600W M机组烟气脱硫废水处理设计探讨

李建

（安徽淮南平圩发电有限责任公司，安徽 淮南 232089）

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，将氧化空气喷枪换成布气管式，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]。

图1 600MW机组双吸收塔串联脱硫系统

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。