隨著(zhù)國家“水十條”的出臺，對火電廠(chǎng)而言，如何實(shí)現水的重復利用，力爭實(shí)現廢水零排放，就顯得尤為重要。采用敞開(kāi)式循環(huán)水冷卻系統的火電廠(chǎng)既是用水大戶(hù)又是排水大戶(hù)，其循環(huán)水排污水量占排水總量的70%～80%，因此，對循環(huán)水排污水進(jìn)行重復利用就成為火電廠(chǎng)節水的重點(diǎn)。

　　某電廠(chǎng)安裝6臺350MW燃煤發(fā)電機組，采用敞開(kāi)式循環(huán)水冷卻方式，每年新鮮水用量約為2200萬(wàn)m3，排水量約為400萬(wàn)m3。該廠(chǎng)煙氣脫硫采用石灰石/石膏濕法脫硫工藝，每年脫硫用水量約為230萬(wàn)m3。如果能將循環(huán)水排污水用于脫硫，不但可節約用水而且可以減少廢水排放。該電廠(chǎng)人員通過(guò)試驗，成功地將循環(huán)水排污水用于脫硫生產(chǎn)，解決了這一問(wèn)題。

　　1、脫硫用水情況

　　石灰石/石膏濕法煙氣脫硫(FGD)工藝是將石灰石磨成粉，再配成漿液，噴入脫硫吸收塔中與煙氣中的二氧化硫反應，最終生成石膏。該工藝具有運行穩定、脫硫效率高的優(yōu)點(diǎn)，但用水量很大。濕法脫硫系統用水大體可分為4類(lèi)：石灰石制漿用水、設備沖洗水、運轉設備冷卻水和廢水處理系統用水。該電廠(chǎng)每臺機組脫硫用水量為50～60t/h，平均為55t/h。

　　1.1 石灰石制漿系統用水

　　該電廠(chǎng)采用濕式球磨機自磨石灰石粉，將石灰石粉制成質(zhì)量分數為25%～35%的漿液。制漿用水量占脫硫用水總量的20%～35%。

　　1.2 設備沖洗水

　　設備沖洗水主要是除霧器沖洗水和真空皮帶機沖洗水，也有臨時(shí)性沖洗水，如漿液輸送設備及管道的沖洗水等。

　　1.2.1 除霧器沖洗水

　　脫硫除霧器安裝在吸收塔頂部，其作用是除去脫硫后的塵霧及液滴，截留下來(lái)的灰塵、石膏顆粒和鹽分會(huì )黏附在除霧器上，為保證除霧器長(cháng)期高效運行，必須及時(shí)對其進(jìn)行沖洗。沖洗水會(huì )落入吸收塔中，同時(shí)起到調節漿液密度和吸收塔水位的作用。這部分水用量較多，占脫硫用水總量的55%～65%。

　　1.2.2 真空皮帶機沖洗水

　　為保持石膏濾布的清潔和減少石膏細灰雜質(zhì)及可溶性鹽類(lèi)含量，在石膏脫水過(guò)程中，需對濾餅和濾布進(jìn)行連續沖洗，沖洗水量占脫硫用水總量的10%～15%，但大部分會(huì )返回吸收塔重復使用，補充水量占脫硫用水總量的1%左右。

　　1.3 轉動(dòng)設備冷卻用水

　　增壓風(fēng)機、漿液循環(huán)泵及其他泵運轉過(guò)程中會(huì )發(fā)熱，需進(jìn)行冷卻。這部分水量較少，占脫硫用水量的2%～4%。這部分水匯入吸收塔，幾乎無(wú)損耗。

　　1.4 廢水處理系統用水

　　脫硫系統運行過(guò)程中會(huì )產(chǎn)生廢水，處理廢水時(shí)需加入化學(xué)藥劑。配制藥劑時(shí)需消耗一部分水，這部分水占不到1%的脫硫用水量。

