论文部分内容阅读
【摘要】火电厂湿法石灰石—石膏烟气脱硫工艺产生的废水经处理后直接排放，造成环境污染和水资源浪费。处理后的水质达到回用标准，可回用至机组灰渣水一体化系统，但运行中发现回用水量大，造成水平衡失调。处理后的脱硫废水可以通过增加另一用户的方式，回用至燃料冲洗水系统。经试验论证和运行方式优化调整后，达到脱硫废水“零排放”要求，实现经济效益和环保效益双赢。
【关键词】脱硫废水系统；回用；渣水一体化；燃料冲洗水；运行优化；零排放
引言
广东粤电靖海发电有限公司一期1号、2号600MW超临界燃煤发电机组，3号、4号1000MW超超临界燃煤发电机组，总装机容量为3200MW，同步建设烟气脱硫装置，脱硫工艺采用湿石灰石—石膏工艺，每炉一塔。随着国家对环保的要求越来越高，特别针对企业废水排放更加严格。广东粤电靖海发电有限公司脱硫系统产生的废水经处理后达标排放，一方面造成了水源的浪费，破坏了整个脱硫系统的水平衡[1]，另一方面与公司提出的“废水零排放”要求不符[2]，特别是当脱硫废水系统由于加药故障或吸收塔需要连续排废水的工况时[3]，虽经脱硫废水系统处理，但最终水质仍达不到排放要求，造成水体污染，带来环境问题，引起社会矛盾，给企业和谐发展带来阻力[4]。
1、系统改造优化
燃煤中含有的元素包括F、Cd、Hg、Pb、Ni、As、Se、Cr等，这些元素随烟气溶解进入脱硫浆液中，在浆液反复循环使用中富集，脱硫用的石灰石中杂质在吸收塔内积累，最终形成浓度超过排放标准的废水，为维持脱硫系统Cl-等的平衡，需要定时从吸收塔内排出废水。2×600MW机组和2×1000MW机组分别设置一套脱硫废水系统，见图1。两套系统出力按机组FGD废水总容量设计，分别为20m3/h和24m3/h。
经脱硫废水处理系统后，水中过饱和盐类和重金属离子会沉淀出来，通过澄清浓缩池将沉淀与水分离开，泥渣送入压滤机处理[5]，清水排放值分别为：悬浮物<60mg/L，20℃的pH值为6～9，CODCr<90mg/L，BOD5<20mg/L，均达到广东省DB44/26-2001《水污染排放限值》（DB44/26-2001）第二时段一级标准，说明达标后的水质可以再回用。
1.1脱硫废水排放至灰渣系统
电厂除渣系统为闭路循环水力除渣，由冲洗水系统和灰渣处理系统组成。灰渣系统废水直接送至渣水一体化系统，在渣水一体化系统经沉淀、过滤等工序净化后，输入灰渣系统清水池。冲洗水泵从清水池取水后，出水分别送捞渣机、渣泵房、灰库、除尘器地面冲洗等。清水池补水包括渣水一体化系统回水池的回水、工业废水处理系统最终中和池回用水和工业水系统的工业水。捞渣机、渣池、灰库、除尘器地面冲洗等排污水返回渣水一体化处理系统进行处理。经分析脱硫废水处理后最终产生清水，水质较好，因此将这部分水排入渣水一体化系统，经进一步沉淀、过滤后回用至灰渣冲洗水系统。脱硫废水回用至渣水一体化系统后，一方面从源头上杜绝废水外排，另一方面脱硫废水回用间接减少了清水池补水约40m3/h，降低机组水耗值。系统改造后，#1～#4机组脱硫废水直接排放至#1、#2锅炉渣水一体化系统中，通过清水池澄清后由锅炉冲洗水泵供灰库冲洗、捞渣机补水两种用途，多余的废水通过溢流口溢流至#1、#2机组排水槽，通过排水槽提升泵输送至工业废水站，在废水站稀释达标后排放。目前的处理方式未能完全达到废水零排放目标。2013年环保验收检查期间将脱硫废水回收到工业废水系统后，水质发生变化，针对这种情况，特在原有系统改造基础上，增加一路处理后的脱硫废水排至输煤冲洗水系统。
