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高鹽廢水在干法脫硫除塵工藝中的應(yīng)用研究

文檔作者：任慶偉1 李中華2 吳文水1 文檔來源： 1.內(nèi)蒙古榮信化工有限公司 2.兗礦集團(tuán)		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時間： 2024年07月31日
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2017 年12 月
Dec., 2017
doi:10.3969/j.issn.1672-9943.2017.06.061
高鹽廢水在干法脫硫除塵工藝中的應(yīng)用研究
任慶偉1, 李中華2 ,吳文水1
(1.內(nèi)蒙古榮信化工有限公司, 內(nèi)蒙古鄂爾多斯014300；2.兗礦集團(tuán),山東兗州272000)
[摘要] 高鹽廢水一直是煤化工企業(yè)一大難題。榮信化工利用煙氣循環(huán)流化床干法脫硫除
塵一體化裝置處理提濃后的高鹽廢水。采用高鹽廢水作為脫硫工藝水后，脫硫除塵
裝置運(yùn)行效果良好，優(yōu)于設(shè)計值。長期運(yùn)行結(jié)果表明，循環(huán)流化床吸收塔可有效稀
釋高鹽廢水中的氯離子，降低高鹽廢水的腐蝕性，保證脫硫除塵裝置長期運(yùn)行的可
靠性和安全性，實現(xiàn)以廢治廢，循環(huán)利用。
[關(guān)鍵詞] 高鹽廢水；煙氣循環(huán)流化床干法脫硫；除塵一體化；以廢治廢
[中圖分類號] X784 [文獻(xiàn)標(biāo)識碼] B [文章編號] 1672-9943（2017）06-0161-03
0 引言
環(huán)保問題一直是制約煤化工發(fā)展的關(guān)鍵環(huán)
節(jié)。要解決環(huán)保問題，必須首先實現(xiàn)高鹽廢水的零
排放。內(nèi)蒙古榮信化工有限公司（以下簡稱榮信化
工） 采用“泥渣接觸型澄清池+ 變孔隙過濾器+
細(xì)砂過濾器+ 離子交換軟化+ 一級反滲透+ 濃
水反滲透” 工藝， 處理廠區(qū)原有200 m3/h 高鹽廢
水，并最終濃縮為20 m3/h的高鹽廢水。經(jīng)處理后
的高鹽廢水含有極高濃度的氯離子和金屬陽離子
（鈉離子、鈣離子、鉀離子、鎂離子等），硬度大，腐
蝕性強(qiáng)，易造成管道和設(shè)備腐蝕、結(jié)垢，循環(huán)再利
用難度大。
榮信化工現(xiàn)有3 臺220 t/h 循環(huán)流化床鍋爐，
配套煙氣循環(huán)流化床干法脫硫除塵一體化裝置，
采用“一爐一塔”布置。每臺爐脫硫除塵工藝水耗
10 m3/h。采用濃縮后的高鹽廢水作為脫硫除塵的
工藝水不僅可實現(xiàn)脫硫除塵的零水耗， 而且可以
解決濃縮后的高鹽廢水的排放問題。
1 榮信化工鍋爐及煙氣凈化系統(tǒng)的設(shè)計
榮信化工共建有3 臺220 t/h UG-220/9.81-
M13 型號的循環(huán)流化床鍋爐， 煙氣凈化選擇煙氣
循環(huán)流化床脫硫除塵一體化工藝， 脫硫除塵裝置
布置在鍋爐與煙囪之間，采用“一爐一塔”布置。具
體煙氣流程為“鍋爐空預(yù)器→預(yù)電除塵器→吸收
塔→布袋除塵器→引風(fēng)機(jī)→煙囪排放”。
UG-220/9.81- M13 鍋爐設(shè)計的參數(shù)和煤質(zhì)
分析如表1所示。
整個系統(tǒng)工藝流程如圖1 所示。
從鍋爐空預(yù)器出口的高溫原煙氣， 經(jīng)預(yù)電除
塵器脫除粗粉塵顆粒后，由進(jìn)料段、文丘里進(jìn)入吸
收塔直管段。吸收劑通過吸收劑制備和供應(yīng)系統(tǒng)
給入吸收塔進(jìn)料段。工藝水通過噴槍霧化后噴入
吸收塔，在吸收劑顆粒表面形成均勻的液膜。煙氣
中的SO2、SO3、HF、HCl 等酸性氣體進(jìn)入吸收塔
后，與物料顆粒充分接觸，被顆粒液膜吸收，進(jìn)而
與吸收劑迅速發(fā)生離子反應(yīng)， 實現(xiàn)對酸性氣體的
高效脫除。煙氣中的汞等重金屬在吸收劑床層中
被高比表面積的物料顆粒吸附，實現(xiàn)脫除。
表1 UG-220/9.81-M13 鍋爐設(shè)計參數(shù)和煤質(zhì)分析數(shù)據(jù)
