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600WM机组烟气脱硫废水处理设计
[摘 要]论文在研究中以600WM 机组烟气脱硫废水处理系统为核心,分析现阶段600WM 机组的运行情况,提出600WM 机组烟气脱硫废水处理设计,制定针对性脱硫改造方案,优化系统结构,符合超低排放标准,并为相关研究人员提供一定的借鉴和帮助.
[关键词]600WM 机组；超低排放；烟气脱硫；运行效率
【中图分类号】X701.3 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2018）12-0174-02
1 引言
火电厂在实际运行生产中会排出大量的二氧化硫、烟尘以及氮氧化物等污染物,安装烟气排放连续监测系统,对火电厂排烟中的排放物各个指标进行监控,实时把这些监控指标传输给环保部门管理设备中,以实现对排放物的控制.但就当前而言,火电厂的600WM 机组排放量大,排放物中硫元素超标,必须要对600MW 机组进行优化改造,降低排量,制定合理有效的脱硫改造方案,达到相关排放标准,进而促进火电厂的可持续健康发展.在这样的环境背景下,探究600MW 机组烟气脱硫废水处理设计具有非常重要的现实意义[1].
2 600WM 机组优化改造需求分析
安徽某地区电厂在2009 年开始进行600MW 机组烟气脱硫系统的投运,机组配备独立的脱硫废水处理系统,由无烟换热器和球磨机系统组成,其增压风机和烟气旁路挡板在2015年已经拆除,采用增压风机和锅炉引风机联合的方式.按照国家环保机关发布《安徽及周边地区重点行业大气污染治理方案》的规定,原有600MW 机组脱硫系统不满足最新推出的排放标准,需要进一步改造和优化.在系统运行中,以湿法脱硫工艺为主,入口烟气量为2548209m3/h,其中的二氧化硫浓度是4462mg/m3,预期脱硫效率达到95%.当前吸收塔建成四层喷淋空塔,对近几年脱硫排放流量进行统计,大约在115~170mg/m3 范围内,而安徽地区2017 年的执法排量为50mg/m3以内,改造目标要保证脱硫效率高于99%,且二氧化硫浓度小于35mg/m3[2].
3 600WM 机组烟气脱硫废水处理流程
3.1 废水中和
在废水中和系统运行中,添加适当的石灰浆液,在不断搅拌下,使得pH 值由5.5 提高到9.0.
3.2 重金属沉淀
在加入石灰浆液后,废水pH 值提升后,促进废水中铜离子、锌离子、铁离子等重金属离子的化学反应,形成氢氧化物沉淀,由于三价重金属离子相比于二价重金属离子更易于沉淀,在废水pH 值达到9.0 以上后,重金属离子直接生成难溶性氢氧化物.此时,石灰浆液中的钙离子会和负价氟离子中和,形成CaF2 或是Ca（AsO3）2,反应箱中添加适量的有机硫化物,与Pb2+和Hg2+进行反应,形成难溶性硫化物[3].
3.3 絮凝反应
通过上述沉淀反应后,还有一些细小分散的胶体物质或是颗粒没有被处理,还要在絮凝箱中加入絮凝剂,使得这些胶体物质和细小颗粒凝聚成大颗粒进行沉淀,并在出口处添加PAM 等助凝剂,减少颗粒表面张力,促进颗粒的成长和形成,形成氢氧化物与硫化物,细小颗粒会凝聚变大而形成絮状物沉淀,使得悬浮物也随之沉降.
3.4 浓缩澄清
絮凝结束后,经过处理的废水会流入带有搅拌器的浓缩池中,这些絮凝物会直接在浓缩池底部形成絮状污泥,而上部分都是净水,系统会将底部的絮状污泥排放至污泥缓冲箱中,通过污泥脱水设备进行脱水处理.同时,上部分净水会溢出到出水箱处,若净水pH 值、悬浮物均达到排放标准,则可以直接利用出水泵进行排放,否则会重新融入废水反应池中循环处理.