1.2脱硫废水排放至输煤冲洗水系统
输煤系统冲洗水泵房清水池经冲洗水泵升压后送至煤场和煤码头，供各系统喷淋冲洗及各转运站清洗地面使用。煤场四周设排水沟，雨水和含煤废水排入煤场沉淀池，煤场、栈桥冲洗水经收集后也排入煤场沉淀池。经过初步沉淀后，煤场沉淀池上部清液送至工业废水处理系统处理后回收利用[6]。煤场清水池补水来自两个方面：工业废水处理后的废水回用水和工业水，见图2。
为验证脱硫废水排至输煤冲洗水系统的可行性，2014年6月11日在燃料#3圆形煤仓进行煤场喷淋试验。煤场整周有15个喷枪，其中煤场门口的3个喷枪因喷淋后直接排至门口水泥板上导致废水流淌而不使用该3个喷枪，因此煤场有10个～12个喷枪可用。每个喷枪在燃料冲洗水泵开启后流量可达29.8m3/h，10个喷枪每2min可达流量10m3。本次试验中，打开一个喷枪喷3min，噴淋水量1.5m3，煤场检查的情况为：a） 煤场平整煤堆（堆取料机采煤过的煤堆）在表面喷淋1.5m3水后，在煤层表面刮板刮过的沟痕中形成局部水流，但经过5min后，水流长度约10m～15m后水渗透进入煤层；b） 山丘状的煤堆表面喷淋水量1.5m3后，观察煤层表面，发现喷淋的水未形成水流现象，直接渗透进入煤层。
1.2.1煤场接收废水的可行性a） 理论计算：煤场直径120m，计算煤场煤堆积表面积约10000m2，煤场每日接收喷淋水80m3，煤场表层渗透进入煤层水的厚度为8mm；每日每个煤场日上煤6750t，80m3喷淋水如均匀掺入燃煤中，则燃煤水分增加1.12%，不会造成燃煤水分过大成为煤浆状。因此理论上，煤场喷洒水时可行的；b） 试验状况：结合试验状况，根据以上估算，在2h内煤场喷枪喷淋一次，消耗用水10m3，每天应可以接收约80m3废水，该部分废水分时段喷洒进入煤场内，在24h内，该部分水会逐渐渗透进入煤层，并有部分水经过堆取料机输送至锅炉原煤斗、制粉系统内，最终进入炉膛燃烧，因此煤场接收废水是可行的。
1.2.2脱硫废水排入燃料沉淀池的可行性，经统计，目前#1、#2机组脱硫废水日排放量79m3/d，#3、#4机组脱硫废水日排放量为134m3/d，则#1～#4机组脱硫废水总排放量为213m3/d，除去灰库、捞渣机用水量40m3/d，日需排放至燃料沉淀池的水量为173m3/d，该厂共有4个煤场，平均每个煤场需接收43.25m3/d的脱硫废水排放量。燃料沉淀池处理系统每日处理水量不低于200m3/d，系统每个煤水净化器处理量设计为100m3/h，共两个净化器，实际处理量为100m3/h×2=200m/h。因此该部分废水可以通过沉淀池处理。通过两次改造和优化，新增加#1～#4机组脱硫废水系统的两个用户，分别为渣水一体化系统和输煤冲洗水系统，并在两条管线分别设置阀门，方便运行人员切换，如图3。 2、脱硫废水运行方式优化
#1～#4机组脱硫废水改造后，需要适当调整废水系统运行方式，调整如下：
a）600MW机组、1000MW机组脱硫废水系统运行时，废水直接排入燃料沉淀池内；当接到燃料沉淀池已满水、需停止排放的通知后，两套脱硫废水系统开启旁路系统，排放至渣水一体化清水池缓冲，处理结束后，再输送至燃料沉淀池；
b）运行部控制每日#1～#4机组总废水量正常情况下不超过300 t/d，并规定每月单日投运脱硫废水系统，双日停运系统进行压泥操作；
