一种降低石灰石-石膏湿法脱硫工艺成本的方法
【专利摘要】本发明涉及湿法烟气脱硫的方法以及中水深度处理污泥副产物的再利用方法，属于环保领域。本发明所解决的问题是在已有的石灰石-石膏脱硫工艺的基础上，通过添加中水处理后的污泥副产物作为脱硫剂（其有效成分为碳酸钙），以期达到污泥的综合利用、节省水处理系统的运行成本、降低脱硫系统的运行费用、解决污泥处置困难等难题。本发明的工艺步骤主要是采用中水泥浆直接投加至石灰石浆液池的方式，通过污泥输送泵将污泥最终打入石灰石浆液池，进而进入脱硫塔进行烟气脱硫。在污泥的加入量为8t/h、原烟气SO2浓度为2200mg/m3的工况下，脱硫效率可达94%以上，单台机组年节约成本66.94万元。
【专利说明】—种降低石灰石-石膏湿法脱硫工艺成本的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于环保领域，具体涉及采用以中水处理净化过程中产生的污泥副产物部分代替石灰石以及节省部分脱硫系统工艺水进行火电厂烟气脱硫。
【背景技术】
[0002]火力发电厂烟气脱硫一般可分为湿法脱硫、干法脱硫和半干法脱硫三种。其中湿法脱硫工艺以其技术成熟度高、脱硫效率稳定、高脱除率(可高达90%)的优势一直占据着主导地位。由于石灰石资源丰富、脱硫效果较好被普遍用于烟气脱硫工艺中，同时此种脱硫剂的产物石膏可回收利用。
[0003]由于火力发电厂是用水大户，越来越多的新建火力发电厂以及改造后的火力发电厂使用城市中水作为水源，为了满足火力发电厂对用水水质的要求，火力发电厂入厂中水一般还需进行深度处理才能使用，这就会产生中水处理副产物的处理与处置问题。
【发明内容】
[0004]发明目的:
[0005]本发明涉及一种降低石灰石-石膏湿法脱硫工艺成本的方法，其目的在于对火力发电厂中水水源深度处理过程中产生的污泥副产物进行资源再利用，在不影响石灰石-石膏湿法脱硫系统处理效果与系统水平衡的同时达到节约石灰石-石膏湿法脱硫工艺成本的目的。
[0006]技术方案:
[0007]本发明是通过以下技术方案来实现的:
[0008]一种降低石灰石-石膏湿法脱硫工艺成本的方法，其特征在于:利用中水处理的污泥副产物替代部分石灰石脱硫剂进行烟气脱硫，在不影响脱硫系统运行以及脱硫效率的情况下进行污泥副产物废物再利用以及节约石灰石脱硫剂，降低石灰石-石膏湿法脱硫工艺成本；
[0009]该方法步骤如下:
[0010]a、城市污水处理厂的中水根据入厂水质，依次投加适量石灰乳、纯碱、PFS、PAMji中水进行深度处理，投加的药量根据城市污水处理厂来水水质按水处理要求做相应调整；
[0011]b、泥水混合物通过变孔隙V型滤池进行泥水分离，清水输送至清水池，经过ClO2消毒后由送水泵输送到冷却塔集水盘，得到火力发电厂要求的水源；
[0012]C、泥水混合物通过变孔隙V型滤池进行泥水分离后产生的污泥副产物通过污泥输送泵调节污泥的流量并最终打入脱硫石灰石浆液池，污泥副产物在石灰石浆液池内与原脱硫系统脱硫剂混合后同时进入脱硫塔，完成烟气脱硫过程。
[0013]原脱硫系统的脱硫剂由中水污泥副产物中的有效成分碳酸钙部分代替石灰石，脱硫工艺水由中水污泥副产物中的水分部分替代制浆工艺水。
[0014]优点及效果:
[0015]本发明提供的这种降低石灰石-石膏湿法脱硫工艺成本的方法，具有以下优点:
[0016]本发明采用综合利用中水深度处理过程中所产生的污泥副产物中的有效成分(碳酸钙和水分)进行烟气脱硫，变废为宝的同时降低火力发电厂的脱硫成本、中水处理成本的目的，最终达到保护环境和降低脱硫运行成本的目的。
