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脱硫吸收塔浆液中氨氮含量对副产物含水率指标的影响

北极星水处理网  来源:除灰脱硫脱硝技术联盟    2019/8/26 9:38:13  我要投稿  

北极星水处理网讯:随着国家对生产厂区外排水管控的愈加严格,现有燃煤电厂开始注重管控脱硫废水水质以保证合理回用。部分燃煤电厂脱硫废水开始进行除氟处理,但在实际生产过程中,除氟设施运行期间出现厂房内氨味浓重、石膏含水率异常偏高等问题,形成次生环保隐患。本文通过实验室攻关、梳理分析生产数据、查询文献资料,分析脱硫废水及吸收塔浆液中氨氮含量过高的原因,探究氨氮含量对石膏含水率的影响关系,并提出防控措施,以改善脱硫系统运行状况,优化脱硫系统水平衡,确保各项环保指标稳定可控。

一、前言

通过对部分燃煤电厂脱硫废水处理跟踪,发现在“石灰乳+碱”除氟工艺设施运行过程中,脱硫废水处理系统区域氨味浓重,液碱消耗量异常偏高,影响废水pH值提高和除氟化学反应,既不利于现场工作人员操作安全,也会造成药剂的不必要浪费,并对废水达标埋下隐患。本文对该问题进行了梳理分析。

二、设备现状:

通过对部分燃煤电厂现场调研,在其生产过程中发现脱硫废水或脱水系统氨味异常浓重(使用氨检漏仪检测氨气浓度最高400 ppm),调阅日常石膏品质化验结果发现:石膏中水分含量普遍偏高、二水硫酸钙含量偏低(见表1)。同步调阅脱硫废水化验单:以上各单位脱硫废水氨氮含量均在1000 mg/L以上,最高一度达到2500 mg/L(当时抽样化验结果)。

表1:石膏品质情况

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表2:通过随机跟踪检测A电厂脱硫系统部分指标如下:

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以上表格数据显示:脱硫浆液中氨氮含量过高,脱硫石膏品质较差,主要表现在石膏含水率、碳酸钙含量偏高,二水硫酸钙含量偏低,同时脱硫废水中氨氮含量居高。

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表3:B电厂脱硫浆液氨氮情况与石膏含水率情况

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以上表格数据显示:同样脱硫运方条件下,氨氮含量在1000mg/L以上时,石膏脱水呈现泥泞状;氨氮含量在700mg/L左右时,石膏含水率在20%以上;氨氮含量在400mg/L左右时,石膏含水率降低到20%以下,且在不同氨氮含量状况下石膏外观颜色变化明显。

三、实验室论证分析:

为查找脱硫浆液中氨氮含量过高的原因,结合C电厂(C水样)脱水楼氨味浓重的实际情况,在实验室进行了相关化学试验。在小型实验过程中,在向样品中加氢氧化钠调节脱硫废水pH值时,

C水样pH自6.06调节至9.5,用氢氧化钠溶液20 mL;

D水样pH自6.95调节至9.5,用氢氧化钠溶液9.9 mL。

C水样pH自9.5调节至10.0,用氢氧化钠溶液16 mL;

D水样pH自9.5调节至10.00,用氢氧化钠溶液8 mL。

以上试验得出:C水样提高pH值,所消耗的氢氧化钠的量是D水样提高相同pH值消耗量的2倍多。通过查阅实际加药量,在相同废水排放量的情况下C水样氢氧化钠使用量达38000ppm左右(随机抽查数据:C电厂处理131方废水,液碱加药量约为41793 ppm;D电厂处理247方废水,液碱加药量约为22672 ppm)。

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结论:在同样废水排放量的情况下,提高相同的废水pH值,C水样较D水样液碱消耗量大2倍左右,且实验过程中,C水样加碱过程中氨挥发明显。

四、原因及影响:

4.1 经查阅网络资料,在一定条件下碳酸钙与硫酸氢铵可以反应生成NH4+、H+、SO42-,在脱硫系统中存有以上物质,会对脱硫系统浆液反应产生影响,另外NH4+较Ca2+活泼,在一定程度上影响碳酸钙的充分反应,造成供浆过量或碳酸钙反应不完全;②在石膏中会含有一些氨的络合物,这部分络合物具有一定的吸潮性能,最终会影响石膏含水率偏高;③由于氨属于碱性物质,过多的氨存在浆液中会一定程度上影响浆液起泡。