c） 渣水一体化溢流至机组排水槽废水，经过工业废水站处理后不允许外排，直接输送至#1、#2机组和#3、#4机组工艺水箱内；
d）定期由脱硫废水向渣水一体化系统内排水作为补水用，渣水一体化用水供给#1、#2炉捞渣机、灰库冲洗用水，每周统计一次废水系统水平衡报表。
e）燃料部制定圓形煤仓喷淋定期工作，每日消耗300m3/d水量（日均每个煤仓75m3/d），采用定时喷淋方式，每2h喷淋一次，每次喷淋流量40（平均每个煤仓10m3，如沉淀池水量过多时可以增加喷淋量）；
f）环保专责每周检查废水系统的实际运行状况，发现废水有外排、溢流现象要及时通报相关部门处理。
3、结语
经过两次系统改造和脱硫废水系统运行方式优化调整后，实现脱硫废水“零排放”的目的，节约水资源，保证脱硫系统吸收塔内浆液质量，促进整个FGD系统安全稳定运行，在达到环保要求的同时也实现节能降耗，取得环保效益和经济效益双赢。
参考文献
[1]李占元，庄文军，罗海荣，等.电厂工业废水回收利用技术研究[J].广东电力，2008，21（11）：54-56.
[2]杨佳珊，黄涛.火电厂废水处理后回用于烟气脱硫系统的可行性[J].东北电力技术，2007（11）：35-37.
[3]王辉，王少权，陈英旭.石灰石—石膏湿法烟气脱硫的水平衡问题探讨[J].环境污染与防治，2008，30（8）：82-89.
[4]杨春雨.火电厂水平衡试验与废水零排放研究[D].北京：北京交通大学土木工程学院，2008.
[5]申利芬.湿法烟气脱硫工程冲洗水系统的改进优化[J].工业安全与环保，2008，34（8）：4-5.
[6]周至祥，段建中，薛建明.火电厂湿法烟气脱硫技术手册[M].北京：中国电力出社，2006.
作者简介
张亚，1988年生，男，安徽宿州人，2011年毕业于东北电力大学化学工程学院环境工程专业，助理工程师。
【关键词】脱硫废水系统；回用；渣水一体化；燃料冲洗水；运行优化；零排放
引言
广东粤电靖海发电有限公司一期1号、2号600MW超临界燃煤发电机组，3号、4号1000MW超超临界燃煤发电机组，总装机容量为3200MW，同步建设烟气脱硫装置，脱硫工艺采用湿石灰石—石膏工艺，每炉一塔。随着国家对环保的要求越来越高，特别针对企业废水排放更加严格。广东粤电靖海发电有限公司脱硫系统产生的废水经处理后达标排放，一方面造成了水源的浪费，破坏了整个脱硫系统的水平衡[1]，另一方面与公司提出的“废水零排放”要求不符[2]，特别是当脱硫废水系统由于加药故障或吸收塔需要连续排废水的工况时[3]，虽经脱硫废水系统处理，但最终水质仍达不到排放要求，造成水体污染，带来环境问题，引起社会矛盾，给企业和谐发展带来阻力[4]。
1、系统改造优化
燃煤中含有的元素包括F、Cd、Hg、Pb、Ni、As、Se、Cr等，这些元素随烟气溶解进入脱硫浆液中，在浆液反复循环使用中富集，脱硫用的石灰石中杂质在吸收塔内积累，最终形成浓度超过排放标准的废水，为维持脱硫系统Cl-等的平衡，需要定时从吸收塔内排出废水。2×600MW机组和2×1000MW机组分别设置一套脱硫废水系统，见图1。两套系统出力按机组FGD废水总容量设计，分别为20m3/h和24m3/h。
