湿法脱硫除尘技术优化与工业碱性废水循环利用

摘" " " 要：为解决湿法脱硫工艺废水处理难题，提高燃煤锅炉除尘脱硫废水循环利用率，以湿法除尘工艺特点与废水水质为切入点，结合工业碱性废水治理工程实践经验，通过对现有湿法脱硫工艺废水治理技术的深入分析，发现通过中和处理、沉降、絮凝、浓缩澄清等工艺手段，可以实现湿法脱硫工艺废水的无害化处理，可显著提升湿法脱硫工艺的经济效益，减少环境污染。

关" 键" 词：燃煤锅炉；湿法脱硫除尘；脱硫废水；循环利用

中图分类号：X703" " " " 文献标识码： A" " " 文章编号： 1004-0935（2023）05-0685-04

湿法脱硫工艺已广泛用于燃煤锅炉烟气除尘脱硫过程，湿法脱硫产生的工艺废水可以循环利用，且循环过程中不易产生磨损、腐蚀、结垢等各项问题，因此湿法脱硫在燃煤烟气处理中得到了广泛应用。由于我国水资源分布不均匀，在一些缺水严重地区，湿法脱硫应用过程中会出现用水紧张现象。因此，湿法脱硫的工艺废水处理和循环利用问题是湿法脱硫工艺的重点研究课题。

1" 燃煤锅炉湿法脱硫、除尘废水特点

及工艺

煤炭的高温燃烧，会把原煤中含有的硫、氮、氰等元素转化为SO2、NOX等有害气体，最终燃烧所产生的有害气体和粉尘将会随烟气排入大气中，造成严重污染。湿法脱硫工艺使烟气通过喷淋系统让烟气与除尘水充分接触，将各种物质溶于水中。烟气中SO2溶于水后会生成HSO4-离子，当HSO4-离子含量不断增加，会使水的酸性加强， pH值迅速降低。另一方面，烟气中未燃尽颗粒和已燃尽烟尘将通过不同途径大量融入除尘水中，这将会导致除尘废水中悬浮物增多 [1]。除尘废水经反复沉淀后可循环利用，但多次循环后废水中微小悬浮物将不断积累，同时HSO4-大量融入，水质迅速恶化。循环过程最终会导致除尘系统堵塞、设备腐蚀，严重影响系统长期稳定运行。

湿法脱硫除尘废水水质的情况如表1所示。锅炉运行过程中，想要保障锅炉除尘系统和循环系统的长期高效运行，必须处理好工艺废水，使废水水质能达到稳定运行标准。从工程实际运行总结，处理后水的pH值应当处于6～8之间[2]。

2" 锅炉湿法除尘废水治理技术

2.1" 中和处理

以常见的中小型燃煤锅炉为例，其湿法除尘废水循环系统的沉淀池容积小，致使废水处理过程中沉降不完全。同时由于循环周期相对较短，被除尘水吸收的SO2所产生的HSO4-离子无法及时与烟尘中的碱性物质中和，导致废水pH值偏低，悬浮物大量增加，最终使循环系统发生堵塞和严重腐蚀[3]。在实际运行过程中，通过有效的中和技术降低水中的HSO4-离子的浓度，可以保持循环系统长期稳定运行。同时在具体处理过程中，还应当通过净化工艺，降低水中悬浮物的浓度[4]。

中和处理发生的主要化学反应如下：

SO42-+Ca2+=CaSO4。" " " " " （1）

由于石灰具有价格低、来源广等优点，中小型湿法除尘废水常用投放石灰来治理。除处理成本低外，采用该方法另一项重要原因就是适用范围广，该方法对不同类型的酸性废水均具有较强的处理能力[5]。但该法在应用过程中也存在石灰溶解难等缺点。石灰在水中分散性较差，在发生中和反应过程中，往往会被已生产的CaSO4覆盖，致使无法继续进行反应，从而降低反应效率[6]。此外，存在于烟气中的CO2也会影响SO42-中和反应，这些均导致石灰对酸性除尘废水的中和效率偏低。中和反应产生的大量泥渣，存在清理困难、环境污染等诸多隐患，是影响投放石灰工艺运行效果的主要因素。

工业碱中和性能优于石灰，但其价格要比生石灰高，这是限制工业碱应用的主要原因[7]。我国工业生产每年均产生大量碱性废水，如造纸废水中会含有一定量的NaOH。利用碱性废水中和酸性除尘废水，不仅来源广泛，而且废水中的碱性物质具有高度分散性，其反应过程具有较高的除尘效率高、成本低等特点，并且能避免生石灰法的大量缺陷[8]。此外，各地在采用碱性工业废水稀释后，作为除尘用水，将其直接通入到锅炉除尘系统，能够取得良好的烟气脱硫和除尘效率，并且通过处理后，排放的废水的pH值能处于6～7之间，达到了以废治废的效果[9]。

