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1、废水处理方式对脱硫系统杂质离子含量影响的研究（北京源深节能技术有限责任公司北京市海淀区100142）摘要：石灰石/石膏湿法脱硫工艺是目前世界上应用最广泛、技术最成熟的SO2 脱除技术，约占全部烟气脱硫工艺（FGD）安装容量的70%。其中脱硫废水系统 对整套系统的处理能力影响最大。木文以某电厂脱硫废水处理系统为例，建立了 两个模型，详细计算了杂质离子在整个FGD系统中的转移过程，并分析该电厂 废水处理系统改造前后对废水的处理能力。木文对现场技术人员的分析杂质离子 在整个FGD系统中的转移、分析废水水质严重偏离设计值和新改造的废水系统 处理杂质离子的能力只有一定的参考价值。关键词：脱硫；废水；改造
2、；杂质离子引言：某电厂1000MW机组脱硫系统在运行过程中，经常出现吸收塔浆液起泡、脱硫效率下降等现象。经分析，其原因主要是因该电厂煤质变差、 电除尘效果不理想导致整个脱硫系统超负荷运转，同时脱硫用石灰石粉质量差, 其中酸不溶物成分超标，造成脱硫废水系统压力大，远高于废水系统设计对杂质 离子（主要括Mg2+、Cl-、Fe3+、F-等）处理能力，导致浆液中起泡、脱硫效 率下降。为此该电厂委托脱硫厂家对脱硫废水系统进行了改造。1 .脱硫废水系统改造方案 1.1改造前废水系统：改造后脱水系统新增一个滤液箱及滤液泵，将石膏脱水系统的气液分离 罐下端管道联入新增滤液箱，使石膏通过脱水皮带产生的滤液直接流
3、入新增滤液 箱，再通过新增的滤液泵将滤液输送至废水三联箱，即将石膏滤液直接引入三联 箱进行处理。木次实验通过对改造前后废水处理系统进行大量取样和检测，并进行数据分析，详细讨论了改造前后两套废水处理系统对杂质离子的处理能力。2. 实验方案2.1根据FGD入口烟气流量、S02浓度、部分月份FGD部分运行数据、 石灰石、石膏、浆液等化验数据及废水处理设备的运行参数，核算改造前后设备 对杂质离子的处理能力；2.2设定二种工况：A工况：在当前工况，按照废水处理系统改造前状况运行；B工况：在当前工况，按照废水处理系统改造后状况运行。3. 实验模型及计算结果在FGD正常运行的过程中,浆液中对脱硫系统有害离子
4、主要有CI-、Mg2+ 以及其他少量杂质离子，如AI3+、Fe3+等。CI-在FGD系统设计吋己经作了深入 的讨论，CI-主要造成金属管道或设备的氯腐蚀，但对吸收塔内S02吸收反应影 响较小。在FGD运行的过程中，反而因Mg2+浓度过高造成的影响比比皆是，例 如引起浆液起泡、石灰石反应速度受限以及石膏脱水差等现象。本文重点讨论废 水系统对Mg2+处理的能力，其他杂质离子（如Cl-、AI3+、Fe3+等）的处理效果 与Mg2+相同。3.1假设模型式中：=石灰石消耗量，kg/h；=烟7气流量，kNm3/h,见表1;=原烟气中S02含量，mg/Nm3,见表1;=脱硫率，设计值96.3%;=CaC03
5、 的摩尔量，100.09kg/kmol；=S02 的摩尔量，64.06kg/kmol；=石灰石纯度，经化学检验为89.62%;=钙硫比，设计值为1.03。结果：在A、B工况下：机组石灰石耗量为6308Kg/小吋，即151.4t/天。每天进入FGD系统的Mg2+质量 即计算消耗石灰石中实际Mg的含量。式中：为每天进入FGD系统的Mg2+质量，Kg/天；为每天所耗石灰石的量t/天；为石灰石中MgC03的含量，经化学检验为5.39%；为MgC03摩尔质量，84g/mol；为Mg24摩尔质量，24g/mol。结果：在A、B工况下：每天进入FGD系统的Mg2+质量为2331Kg/天。(2) 石膏游离水中
