燃煤工业锅炉除尘脱硫技术及其排水特点

　　[摘要]我国燃煤工业锅炉配套使用的第二代脱硫除尘器具有同步脱硫除尘的功能，其脱硫与除尘的效率都较高，排放废水的水质具有悬浮物浓度高，Al3+、Fe3+浓度高；pH值低的特点，废水处理的主要方法有混凝沉淀法、过滤法与中和法。
　　[关键词]除尘,脱硫,排水,锅炉
　　
　　我国工业锅炉数量多、吨位小、分布广。近十年，中国工业锅炉平均年增长率为6.6%。今后几年，中国对工业锅炉需求年增长率将保持在3%-5%，但需求结构将会有所变化，较大容量和较高参数的工业锅炉产品比例将会增加。
　　我国工业锅炉的燃料以燃煤为主。全国现有燃煤工业锅炉年耗用煤炭约占原煤产量的三分之一。燃煤SO2排放量占SO2排放总量的90％以上[1]。由此可见，控制燃煤工业锅炉污染物排放对改善我国大气质量具有重要作用。
　　为有效遏制SO2污染，对燃煤工业锅炉，我国要求中小型燃煤工业锅炉(产热量<14MW)使用工业型煤、低硫煤和洗选煤。对配备湿法除尘的，优先采用湿式除尘脱硫一体化工艺。其中：燃中低硫煤的锅炉采用利用锅炉自排碱性废水或企业自排碱性废液的除尘脱硫工艺；燃中高硫煤锅炉采用双碱法工艺。大中型燃煤工业锅炉(产热量≥14MW)可根据具体条件采用低硫煤替代、循环流化床锅炉改造(加固硫剂)或采用烟气脱硫技术。
　　1.工业锅炉湿式除尘脱硫技术的应用现状与趋势
　　为控制大气污染，我国工业锅炉基本都配备了不同类型的除尘设备。其中采用湿法除尘的约为20％—40％(含重力喷淋、麻石水膜、离心或旋转喷淋等)。目前，我国工业型煤和洗选煤在燃煤中所占的比例仍旧不大，直接燃用原煤的燃料供给方式在今后一段时间内仍会占主导地位。因此，采用湿式除尘脱硫一体化工艺成为控制燃煤工业锅炉污染物排放的重要手段[2]。所以，在旧除尘器改造和新工业锅炉房建设中，湿式高效脱硫除尘器成为选用的主流设备。
　　我国工业锅炉配套使用的湿式除尘器经历了两个不同的技术发展阶段，第一阶段其主要功能是去除锅炉排放烟气中的颗粒态污染物——烟尘。第二阶段的功能不仅要求去除烟尘，而且要求去除烟气中以SO2为代表的酸性气体。目前，两代湿式除尘设备在工程中都有应用。为提高已投入使用的第一代产品的脱硫能力，我国科研单位、大专院校等开发了其改造技术。所以，目前湿式除尘器可分为三类：第一类是传统的湿式除尘器，属第一代产品。第二类是改造型湿式除尘器，它是为增加对烟气中SO2的去除率，对传统湿式除尘器进行技术改造而开发的。第三类为新开发的湿式高效脱硫除尘一体化除尘器，属第二代产品。各类除尘器的主要设备类型及技术特点归纳如表1。
　　2.工业锅炉湿式除尘脱硫技术排水特点
　　燃煤工业锅炉湿式脱硫除尘器废水中污染物的主要来源是燃煤在锅炉中燃烧所产生的烟气，湿式除尘器以水为工作液，把烟气中的烟尘颗粒和SO2类污染物截留在水中，形成废水排出除尘器。影响湿式脱硫除尘器废水水质的因素很多，根据废水产生的基本过程，锅炉烟气性质、除尘器性质以及工作液性质均对废水水质产生不同程度的影响。燃煤煤质、锅炉的燃烧方式与炉型、锅炉的负荷、锅炉的构造和操作管理、除尘器的类型与性能、工作液供给方式与性质是影响废水水质的主要因素。
　　
　　表1：两代三类湿式脱硫除尘器的性能比较
　　                         　　
　　我国燃煤工业锅炉目前正在配套使用的湿式除尘器既有以除尘为主要目的的传统的湿式除尘器，也有近十几年来开发研制的湿式高效脱硫除尘一体化除尘器，还有把传统湿式除尘器经过技术改造，强化了脱硫效果的改造型湿式除尘器。各类除尘器又有多种设备形式。不同类别除尘器的性能差异很大。传统湿式除尘器的除尘效率较高，平均除尘效率为90%左右，最低为70%，最高达99%。平均液气比为2.5L/Nm3。但脱硫效率一般不高，仅为10%-20%[3]。湿式高效脱硫除尘一体化除尘器和改造型湿式除尘器的除尘效率很高，平均达到97%。湿式高效脱硫除尘一体化除尘器的平均脱硫效率为79%，平均液气比为1.0L/Nm3。改造型湿式除尘器的平均脱硫效率为65%[4]。