　　2、脫硫用水水質(zhì)要求

　　國標和行業(yè)規范中均未對脫硫用水作出專(zhuān)門(mén)規定，現對各類(lèi)用水分別說(shuō)明。

　　2.1 制漿用水

　　因漿液最終會(huì )進(jìn)入脫硫吸收塔中，所以，制漿水水質(zhì)要綜合考慮二氧化硫吸收、石膏氧化反應、設備防腐等的要求。

　　2.1.1 氯離子

　　氯離子質(zhì)量濃度過(guò)高會(huì )引起金屬部件的點(diǎn)蝕，所以，一般要求吸收塔內氯離子質(zhì)量濃度控制在20000mg/L以?xún)?。對于制漿用水，應盡量控制氯離子質(zhì)量濃度，以避免因氯離子質(zhì)量濃度升高而被迫加大脫硫廢水排放。

　　2.1.2 有機物(COD)

　　有機物含量過(guò)高時(shí)，運行過(guò)程中吸收塔上部會(huì )發(fā)生起泡現象。如某電廠(chǎng)工藝水COD達到40mg/L時(shí)，吸收塔產(chǎn)生大量氣泡，不得不通過(guò)添加消泡劑來(lái)抑制氣泡的生成。此外，也有實(shí)驗證實(shí)，大多數有機物對于亞硫酸鈣的氧化有抑制作用。綜合考慮，制漿用水COD控制在30mg/L以下是很有必要的。

　　2.1.3 懸浮固形物

　　懸浮固形物會(huì )覆蓋在石灰石表面，影響二氧化硫吸收反應，降低脫硫效率，所以將工藝水中懸浮固形物質(zhì)量濃度控制在一定范圍內也是很有必要的，但脫硫的標準和技術(shù)規范中均未見(jiàn)到此控制值。該電廠(chǎng)多年的運行經(jīng)驗表明：懸浮固形物質(zhì)量濃度控制在200mg/L以?xún)?，對脫硫運行無(wú)明顯不良影響。

　　2.1.4 油類(lèi)

　　與一般有機物對亞硫酸鈣的氧化抑制作用相比，油類(lèi)物質(zhì)對亞硫酸鈣的氧化抑制作用則快速得多，油類(lèi)物質(zhì)進(jìn)入吸收塔會(huì )使漿液品質(zhì)迅速變差，所以必須將工藝水中的油類(lèi)物質(zhì)質(zhì)量濃度控制在一定范圍內。該廠(chǎng)多年的運行經(jīng)驗表明：油類(lèi)物質(zhì)質(zhì)量濃度控制在5mg/L以?xún)?，對脫硫運行無(wú)不良影響。

　　2.1.5 有機膦

　　有機膦水處理劑對亞硫酸鈣的氧化也有一定程度的抑制作用，但當有機膦質(zhì)量濃度控制在5mg/L以下時(shí)，其對亞硫酸鈣的氧化作用影響不明顯。

　　2.2 除霧器沖洗水

　　濕法脫硫系統中，對于除霧器沖洗水的水質(zhì)，既要防止除霧器沖洗水噴嘴因工藝水中的懸浮物雜質(zhì)含量過(guò)高而引起堵塞，也要防止因硬度離子含量過(guò)高而引起噴嘴結垢現象。JB/T10989―2010《濕法煙氣脫硫裝置專(zhuān)用設備除霧器》中建議的沖洗水水質(zhì)要求為：pH值，7～8;Ca2+質(zhì)量濃度，≤200mg/L;SO42-質(zhì)量濃度，≤400mg/L;SO32-質(zhì)量濃度，≤10mg/L;總懸浮固形物質(zhì)量濃度，<1000mg/L?？梢?jiàn)，除霧器沖洗水對水質(zhì)要求不高，一般的工業(yè)水可滿(mǎn)足要求。

