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超低排放改造與脫硫廢水處理的優化探討
1、概述
河南華潤電力首陽山有限公司位于河南省偃師市首陽山鎮，南依隴海鐵路，北臨連霍高速，背靠邙嶺，面向洛河，東距鄭州108公里，西距洛陽市22公里。公司成立于2004年11月11日，公司規劃建設4×600MW國產超臨界燃煤發電機組。
一期工程2×600MW國產超臨界燃煤發電機組一年雙投，#1機組于2006年5月5日投運，#2機組于2006年10月6日投運。同期配套建設兩套煙氣脫硫裝置(FGD)，采用由比曉芙公司提供的脫除SO2的石灰石－石膏濕法工藝，一爐一塔，設計處理煙氣量2989100Nm3/h（濕），脫硫效率大于95％，由山東三融環保工程有限公司采用EPC總承包方式建造。
2、現狀把握
我司#1、2爐電除塵器改造工程分別于2013年6月26日、10月27日完成，并投入運行，目前運行穩定，超低排放改造前電除塵器出口及煙囪入口粉塵濃度分別為32mg/Nm3、13.4mg/Nm3。2013年9月13、23日河南電科院測試結果如下：
受環保大環境及國家環保政策的推動，2014年9月10日國務院發布了《大氣污染防治行動計劃》，隨后，國家發改委、國家環保部、國家能源局聯合發文“關于印發《煤電節能減排升級與改造行動計劃(2014-2020年)》”。三個月后，河南省出臺《2014-2020年煤電節能減排升級與改造行動計劃》，明確要求到2020年，河南省內燃煤發電機組大氣污染物排放濃度原則上接近或達到燃氣發電機組排放限值。具體數值如下表：
當時我司2×600MW機組大氣污染物實際排放情況為：氮氧化物90mg/Nm3、二氧化硫80mg/Nm3、煙塵15mg/Nm3左右，顯然無法滿足新環保標準，必須進行提效改造，以維護公司環保品牌。
我司電除塵器及吸收塔外觀
超低排放改造技術選擇：單塔一體化脫硫除塵除霧深度凈化技術（SPC-3D）
單塔一體化深度凈化技術介紹：單塔一體化脫硫除塵深度凈化技術（SPC-3D）是北京國電清新環保技術股份有限公司自主研發的專有技術，該技術可在一個吸收塔內同時實現脫硫效率99%以上，除塵效率90%以上，滿足二氧化硫排放35mg/Nm3、煙塵排放5mg/Nm3的超低排放要求。
引風機出口煙氣進入吸收塔后，首先經過旋匯耦合裝置，利用流體動力學原理，形成強大的可控湍流空間，使氣、液、固三相充分接觸，提高傳質效率，同時液氣比比同類技術低30%，實現*步的脫硫和除塵。
其次，優化噴淋層結構，改變噴嘴布置方式，提高單層漿液覆蓋率達到300%以上，增大化學吸收反應所需表面積，完成第二步的洗滌，煙氣經旋匯耦合裝置和節能噴淋裝置2次洗滌反應，兩次脫硫效率的疊加，可實現煙氣中二氧化硫可降低至35mg/Nm3以下。
zui后，經脫硫、初步除塵后的煙氣向上經離心管束式除塵裝置進一步完成除塵除霧過程，完成對微米級粉塵和細小霧滴的脫除，實現煙塵低于5mg/Nm3超凈脫除。
單塔一體化深度凈化技術示意圖
1)單塔一體化技術的優點:
（1）脫硫效率高、除塵效率高；
（2）改造工期短、工程量小；
（3）投資低、運行費用低；
（4）系統運行穩定，可靠性高；
（5）*消除“石膏雨”；
（6）解決場地空間不足的影響。