4.2 浆液中氨氮含量高,影响了浆液的反应,同时影响浆液pH值的提升,容易造成运行监盘人员误判,根据在线pH值提高供浆量,导致碳酸钙反应不彻底,影响石膏品质(例如A电厂抽样石膏二水硫酸钙含量偏低(79.42%);浆液中氨络合物进入石膏中会含有结晶水,影响石膏含水率偏高(大于14%);废水中氨氮含量高,影响pH值提高,除氟效果差,导致废水外排减量,系统浆液氯离子升高;同时造成氢氧化钠的浪费和增加人工加药工作量;若将脱硫废水系统澄清器产生的大量污泥返回吸收塔时,将影响浆液品质,造成恶性循环。

4.3 通过开展化学实验,并查阅相关资料, 依据氨氮在水中存在着离解平衡的规律,NH3+H2O--NH4++OH-这个关系受pH值影响,当pH值高时,平衡向左移动,游离氨的比例增大。常温时,当pH值为7左右时,氨氮大多以铵离子状态存在,而当pH值在11左右时,游离氨占98%左右。因此,随着pH值升高,氨在水中NH3形态比例升高,在一定温度和压力下,NH3的气态和液态两项达到平衡。通过向氨氮含量较高的脱硫废水中加氢氧化钠除氟,随着pH的升高,废水中的氨气溢出,现场氨味较大。采用化学处理的方式将脱硫废水中氨氮去除且不发生氨的逸出,此时需要将逸出的NH3迅速与酸进行反应,这样废水中盐分将大幅度增加,废水处理难度会成倍增长。

结论:通过以上试验及分析,结合技术文献中研究结论“根据脱硫脱硝反应机理,在脱硫脱硝及废水处理过程中,不会有化学反应产生NH4+。正常情况下,只有脱硝单元喷入的氨气量过多,氨气无法全部参与脱硝反应,逃逸氨随烟气进入脱硫塔,溶入浆液中并进入废水处理单元,最终导致脱硫废水氨氮含量高”,可见脱硫浆液中的氨氮主要来源于脱硝系统,主要原因是脱硝系统喷入的氨反应不完全、喷入氨过量或着催化剂自身的问题,导致氨逃逸较高,进入后续脱硫浆液系统中。

五、解决措施:

5.1 尽快组织排查脱硝催化剂的性能,开展脱硝系统优化调整,全面检测脱硝氨逃逸、灰中氨含量等数据,进行综合分析。并对比同等燃料及锅炉负荷下喷氨量的差异、脱硝进出口效率的高低,杜绝和防范喷氨过量的问题,并根据检测结果确定是否更换脱硝催化剂,从源头上解决脱硫系统氨氮高的问题。

5.2 优化脱硫废水系统,澄清器排泥不允许返塔回用,杜绝大量加药沉积污泥返回系统,造成脱硫系统的二次污染。可考虑使用板框压滤机压泥,通过石膏或者其他公司允许的途径进行处置,稳步逐步提升废水处理能力,实现水平衡的优化。

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5.3 督促脱硫运行人员做好供浆调整,密切关注浆液pH值趋势变化,根据入口二氧化硫数据变化及情况、石膏碳酸钙含量情况以及供浆流量等数据,综合判断供浆是否合适,严禁出现供浆过量,造成浆液中毒现象。

5.4 充分利用事故浆液箱、加大脱硫废水排放和大量脱出石膏,综合采取措施快速降低吸收塔浆液氨氮,尽快恢复正常浆液品质控制。

本文针对部分燃煤电厂脱硫浆液氨氮含量高原因进行梳理分析,吸收塔浆液中氨氮含量越低,浆液品质相对较好,副产物石膏含水率等指标相对优秀。这就需要下大力气优化调整脱硝装置,确保氨逃逸达标,喷氨正常反应。既能减少不必要的环保成本投资,又能改善后续系统的运行安全性,并能营造相对较好的环保迎查环境。并针对吸收塔浆液氨氮含量高问题,提出具体防控措施,以改善脱硫系统运行状况,优化脱硫系统水平衡,确保各项环保指标稳定达标。


原标题:脱硫吸收塔浆液中氨氮含量对副产物含水率 指标的影响

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