，而且影响除渣水pH值的升高。Cl-含量随着脱硫废水的连续排放还会不断逐渐的减少，虽然，对比除渣水中Cl-的含量要大很多，但是，通过实践表明，我们进行系统改造后，除渣废水中Cl-的含量并未因脱硫废水的引入而导致不断富集，而是固定在某一含量，约300mg/L。由此可以看出脱硫废水的Cl-加入除渣废水不会影响设备运行工况。2006年3月1日-5月22日除渣水系统Cl-含量单位：mg/L日期含量日期含量3月1日9874月17日10113月27日8695月8日2574月3日7215月22日1304.4系统改造带来的经济效益经济分析：两期脱硫废水系统的运行成本、药剂、维护、备件、人工等费用一年约25万元。最大处理水量按运行7000小时计28000吨/年，两期废水系统的几十台转动设备，不计小型计量泵，年耗电量约38万度电，从而处理28000吨水的单位费用高达到11.5元/吨，并且处理后的水不能够回收利用。除渣废水处理系统年处理量320000吨/年，处理每吨水费用约0.15元。所以脱硫废水引入除渣水进行综5全国电力行业脱硫脱硝技术协作网暨技术研讨会论文集合处理，可以节省大量运行费用。5、试验结果我们在2003年二期脱硫工程建设中将一单元系统进行了改造，将废水加装了旁路管道，引入除渣水系统。2003年8月一单元脱硫废水排入除渣水系统后，一个月后监测除渣水pH值已降至10以下。三个月后监测水质未发生变化，为了更好的改善除渣水的运行工况，我们将二单元也进行了改造，两个单元的废水同时引入除渣水系统并每星期进行监测水质一次。检测结果发现除渣水pH平均值下降到9以下并趋于稳定。运行半年后我们对回水泵、冲洗水泵、两相流处理器及部分管道进行检查，发现以前因灰渣水pH值高造成的结垢现象明显减少，特别是除渣废水处理系统中的两相流处理器滤帽结垢问题彻底解决了，从而使得两相流处理器的检修清理周期由两个月延长至6个月。另外，三台脱水仓的淅水板结垢现象明显减少，脱水效果大为改善。后来，进行了一个单元脱硫废水引入除渣水系统的试验，结果表明灰渣水系统pH值虽然有一定程度下降但是不能维持稳定运行。从附表4中可以看出两个单元脱硫废水同时排入灰渣水系统能够促成系统水质的稳定性。长期运行可减少设备系统的结垢，尤其是对淅水、滤水装置效果更明显。最后，将两个单元的脱硫废水全部引入灰渣水系统中，到现在一直稳定运行，彻底改善了除渣水高碱性运行对设备所带来的结垢问题。6全国电力行业脱硫脱硝技术协作网暨技术研讨会论文集6、结论几年来的间断试验结果表明，脱硫废水引入灰渣水系统进行综合处理是切实可行的，既节省了脱硫废水系统的运行，维护备件，电耗等费用，又可以使除渣水系统的水量得到补充，最大的优点是能够使除渣系统的设备管道、淅水和滤水装置减少结垢，延长检修及清理周期。2004、2005年除渣系统检修中我们进行系统管路分段切割检查，未发现系统有腐蚀现象，尤其是除渣废水处理的设备几乎没有结垢现象。此结论只是针对我公司闭式循环系统。如果大机组的循环水量和脱硫排放量不能匹配，结果和结论就不同了。附表1脱硫废水处理系统水质分析数据附表2除渣水水样分析（单位；mg/L）检测项目原始数据除渣水悬浮物含量10000mg/L脱硫废水悬浮物含量5000mg/L脱除废水悬浮物对比值1/2000脱硫废水处理装置检测样品检测项目入口水样出口水样PH值5.57.7悬浮物6080.050.8CODCR208102SO2-４8279.43673.5CL-3000.761875.6F-39.811.4NH4-4.520.00BOD5012.3AS00.00084Zn00.0084附表32004-2006年脱硫废水月平均Cl-含量检测表单位：mg/L氯离子含量氯离子含量时间一单元二单元时间一单元二单元2004年3月11941122062005年5月347037212004年4月7490122062005年6月349742872004年5月753089102005年7月283328782004年6月460056802005年8月472846272004年7月2800118052005年9月317938272004年8月389578402005年10月576158277全国电力行业脱硫脱硝技术协作网暨技术研讨会论文集2004年9月314052652005年11月582751232004年0月262035502005年12月482647282004年11月240842502006年1月482849722004年12月297058952006年2月372737162005年1月5940117802006年3月375437652005年2月7015128202006年4月365631482005年3月5526112022006年5月停运36972005年4月41583835附表42003-2006年除渣废水水质检测表单位：mg/LpH值4次/月悬浮物4次/月化学耗氧量4次/月pH值4次/月悬浮物4次/月化学耗氧量4次/月日期月平均值月平均值月平均值日期月平均值月平均值月平均值2003年1月11.634.3252005年1月9.6124．5563月11.715.0102月102．1529．95月10.901123月9.812．6510．57月10.465.52.54月7．8214．059．59月8.944.5305月8．117．2517．510月8.844.69.56月8．0981211月8.635.012.57月7．878．412．512月8.347.058月8．11．6512．52004年1月8.04239月7．616．253．52月8.08210月7．96．3113月10.113.522.511月8．158．05234月10.2471312月8．0058．859．55月7.891326.52006年1月8．04514．5596月8.047.282月7．8613．65197月10.486未监测3月7．98530．3523．58月8.087184月8．04512．057．59月8.2813125月7．799．9310月8.30115.