4 600MW 机组烟气脱硫废水处理的改造设计方案
4.1 提高吸收塔的喷淋层高度
为了满足现行的排放标准和提高600MW 机组烟气脱硫废水处理系统的脱硫效率,可以从吸收塔改造入手,对吸收塔原有设备进行改造,增加其喷淋层数量,保留原来吸收塔的浆液循环泵,仔细核对吸收塔荷载,再增设两台12000m3/h 容量的浆液循环泵,配以对应的喷嘴、管道和喷淋层,其后增设的浆液循环泵必须安装在原来的吸收塔上,根据实际需求还可以安装新的塔外浆池.原有吸收塔直径大约是16.5m,其浆池区高度为11.5m,处理容积达到2300m3,由于增设两台循环泵,缩短了原有的浆液循环停留时间,需要设计人员提高吸收塔反应浆池的容量,将其扩增到3200m3,浆池高度增至15.5m,另外,吸收塔入口和出口都要抬高至少2m,在保证原有氧化风机不变的情况下,为了符合压力需求,将氧化空气喷换成布气管式,以满足处理要求.改造后,大大提升了吸收塔液气比,使得烟气停留时间和浆液停留时间得到增加,并在吸收塔内部增设旋汇耦合与托盘装置,提高吸收塔脱硫效率,符合99%以上脱硫效率的标准.
4.2 采用双吸收塔串联工艺
为了满足现行的排放标准和提高600MW 机组烟气脱硫废水处理系统的脱硫效率,可以采用双吸收塔串联工艺,由于单级吸收塔脱硫无法符合现有的排放标准,可把锅炉烟气以两台吸收塔串联的方式进行改造,形成新型脱硫工艺,提高脱硫效率,降低有毒气体的排放量.如图1 所示,在保证原有吸收塔不变的情况下,在增加风机位置增设新的吸收塔,考虑到燃煤电厂场地的局限性,把原来的吸收塔当成二级吸收塔,而新增设的吸收塔当成一级吸收塔,设计三层喷淋层,其浆液循环泵流量为10000m3/h,烟道系统阻力也要提高到1200Pa,实现系统优化改造的目标[4].
在这一改造方案中,保证原来的吸收塔系统不变,增设一个新的吸收塔,其设计结构和原来的吸收塔相同,配置喷淋层和氧化空气装置,形成600MW 机组双吸收塔串联脱硫系统.
相比于原来单级的吸收塔而言,双吸收塔串联脱硫系统以分级脱硫为主,大大提高了脱硫效率,而新增设的吸收塔选择单独施工,以缩短停机时间,脱硫效率比较稳定.
4.3 采用双吸收塔双循环工艺
遵循双吸收塔串联的理念,构建双吸收塔双循环烟气脱硫系统,二级吸收塔取消强制循环泵的设置,将其取替为旋流器供浆泵与旋流器,利用旋流器底流域溢流进行塔间浆液的调节,并安装石膏浆液返回泵.在此基础上,一级吸收塔和二级吸收塔在实际运行中,由于pH 值、密度等参数差距大,可以组建两个独立的浆液循环系统,即为双循环[5].
在系统运行中,一级吸收塔浆液pH 值在4.5~5.3 范围内,二级吸收塔浆液pH 值在5.8~6.4 范围内,保持pH 值,提高脱硫效率,并降低液气比,使得循环泵运行能耗保持在最低状态,符合低排低耗的标准.在系统运行中,通过对原有吸收塔脱硫系统的改造,大大强化了浆液功能分区,实现整个工艺反应过程的精细化控制,设备可靠性较高.
5 结语
综上所述,为了满足现行的排放标准,火电厂要对600WM 机组烟气脱硫废水处理系统进行改造和优化,提高吸收塔的喷淋层高度,采用双吸收塔串联工艺和双吸收塔双循环工艺,提高脱硫效率,降低有害物质的排放量,进而促进火电厂的可持续健康发展.
【参考文献】
【1】张茕.菏泽电厂2X600WM 机组烟气脱硫废水处理设计探讨[J].江西建材,2016(10):280.
【2】邓永利.火力发电机组烟气脱硫装置废水处理系统的改造[J].电力系统装备,2016(3)：225.
【3】杨红梅,胡光富,黄文凤,等.电厂湿法烟气脱硫废水处理工艺及运行分析[J].中国科技博览,2009(21):236.
【4】郭行义,向朝虎.当涂电厂脱硫废水处理存在的主要问题及其对策[J].科技与企业,2015(15):227.
【5】谢文清.烧结机头烟气脱硫废水处理及工艺设计[J]. 中国有色冶金,2015,44(6):58-60.
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