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循环水废水作为脱硫工艺水的应用

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循环水废水作为脱硫工艺水的应用

烟气脱硫采用石灰石/石膏湿法脱硫工艺,年脱硫用水量约230万m3。

如果利用循环水污水进行脱硫,不仅可以节约用水,还可以减少废水排放。

电厂工作人员通过试验,将循环水污水用于脱硫生产,成功解决了这一问题。

脱硫用水

石灰石/石膏湿法烟气脱硫(FGD)工艺是将石灰石磨成粉末,然后制备浆液,喷入脱硫吸收塔,与烟气中的二氧化硫发生反应,最终生成石膏。

该工艺运行稳定,脱硫效率高,但用水量大。

湿式脱硫系统所用的水大致可分为石灰石制浆水、设备冲洗水、操作设备冷却水和污水处理系统水四大类。

该电厂各机组脱硫用水量50-60t/h,平均55t/h。

1.1石灰石制浆系统用水

电厂采用湿式球磨机自磨石灰石粉,石灰石粉制成质量分数为25% ~ 35%的泥浆。制浆用水量占脱硫总用水量的20% ~ 35%。

1.2设备冲洗水

设备冲洗水主要是除雾器冲洗水和真空带式输送机冲洗水,也有临时冲洗水,如浆料输送设备的冲洗水和管道的冲洗水。

1.2.1除雾器冲洗水

脱硫除雾器安装在吸收塔顶部。它的作用是去除脱硫后的尘雾和雾滴。滞留的灰尘、石膏颗粒和盐会粘在除雾器上。为了保证除雾器的长期高效运行,必须对其进行及时的清洗。

冲厕水将落入吸收塔,同时起到调节浆液密度和吸收塔水位的作用。这部分用水量较多,占脱硫用水总量的55% ~ 65%。

1.2.2真空带式输送机冲洗水

为了保持石膏滤布的清洁,降低石膏细灰杂质和可溶性盐含量,在石膏脱水过程中需要对滤饼和滤布进行连续的清洗。

冲洗水量占脱硫水总量的10% ~ 15%,但大部分会返回吸收塔回用,补充水占脱硫水总量的1%左右。

1.3旋转设备冷却水

增压风机、渣浆循环泵等泵在运行过程中会产生热量,需要冷却。这部分用水量较少,占脱硫用水量的2% ~ 4%。这部分水几乎没有损失地流入吸收塔。

1.4污水处理系统用水

脱硫系统运行过程中会产生废水,需要添加化学物质对废水进行处理。制备剂时消耗了一部分水,这部分水占脱硫耗水量的1%以下。

脱硫水水质要求

国家标准和行业标准中对脱硫水没有专门规定,每一种水都单独说明。

2.1制浆用水

由于浆体最终会进入脱硫吸收塔,制浆水的质量要综合考虑二氧化硫吸收、石膏氧化反应、设备防腐等要求。

2.1.1氯

氯离子质量浓度过高会引起金属零件点蚀。因此,一般要求吸收塔内氯离子质量浓度控制在20,000 mg/L以内。

对于制浆水,应尽量控制氯离子的质量浓度,避免因氯离子质量浓度的增加而被迫增加脱硫废水的排放。

2.1.2有机质(COD)

当有机物含量过高时,在操作过程中吸收塔上部会发生泡沫。

例如,某电厂工艺水COD达到40mg/L时,吸收塔内产生大量气泡,必须通过添加消泡剂来抑制气泡的产生。此外,实验也证实了大多数有机化合物对亚硫酸钙的氧化都有抑制作用。

综合考虑,制浆水COD应控制在30mg/L以下。

2.1.3悬浮物

悬浮物会覆盖石灰石表面,影响二氧化硫的吸收反应,降低脱硫效率。

因此,有必要将工艺水中悬浮物的质量浓度控制在一定范围内,但在脱硫标准和技术规范中并没有看到这个控制值。

电厂多年运行经验表明,悬浮物浓度控制在200mg/L以内,对脱硫运行无明显不利影响。

2.1.4油

与一般有机物对亚硫酸钙的氧化抑制作用相比,油物质对亚硫酸钙的氧化抑制作用要快得多,油物质进入吸收塔后会迅速使浆体质量恶化。

因此,必须将工艺水中油类物质的质量浓度控制在一定的范围内。该装置多年运行经验表明,油物质质量浓度控制在5mg/L以内,对脱硫运行无不良影响。

2.1.5 Organophosphines

有机膦水处理剂对亚硫酸钙的氧化也有一定的抑制作用,但当有机膦质量浓度控制在5 mg/L以下时,其对亚硫酸钙氧化的影响不明显。

2.2除雾器冲洗水

在湿式脱硫系统中,对于除雾冲洗水的水质,既要防止除雾冲洗水的喷嘴因工艺水中悬浮物杂质含量高而堵塞,又要防止喷嘴因硬度离子含量高而造成堵塞。扩展的现象。

2.3旋转设备冷却水

为了尽可能减缓旋转设备冷却系统的结垢、腐蚀和堵塞,对旋转设备冷却水的水质提出了比较高的要求。

旋转设备冷却水的水质应满足以下要求:pH值6.5~9.5;硬度(以CaCO3计算),≤250mg/L;总悬浮物质量浓度<50mg/L (300MW以上机组),<100mg/L(其他机组)。

循环水及污水水质

电厂循环水采用加硫酸加阻垢剂的处理工艺,地表水作为补充水,浓度比控制在4-5。

循环水和污水水质见表1。通常用朗吉尔饱和指数(L.S.I)来判断水质的结垢程度:L.S.I>0,结垢程度;L.S.I=0,无结垢、无腐蚀;L.S.I < 0,腐蚀。

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经计算,该污水的L.S.I为1.83-2.18,属于结垢型水。

兰杰指数没有考虑水中悬浮杂质和腐蚀产物对结晶的诱导作用,也没有考虑阻垢剂对结晶生长的阻碍和分散作用。

由于水质本身和外界条件的变化往往会导致平衡稳定点的漂移,因此该指标的应用具有局限性,只能作为判断水质的参考。

采用循环水排水作为脱硫工艺水

经过分析,电厂工作人员认为,循环水和污水水质基本能满足制浆水和污水处理水水质要求;

虽然作为冲洗水和冷却水使用有结垢的风险,但由于在循环水中添加了腐蚀和阻垢剂,且处于流动状态,所以不容易结垢。

首先对某机组进行了试验,运行3个月后发现无不良反应,随后在全厂推广应用,效果良好。

当采用循环水污水作为脱硫工艺水时,水中的碳酸盐硬度会参与二氧化硫吸收反应,可以在节水的同时节省石灰石的用量;

但是,当循环水排放水用作除雾器的漂洗水和旋转设备的冷却水时,存在结垢的风险,机组不运行时需要对设备进行检查。

经济分析

采用循环水排水作为脱硫工艺水,需要增加管道、阀门和施工费用,但可节约水费和排污费。

每年可节约淡水230万立方米,合计节约水电费390万元;每年减少排水量230万m3,降低污水处理成本15万元;少用810t碳酸钙(相当于900t石灰石)。

减少石灰石采购成本5.5万元;合计减少磨煤机、循环泵的电费、维护费1万元;增加管道、阀门、施工费用共计10万元:

电厂采用循环水排水作为脱硫工艺水后,需额外投资10万元,但每年节省成本约411万元。

结论

采用循环水污水作为水进行湿式脱硫工艺,既节约水资源又减少污水,具有显著的经济效益和环境效益。设备冷却水时要注意结垢的风险。