張博，雷海東，王波慧，陳國巍，王玉鑫

(1.大連發(fā)電有限責(zé)任公司，遼寧 大連 116035；2.東北電力有限公司，遼寧 沈陽 110170；3.成都市蜀科科技有限責(zé)任公司北京分公司，北京 100070)

0 引言

大連發(fā)電廠為城市供熱電廠，現(xiàn)有裝機(jī)容量2×300 MW，循環(huán)水系統(tǒng)濃縮倍率為2～5倍之間，循環(huán)冷卻排污水水量約為300 m3/h。為保證環(huán)保達(dá)標(biāo)排放，場內(nèi)現(xiàn)有設(shè)備又不具備處理條件，造成原循環(huán)水系統(tǒng)不能定期排污，故通過提高濃縮倍率來減少排污量，導(dǎo)致電廠循環(huán)水水質(zhì)較差，對冷卻設(shè)備產(chǎn)生明顯腐蝕，同時極易引起系統(tǒng)設(shè)備內(nèi)部結(jié)垢，結(jié)垢引起熱交換均勻，造成蒸汽溫度波動；也會發(fā)生垢下腐蝕，造成換熱器管壁泄漏引發(fā)停機(jī)事故，提高發(fā)電氣耗，增加運(yùn)行成本。為解決以上問題，在原有循環(huán)冷卻排污水深度處理站基礎(chǔ)上進(jìn)行改造對循環(huán)冷卻排污水進(jìn)行處理后回用于循環(huán)水系統(tǒng)，以保證循環(huán)水系統(tǒng)的正常運(yùn)行，實現(xiàn)了電廠的“零取水、零排放”的雙零要求，同時減輕了電廠的環(huán)保壓力。將循環(huán)冷卻排污水經(jīng)膜除鹽后回用于循環(huán)水系統(tǒng)，循環(huán)冷卻排污水含鹽量較高，硬度及堿度都較高，因此循環(huán)冷卻排污水在進(jìn)入反滲透脫鹽前，采用石灰處理去除水中易造成結(jié)垢和污堵的物質(zhì)，會產(chǎn)生一定的污泥。污泥的主要成分和脫硫系統(tǒng)的脫硫劑石灰石的主要成分大致相同，從理論上可用作脫硫系統(tǒng)的脫硫劑?；谝陨戏治?，大連發(fā)電廠將這部分污泥用于脫硫系統(tǒng)，針對脫硫系統(tǒng)的回用點和對脫硫系統(tǒng)運(yùn)行可能產(chǎn)生的影響進(jìn)行處置，減少了污泥的掩埋處置的費(fèi)用，同時減少了占用掩埋場地的問題。

1 循環(huán)冷卻排污水石灰預(yù)處理反應(yīng)生成的污泥

循環(huán)冷卻排污水為經(jīng)濃縮后的冷卻水補(bǔ)充水，具有含鹽量高，高硬度，高堿度，高氯根等的特點，大連發(fā)電廠循環(huán)冷卻排污水水量、水質(zhì)如表1所示。

表1 大連發(fā)電廠循環(huán)冷卻排污水水量、水質(zhì)

根據(jù)表1數(shù)據(jù)，得出循環(huán)冷卻排污水中的化合物如表2所示。

表2 循環(huán)冷卻排污水中的化合物

根據(jù)表2可看出，循環(huán)冷卻排污水中與石灰發(fā)生反應(yīng)的化合物為：Ca(HCO3)2和MgCl2，反應(yīng)式如下：

為提高沉降效果，在澄清階段添加了凝聚劑和助凝劑等，因此循環(huán)冷卻排污水經(jīng)石灰反應(yīng)產(chǎn)生的污泥主要成分為CaCO3、Mg(OH)2、經(jīng)絮凝層吸附的不溶性的有機(jī)物、不溶性硅和未反應(yīng)的Ca(OH)2等，其中Mg(OH)2、經(jīng)絮凝層吸附的有機(jī)物、不溶性硅和未反應(yīng)的Ca(OH)2等的生成量和運(yùn)行控制及澄清池的運(yùn)行效果有關(guān)系，可通過調(diào)節(jié)澄清池的運(yùn)行pH值來調(diào)節(jié)污泥中除碳酸鈣外其他成分含量。