我司成功實現的#1機組超低排放改造是華潤電力*臺600MW及以上機組超低排放改造的機組，也是華潤電力*臺采用SPC一體化脫硫除塵裝置技術的機組。本技術路線節省投資約4000余萬元，運行成本年節約400余萬元。
由上表可看出超低排放改造后在#1、#2爐電除塵出口粉塵信號Ash數據維持原數據不變的情況下，煙囪入口粉塵信號Ash分別由13.4mg/Nm3、12.5mg/Nm3降至1.47mg/Nm3、2.38mg/Nm3，90%左右的粉塵經過除塵除霧器吸收后被沖洗水沖洗攜帶返回吸收塔漿液中，對石膏漿液在吸收塔內的結晶反應產生影響，并附著在石膏晶體表面，導致石膏脫水時在真空皮帶脫水機上形成一層黑色的黏狀物體，致使石膏透氣性差，真空泵負壓升高，石膏含水量升高。
在一定程度上對脫水系統的運行造成了影響，嚴重時將導致漿液品質惡化，脫硫系統無法正常運行。如何做好廢水處理以實現有效降低吸收塔內灰分顯得非常重要。
3、廢水處理運行情況
我司脫硫廢水處理系統為zui初為常規設計，廢水來源于回收水池（主要由石膏旋流器溢流、石膏脫水濾液、濾布沖洗水等組成），廢水進入廢水處理系統后經旋流器分離、加藥、凝聚、調整pH值后，經沉淀澄清后清水排放至#2煤泥沉淀池用于煤場噴灑，泥漿由板框式壓濾機壓制脫水成泥餅后裝車外運。
由于脫硫廢水處理系統經常不能正常穩定運行，對脫硫效率、石膏脫水影響較大，并影響到吸收塔、漿液循環泵等漿液系統設備壽命，因此對廢水處理系統進行改造早已成為我司一項長期攻關項目。
自2009年起，我司就開始了一系列對廢水處理系統進行改造的探索。
3.1廢水排渣倉脫水方案研究
*階段試驗：澄清器底部泥漿直接排入撈渣機。
本試驗設想是希望爐渣對泥漿中固體顆粒能起到吸附作用，但經試驗發現濕渣已基本上沒有什么吸附能力，且泥漿直接排入撈渣機后造成撈渣機溢流量增大，溢流水含固量較大，渣水沉淀池淤積很快，渣水池溢流混濁，未達到預期效果。
第二階段試驗：澄清器底部泥漿排入渣倉，通過渣層過濾泥漿中的固體顆粒。2009年6月10-13日完成渣倉換向擋板改造。6月23日對2A渣倉進行排廢水泥漿試驗，zui初排泥漿量較少，每次排泥約6噸左右，過濾21個小時未濾完，過濾時間過長，但淅出的水樣非常清澈，能夠達到排放要求。
之后我們重點在加快淅水速度、加大排泥漿量上進行攻關，通過對渣倉加裝淅水板、渣倉上部加裝壓縮空氣管對泥漿層人工進行攪動破壞等改造，zui終達到每天排泥兩次、每次約5噸，淅水時間約5～8小時，時間間隔基本與渣倉一天兩次排渣的正常運行方式吻合，脫硫廢水泥漿排渣倉試驗取得初步成效。
后期問題
廢水排渣倉試驗雖然初步做到了每天穩定排放，但該排泥方式經3個月的運行試驗后，仍存在一些問題難以解決。比如加入泥漿后渣倉淅水時間與正常爐渣淅水相比仍然偏長，泥漿滲入爐渣間隙造成爐渣透水性差，渣中含水量大，放渣及渣車行駛中污染嚴重。受渣倉淅水較慢影響，每日排泥漿量還不能*脫硫廢水排放需求，澄清器等設備仍時有堵塞、淤死故障發生。雖然我們對渣倉淅水反復進行改造，但這些問題始終沒能得到很好解決。
3.2廢水噴入煙道蒸發處理方案研究
由于廢水泥漿排渣倉方案始終存在一些難以解決的問題，不能算*成功，因此我們繼續尋求能夠*解決脫硫廢水排放難題的更優方案。2011年中，我們對廢水噴入煙道蒸發處理的方案設想做了深入研究，還成立了相應的SDA項目《實現脫硫廢水*》，對該方案做了可行性分析及風險評估，并做了初步試驗。