脱硫除尘后的废水因为含有原碱性污染物，因此在排放和循环利用前需做好相应的净化处理，具体处理多以炉渣过滤为主，也有些地区利用生化方式进行净化处理，或者应用混凝气浮处理，此类处理虽会导致除尘的费用有所提高，但脱硫除尘后废水可以循环利用。以碱性工业废水联合脱硫除尘工艺已取得了不错的经济效益，表2为我国部分中小型锅炉采用碱性工业废水处理工艺取得的效果。

通过分析燃烧过程中生产的滤渣发现，炉渣中含有氧化铁、氧化硅、氧化钙等可溶性碱物质。炉渣与除尘废水的长时间接触，会导致可溶性碱性物质逐渐渗入废水，中和废水中的酸性物质，可使溶液的pH值由3～4逐渐上升到6～7。通过炉渣中和湿法除尘废水，可直接将酸性除尘废水经炽热的炉渣接触过滤[10]。渗入炉渣内的废水将在极短的时间内汽化，引起炉渣爆裂，这将会使炉渣颗粒变得更加细小，从而使炉渣内的碱性物质溶出，达到降低废水中HSO-4离子浓度的最终目的。

2.2" 沉降

沉降过程是通过在废水中加入适量的石灰乳，从而调节混合液的pH值，使混合液中的多数重金属离子发生沉淀反应，转变为难溶的氧化物。石灰浆液中钙离子可以与氟离子发生化学反应，最终生成的氟化钙也是一种难溶于水中的沉淀物[11]。如果石灰乳处理后的废水中重金属离子仍然超标，可适当添加有机硫化物，将重金属离子转变为不溶于水的硫化物。

2.3" 絮凝

流入到絮凝箱中的废水虽已经过沉降处理，但其中仍含有大量悬浮物和细小的胶状体，需要通过添加混凝剂的方式，使悬浮物聚合成更大的悬浮" 物[12]，通过絮凝方法将凝聚胶体和悬浮颗粒从废液中分离，从而有效降低悬浮物量。

2.4" 浓缩澄清

废水在通过一级反应器后，流入一级澄清器中，在该过程中，通过絮凝剂作用得到的絮凝物受重力作用影响会发生沉淀，最终将会聚集在澄清器的底部，逐渐浓缩，最终将会形成泥渣，此时利用刮泥装置，将泥渣从澄清器刮出。通过一级污泥输送泵将污泥送入缓冲罐中。澄清器中清水逐渐上升，最终到达澄清器顶部。

3" 深度处理脱硫废水

废水是燃煤锅炉运行产生的一种主要废弃物，在燃煤过滤运行过程中，如果不通过合理的方式处理好废水，不仅会导致能源浪费，污染环境，而且会可能会对设备造成破坏，因此要做好深度脱硫处理。具体处理方式如下：脱硫废水预处理装置清水箱的废水要经过预热器，经过加热后流进蒸发系统。废水进入热交换器中，加热到沸点，然后将废水送入到除气器中加热，再送入到盐水浓缩器中。在盐水槽中，废水和盐水混合，发生化学反应，盐水通过盐水池后，进入到配箱中。整个系统要循环进行，盐水下落期间形成液膜，此时会有一部分的水被蒸发掉，蒸汽通过消雾气后进入压缩机内，此时蒸汽压力和温度会有所上升，蒸汽被压缩后，温度降低，凝聚成清水，最终获取成品水。此时，利用泵将成品水送回到热切换器中，将热量传递给新进入的" 废水。

此外，在对脱硫废水进行处理过程中，也可以采用改良混凝-沉淀法，该方法的工艺流程如图1所示。固体粉末药剂因为具有调整pH、絮凝络合及反应缓冲等功能的成分组成，并且其在具体应用过程中具有安全、稳定、易运输与存储等特点。同时，该工艺流程在具体应用过程中具有设备少、无需药剂配置、控制系统简单等多项特点，减少了财力和人力消耗，因此具有不错的应用前景。

4" 除尘废水循环利用治理工程特点

4.1" 除尘废水循环与烟气脱硫相结合

燃煤过滤烟气脱硫因为脱硫工艺昂贵的基建投资和运行费用，以及场地和技术等各项因素的限制，对我国的生态环境造成了较为严重的危害。单纯的治理锅炉除尘废水要尽量降低水资源的使用量，但是从实际情况来看，最终取得的经济效益十分有限，如果在问题处理过程中，可以将除尘废水循环处理与过滤烟气脱硫工程两者相结合应用，对锅炉湿法除尘系统进行合理应用，一方面可以达到除尘的目的，另一方面为部门脱硫作业的开展提供有利条件，通过对各种低价高效的脱硫剂进行合理应用，实现烟气脱硫除尘，并且要对脱硫除尘后的废水进行净化，然后对水进行循环应用。该方式的应用，最终可以获取不错的经济效益。