其中石灰預(yù)處理生成的污泥中未反應(yīng)的石灰所帶來的污泥量來自兩部分：(1)澄清池內(nèi)所加入石灰藥劑中的雜質(zhì)，一般石灰藥劑為熟石灰Ca(OH)2，電廠所采購的石灰純度為85%；(2)石灰加入澄清池內(nèi)，石灰藥劑中的Ca(OH)2并沒有全部和水中的Ca(HCO3)2和MgCl2反應(yīng)，因石灰的溶解特性和石灰反應(yīng)較快的特點，石灰的反應(yīng)率僅為90%，會有約10% 的Ca(OH)2沒有參與反應(yīng)而沉降下來變成污泥。

循環(huán)冷卻水污泥中的Mg(OH)2沉淀與澄清池運(yùn)行工況有關(guān)，當(dāng)澄清池加入石灰后，運(yùn)行pH較低時，pH控制在10.5以下，水中沒有OH-，MgCl2與石灰不發(fā)生反應(yīng)，因此污泥成分只有CaCO3及沒反應(yīng)的Ca(OH)2、石灰中的雜質(zhì)、經(jīng)過絮凝層吸附除去的不溶性有機(jī)物及硅等；當(dāng)澄清池加入石灰后，運(yùn)行pH較高時，運(yùn)行pH控制在10.5以上，水中會有OH-，MgCl2與石灰發(fā)生反應(yīng)，因此污泥成分有CaCO3、Mg(OH)2及沒反應(yīng)的Ca(OH)2、石灰中的雜質(zhì)、經(jīng)過絮凝層吸附除去的不溶性有機(jī)物及硅等。

2 循環(huán)冷卻排污水石灰處理污泥回用于脫硫系統(tǒng)可能對脫硫系統(tǒng)的影響

脫硫系統(tǒng)的石灰石作為脫硫系統(tǒng)的脫硫劑，脫硫效果除與石灰石的含量有關(guān)外，石灰石粉的反應(yīng)速率與石灰石粉的粒徑(細(xì)度)、漿液的pH值、漿液溫度、接觸面積等有關(guān)。

2.1 石灰石和污泥中碳酸鈣的含量

脫硫系統(tǒng)用石灰石的主要成分為CaCO3、MgCO3、酸不溶物、鐵、有機(jī)物等，成分組成根據(jù)廠家及批次的不同也不同，但與循環(huán)冷卻排污水石灰處理產(chǎn)生的污泥的主要成分相同，CaCO3為主要成分，脫硫石灰石質(zhì)量分?jǐn)?shù)占比約為85%～95%；循環(huán)冷卻排污水污泥石灰石和氫氧化鈣質(zhì)量分?jǐn)?shù)占比約為85%，污泥中碳酸鈣的含量稍低于石灰石，但不影響脫硫系統(tǒng)的運(yùn)行。

2.2 石灰石漿液的pH

石灰石作為脫硫劑時，脫硫塔的pH一般控制在4～6之間，而相同濃度下的石灰石配置漿液的pH約為9.60左右，而循環(huán)冷卻排污水污泥的pH受石灰處理運(yùn)行池內(nèi)pH控制值影響，一般控制pH可為9～11之

間，pH控制高于10.5以上，石灰能與循環(huán)冷卻排污水中的鎂發(fā)生反應(yīng)生成Mg(OH)2，而Mg(OH)2對除去循環(huán)冷卻排污水中的硅和有機(jī)物有很好的吸附作用，對循環(huán)冷卻排污水除鹽工藝中的反滲透有很好的防污堵作用，但高pH生成的Mg(OH)2和污泥中一起沉降的有機(jī)物和硅等會引起脫硫系統(tǒng)脫硫塔起泡的問題，導(dǎo)致脫硫塔液位不穩(wěn)，引起脫硫運(yùn)行，因此可以通過控制循環(huán)冷卻排污水石灰處理澄清池的pH在合理范圍內(nèi)，污泥的成分和pH不會對脫硫系統(tǒng)產(chǎn)生影響。

