火电厂石灰石_石膏湿法烟气脱硫废水排放量的计算

1 废水产生的原因 [ 1]
在石灰石 -石膏湿法烟气脱硫系统运行过程 中 , 为了维持系统安全稳定运行 , 同时确保较高的脱 硫效率 , 必须外排一定量的废水 。
(1)系统需要排放 Cl- 。脱硫系统内 Cl-主要 来自于烟气中的 HCl和工艺水中的 Cl-, 随着系统 的运行 , Cl-会 在 系 统中 不 断 富集 。 由 于 液 相中 Ca2 +和 Cl-配成离 子对 CaCl2 , 溶解的 Ca2 +质量浓 度随 Cl-质量浓度增加而增加 , 由于同离子效应 , 会 抑制石灰石的溶解 , 降低了液相的碱度 。 在消耗同 样石灰石的情况下 , 会降低脱硫效率 。 为了维持一 个比较高的脱硫效率 , 必须排放废水以降低 Cl-质 量浓度 。同时 , Cl-的富集会加大浆 液对设备和管 道的腐蚀 , 为了保证系统安全 、稳定运行 , 必须排放 废水以降低 Cl-质量浓度 。
和石灰石反应的生成物 CaF2 , 通过净烟气携带 、废 水和石膏排出系统 , 平衡式为
qVlρli +1/2qVf ρ M fHF CaF2 /MHF -1 /2 qVtf ρtHF ×
MCaF2 /MHF = qVwρwρwi+qVgρgi,
(3)
式中 :qVl为石灰石消耗量 , kg/h;ρli为石灰石中惰性
(2)系统需要排放灰分 。脱硫系统灰分主要来 自烟气 , 当进入系统的灰尘含量过多且长时间不外排 时 , 会导致石膏纯度下降并使脱硫效率较低 。 严重 时 , 细小的灰尘包裹在石灰石颗粒外表面 , 阻碍石灰 石溶解 , 即使大量补入石灰石也无法提高系统的 pH
收稿日期 :2009 -11 -19
值 , 脱硫效率大幅降低 , 这种现象被称作石灰石中毒 。 (3)系统需要排放惰性物质 。 在脱硫系统运行
过程中 , 石灰石中的惰性物质也会在系统内积累 , 这 些物质积聚过多会影响石膏的纯度和系统浆液的正 常物化性能 , 所以 , 需要通过排放脱硫废水来降低它 们的浓度 。
2 废水产生量的计算
2.1 通过 Cl-建立模型进行计算
石灰石 -石膏湿法烟气脱硫工艺系统废水排放 量主要是通过维持系统内 Cl-的平衡来确定 。脱硫 系统内 Cl-主要 通过废水 排放及外 排石膏离 开系
脱硫废水的产生量由上述 3个公式共同确定 , 但在不同的条件下 , 3个公式所起的作用不同 。
一般情况下 , 脱硫废水的产生量主要由式 (1) 来确定 , 通过计算可以得到一个比较准确的值 。
当工艺水水质较好 , 水中 Cl-浓度很低且烟气 中 HCl的含量也较低时 , 脱硫废水产生量则由其他 2个公式控制 。
干基 、标况 ), m3 /h;qVtf为 脱 硫系 统出 口净 烟气 量
(6%氧 、干基 、标况 ), m3 /h;ρfHCl为原烟气中 HCl质
量浓度 , kg/m3 ;ρtHCl净烟气中 HCl质量浓度 , kg/m3 ; MCl-为 Cl-的摩尔质量 , kg/mol;MHCl为 HCl的摩尔
4 结论
对于石灰石 -石膏湿法烟气脱硫系统 , 运行过 程中必须排放一定量的脱硫废水 , 以确保系统安全 稳定运行 。脱硫废水排放量由上述 3个计算模型共 同确定 , 当条件不 同时 , 起主 导作用的计算 模型不 同 。所以 , 在实际运 行中 , 只测 量浆 (下转 第 9页 )
第 9期
翟松森 , 等 :新型烟气换热器在燃煤电厂脱硫系统中的应用
0 引言
由于石灰石 -石膏湿法脱硫技术具有脱硫效率 高 、工艺成熟 、系统运行稳定等优点 , 所以 , 国内火电 厂的烟气脱硫大多采用该技术 。应用该技术在运行 过程中会产生废水 , 脱硫废水水质复杂 , 难处理 , 而 脱硫废水的处理一直是困扰火电厂的一个难题 。因 此 , 通过合理的计算来确定废水量 , 再根据废水量来 确定合适的废水处理工艺 , 就显得尤为重要 。
废水排放有 3种方式 :从一级旋流器溢流液排
放 、从废水旋流器溢流液排放 、从滤液排放 。 在 3种
排放方式中 , 从废水旋流器溢流液排放最常见 , 本文
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华电 技 术
第 32卷
以此为计算依据 。
湿法石灰石 -石膏烟气脱硫系统通常维持吸收 塔浆液内 Cl-含量最大值不超过 20 kg/m3, 废水中 的 Cl-与吸收塔内 Cl-浓度相同 , 取值 20 kg/m3 。所
Hale Waihona Puke qVl, qVg可以通过脱硫工艺计 算得到 , qVf, ρfHF可 以从原始数据中得到 , 由于 HF比 SO2 更容易与石 灰石发生 反应 , 认 为 HF的 脱除率 为 100%, 所以
ρtHF一般取 0。 ρwi, ρgi, ρw 根据脱硫工艺计算取值 。
3 计算举例及讨论
根据某 2 ×600 MW机组石灰石 -石膏湿法烟 气脱硫项目进行计算 , 原始数据及工艺计算见表 1。