[0017]现有中水深度处理的污泥副产物大多进行污泥浓缩、外运填埋进行处理，处理过程中需要大量的电耗、运输、填埋费用。本发明将中水深度处理的污泥产物直接打入石灰石浆液池，利用其有效成分进行烟气脱硫，达到节约湿法石灰石-石膏脱硫系统脱硫剂以及工艺水的用量，进而在降低脱硫成本的同时综合利用了中水深度处理的污泥副产物的目的，降低了两个系统的运行成本。
[0018]中水深度处理的污泥副产物中有效成分碳酸钙部分代替石灰石作为脱硫剂，减少原脱硫剂的使用量进而节省了脱硫系统运行成本。
[0019]污泥副产物中的水分部分代替脱硫系统工艺水，节约脱硫系统工艺水用量，降低了脱硫系统运行成本。
[0020]中水处理后的副产物直接打入脱硫系统进行脱硫，使中水处理系统节约了污泥脱水设备以及污泥处置成本。
[0021]烟气脱硫系统要求脱硫效率高于90%，中水处理的副产物直接打入脱硫系统进行脱硫，打入不同量的污泥均对脱硫效率有一定的降低作用，但是可以满足脱硫效率高于90%的工艺要求，见图3。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]图1是中水系统工艺流程图；
[0023]图2是污泥输送示意图；
[0024]图3是本发明中脱硫效率随污泥投加量不同的变化关系曲线。
【具体实施方式】
[0025]下面结合附图对本发明做进一步的说明:
[0026]如图1所示，改进前中水处理方法步骤如下:
[0027]a、城市污水处理厂的中水根据入厂水质，依次投加适量石灰乳、纯碱Na2C03、PFS、PAM,对中水进行深度处理，投加的药量根据城市污水处理厂来水水质按水处理要求做相应调整；
[0028]b、泥水混合物通过变孔隙V型滤池进行泥水分离，清水输送至清水池，经过ClO2消毒后由送水泵输送到冷却塔集水盘，得到火力发电厂要求的水源；
[0029]C、泥水混合物通过变孔隙V型滤池进行泥水分离，污泥副产物输送至污泥脱水机房进行脱水，脱水后的污泥进入污泥池，由专用污泥运输车运至污泥填埋场填埋处理。
[0030]改进前的中水处理方法需要专门对污泥副产物进行处理，会产生设备费、电费、填埋处理费用等。
[0031 ] 改进前石灰石-石膏湿法脱硫工艺步骤如下:
[0032](I)脱硫剂石灰石粉与脱硫工艺水在石灰石浆液池内完成制浆；
[0033](2)由石灰石浆液泵将石灰石浆液打入脱硫塔进行脱硫工艺。
[0034]改进前的石灰石-石膏湿法脱硫工艺使用纯石灰石粉作为脱硫剂，费用非常高。
[0035]本发明对上述两种工艺进行了改进，提出了一种降低石灰石-石膏湿法脱硫工艺成本的方法，利用中水处理的污泥副产物替代部分石灰石脱硫剂进行烟气脱硫，在不影响脱硫系统运行以及脱硫效率的情况下进行污泥副产物废物再利用以及达到节约石灰石脱硫剂的效果，进而降低石灰石-石膏湿法脱硫工艺成本。
[0036]该方法步骤如下:
[0037]a、城市污水处理厂的中水根据入厂水质，依次投加适量石灰乳、纯碱、PFS、PAM,对中水进行深度处理，投加的药量根据城市污水处理厂来水水质按水处理要求做相应调整；
[0038]b、泥水混合物通过变孔隙V型滤池进行泥水分离，清水输送至清水池，经过ClO2消毒后由送水泵输送到冷却塔集水盘，得到火力发电厂要求的水源；
[0039]C、取消原中水系统污泥脱水处理装置，泥水混合物通过变孔隙V型滤池进行泥水分离后产生的污泥副产物(含水率约为98%)通过污泥输送泵调节污泥的流量并最终打入脱硫石灰石浆液池(图2)，污泥副产物在石灰石浆液池内与原脱硫系统脱硫剂混合后同时进入脱硫塔，完成烟气脱硫过程。
