丁甫軍 等

摘要：對(duì)沿海某發(fā)電廠3#機(jī)組海水加生石灰脫硫系統(tǒng)，利用青島堿業(yè)股份有限公司（下稱青島堿業(yè)）副產(chǎn)物白泥（堿性物質(zhì)）作脫硫的添加劑，加入脫硫系統(tǒng)和替代原添加劑，達(dá)到以廢治廢的目的。試驗(yàn)證明改造后，機(jī)組脫硫率大于90%，懸浮物和pH值均能達(dá)標(biāo)排放，年節(jié)約生石灰1.24萬t；達(dá)到雙向治理的目的，實(shí)現(xiàn)了企業(yè)間聯(lián)合的循環(huán)經(jīng)濟(jì)。

關(guān)鍵詞：以廢治廢 循環(huán)經(jīng)濟(jì) 海水脫硫 白泥

1 概述

以火電為主的電源結(jié)構(gòu)決定了電力行業(yè)對(duì)我國(guó)大氣環(huán)境質(zhì)量產(chǎn)生重要影響[1]。某電廠作為青島電網(wǎng)內(nèi)主力電廠之一，經(jīng)過三期工程建設(shè)（一期2×140MW、二期2×225MW、三期2×670MW），總裝機(jī)容量達(dá)到2070MW。節(jié)能減排降耗、提高資源利用率，建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型企業(yè)，是某電廠可持續(xù)發(fā)展的必然要求和永恒的主題。

青島堿業(yè)是國(guó)內(nèi)六大純堿廠之一，以氨堿法生產(chǎn)純堿，年生產(chǎn)能力60×104t，副產(chǎn)物白泥（堿性物質(zhì)）主要在海邊堆放，形成白色污染，成為污染膠州灣的主要公害之一。白泥治理與綜合利用是世界性技術(shù)難題。目前我國(guó)和世界純堿行業(yè)采用的主要處置方法有：筑壩存渣，清液溢流；填海造地，改良土壤；填充礦井；或作填埋場(chǎng)襯層防滲土料等。該公司也已針對(duì)行業(yè)白泥開展了多種綜合利用研究。以循環(huán)經(jīng)濟(jì)思路，針對(duì)固廢資源化特征開展綜合利用，將是解決白泥出路的有效途徑。

為此，某電廠針對(duì)白泥的特性，結(jié)合全廠脫硫系統(tǒng)的特點(diǎn)，經(jīng)研究對(duì)廠內(nèi)3#機(jī)組脫硫系統(tǒng)進(jìn)行改造，采用青島堿業(yè)的堿性化工廢料——白泥作海水脫硫的添加劑進(jìn)行了試驗(yàn)，改造試驗(yàn)取得了成功，達(dá)到以廢治廢的目的，從而實(shí)現(xiàn)企業(yè)間聯(lián)合的循環(huán)經(jīng)濟(jì)。

2 試驗(yàn)測(cè)量方法

煙氣中SO2的測(cè)定采用固定污染源排氣中SO2的測(cè)定定電位電解法，采用KM900煙氣分析儀；監(jiān)測(cè)點(diǎn)位于脫硫吸收塔前、海水脫硫吸收塔后的排煙煙道處。pH和懸浮物的監(jiān)測(cè)點(diǎn)位于排水槽出口處。pH測(cè)定采用玻璃電極法，pHB-4型酸度計(jì)。懸浮物含量的測(cè)定采用質(zhì)量法。

3 機(jī)組脫硫現(xiàn)狀

3#機(jī)組采用海水加生石灰脫硫工藝，其主要由海水、生石灰供配系統(tǒng)，煙氣系統(tǒng)，吸收系統(tǒng)和曝氣處理系統(tǒng)組成，如圖1所示。首先，將生石灰用海水在配乳罐中制成濃乳液，該濃乳液與大量海水同時(shí)在貯乳池中攪混成海水稀乳液，進(jìn)入吸收塔，與換熱后煙氣逆流反應(yīng)。脫硫后的煙氣經(jīng)換熱器進(jìn)煙囪排空，海水稀乳液吸收SO2并發(fā)生酸堿中和反應(yīng)后進(jìn)入曝氣處理系統(tǒng)，經(jīng)曝氣、分離、澄清和噴兌海水深度氧化后以SO42-和Ca2+的狀態(tài)達(dá)標(biāo)排放。