2.3 石灰石漿液的粒度影響

根據(jù)文獻(xiàn)《中水污泥回用對電廠脫硫過程中脫硫石膏品質(zhì)的影響》中結(jié)論，石灰預(yù)處理污泥，主要成分為CaCO3。用于脫硫系統(tǒng)的脫硫劑時，脫硫系統(tǒng)的石膏結(jié)晶顆粒較小，因此石膏脫水困難，導(dǎo)致石膏含水較高[1]。

2.4 石灰石漿液的反應(yīng)活性

根據(jù)文獻(xiàn)[2]中結(jié)論，循環(huán)冷卻排污水石灰處理污泥的活性較低于石灰石的反應(yīng)活性。因此可以通過控制污泥與石灰石漿液的摻混比例達(dá)到對脫硫系統(tǒng)的運(yùn)行不發(fā)生影響[2]。

2.5 石灰石與污泥的密度影響

根據(jù)文獻(xiàn)[3]，循環(huán)冷卻排污水石灰處理污泥密度為1 030～1 080 kg/m3，石灰石漿液密度在1 200～1 240 kg/m3，因循環(huán)冷卻排污水污泥的加入導(dǎo)致石灰石漿液箱漿液密度在1 100～1 150 kg/m3，因此可以通過加大供漿量來提高脫硫塔內(nèi)的pH，實現(xiàn)脫硫系統(tǒng)的正常運(yùn)行[3]。

2.6 污泥中氯離子對脫硫系統(tǒng)的影響

在循環(huán)水石灰處理中，加入的石灰并不影響循環(huán)冷卻排污水中Cl-的變化，生成的污泥中不含氯化物，因此循環(huán)冷卻排污水的污泥用作石灰石脫硫劑，不會對脫硫系統(tǒng)造成任何影響。

循環(huán)水污泥用于脫硫系統(tǒng)時加入點的影響。

大連發(fā)電廠把循環(huán)冷卻排污水的污泥用于脫硫系統(tǒng)，接入點設(shè)置有2個：脫硫系統(tǒng)的濾液水箱和脫硫廢水零排放的曝氣池。循環(huán)水污泥和石灰石的特性的不同會對脫硫系統(tǒng)造成影響，但通過調(diào)節(jié)污泥的成分含量及與石灰石的摻混比例來減少影響，以達(dá)到電廠的資源充分利用，減少污泥排放，減少石灰石的用量。

根據(jù)循環(huán)冷卻排污水的水質(zhì)、水量，生成泥量主要成分及泥量如表3所示。

表3 泥量主要成分及泥量

從表3可看出，大連發(fā)電廠循環(huán)冷卻排污水石灰預(yù)處理生成的污泥中碳酸鈣和氫氧化鈣占比為95%左右，全部污泥以5%～8%的濃度輸送到脫硫系統(tǒng)作為脫硫劑是可行的。為防止污泥中的部分鎂鹽和有機(jī)物在脫硫塔內(nèi)的循環(huán)可能發(fā)生的起泡現(xiàn)象，在循環(huán)冷卻排污水石灰預(yù)處理設(shè)置有污泥脫水單元，以便應(yīng)對短時間內(nèi)污泥對脫硫系統(tǒng)的影響。

3 結(jié)語

通過對循環(huán)冷卻排污水污泥與石灰石的分析可知，循環(huán)冷卻排污水石灰處理污泥用于脫硫系統(tǒng)完全可行。針對污泥用于脫硫系統(tǒng)造成的影響，可以通過調(diào)節(jié)石灰處理污泥的pH值，及污泥與石灰石的摻混比例來實現(xiàn)。污泥回用于脫硫系統(tǒng)，既解決大連電廠循環(huán)冷卻排污水石灰處理的污泥處置問題，又節(jié)約了電廠脫硫系統(tǒng)的石灰石的外采量，為電廠大大節(jié)約了運(yùn)行成本，緩解了環(huán)保壓力，真正實現(xiàn)了電廠的“零取水、零排放”的雙零要求，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益和顯著的社會效益。