6、的Mg2+ 每天产生纯二水硫酸钙(CaSO4·2H2O)的量计算原则：按照石灰石中纯碳酸钙的量，排除1.03的余量，按照反应 方程式计算生成的CaSO4·2H2O的量。式中：为石膏产生量，t/天；为石灰石每天耗量，t/天；为化学检验统计石灰石中碳酸钙含量，89.62%；为CaCO3的摩尔质量，lOOKg/Kmol;为 CaSO4·2H2O 的摩尔质量，172Kg/Kmol;为钙硫比，1.03。结果：在A、B工况下：CaSO4·2H2O产量为227t/天。 计算石膏中外带游离水的量式中：为石膏带走游离水分的量，t/天；为理论 CaSO4&m
7、iddot;2H2O 产量，t/天；为干石膏中二水硫酸钙所占比例，化学检验统计量为90.57%；为湿石膏中游离水所占比例，化学检验统计量为11.43%。结果：在A、B工况下：石膏中外带游离水分为32.3t/天。(3) 因石膏中残留MgCO3所含Mg2+的量因石膏中所带石灰石量较大，须计算该石灰石中携带的Mg2+( MgCO3)的量。可根据生成的CaSO4·2H2O的量计算产生石膏的量，再计算出石 膏中石灰石的量，进一步计算出Mg2+的量。式中：为因石膏中石灰石所带走的Mg2+的量，Kg/天；为 CaSO4·2H2O 产量，t/天；为干石膏中二水硫酸钙所占比例，化学检
8、验统计量为90.57%；为干石膏中碳酸盐所占比例，化学检验统计量为5.27%；为碳酸盐中MgCO3所占比例，化学检验统计量为5.67%;为MgCO3摩尔质量，84g/mol；为Mg24摩尔质量，24g/molo结果：在A、B工况下：因石膏中石灰石所带走的Mg2+的量为214.0Kg/ 天。(4) 废水中Mg2+的浓度假设每天进入的Mg2+均能够通过废水处理系统处理，计算废水中Mg2+的浓度。式中，为Mg2+浓度，mg/L；为每天进入FGD系统的Mg2+质量，Kg/天；为因石膏中石灰石所带走的Mg2+的量，Kg/天；V为废水处理量，t/天；为石膏带走游离水分的量，t/天。结果：在A工况下：可通过
9、废水处理Mg2+浓度为16950mg/L;在B工况下：可通过废水处理Mg2+浓度为9902mg/L；计算结果即为该种工况下吸收塔浆液中Mg2+浓度所能达到的最大值。即便0前吸收塔浆液中Mg2+浓度未达到该值，但是随着吋间的推移，Mg24浓度 逐渐积累达到该值后，进出FGD的Mg2+达到平衡，Mg2+浓度将达到该值并且不 再变化。3.讨论通过计算可见，该废水处理系统，改造后B工况效果(Mg2+浓度 9902mg/L) <改造前A工况效果(Mg2+浓度16950mg/L)，即废水改造后效果明显好于改造前效果。根据经验，如果在浆液中Mg2+、Fe3+、Cl-、F-浓度较大的情况下，易 导致如下
10、情况：(1) Mg2+浓度过高，易导致氧化系统出现问题，出现石膏不易脱水, 效率下降等现象。(2) 过高浓度的Mg2+、Fe3+、F-将使得浆液中硫酸根浓度增大，石膏 结晶能力增加，引发结垢或石灰石活性变差等情况。(3) 过高浓度的Mg2+、Fe3+、CI-，易在石膏结晶时掺杂进晶体内，破 坏石膏晶体的形态，使得石膏晶体粒径偏小，易出现石膏不易脱水等问题。(4) 过高浓度的杂质离子可使浆液表面张力增加，可能引发浆液起泡等情况。因此，在原废水处理系统基础上增加新的滤液缓冲箱，将滤液引入三联 箱进行处理，增强了废水处理系统对杂质离子的排放能力。参考文献：1】柳杨，刘德志.脱硫废水深度处理方法.电站系统工程，2007年5月，第23 卷第3期：49-50.2】徐宏建，潘卫国，郭瑞堂，金强，冷雪峰，张晓波.金属离子对石膏结晶时间 及粒径分布的影响儿动力工程学报，2010年8月，第30卷第8期:628-632.3】徐宏建，潘卫国，郭瑞堂，金强，冷雪峰，张晓波.石灰石/石膏湿法脱硫中温 度和金属离子对石膏结晶特性的影响j】.中国电机工程学报，2010年9月15日， 第30卷第26期：29-34.