按設(shè)計(jì)煤種w（硫）為1.16%，年運(yùn)行5000h，負(fù)荷100%，SO2產(chǎn)生量2t/h，設(shè)計(jì)脫硫效率90%，SO2脫除量為1.8t/h，耗用生石灰粉2.145t/h。4 白泥污染現(xiàn)狀

青島堿業(yè)每年在純堿生產(chǎn)過程中排放白泥（干基廢渣）約18×104 t，主要含有CaCO3和Mg（OH）2等堿性物質(zhì)，pH約為11，成分見表1，粒度分布見表2。5 海水白泥乳脫硫

按工程設(shè)計(jì)煤種含硫量，某電廠確定3#機(jī)組脫硫效率為90%，需要消耗大量生石灰粉，但由于燃用較高含硫煤，脫硫排水pH仍不能達(dá)標(biāo)。為此，在前期以制堿廢渣——白泥脫硫中試及生產(chǎn)性試驗(yàn)成功的基礎(chǔ)上，某電廠擬用白泥替代3#機(jī)組脫硫所用的生石灰粉，實(shí)現(xiàn)脫硫排水達(dá)標(biāo)排放。

白泥脫硫化學(xué)機(jī)理如下：

SO2+H2O→H2SO3

CaCO3+H2SO3→CaSO3+H2O+CO2↑

Mg（OH）2+H2SO3→MgSO3+2H2O

2CaSO3+O2→2CaSO4

2MgSO3+O2→2MgSO4

3#機(jī)組海水加白泥脫硫流程如圖2所示。青島堿業(yè)壓濾后的白泥在某電廠制成白泥漿用于脫硫。制漿工藝流程如圖3所示。6 海水白泥乳脫硫效益分析

某電廠海水白泥乳脫硫法試驗(yàn)表明，脫硫效率大于90%，排水可滿足pH和懸浮物排放要求時(shí)，確定1m3 1‰濃度的海水白泥乳相當(dāng)于10m3海水的中和能力。1kg干基白泥相當(dāng)于9m3海水的總堿度。海水中CaSO4的欠飽和量較大，每立方米海水可約再溶解CaSO43.8kg。1kgSO2可溶解2kg干基白泥或1.1kg石灰粉。排水pH高，要求加入較多的白泥，但同時(shí)導(dǎo)致懸浮物較高。因此，在實(shí)踐中要控制好白泥加入量，使懸浮物和pH均能達(dá)標(biāo)。

不同條件下，3#機(jī)組所需白泥量詳見表3。按3#機(jī)組燃煤w（硫）為1.68%（設(shè)計(jì)值）計(jì)算，白泥需要量為2.95 t/h，機(jī)組年運(yùn)行5000h，年需要耗用白泥1.48×104t。3#機(jī)組原設(shè)計(jì)以1‰海水石灰乳進(jìn)脫硫塔脫硫，改用2‰海水白泥乳脫硫后每年可節(jié)約石灰粉1.24×104t。

7 項(xiàng)目實(shí)施需落實(shí)的事宜

該項(xiàng)目需具有海域評(píng)估資質(zhì)的單位就工程煙氣海水脫硫白泥治理后排放海水對(duì)海域的環(huán)境影響進(jìn)行評(píng)價(jià)，同時(shí)還要落實(shí)白泥運(yùn)輸時(shí)對(duì)公路周邊環(huán)境的影響評(píng)估。

8 結(jié)論

海水加白泥脫硫工藝有利于減輕城市白泥污染，改善城市環(huán)境，符合循環(huán)經(jīng)濟(jì)和可持續(xù)發(fā)展理念，符合國(guó)家產(chǎn)業(yè)政策，為有條件的電廠、工業(yè)鍋爐脫硫改造提供了一個(gè)新的方向。某電廠采用海水加白泥脫硫系統(tǒng)后，可利用青島堿業(yè)產(chǎn)生的約1.48×104t白泥（干基廢渣），可節(jié)約生石灰1.24萬t/年，經(jīng)測(cè)算1年可收回全部投資成本。如在青島市其他電廠推廣應(yīng)用，青島堿業(yè)的白泥將全部得到資源化利用。不僅可消除白泥對(duì)膠州灣白色污染，同時(shí)煙氣SO2也得到有效治理，達(dá)到雙向治理，節(jié)能、節(jié)水和節(jié)約生石灰資源，實(shí)現(xiàn)了企業(yè)間的循環(huán)經(jīng)濟(jì)。

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