　　2.3 轉動(dòng)設備冷卻水

　　為盡可能減緩轉動(dòng)設備冷卻系統的結垢、腐蝕、堵塞，對轉動(dòng)設備冷卻用水水質(zhì)提出了相對較高的要求，根據DL5000―2000《火力發(fā)電廠(chǎng)設計技術(shù)規程》的規定，轉動(dòng)設備冷卻水水質(zhì)應符合以下要求：pH值，6.5～9.5;硬度(以CaCO3計)，≤250mg/L;總懸浮固形物質(zhì)量濃度，<50mg/L(300MW以上機組)，<100mg/L(其他機組)。

　　3、循環(huán)水排污水水質(zhì)

　　該電廠(chǎng)循環(huán)水采用加硫酸、加阻垢劑處理工藝，地表水作補充水，濃縮倍率控制在4～5。循環(huán)水排污水水質(zhì)見(jiàn)表1。常用朗格利爾飽和指數(L.S.I)來(lái)判斷水質(zhì)結垢情況：L.S.I>0，結垢;L.S.I=0，不結垢不腐蝕;L.S.I<0，腐蝕。

　　經(jīng)計算，該排污水的L.S.I為1.83～2.18，屬結垢型水。朗格利爾指數沒(méi)有考慮水中懸浮雜質(zhì)和腐蝕產(chǎn)物對結晶的誘導作用，也沒(méi)有考慮阻垢劑對結晶成長(cháng)的阻礙和分散作用，由于水質(zhì)自身和外界條件變化往往要產(chǎn)生平衡穩定點(diǎn)的漂移，所以該指數的應用具有局限性，只能作為判斷水質(zhì)的參考，但該指數仍不愧為指數判定法中具有權威性的基本方法。

　　4、循環(huán)水排水用作脫硫工藝水

　　經(jīng)分析，該電廠(chǎng)人員認為：循環(huán)水排污水水質(zhì)基本可滿(mǎn)足制漿用水和廢水處理用水水質(zhì)要求;用作沖洗水和冷卻用水雖然存在結垢的風(fēng)險，但因循環(huán)水中加有緩蝕阻垢劑且在流動(dòng)的狀態(tài)下，不易成垢。首先在一臺機組進(jìn)行試驗，運行3個(gè)月后，發(fā)現無(wú)不良影響，隨后在全廠(chǎng)推廣應用，效果良好。

　　循環(huán)水排污水作為脫硫工藝水時(shí)，水中的碳酸鹽硬度會(huì )參與二氧化硫吸收反應，在節水的同時(shí)還可節約石灰石用量;但循環(huán)水排污水作為除霧器沖洗水和轉動(dòng)設備冷卻水存在結垢風(fēng)險，需在機組停運時(shí)對設備進(jìn)行檢查。

　　5、經(jīng)濟性分析

　　將循環(huán)水排水用作脫硫工藝水需增加管道、閥門(mén)及施工費用，但可節約水費、排污費等。每年可節約新鮮水230萬(wàn)m3，節約水費和電費共計390萬(wàn)元;每年減少排水230萬(wàn)m3，減少排污費15萬(wàn)元;每年少用碳酸鈣810t(相當于石灰石900t)，減少石灰石購置費5.5萬(wàn)元;減少磨煤機及循環(huán)泵電費、維護費共計1萬(wàn)元;增加管道、閥門(mén)及施工費用總計10萬(wàn)元：該電廠(chǎng)用循環(huán)水排水作為脫硫工藝水后，需增加投資10萬(wàn)元，但每年可節約費用約411萬(wàn)元。

　　6、結束語(yǔ)

　　循環(huán)水排污水用作濕法脫硫工藝用水，既節約水資源又減少排污，經(jīng)濟和環(huán)境效益顯著(zhù)，但因循環(huán)水排污水含鹽量和硬度均較高，用作除霧器沖洗水和轉動(dòng)設備冷卻水時(shí)需注意結垢風(fēng)險。(來(lái)源：山西潞光發(fā)電有限公司)