項目參數(shù)名稱數(shù)據(jù)
鍋爐設(shè)計參數(shù)
額定蒸發(fā)量/（t/h） 220
最大連續(xù)蒸發(fā)量BMCR/（t/h） 260
過熱器出口蒸汽壓力/MPa 9.8
過熱器出口蒸汽溫度/℃ 540
空預(yù)器出口空氣過剩系數(shù)1.3
排煙溫度/℃ 138（最大150）
收到基氧分/% 8.00
收到基氮分/% 1.57
收到基硫分/% 1.5
收到基水分/% 16.3
收到基灰分/% 20
干燥無灰基揮發(fā)分/% 35.4
空干基水分/% 4.62
空干基固定碳/% 49.27
收到基低位發(fā)熱值/（MJ/kg） 20.16
灰熔點(diǎn)/℃ 1150
煤耗量/（t/h） 39.96
煤
質(zhì)
分
析
收到基碳分/%
收到基氫分/%
53
3.23
能源技術(shù)與管理
Energy Technology and Management
第42 卷第6 期
Vol. 42 No.6 161
萬方數(shù)據(jù)
2017年12月
Dec., 2017
榮信化工采用PVC 電石生產(chǎn)生成的電石
渣作為脫硫吸收劑，電石渣濕度為1.7%，其主要
成分為Ca(OH)2、CaCO3和CaO。吸收塔內(nèi)參與反
應(yīng)的吸收劑主要成分為Ca(OH)2，煙氣中的SO2、
SO3、CO2、HCl、HF 等污染物與Ca(OH)2反應(yīng)生成
CaSO3·1/2H2O、CaSO4·1/2H2O、CaCO3、CaCl2、CaF2。
凈化后的含塵煙氣從吸收塔頂部進(jìn)入布袋除
塵器進(jìn)行氣固分離。經(jīng)除塵器捕集下來的固體顆
粒，通過除塵器下的脫硫灰再循環(huán)系統(tǒng)，返回吸收
塔繼續(xù)參加反應(yīng)，如此循環(huán)。反應(yīng)后的脫硫副產(chǎn)物
通過氣力輸送至脫硫灰?guī)靸?nèi)， 再通過罐車或二級
輸送設(shè)備外排。經(jīng)脫硫布袋除塵器凈化后的煙氣
經(jīng)引風(fēng)機(jī)排往煙囪，實現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放。脫硫除塵裝置
的設(shè)計參數(shù)如表2 所示。
表2 脫硫除塵裝置設(shè)計參數(shù)
2 脫硫系統(tǒng)運(yùn)行效果及分析
高鹽廢水提濃裝置于2016 年7月投運(yùn)。濃縮
后的高鹽廢水送至脫硫除塵裝置用作工藝水。高
鹽廢水水質(zhì)如表3 所示。廠內(nèi)3 臺鍋爐2 用1備，
2 套脫硫除塵裝置可消耗高鹽廢水15 t/h。
采用高鹽廢水作為工藝水， 脫硫除塵裝置運(yùn)
行情況如圖2所示。
表3 濃縮后的高鹽廢水水質(zhì)單位：mg/L
運(yùn)行過程中的監(jiān)測數(shù)據(jù)表明， 鍋爐煙氣經(jīng)過
煙氣凈化裝置脫硫后， 出口凈煙氣SO2質(zhì)量濃度
低于50 mg/Nm3（最低小于10 mg/Nm3），煙氣循環(huán)
流化床脫硫除塵系統(tǒng)自身脫硫效率可達(dá)到99%
以上； 同時粉塵排放低于20 mg/Nm3（最低小于
10 mg/Nm3），各項性能指標(biāo)均優(yōu)于設(shè)計值。
大量文獻(xiàn)表明， 高鹽廢水中氯離子有助于促
進(jìn)脫硫效率。其主要原因是氯離子與吸收劑中的
Ca(OH)2反應(yīng)，生成具有極強(qiáng)吸潮特性的CaCl2，延
長了液膜在吸收劑表面的停留時間， 延長離子環(huán)
境的保留時間[1]。
雖然氯離子有助于脫硫， 但過高質(zhì)量濃度的
氯離子又具有極強(qiáng)的腐蝕性， 很可能會影響干法
脫硫除塵裝置的可靠性。經(jīng)長達(dá)1 a多的連續(xù)運(yùn)行
后，發(fā)現(xiàn)氯離子的影響卻不顯著。除了在吸收塔內(nèi)
壁出現(xiàn)輕微的面磨蝕現(xiàn)象， 其余并未發(fā)現(xiàn)嚴(yán)重的
腐蝕問題。這主要是由于吸收塔內(nèi)高達(dá)20 000 g/m3
的床層物料顆粒， 有效地稀釋了高鹽廢水中的氯
離子，最大程度地降低了氯離子的腐蝕作用。
根據(jù)物料守恒定律， 高鹽廢水中的氯離子幾
乎全被吸收塔內(nèi)的物料顆粒捕集和反應(yīng)吸收，并