通過可行性分析僅能證明脫硫廢水噴入電除塵前煙道蒸發處理具備理論上的可行性，但由于脫硫廢水噴入電除塵前煙道蒸發處理目前在國內僅有理論研究及計算，在美國及日本有少數應用，國內電廠尚無實際應用，帶有試驗性質，因此如實施還存在較大的風險性。該系統投運后由于運行調整、噴嘴磨損腐蝕、管道堵塞等一系列運行中可能出現的負面因素，都可能造成其后的電除塵、煙道等出現嚴重問題：
若進入煙道試驗，因影響因素較多，如系統設置、廢水品質、人為操作、設備缺陷等，均有可能造成噴霧失效，而帶來的后果將非常嚴重，并已做了風險分析。因此，在無法確保噴霧系統*可靠的情況下，zui終決定取消下一步試驗計劃，目前在煙道蒸發處理廢水工藝方面所做研究，做為技術預研及技術儲備。煙道蒸發處理廢水工藝，先進性與風險性共存，且風險極大，在將來可以確保系統可靠的情況下，作為一個真正“*”的處理方案，仍不失為一個比較好的選擇。
3.3廢水排入事故漿液箱沉淀分層排放方案研究
在廢水蒸發處理方案研究告一段落后，2012年我們繼續對脫硫廢水問題進行探討和研究，重點仍放在拋開壓濾機排泥及盡量減少加藥處理環節兩方面。
3.3.1利用事故漿液箱沉淀分層排放試驗：
在真空皮帶脫水機脫泥試驗取得一定進展后，我們發現問題歸結到了需要更大的澄清器以及專門的脫水設備上，這都需要不小的改造資金。zui終我們想到了事故漿液箱，容積足夠大，且我司事故漿液箱采用脈沖懸浮系統而非攪拌器，因此具備短期沉淀后仍能正常攪動的特性，平常又基本閑置，*可以作為沉淀箱使用。
3.3.2事故漿液箱沉淀及分層排放方案：
事故漿液箱中部加裝排放門，吸收塔石膏脫水后（密度1130kg/m3）一部分漿液直接排入事故漿液箱內進行分層沉淀澄清，期間加入一定量的中水泥漿，中水泥漿中所含Ca(OH)2即可調節廢水pH值又可沉淀一部分重金屬離子。漿液經沉淀后上部澄清水從中部排放門排放，底部濃漿經脈沖懸浮后直接打回吸收塔，仍按系統需求正常進行石膏脫水。
3.3.4事故漿液箱排放試驗
事故漿液箱排放試驗從2012年10月底開始，經初期不斷對進漿、沉淀、排放的周期進行摸索、調整及優化，逐步穩定在沉淀期24小時，每日平均排放200噸，能夠滿足脫硫系統正常運行對廢水排放的要求。排放水重金屬、pH值、COD等等參數均合格，對脫硫系統正常運行未造成不良影響。
超低排放改造后漿液中的含塵量有所增加，對漿液的品質和脫水系統的運行造成一定的影響，石膏含水量偏高，脫水系統運行時間延長。我司增加一個廢水澄清箱以加大廢水處理能力，廢水處理的進一步優化和處理仍是我們努力的方向。
3.4后續優化設想
下一步我們仍將對該系統繼續進行優化、完善：
將沉淀澄清后的水在廠內尋找出路，如排至撈渣機，作為渣水補充水。澄清水廠內回用方案將作為重點優化方向，如果廠內回用能夠實現，則今后加藥或脫水設備等運營、改造成本都將不存在，這是經濟效益*的優化方向。
4總結
脫硫廢水處理系統不能穩定可靠運行，很多脫硫電廠都存在的問題。本文通過華潤首陽山電廠在脫硫廢水處理系統方面幾年來所做的探討和試驗，做了粗淺分析和總結，有我們走過的彎路，也有創新性的思維。目的在于拋磚引玉，通過與各兄弟廠的交流取長補短，共同解決脫硫廢水處理系統問題。對各運行廠來說，可參考我們所做過的工作，根據本廠實際情況，進一步深化研究，找出更適合本廠的解決方案，來保證脫硫系統的安全穩定運行。