纯碱厂与热电厂的_三废_联合治理技术

2 热电厂污染治理情况
大化公司热电厂现有的 5 台老锅炉, 均采用麻 石泡沫除尘装置。另有 2 台引进美国 FW 公司技术 220 t / h 循环流化床锅炉 , 采用石灰石固硫技术 , 高 效静电除尘装置。生产中为了防止锅炉污染物对大 气环境的影响 , 采取了以下防治措施 : 为降低 SO2 的排放量, 循环流化床锅炉在生产运行过程中添加 石灰石等脱硫剂。 为了控制烟尘排放量 , 2 台循 环流化床锅炉各配备 1 套高效静电除尘器。 采用 控制炉膛过剩空气系数及炉膛燃烧温度的方式 , 降 低 NOx 产生量。 实行烟气高空排放并分别采用 美国热电子公司和大连中环公司生产的烟气连续监 测装置, 对新、 老锅炉烟气排放中的各种污染物进行 监测。 输煤、 石灰石、 除灰系统均设除尘器, 减少 干法除尘系统设封闭渣库 1 座, 灰库 粉尘污染。
2005 年第 5 期
王连弟: 纯碱厂与热电厂的 三废 联合治理技术
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专论与综述
纯碱厂与热电厂的 三废 联合治理技术
王连弟
( 大化 集团有限责任公司 安全环保处 , 辽宁 大连 116032)
摘要 : 介绍了氨碱法纯碱生产工艺中产生的废液、 废渣的治 理技术和方 法 , 简述 了热电厂 锅炉烟气 脱硫和除尘技术 , 对纯碱生产与热电联产工艺中的 三废 联合治理技术进行探讨。 关键词 : 锅炉烟气脱硫、 除尘 ; 氨碱废液、 废渣 ; 治理技术 中图分类号 : TQ 114. 1; X 701. 3; X 781 文献标识码 : C 文章编号 : 1005- 8370( 2005) 05- 11- 04
采用该工艺路线不仅起到了以废治废的功效, 同时可以很大程度地降低烟气的脱硫成本 , 使环境 效益和经济效益得到很大提高。
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三废 联合治理效果综述
4. 1 环境监测情况 大化公司对各项主要污染物的排放均设有例行 环境监测点位和固定的监 测频率。本 文所涉及的 三废 联合治理的各项指标监测结果说明如下 : 4. 1. 1 船运渣液 蒸馏废液经澄清桶稠厚处理后 , 体积量减少到 25 % ~ 30 % , 为了减少渣液的碱性, 经管道引入剩 余的石灰窑窑气等酸性气体 , 进行渣液的中和及更 加完全地沉降渣液中的钙、 镁等离子 ; 然后由装船泥 浆泵将渣液装船送往专用排渣场。装船渣液的固体 物含量达到 10 % ~ 12 % , 氨氮浓度为 15~ 25 mg/ L, pH 为 8~ 9。 4. 1. 2 澄清桶溢流液 蒸馏废液经澄清桶处理后, 上清液经由桶顶部 边缘的溢流导流槽引入清液池, 用于热电厂锅炉湿 法除尘和脱硫。清液的监测结果为: 悬浮物浓度为 20~ 50 mg/ L, pH 值为 8 ~ 11; 氨 氮浓 度为 15~ 30 mg/ L。 4. 1. 3 板框压滤机滤液 盐泥废液经板框压滤机处理后 , 滤液汇入清液 池 , 用于热电厂老锅炉湿法除尘和脱硫。滤液的监
近年来 , 我国政府对火电行业和纯碱生产行业 的环境污染治理十分重视, 2002 年国家颁布了 燃 煤二氧化硫排放污染防治技术 政策 , 2003 年 国家 环保总局下发了 关于加强燃煤电厂二氧化硫污染 防治工作的通知 , 制订了 火电厂大气污染物排放 标准 ( GB13223 1996) , 纯碱 工业污 染物 排放 标 准 也即将颁布实施。 在对火电行业和纯碱生产行业污染治理技术研 究和应用方面, 国内外众多环保专家作了大量的研 究和试验工作, 取得了丰富的实践经验 , 提出了多种 行之有效的技术路线和工艺方法 ; 但与此同时我们 也发现这些技术和方法对中国企业而言都存在两个 不容忽视的问题 , 一是污染物治理的相对投资很大 , 二是运行成本很高。因此对火电行业的烟气脱硫和 纯碱生产行业( 特别是氨碱法生产工艺 ) 废渣、 废水 的处理, 已成为这两个行业不得不考虑的沉重负担。 大化集团有限责任公司( 以下简称大化公司) 结 合本公司生产特点 , 将纯碱生产过程中产生的碱性 废水用于热电厂的锅炉烟气湿法脱硫; 采用石灰石 煅烧后的返石和部分纯碱生产废渣作为锅炉烟气干 法脱硫的脱硫剂 , 实现 了以不同行业生产 中的 三 废 进行相互治理, 达到污染物总量控制和资源有效 利用的目的。本文就此作粗浅的探讨。