任慶偉，等高鹽廢水在干法脫硫除塵工藝中的應(yīng)用研究
圖1 榮信化工220t/h CFB 鍋爐配套煙氣循環(huán)流化床干法脫硫除塵工藝流程
參數(shù)位置項目數(shù)值
入口設(shè)計參數(shù)
煙氣量（濕標(biāo)）/（Nm3/h） 312 360
煙氣量（干標(biāo)）/（Nm3/h） 271 780
煙氣量（工況）/（m3/h） 472 270
煙氣溫度（平均）/℃ 138
含氧量/% 1.28
SO2質(zhì)量濃度（干態(tài)）/（mg/Nm3） 4 016
煙塵質(zhì)量濃度（干態(tài)）/（mg/Nm3） 7 560
出口設(shè)計
參數(shù)
SO2質(zhì)量濃度（干態(tài)，6%O2）/（mg/Nm3） 150
煙塵質(zhì)量濃度（干態(tài)，6%O2）/（mg/Nm3） 30
序號項目數(shù)值
1 TDS 39 878.25
2 pH /
3 Na+ 13 313.94
4 K+ 1 100.52
5 Ca2+ 5.615 53
6 Mg2+ 5.615 53
7 NH4+ 0
8 Cl- 13 575.40
9 SO4
2- 6 948.07
10 HCO3
2- 610.20
11 NO3
- 4 295.31
SNCR
CFB鍋爐
除塵器
吸收劑
脫硝
劑
吸附
劑
水
吸收塔
除塵器
引風(fēng)機(jī)
物料再循環(huán) 副產(chǎn)物
清潔煙氣再循環(huán)
煙囪
162
萬方數(shù)據(jù)
2017 年12 月
Dec., 2017
表4 脫硫副產(chǎn)物組分分析單位：%
從表4可以看出，脫硫副產(chǎn)物主要由Ca(OH)2、
CaCO3、CaSO3·0.5H2O、CaO、SiO2+Al2O3+Fe2O3、氯
化鹽等組成。氯離子在脫硫灰中主要以氯化鹽的
形式存在，其含量很低（1.88%），這也進(jìn)一步證
實， 氯離子被循環(huán)流化床吸收塔內(nèi)大量的床層物
料顆粒稀釋、捕集、吸收。因此，在充分消納高鹽廢
水的同時， 也保證了脫硫副產(chǎn)物的可綜合利用特
性。
目前， 榮信化工與鄂爾多斯市永達(dá)成環(huán)保建
材有限公司簽訂了長期合作合同， 脫硫副產(chǎn)物主
要用于制磚。采用高鹽廢水脫硫，不僅解決了廠區(qū)
的廢水排放問題， 而且實現(xiàn)了脫硫副產(chǎn)物的綜合
利用。
3 結(jié)論
榮信化工將廠內(nèi)高鹽廢水提濃后， 送至煙氣
循環(huán)流化床干法脫硫除塵一體化裝置使用。采用
提濃的高鹽廢水作為脫硫工藝水后， 干法脫硫除
塵效果優(yōu)于設(shè)計值， 氯離子有效提高了液膜的保
留時間。同時，循環(huán)流化床脫硫塔中的致密床層顆
粒有效稀釋了高鹽廢水中的氯離子， 大大降低了
高鹽廢水的腐蝕性。長期運(yùn)行結(jié)果證明，煙氣循環(huán)
流化床干法脫硫除塵一體化工藝， 可采用高鹽廢
水進(jìn)行脫硫，有效處理高鹽廢水中的污染物，同時
高效脫除煙氣中的多污染物，實現(xiàn)以廢治廢、循環(huán)
利用。
[參考文獻(xiàn)]
[1]張永，李文勇，陳招妹，等. 氯離子含量對循環(huán)半干法
煙氣脫硫裝置操作參數(shù)的影響[J]. 電力環(huán)境保護(hù)，
2009，25（1）： 18-20.
[作者簡介]
任慶偉(1971-)，男，高級工程師，畢業(yè)于華東理工大學(xué)
計算機(jī)技術(shù)專業(yè)，主要從事煤化工技術(shù)工作。
[收稿日期：2017-06-23]
序號項目數(shù)值
1 濕度0.68
2 氫氧化鈣10.52
3 碳酸鈣24.07
4 半水亞硫酸鈣26.37
5 氧化鈣3.11
6 SiO2+Al2O3+Fe2O3 21.82
7 氯化鹽1.88
圖2 煙氣循環(huán)流化床干法脫硫除塵裝置運(yùn)行畫面
進(jìn)入外排的脫硫副產(chǎn)物。采用高鹽廢水脫硫后，脫硫副產(chǎn)物組分的主要成分分析如表4 所示。
能源技術(shù)與管理
Energy Technology and Management
第42 卷第6 期
Vol. 42 No.6 163

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