　　由于不同类型的除尘器的除尘效率、脱硫效率及液气比等主要技术性能各不相同，即使锅炉所排放烟气的性质相同，选用不同的除尘器，其排放废水的水质也各不相同。一般认为该类废水具有两高一低的水质特点：悬浮物浓度高（1200mg/L以上）；Al3+、Fe3+浓度高（分别在0.5和2.5mg/L以上）；pH值低（可能下降到3.0以下）。其废水中悬浮颗粒沉淀性能好，沉淀速度ui＞0.65mm/s的悬浮颗粒占97%以上，且颗粒表面电荷呈正电性。
　　3.工业锅炉湿式除尘脱硫废水处理方法
　　中小锅炉湿式除尘废水曾被直接排放或只经过简单的沉淀处理排放，不仅浪费了宝贵的水资源，而且对受纳水体造成污染。为此，一系列的回用处理技术被研究开发。目前，我国所开发应用的锅炉湿式除尘废水回用技术从工艺原理角度划分可分为三类：为提高沉淀处理效果，以近代混凝沉淀理论为技术基础的强化混凝沉淀处理法为第一类。第二类为过滤处理法。包括以碱性滤料为滤床的深层过滤和微孔陶瓷表面过滤处理方法。第三类是中和处理法。对于有碱性工业废水排放的工业企业，利用适当处理后的碱性工业废水作为锅炉烟气中SO2的吸收剂能够达到以废治废的目的，不仅可以降低处理成本，而且可以改善后续废水的处理性能。
　　微涡混合器+小孔眼网格反应池+小间距斜板沉淀池的一体化处理池，在石灰投量20mg/L，溶液浓度为5%，pH值调至10左右；碱式氯化铝投量20mg/L，溶液浓度为5%。反应时间10min，沉淀池水流上升流速为2.0mm/s，水力停留时间24min的条件下，处理浑浊度为835-980NTU的原水，出水达到14-28NTU。
　　炉渣过滤装置滤床厚度一般为50cm。过滤速度和进水的悬浮物浓度有关，当进水SS=50-200mg/L时，过滤速率为16-6.7m3／(m2•h)，当SS最高达1000mg/L时，过滤速率为4.2m3／(m2•h)。其再生方法有两种：（1）双池交替法。设计两套过滤水池，交互使用，定期去除堆积的粉煤灰。（2）反冲洗再生法。①气水反冲。空气压力应不低于20MPa。②回用水反冲。在0.0137m／s速度下反冲洗，仅7min。此时反冲洗水耗水率不超过5％。
　　石灰中和法由于药剂价廉，来源广泛而被采用。但使用石灰的缺点是显而易见的，石灰在水中分散性差，形成浆液后流动性不好，在反应过程中，石灰接触到酸性废水中SO42-后较易被生成的且不能继续反应的CaSO4所覆盖，因而中和效率差。当碱性工业废水(印染废水、造纸废水、油脂皂化废水等)pH值>9.0时，采取合适的液气比、温度等工艺参数，能取得较好的中和处理及烟气脱硫除尘效果。
　　4.结语
　　我国燃煤工业锅炉配套使用的脱硫除尘器可分为两代三类，第二代脱硫除尘器具有同步脱硫除尘的功能，且脱硫与除尘都可得到较高的处理效率。锅炉烟气性质、除尘器性质以及工作液性质均对废水水质产生不同程度的影响。排放废水的水质具有悬浮物浓度高，Al3+、Fe3+浓度高；pH值低的水质特点。混凝沉淀法、过滤法与中和法是废水处理的主要方法。
　　
　　
　　[参考文献]
　　[1] 郝吉名,王书肖,陆永琪.燃煤二氧化硫污染控制技术手册.北京：化学工业出版社，2001
　　[2] 熊振湖，费学宁，池勇志等大气污染防治技术及工程应用.北京机械工业出版社.2003年7月第1版.18.
　　[3] 吴忠标李伟王莉红.城市大气环境概论.北京化学工业出版社.2003.7第一版.276
　　[4] 魏先勋陈信常马菊元.环境工程设计手册（修订版）.长沙湖南科学技术出版社.2002.7第一版.