2 座, 灰渣分除; 电厂灰渣从除尘器、 排渣管 路到灰 库、 渣库采用气力除灰方式封闭运行。灰渣经湿式 搅拌机按 30% 的比例加水调湿后用汽车外排。
3 纯碱与热电联产的 三废 联合治理
大化公司热电厂是集团公司的自备发电厂, 包括 老厂装置和新厂装置。新厂装置拥有 2 台 220 t/ h 高 压循环流化床锅炉 ( 1# 和 2# 锅炉) , 老厂装置拥有 2 台 130 t/ h 中压油煤混烧锅炉 ( 3# 和 4# 锅炉 ) 、 2台 170 t / h 高压燃煤锅炉 ( 5 、 6 ) 和 1 台 230 t/ h 高压 # 燃煤锅炉( 7 锅炉 ) ; 大化公司热电厂年发电量 7 亿 kW h, 供热量超过 1 000 万 GJ。 3. 1 热电厂生产工艺流程 由输煤皮带传输来的燃料煤, 首先进入磨煤机 进行粉碎 , 然后经排风机将煤粉送入锅炉进行燃烧 , 过热器的蒸汽送入汽轮机 , 带动发电机组发电 , 产生 的电送入主变压器, 输送到用户电网。循环流化床
12 万吨 , 全年废液产生量 339 万 m 3, 盐泥产生量 40 万 m 。氨碱法纯碱生产废液、 废渣的处理分两部分完 成, 即湿法船运排渣 ( 主要处理蒸馏废液) 和固体板 框压滤排渣( 主要处理盐泥和苛化泥废液) 。在正常 天气 情况 下, 每 天平均 排放 废渣 10~ 11 船 ( 吨 位 1 000 t) ; 同时每天经陆路运输经板框压滤后的固体 渣约 30~ 40 车( 吨位 15 t) 。
1 纯碱生产污染治理概况
大化公司在生产纯碱的过程中 , 排放出大量的 废液废渣。在 1993 年建成棉花岛专用排渣场以前, 大化公司对废液废渣的处理一直沿用拦海筑坝形成 渣场 , 利用管道输送法进行排放。自 1952~ 1959 年 间曾陆续建成一条近 2 km 的抛石坝, 围成的近 175 万 m2 排放场地, 对制碱废液废渣的排放起到了很大 的作用。但是 , 进入上个世纪 90 年代以后, 随着生 产规模的不断扩大 , 加之附近其它企业的排渣填海, 致使排放场地难以容纳, 造成废液越坝外溢。这严 重地影响到当时的大连湾部分水域的自然状态, 对 大连港及附近 大连 造船厂 的航道 威胁很 大。 1993 年 , 在上级各有关部门的大力支持和帮助下, 大化公 司建设了废液、 废渣排放工程。此项工程在大化公 司厂区内设有专用排渣码头 , 废液经中和、 澄清、 稠 厚后用船运往距大化厂区 10. 58 km 的棉花岛专用 排渣场。随着这套环保装置正常运行 , 制碱废液、 废 渣不再直接排向附近海域 , 从而彻底改善了大连湾 西部海域的海水环境质量 , 也为大化公司厂区内原 排渣场的环境综合治理和封场后的土地开发利用提 供了前提条件。 大化公司纯碱生产采用氨碱法和联碱法并举方 式 , 纯碱年产量 80 万吨 , 其中氨碱法纯碱年产量 34
从废液的化学成分组成可以看出 , 杂质都是以 原料盐和石灰石带入的, 因此排出的白色悬浮液基 本上是无毒的; 由于钙、 镁盐沉淀的颗粒极细, 沉积 后的黏结性较强。但是蒸馏废液碱度较高, 需要进 行处理才行。 3. 4 三废 联合治理工艺路线 从上述工艺分析及污染物的成份分析中可以看
到, 将纯碱生产的废水和废渣用于热电厂的烟气脱 硫, 走以废治废的道路是非常合适的, 这种方法也完 全符合国家颁布的 燃煤二氧化硫污染防治技术政 策 ( 环发 [ 2002] 26 号) 。
14 测结果为: 悬浮物浓度 30~ 100 mg/ L, pH 为 8~ 12。 氨氮浓度为 10~ 25 mg/ L。 4. 1. 4 热电厂灰池溢流水 冲灰水分别从灰池大坝的渗透层流出和经灰池 澄清溢流流出, 灰池溢流水监测结果为 : 悬浮物浓度 30~ 110 mg/ L, pH 值为 7~ 8. 5。氨氮浓度为 10~ 20 mg/ L, 硫酸盐浓度 300~ 800 mg/ L 。 4. 1. 5 棉花岛专用排渣场大坝外海水水质 在大连湾棉花岛大化公司专用排渣场大坝外约 50 m 处 , 监 测海水 水质结 果为: 悬浮物 浓度 2 ~ 8 mg/ L, pH 值为 7~ 8. 3, 氨氮浓度为 0. 5~ 2. 5 mg/ L, CODMn 1. 5~ 3 mg/ L 。 4. 1. 6