[0040]上述脱硫工艺步骤(I)中脱硫剂由中水污泥副产物中的有效成分(碳酸钙)部分代替石灰石，脱硫工艺水由中水污泥副产物中的水分部分替代制浆工艺水。
[0041]本发明取消了原中水处理工艺的污泥处理步骤，减少污泥副产物的处置费用，直接将污泥副产物打入脱硫石灰石浆液池中，以中水处理产生的污泥中的有效成分(碳酸钙和水分)部分代替原脱硫系统的脱硫剂(石灰石)和脱硫工艺水来进行火电厂烟气中二氧化硫的去除，达到既降低脱硫运行成本又能对污泥副产物进行综合利用的目的。
[0042]本发明的原理如下:
[0043]本发明对火力发电厂中水水源深度处理过程中产生的污泥副产物进行资源再利用，在不影响石灰石-石膏湿法脱硫系统处理效果与系统水平衡的同时达到节约石灰石-石膏湿法脱硫工艺成本的目的。由于污泥副产物中主要成分是CaCO3,因此本发明通过将火力发电厂中水深度处理产生的污泥副产物部分代替石灰石作为烟气脱硫的脱硫剂。本发明中所利用的污泥副产物含有较高的含水率和较低的密度使得污泥不容易在运输管路中沉积，即污泥具有较好的输送能力。
[0044]本发明这种工艺方法通过采用将中水深度处理产生的污泥副产物部分替代石灰石作为脱硫系统运行的脱硫剂可达到污泥的综合利用、节约污泥副产物处理与处置成本及降低湿法脱硫系统的运行费用、解决泥浆处置困难等难题。以下通过实施例的应用的方式，对本发明的上述内容进一步详细说明。但本发明的保护范围不仅仅局限于下述的实施例:
[0045]实施例
[0046]中水深度处理产生的污泥副产物主要成分为碳酸钙，中水来水量为550t/h时，污泥产生量在4h/t?8h/t之间，污泥以流量为8t/h通过污泥输送泵将泥浆打入吸收塔内，在SO2浓度为2200mg/m3的工况下，最终SO2的脱除效率可达94.1%，见图3。以污泥副产物中的有效成分(碳酸钙和水分)部分代替石灰石以及脱硫工艺水来降低脱硫运行的成本并且达到污泥副产物的资源再利用的目的，同时降低污泥副产物处置成本。
[0047]投加污泥后脱硫系统运行成本情况:
[0048]投加污泥至脱硫系统后，经济分析主要考虑脱硫系统与中水系统的年运行费用变化情况，计算结果见下表。
[0049]其中经济效益分析计算依据(仅按当年市场行情估算)如下:
[0050](I)年利用小时数以6000h计；
[0051](2)电价按 0.36 元 /kffh ；
[0052](3)石灰石粉价格以240元/吨计，工艺水价钱以3.74元/吨计；
[0053](4)凝聚剂(12%液态聚合硫酸铁)价格:300元/吨；
[0054](5)助凝剂(粉状聚丙烯酰氨)价格:13000元/吨；
[0055](6)维修费:设备费3% /年计；
[0056](7)污泥脱水机功率为37kW，污泥螺杆泵为7.5kff ；
[0057](8)凝聚剂及助凝剂加料泵电耗太小，忽略不计；
[0058]表I污泥投加后年运行费用变化情况(单台炉)
[0059]单位:万元
[0060]
~中水量为~
序号系统费用项目t备注
SSOmVli
~I 中水节省污泥脱水系统电耗费用 41
[0061]
系统节省污泥脱水系统检修费用 12
节省污泥输送费用63
节省絮凝剂费用5^1
节省填埋处理费用U)
合计29.01
IS节省石灰石费用203
2系统节省工艺水费用17^63
费用合计37.93
总计66.94
