白泥海水脱硫示范工程的中试研究.pdf

白泥海水脱硫示范工程的中试研究 ＊ 楚宪峰 1 田建茹 1 孙炳宏 1 陈国丽 1 丁甫军 2 1. 青岛市环境保护科学研究院, 山东 青岛 266003; 2. 黄岛发电厂, 山东 青岛 266500 摘要 对黄岛发电厂 3机组白泥海水脱硫示范工程进行了中试研究。 试验结果表明 以白泥做吸收剂, 脱硫效率可达 到 90以上, 并能产生较好的经济效益, 脱硫过程中可以直接消耗白泥, 从而达到以废治废的目的。 关键词 白泥;海水; 脱硫;示范工程 PILOT RESEARCH ON DEMONSTRATION PROJECT OF DESULPHURIZATION VIA WHITE CLAY AND SEA -WATER Chu Xianfeng1 Tian Jianru1 Sun Binghong1 ChenGuoli1 Ding Fujun2 1. Qingdao Research Academy of Environmental Sciences, Qingdao 266003, China;2. Huangdao Power Plant, Qingdao 266500, China Abstract The demonstration project of desulphurization via white clay and sea -water for the third set in the Huangdao Power Plant was studied. The results showed that desulphurization efficiency could be more than 90 with a better, economic benefit when the white clay was used as absorbent. The white day could also be consumed directly in the process of desulphuration. Keywords white clay ; sea -water;desulphurization;demonstration project ＊国家科技支撑计划项目 2006BAC02A19 。 0 引言 青岛市是国家划定的 SO2污染控制区和酸雨污 染控制区之一 ,控制全市火电企业 SO2排放总量, 对 改善市区环境空气质量及贯彻执行国家有关污染防 治政策尤为重要。黄岛发电厂是青岛市 SO2排放的 大户 ,对青岛市 SO2排污总量控制及污染减排工作起 着极为重要的作用 。青岛碱业股份有限公司氨碱法 纯碱生产过程中年产 18 万 t 蒸馏废泥 白泥 , 这种 废弃物主要成分是碳酸钙、氢氧化镁, 白泥去向主要 以筑坝围堰方式堆放于厂区西部胶州湾沿海岸边渣 场,对环境造成一定影响 。目前我国和世界纯碱行业 对白泥的主要处置方法有 筑坝存渣,清液溢流; 填海 造地 ,改良土壤 ; 填充矿井 ; 或作填埋场衬层防渗土料 等 [ 1- 4] 。青岛碱业股份有限公司已针对行业白泥开展 了多种综合利用研究 [ 5 -6] 。 海水的 pH 在 8. 0 左右, 白泥海水脱硫是利用海 水的天然碱度和白泥中的碱性物质, 与烟气中的 SO2 进行中和反应, 达到以废治废 、 双向治理 、 节支增效净 化环境的综合效果, 从而实现企业间联合的循环经 济 [ 7- 8] 。国内外对海水脱硫的报道较多, 而对白泥海 水脱硫研究的报道较少, 笔者通过对黄岛发电厂白泥 海水脱硫示范工程的中试研究 ,为全面推广白泥海水 脱硫示范工程的应用及产业化发展提供技术支撑 。 1 白泥海水脱硫工艺 黄岛发电厂位于青岛市黄岛区 ,黄岛区位于胶州 湾西侧海域 。黄岛发电厂是青岛电网内主力电厂之 一,实际发电能力为2 045MW 。本项目研究对象为 该厂的 3 机组 ,3机组发电能力为225 MW, 年运行 5 000 h,占全厂发电能力的 11。 白泥海水脱硫工艺流程见图 1,工艺参数见表 1。 2 试验部分 2. 1 试验方法 试验方法 烟气中 SO2的测定采用定电位电解 法, KM900 烟气分析仪; pH 测定采用玻璃电极法, pHB-4型酸度计; 悬浮物含量的测定采用重量法 。 2. 2 试验海水及白泥 满负荷运行时, 调配池需海水2 400 m 3 h, 曝气池 需海水3 000 m 3 h,白泥浆制备进料斗需海水60 m3 h, 海水压力0. 25MPa 。本试验条件下 , 调配池加海水 1 200 m 3 h ,曝气池加海水1 500 m3 h , 白泥浆制备进 81 环 境 工 程 2009年 10 月第 27卷第 5 期 图 1 白泥海水脱硫工艺流程 表 1 白泥海水脱硫工艺参数 锅炉参数白泥分散设备脱硫系统 锅炉型号 Eл -670 -1. 38 -5454球磨机 1 . 2 m2 . 5 m脱硫塔高约27 m 额定蒸发量670 t h进料斗2. 3 m3 . 2 m内径13. 5 m 过热蒸汽温度545 ℃循环浆液泵1 500 m3 h空塔气速2 m s 耗煤量83 t h旋流器DN200浆液泵IS80 -65 -160 烟气量104 万m3 h泥浆槽60 m3曝气风机5. 6 万m3 h 料斗加海水39 m 3 h ,海水压力0. 25 MPa。 青岛碱业股份有限公司制碱废液经旋流器分离 去直径 0. 