经脱硫废水处理系统后，水中过饱和盐类和重金属离子会沉淀出来，通过澄清浓缩池将沉淀与水分离开，泥渣送入压滤机处理[5]，清水排放值分别为：悬浮物<60mg/L，20℃的pH值为6～9，CODCr<90mg/L，BOD5<20mg/L，均达到广东省DB44/26-2001《水污染排放限值》（DB44/26-2001）第二时段一级标准，说明达标后的水质可以再回用。
1.1脱硫废水排放至灰渣系统
电厂除渣系统为闭路循环水力除渣，由冲洗水系统和灰渣处理系统组成。灰渣系统废水直接送至渣水一体化系统，在渣水一体化系统经沉淀、过滤等工序净化后，输入灰渣系统清水池。冲洗水泵从清水池取水后，出水分别送捞渣机、渣泵房、灰库、除尘器地面冲洗等。清水池补水包括渣水一体化系统回水池的回水、工业废水处理系统最终中和池回用水和工业水系统的工业水。捞渣机、渣池、灰库、除尘器地面冲洗等排污水返回渣水一体化处理系统进行处理。经分析脱硫废水处理后最终产生清水，水质较好，因此将这部分水排入渣水一体化系统，经进一步沉淀、过滤后回用至灰渣冲洗水系统。脱硫废水回用至渣水一体化系统后，一方面从源头上杜绝废水外排，另一方面脱硫废水回用间接减少了清水池补水约40m3/h，降低机组水耗值。系统改造后，#1～#4机组脱硫废水直接排放至#1、#2锅炉渣水一体化系统中，通过清水池澄清后由锅炉冲洗水泵供灰库冲洗、捞渣机补水两种用途，多余的废水通过溢流口溢流至#1、#2机组排水槽，通过排水槽提升泵输送至工业废水站，在废水站稀释达标后排放。目前的处理方式未能完全达到废水零排放目标。2013年环保验收检查期间将脱硫废水回收到工业废水系统后，水质发生变化，针对这种情况，特在原有系统改造基础上，增加一路处理后的脱硫废水排至输煤冲洗水系统。
1.2脱硫废水排放至输煤冲洗水系统
输煤系统冲洗水泵房清水池经冲洗水泵升压后送至煤场和煤码头，供各系统喷淋冲洗及各转运站清洗地面使用。煤场四周设排水沟，雨水和含煤废水排入煤场沉淀池，煤场、栈桥冲洗水经收集后也排入煤场沉淀池。经过初步沉淀后，煤场沉淀池上部清液送至工业废水处理系统处理后回收利用[6]。煤场清水池补水来自两个方面：工业废水处理后的废水回用水和工业水，见图2。
为验证脱硫废水排至输煤冲洗水系统的可行性，2014年6月11日在燃料#3圆形煤仓进行煤场喷淋试验。煤场整周有15个喷枪，其中煤场门口的3个喷枪因喷淋后直接排至门口水泥板上导致废水流淌而不使用该3个喷枪，因此煤场有10个～12个喷枪可用。每个喷枪在燃料冲洗水泵开启后流量可达29.8m3/h，10个喷枪每2min可达流量10m3。本次试验中，打开一个喷枪喷3min，噴淋水量1.5m3，煤场检查的情况为：a） 煤场平整煤堆（堆取料机采煤过的煤堆）在表面喷淋1.5m3水后，在煤层表面刮板刮过的沟痕中形成局部水流，但经过5min后，水流长度约10m～15m后水渗透进入煤层；b） 山丘状的煤堆表面喷淋水量1.5m3后，观察煤层表面，发现喷淋的水未形成水流现象，直接渗透进入煤层。
1.2.1煤场接收废水的可行性a） 理论计算：煤场直径120m，计算煤场煤堆积表面积约10000m2，煤场每日接收喷淋水80m3，煤场表层渗透进入煤层水的厚度为8mm；每日每个煤场日上煤6750t，80m3喷淋水如均匀掺入燃煤中，则燃煤水分增加1.12%，不会造成燃煤水分过大成为煤浆状。因此理论上，煤场喷洒水时可行的；b） 试验状况：结合试验状况，根据以上估算，在2h内煤场喷枪喷淋一次，消耗用水10m3，每天应可以接收约80m3废水，该部分废水分时段喷洒进入煤场内，在24h内，该部分水会逐渐渗透进入煤层，并有部分水经过堆取料机输送至锅炉原煤斗、制粉系统内，最终进入炉膛燃烧，因此煤场接收废水是可行的。