m3 /h kg/m3 m3 /h kg/m3 kg/m3 m3 /h kg/m3 kg/h
% kg/m3 kg/m3
% kg/m3
% kg/h
% kg/m3 kg/m3
% %
244.9 0.032 2 ×2 189 760 80 ×10 -6
0 17.3
20 2 ×56 820 2.3 ×10-3 150 ×10 -6 50 ×10 -6
图 3 高压静电除雾器加相变或强制循环换
热 GGH的方案
该方案有以下 4个方面的优点 : (1)在烟气进 入相变或强制 循环换热 器 GGH
前除掉净烟气中的饱和水 , 不会在烟囱中发生结露 , 也不会在加热净烟气过程中吸收相变潜热或显热 , 既节省能耗 , 又减少了大气污染 。
(2)通过除雾进一步脱除溶于水的 SO2 , SO3 和 10 μm以上的烟尘 。
由石灰石中的杂质带入系统中的可溶性铝和浆 液中的 F-可以形成 AlFx络合物 , AlFx络合物达到 一定浓度时 , 会降低石灰石的反应活性 , 即所谓 “封 闭 ”石灰石 , 这是进入石灰石浆液 “盲区 ”的主要原
因 。 在较高 pH值运行时 , AlFx络合物包裹在石灰 石颗粒表面, 使之暂时失去活性的现象更加 明显 [ 2] 。此时脱硫废 水的产 生量主 要由式 (3)来 确定 。
(3)烟气除雾后 , 待加热的净烟气的温升可以 低于 85 ℃, 因此 , 原烟气的余热有一部分可以作为 他用 , 如加热锅炉补水或加热一次风 , 进一步节约能 源 。在控制新型换热器金属壁温不低于酸露点的同 时 , 进入脱硫塔原烟气的温度会明显降低 , 客观上提 高了脱硫效率 。
(4)由于进行了高效静电除雾 , 净烟气侧 GGH 的烟气中 除去了 水和浆 液滴 , 不 但减 轻了烟 气对 GGH的腐蚀 , 也免除了因堵塞而使用冲洗设备的水
以 , 根据上式可以计算出废水的量 。
2.2 通过飞灰建立模型进行计算
系统中的飞灰主要通过烟气带入 , 通过净烟气
携带 、废水和石膏排出 , 平衡式为
qVfρff-qVtfρtf=qVw ρw ρwf+qVg ρgf,
(2)
式中 :ρff为原烟气中飞灰质量浓度 , kg/m3 ;ρtf为处理
后净烟气中飞灰质量浓度 , kg/m3 ;ρwf为脱硫废水中
统 , 平衡式为
qVp ρpCl- +qVf ρfHCl MCl- /MHCl -qVtfρtHCl×
MCl- /MHCl=qVw ρwCl- +qVg ρgCl- ,
(1)
式中 :qVp为工艺水量 , m3 /h;ρpCl-为工艺水中 Cl-质
量浓度 , kg/m3 ;qVf为脱硫系统入口烟气量 (6%氧 、
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3.4 高压静电除雾器加相变或强制循环换热 GGH 的方案及其优缺点
研究高压静电除雾器的最初目的是想替代回转
式 GGH, 因为高效的静电除雾器可以通过降低烟气 中的水含量 , 在保证烟气中不含液态水的基础上 , 增 加 1个相变或强制循环换热器 , 使烟气成为非饱和 水的烟气 , 从而减轻烟气对烟囱的腐蚀 [ 4] ;同时 , 高 压静电除雾器还能进一步降低烟气中的 SO2 和烟尘 量 。图 3为高压静电除雾器加相变或强制循环换热 GGH的方案 。
耗与电耗 [ 5] 。 高压静电除雾器已在太原第一热电厂做过小型
工业试验 , 试验所用高压静电除雾器的内部结构阳 极为正六方柱体 , 其柱体中心为阴极线 。试验结果 表明 , 当静电电压为 60 kV时 , 脱硫效率为 42%, 除 尘效率为 34%, 游离烟气中的液滴脱除率为 100%。
4 结束语
质量 , kg/mol;qVw为 脱硫废水排放量 , m3 /h;ρwCl-为 脱硫废水中 Cl-质量浓度 , kg/m3 ;qVg为石膏产生量 , kg/h;ρgCl-为石膏中 Cl-的质量浓度 。
qVp, ρpCl-, qVf, ρfCl-可以从原始资料中得到 , 由于 HCl比 SO2 更容易与石灰石发生反应 , 认为 HCl的 脱除率为 100%, 所以 ρtCl-一般取 0。 qVg可以从脱硫 工艺计算中得到 。
在锅炉尾部采用相变或强制循环 GGH替代现 有的回转式 GGH, 不但解决了 GGH运行故障频发 的问题 , 而且运行阻 力小 、节水节电 。 若应用在无 GGH的湿烟囱防治方面 , 相变或强制循环换热器配 备静电除雾器后 , 可大大提高烟囱防湿冷凝腐蚀能 力 , 有效避免了烟囱内衬施工难度大的问题 , 为脱硫 系统高 效 、低 耗 、安 全运 行 提供 了 新的 技 术解 决 方案 。
飞灰的质量浓度 ;ρw 为废水的密度 , kg/m3 ;ρgf为石
膏中飞灰的质量浓度 。 ρff可以从原始资料中得到 ,
ρtf根据项目具体要求确定 , 一般取 50 mg/L, ρwf, ρgf, ρw 一般根据脱硫工艺计算取值 。