3
纯
碱
工 业
锅炉采用石灰石干法脱硫技术, 并配备了除尘效率 超过 99% 的静电除尘器 , 使烟气中的 SO2 、 烟尘等排 放浓度达到国家规定的排放标准。产生的蒸汽供大 化集团 30 万吨/ 年合成氨生产装置及纯碱生产的煅 烧炉等使用。 2 台 130 t/ h 煤粉炉烟气采用 麻石水膜除尘技 术, 引用纯碱生产中的废水进行必要的脱硫。230 t/ h 和 2 台 170 t/ h 煤粉炉, 采用经过改造的湿法除尘脱 硫装置, 3 个主塔和 3 个副塔。由于老厂使用的燃 煤以黑龙江双鸭山煤矿所生产的煤品为主 , 煤品中 含硫份在 0. 2 % ~ 0. 7 % , 所以脱硫效率即使不是 很高也可做到稳定达标。因此采用纯碱生产中的工 业废水进行湿法除尘和脱硫 , 收到了以废治废的理 想效果。 3. 2 湿法脱硫除尘工艺流程 锅炉释放出来的含尘烟气经过换热以后 , 以切 线方向进入除尘塔筒体 , 遇到大面积多级喷淋出来 的 pH 值在 8~ 11 的碱性废水, 烟气中 SO2 与碱性废 水中和、 吸收成为次硫酸盐 , 经与空气充分接触氧化 后 , 形成稳定的硫酸盐。中和反应后 pH 值降到 6~ 8, 灰水用输送泵和管道送到灰场进行沉降。灰场设 有 3 个灰池倒换使用 , 水分别从坝的渗透层流出和 经澄清溢流流出, 达标排放。当 1 个灰池达到规定 的沉积灰面高度后 , 更换下 1 个灰池使用, 依次循环 进行灰池的沉降、 晾灰和清灰。 大化热电厂冲灰水年用量约 600 万 m3 , 采用纯 碱生产废水进行冲灰的不足部分, 取用海水进行补 充。从灰池中清出的粉煤灰全部外运进行综合利用 或处置。 3. 3 氨碱法纯碱生产中的主要污染物及成分分析 纯碱生产排出的废液废渣主要来自石灰窑化灰 机排出的细小石灰石、 废砂等固体渣 ; 悬浮液体渣主 要来自于氨碱法纯碱生产的洗泥桶、 蒸馏塔以及苛 化法烧碱生产的二次滤泥机。这些废液废渣产生量 很大, 是纯碱生产必须考虑治理的主要污染物。 3. 3. 1 盐泥 大化公司氨碱法和联碱法纯碱生产的盐泥是在 一起处理的 ( 包括氨 泥 ) , 总 泥量从洗泥桶排出。 固体泥渣的主要成分为 CaCO3 、 Mg ( OH) 2 和酸不溶 物。这些成分都来自于原料盐, 因此均为无毒的白 色沉淀物, 除酸不容 物 SiO2 的颗粒 较大外, 其余的
表1
项目 Ca( OH) 2 CaCl2 NaCl CaSO4 CaCO3 Mg( OH) 2 Fe2 O3 酸不溶物 密度 pH 值
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图1
三废 联合治理工艺流程
蒸馏塔废液化学成分分析表
混浊液 , g/ L 2. 67 107. 31 61. 13 3. 05 19. 61 8. 95 1. 04 0. 042 1. 142( 24. 5 ) 1. 12( 21 10. 6 ) 清液 , g/ L 1. 10 103. 74 56. 84 1. 15
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2005 年第 5 期
王连弟: 纯碱厂与热电厂的 三废 联合治理技术 三废 联合治理工艺路线如图 1。
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都是极细的悬浮体 , 一般为 5~ 30 m, 沉积 后粘性 较强, 排出数量随原料盐和石灰石的质量变化而有 所增减。 3. 3. 2 蒸馏塔废液 氨碱法纯碱生产工艺每生产 1 t 纯碱排放出蒸 馏废液 9. 43 m , 其中含有固体物 300 kg 左右 , 1 年 排出的干渣量约 15 万吨 , 是排放悬浮物量最大的一 项。联碱法生产纯碱基本上克服了氨碱法的这一致 命弱点, 但是由于母液不平衡亦需加灰蒸馏, 因此目 前大化公司联碱法按不平衡母液量折算, 每生产双 吨产品, 需排出废液量 0. 245 m 3 。 废液的液相成分主要是 NaCl 和 CaCl2 , 固相成 分主要有 CaCO3, 、 Mg( OH) 2 、 CaSO4、 Ca( OH ) 2 以及酸 不溶物( 主要是 SiO2 ) 等。废液组成分析见表 1。