1.2.2脱硫废水排入燃料沉淀池的可行性，经统计，目前#1、#2机组脱硫废水日排放量79m3/d，#3、#4机组脱硫废水日排放量为134m3/d，则#1～#4机组脱硫废水总排放量为213m3/d，除去灰库、捞渣机用水量40m3/d，日需排放至燃料沉淀池的水量为173m3/d，该厂共有4个煤场，平均每个煤场需接收43.25m3/d的脱硫废水排放量。燃料沉淀池处理系统每日处理水量不低于200m3/d，系统每个煤水净化器处理量设计为100m3/h，共两个净化器，实际处理量为100m3/h×2=200m/h。因此该部分废水可以通过沉淀池处理。通过两次改造和优化，新增加#1～#4机组脱硫废水系统的两个用户，分别为渣水一体化系统和输煤冲洗水系统，并在两条管线分别设置阀门，方便运行人员切换，如图3。 2、脱硫废水运行方式优化
#1～#4机组脱硫废水改造后，需要适当调整废水系统运行方式，调整如下：
a）600MW机组、1000MW机组脱硫废水系统运行时，废水直接排入燃料沉淀池内；当接到燃料沉淀池已满水、需停止排放的通知后，两套脱硫废水系统开启旁路系统，排放至渣水一体化清水池缓冲，处理结束后，再输送至燃料沉淀池；
b）运行部控制每日#1～#4机组总废水量正常情况下不超过300 t/d，并规定每月单日投运脱硫废水系统，双日停运系统进行压泥操作；
c） 渣水一体化溢流至机组排水槽废水，经过工业废水站处理后不允许外排，直接输送至#1、#2机组和#3、#4机组工艺水箱内；
d）定期由脱硫废水向渣水一体化系统内排水作为补水用，渣水一体化用水供给#1、#2炉捞渣机、灰库冲洗用水，每周统计一次废水系统水平衡报表。
e）燃料部制定圓形煤仓喷淋定期工作，每日消耗300m3/d水量（日均每个煤仓75m3/d），采用定时喷淋方式，每2h喷淋一次，每次喷淋流量40（平均每个煤仓10m3，如沉淀池水量过多时可以增加喷淋量）；
f）环保专责每周检查废水系统的实际运行状况，发现废水有外排、溢流现象要及时通报相关部门处理。
3、结语
经过两次系统改造和脱硫废水系统运行方式优化调整后，实现脱硫废水“零排放”的目的，节约水资源，保证脱硫系统吸收塔内浆液质量，促进整个FGD系统安全稳定运行，在达到环保要求的同时也实现节能降耗，取得环保效益和经济效益双赢。
参考文献
[1]李占元，庄文军，罗海荣，等.电厂工业废水回收利用技术研究[J].广东电力，2008，21（11）：54-56.
[2]杨佳珊，黄涛.火电厂废水处理后回用于烟气脱硫系统的可行性[J].东北电力技术，2007（11）：35-37.
[3]王辉，王少权，陈英旭.石灰石—石膏湿法烟气脱硫的水平衡问题探讨[J].环境污染与防治，2008，30（8）：82-89.
[4]杨春雨.火电厂水平衡试验与废水零排放研究[D].北京：北京交通大学土木工程学院，2008.
[5]申利芬.湿法烟气脱硫工程冲洗水系统的改进优化[J].工业安全与环保，2008，34（8）：4-5.
[6]周至祥，段建中，薛建明.火电厂湿法烟气脱硫技术手册[M].北京：中国电力出社，2006.
作者简介
张亚，1988年生，男，安徽宿州人，2011年毕业于东北电力大学化学工程学院环境工程专业，助理工程师。