[0062]由表I可以看出，按实例开展时中水系统水量为550mVh进行考虑时，本发明应用后，每年可节省中水系统运行费用29.01万元，节省脱硫系统运行费用37.93万元，每年共可节省66.94万元，经济效益显著。
[0063]此外，本发明应用后还增强了机组的用水安全，减少了污泥脱水机设备维护的问题，大大增强了中水石灰处理系统运行的稳定性，提高了机组供水的可靠性；同时产生了良好的环境效益和社会效益，以废治废，大大改善了脱水区环境卫生。
[0064]综上所述，将污泥用作脱硫吸收剂具有很强的推广应用价值。
[0065]从表2可以看出污泥副产物和石灰石浆液主要成分相似，从表3可以看出污泥副产物投加前后吸收塔浆液主要控制指标相差不多，说明中水污泥副产物对脱硫系统影响较小。
[0066]表2是本发明中的所使用的污泥与脱硫剂石灰石浆液主要成分对比
[0067]
含水率/% CaO含量/% MgO含量/% pH值 CaCO3含量/%
污泥畐 Ij 98^045.4963811578L2
产物
石灰石 75.7850.88L479^8590.86
浆液
[0068]表3是本发明中投加污泥前后吸收塔浆液成分对比
[0069]
pH Ca2+/mg/L Mg2+ Cl' ImgTL F7mg/ 楽液密度/Kg/m3
/mg/LL
投加污 6.8 841 7 4071.2 21526,5 4?51.1082
泥前
投加污 6.7 781.0 4546.7 22784.6 4411.0809
泥后
[0070]本发明对原有的中水处理系统以及脱硫系统加以改进，不仅减少中水深度处理污泥处置的设备、输运以及填埋的成本，并且可以变废为宝，将污泥副产物中的有效成分(碳酸钙和水分)应用于烟气石灰石-石膏湿法脱硫系统中，在不影响脱硫效率以及系统安全稳定运行的基础上，降低原系统的运行成本，适于工业应用。
【权利要求】
1.一种降低石灰石-石膏湿法脱硫工艺成本的方法，其特征在于:利用中水处理的污泥副产物替代部分石灰石脱硫剂进行烟气脱硫，在不影响脱硫系统运行以及脱硫效率的情况下进行污泥副产物废物再利用以及节约石灰石脱硫剂，降低石灰石-石膏湿法脱硫工艺成本； 该方法步骤如下: a、城市污水处理厂的中水根据入厂水质,依次投加适量石灰乳、纯碱、PFS、PAM，对中水进行深度处理，投加的药量根据城市污水处理厂来水水质按水处理要求做相应调整； b、泥水混合物通过变孔隙V型滤池进行泥水分离，清水输送至清水池，经过ClO2消毒后由送水泵输送到冷却塔集水盘，得到火力发电厂要求的水源； C、泥水混合物通过变孔隙V型滤池进行泥水分离后产生的污泥副产物通过污泥输送泵调节污泥的流量并最终打入脱硫石灰石浆液池，污泥副产物在石灰石浆液池内与原脱硫系统脱硫剂混合后同时进入脱硫塔，完成烟气脱硫过程。
2.根据权利要求1中所述的降低石灰石-石膏脱硫工艺成本的方法，其特征在于:原脱硫系统的脱硫剂由中水污泥副产物中的有效成分碳酸钙部分代替石灰石，脱硫工艺水由中水污泥无产物中的水分部分替代制浆工艺水。
【文档编号】B01D53/80GK104190240SQ201410450122
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年9月5日 优先权日:2014年9月5日
【发明者】于丽新, 李超, 刘建民, 齐笑言, 吕晶, 杜佳 申请人:国家电网公司, 国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院, 辽宁东科电力有限公司