2 mm砂后进入澄清桶内澄清稠厚 , 稠厚 泥在储罐内储存缓冲, 经压滤后进库储存 ,压滤泥饼 经自卸汽车运到黄岛发电厂。白泥干基的化学组成 见表 2,白泥粒度分布见表 3。 表 2 白泥干基化学组成 CaCO3CaCl2Mg OH 2 CaSO4 CaO SiO2Al2O3Fe2O3 46 . 815. 49 . 888 . 738. 136. 512. 361 . 08 表 3 白泥粒度分布 粒度 μ m质量分数 1220 93. 1～ 1220. 1 72. 2～ 93 . 12. 1 56. 1～ 72 . 23. 7 43. 3～ 56 . 17. 6 33. 2～ 43 . 310. 9 25. 4～ 33 . 212. 8 19. 7～ 25 . 412. 8 15. 6～ 19 . 711. 4 12. 5～ 15 . 69. 9 12. 528. 7 注 D5019 . 5 μ m; D9047 . 1 μ m。 3 试验结果与讨论 3. 1 系统运行效果 白泥在球磨机中磨成 15 左右的浓浆 , 经旋流 器分沙后进入配乳池与约1 200 m 3 h海水混合配成 1‰～ 2‰ 计算值 的乳液,经浆液泵进入脱硫塔对烟 气进行脱硫 。通过中试研究, 可得出 含水量低的白 泥下料情况好, 压滤后白泥经晾晒后下料不易蓬料; 旋流器底流直接进料仓, 带有部分水, 当绞笼转速变 频高于10 Hz 后 , 不易蓬料 ; 球磨机进 、出料畅通, 粒 径小于 0. 4 mm 的占 97以上 球磨机出料一般控制 在含固量 15 左右较好 ,所以使用球磨机分散压滤 后白泥是可行的 ; 应使旋流器高于料仓 , 底流自然流 回料仓,否则管内易沉沙堵塞 。 脱硫系统运行过程中相关监测数据如表 4 所示 。 表 4 脱硫系统监测数据 时间 湿基白泥 加入量 th- 1 磨机海 水量 m3h- 1 曝气池 入口 pH 曝气池 出口 pH 混合池 出口 pH 混合池悬 浮物增量 mgL- 1 10 005 . 1395. 006. 227. 4628 11 005 . 5395. 105. 456. 8510 12 006 . 8395. 096. 417. 2123 13 006 . 8395. 455. 306. 8820 14 006 . 8395. 475. 786. 8026 15 005 . 5395. 505. 986. 9519 平均值6 . 1395. 275. 867. 0321 82 环 境 工 程 2009年 10 月第 27卷第 5 期 由表4 可知,脱硫塔排水经曝气后 pH 值升高 ,曝 气池排水与厂内工 艺冷却水排水混 合后, pH 在 6. 80～ 7. 46, 悬浮物增量在 10 ～ 28 mg L , 可达到 pH 和悬浮物排放要求。 SO2测定仪实测数据取平均值 ,见表 5。由表 5可 知,脱硫率为 91. 7。当天烟气量根据仪表显示按平 均值计算为694 000 m 3 h,则需脱除 SO 2量为1. 63 t h 。 由表 4可知,当曝气池入口 pH 值 5. 00～ 5. 50时, 湿基 白泥加入量平均值为6. 1 t h ,所以脱除1 t SO2约需要 湿基白泥3. 74 t ,可折合成1. 20 t干基白泥。 表 5 S O2实测数据 SO2含量 mgm- 3 风速 ms- 1 烟温 ℃ 烟量 km3h- 1 静压 Pa 入口2 5543. 6 有涡流141398 有涡流-0 . 24 出口2129. 767860-0 . 27 3. 2 经济效益分析 3 机组应用白泥海水脱硫系统满负荷运行时, 估算产生的经济效益如表 6 所示 。 表 6 白泥海水脱硫经济效益 项目单价效益 万元 年节电2 200 MW0 . 36元 kWh 年节约电费 79. 2 年减少石灰用量 1 . 24 万 t300 元 t年节约石灰372 年运输干基白泥 1 . 48 万 t 湿基 3 . 7万 t 31 元 t年需白泥 114. 7 - 年运行费年运行费35 - 白泥厂房及设备建设固定投资 161. 43 - 由表 6 可知, 黄岛发电厂 3 机组投资 161. 43 万 元,每年节约石灰粉 1. 24 万 t 、原系统节电2 200MW, 扣除双向治理增加了磨机厂房运行费用及白泥运输 费用, 年产生经济效益 301. 5 万元 , 运行一年即可收 回投资,经济效益很好。与石灰做吸收剂相比 ,白泥 作为固体废物, 可以不计成本 ; 与海水脱硫相比,以白 泥做吸收剂 ,吸收塔内气 液比提高 ,从而减少提水功 耗,显著降低脱硫运行费用 ,脱硫过程中可以直接或 间接溶耗白泥, 从而达到以废治废, 双向治理的目的。 4 结语 1 含水量低的白泥下料情况好, 压滤后白泥经晾 晒后下料不易蓬料; 绞笼转速变频高于10 Hz后 ,不易 蓬料。球磨机进 、 出料畅通 ,使用球磨机分散压滤后 白泥可行; 旋流器高于料仓,底流自然流回料仓,管内 不易沉沙堵塞。 2 用压滤后白泥脱硫, 脱硫率可达到 90以上, 1 t SO2约需要干基白泥 1. 20 t , 脱硫后海水可以达到 pH 和悬浮物排放要求。 3 白泥海水脱硫年产生经济效益 301. 5 万元 ,运 行一年即可收回投资 ,并且达到以废治废的目的。 参考文献 [ 1] 王凤英, 周晓东, 王庆璋. 海水白泥乳烟道气脱硫中试研究[ J] . 化工环保, 2004, 24 增刊 271 -273. 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