4.2" 合理利用工业废物

中小型锅炉烟气脱硫与湿法除尘废水循环水质净化过程中，可以对各种废物进行合理应用，例如上文提到碱性工业废水，以及燃煤锅炉在运行过程中产生的炉渣、碱性污水、粉煤灰等，完成对烟气和循环水质的科学处理，这样不仅能够扩大处理试剂的来源，而且可以实现废物资源化，降低烟气和循环废水处理基础建设方面的投资，同时也可以减少处理过程中的能源消耗量，这也符合我国节约性社会发展要求。

4.3" 合理结合小型组合工艺

中小型锅炉湿法除尘废水循环治理不能一刀切，要依据实际情况采取不同的方式，将化学和物理处理工艺合理结合在一起，通过该方式可以获取更好的治理效果。例如，有的企业采取碱性废水脱硫除尘-废水絮凝气浮-回用，有的企业则采取将碱性废水与锅炉烟气联合处理方式治理废水和烟气。在具体处理过程中，合理地将不同的小型组合工艺结合在一起，可以提高过滤烟气和废水治理过程中的经济效益和环境效益。

5" 结束语

燃煤锅炉在具体运行过程中长期受废水排放问题的影响，在废水处理过程中应当与节约用水相结合，以节约用水为首要目标，完成对各种废水的合理处理。通过废水脱硫处理工艺，能够使燃煤锅炉废水排放指标达到国家的要求标准，并且可以降低能源消耗。企业在废水处理过程中，应当结合燃煤锅炉和工厂的具体情况，制作一套适合自身的废水处理系统，实现对废水的科学处理。

参考文献：

[1] 王岩，张飏，郭珊珊，等.焦炉烟气脱硫脱硝技术进展与建议[J].洁净煤技术，2017，23（6）：1-6.

[2] 吴勃，王伟东. 煤化工废水零排放处理方法研究[J]. 应用能源技术，2013（3）：1-4.

[3] 李婷，张鑫.高倍率灰钙循环烟气脱硫除尘一体化技术[J].洁净煤技术，2015，21（2）：69-71.

[4] 胡石，丁绍峰，樊兆世.燃煤电厂脱硫废水零排放工艺研究[J].洁净煤技术，2015，21（2）：129-133.

[5] 杜博，张建军，鲁先超. 锅炉投油运行对环保设备的影响和对策[J]. 山东电力技术，2011（6）：58-60.

[6] 康勇，余纪成，鲁佳，等. 纳滤膜深度处理火电厂脱硫废水实验[J]. 热力发电，2017，46（7）：12-19.

[7] 康勇，鲁佳，郭婧. 燃煤锅炉烟气脱硫废水一步法处理工艺试验研究[J]. 热力发电，2015，44（6）：58-62.

[8] 温尚龙，张艳芳. 燃煤锅炉脱硫设计规划[J]. 环境科学与管理，2011，36（4）：65-68.

[9] 鲁佳，康勇，郭婧. 燃煤锅炉烟气脱硫废水处理技术研究进展[J]. 电力科技与环保，2015，31（4）：31-34.

[10] 袁伟中，刘春红，童小忠，等. 燃煤锅炉采用烟气旁路干燥技术实现脱硫废水零排放[J]. 电力科技与环保，2017，33（3）：18-21.

[11] 康勇，余纪成，鲁佳，等. 纳滤膜深度处理火电厂脱硫废水实验[J]. 热力发电，2017，46（7）：12-19.

[12] 马双忱，于伟静，贾绍广，等. 燃煤电厂脱硫废水烟道蒸发产物特性[J]. 动力工程学报，2016，36（11）：894-900.

Abstract：" In order to solve the problem of wastewater treatment of wet desulfurization process and improve the recycling rate of dust removal and desulfurization wastewater of coal-fired boilers， taking the characteristics of wet dust removal process and the nature of wastewater as the entry point， combined with the practical experience of industrial alkaline wastewater treatment engineering， through the in-depth analysis of the existing wet desulfurization process wastewater treatment technology， it was found that the harmless treatment of wet desulfurization process wastewater could be realized by means of neutralization treatment， sedimentation， flocculation， concentration and clarification， which can significantly improve the economic benefits of wet desulfurization process and reduce environmental pollution.

Key words： Coal-fired boiler; Wet desulfurization and dust removal; Desulfurization wastewater; Cyclic utilization