湿电废水对脱硫系统的影响及对策
1 引言
发电厂脱硫装置按照2*600MW锅炉设计，每台锅炉安装一套烟气脱硫装置，采用无GGH的典型石灰石-石膏湿法脱硫工艺，单塔配置三台浆液循环泵。为实现脱硫系统超低排放，于2015年9月启动超低排放改造施工，增加一层标准式喷淋，扩大吸收塔浆池，更换现有平板式除雾器为屋脊式除雾器，并于2015年11月30 日并网运行。
2 脱硫系统运行情况
脱硫系统、湿式电除尘、脱硝同步完成超低排放改造，于2015年11月30日并网投运，湿式电除尘冲洗废水排放口设计至脱硫吸收塔。
脱硫系统投运第五天，吸收塔溢流增大，12月7日脱硫系统首次投运脱水系统，化验石膏附着水16%，12月15日，石膏附着水进一步上升至22%，出现石膏脱水困难。12月25日，更换脱水皮带机滤布，但脱水效果未有改善。为排除石膏旋流器对石膏品质的影响，于12月26日对石膏旋流器整套进行更换，但脱水效果未见明显改善。
更换设备以后，石膏附着水未有明显改善，分析改造前后运行工况的变化，湿式电除尘冲洗废水可能是造成运行工况异常的原因。1月18日，将湿电冲洗水与吸收塔隔离。1月27日-2月4日期间，浆液起泡逐步减弱，吸收塔溢流有缓解，如下表1-1所示，石膏水分逐步下降，石膏粒径逐步长大。
表1-1
为改善吸收塔浆液品质，在3月6日脱硫系统随主机投运以来，持续进行废水处理，对吸收塔浆液进行置换，石膏附着水明显改善。3月24化验石膏粒径大于25微米以上占比逐渐增大，石膏晶体逐渐长大。至4月19日，吸收塔溢流彻底消失，石膏附着水降低至20%以下。
表1-2
4月19日吸收塔溢流彻底消失后，石膏附着水逐步降低，至6月24日，石膏附着水控制在12%，吸收塔浆液品质逐步恢复正常。石膏粒径逐步长大，至6月23日，石膏粒径大于25微米占比稳定在70%，石膏基本恢复正常。
表1-3
表1-4
3 石膏异常问题分析及采取措施
针对石膏附着水异常，结合现场实际情况，分别从运行化验指标、设备出力、石膏晶体化验等方面进行逐步分析。
3.1 运行参数分析
吸收塔浆液PH值控制在5.0-6.0、石膏中残余CaCO3日常控制在1.5%左右、石膏中二水硫酸钙控制在89%以上，石膏中半水亚硫酸钙控制在0.1%左右，吸收塔浆液CL粒子控制在10000ppm左右，日常常规化验指标均控制在运行标准范围内，排除日常指标对石膏脱水的影响。
3.2 检查设备出力
通过石膏浆液不经旋流器直接进入脱水皮带机上，因石膏浆液不经旋流器直接铺满脱水皮带机上，真空度最高至80KPa，排除真空泄露的可能性。
通过整套更换石膏旋流器，检查因石膏旋流器各部件磨损对脱水系统运行的影响，但更换后，石膏脱水未见改善，排除石膏旋流器旋流效果差对脱水系统的影响。
在石膏异常期间，更换新滤布，石膏水份比更换前降低约5%，但石膏水份仍未彻底恢复正常，判断滤布对石膏水份有影响，但不是主要因素。
因石膏粘度较大，考虑氧化风量不足，增加一台氧化风机运行，试运行一周后，石膏脱水未见明显改善。且氧化风机增投前后，吸收塔浆液中亚硫酸根离子均未超标。排除因氧化风不足导致石膏脱水困难。
3.3 石膏晶体化验结果及分析
在排除运行指标及设备出力对石膏脱水的影响后，对石膏晶体的结构、形态进行化验分析。
根据石膏电镜化验结果可以看出，石膏拉稀期间，石膏晶体呈扁平状，主要呈现“麦片”状，如图（a）；正常石膏晶体“冰糖”状的规则晶体，如图（b）；石膏附着水化验为15%时石膏晶体电镜如图（c）
(a) 石膏拉稀期间石膏电镜
(b)正常石膏晶体电镜
(c)石膏水份恢复至15%时电镜
根据电镜化验及石膏粒径化验结果可以看出，石膏附着水超标的主要原因是石膏晶体较小，且呈“扁平”状，石膏晶体之间的“缝隙”较规则晶体之间的“缝隙”偏小，游离水存在于偏平状石膏晶体之间，不易脱除。
石膏在晶体偏小期间，通过添加石膏晶种的方式，来改善石膏结晶的外界条件，来改善石膏晶体的生长环境，1月24日，对吸收塔添加石膏晶种后，如表1-1所示，石膏粒径有明显长大趋势，石膏附着水有下降，但石膏晶体未彻底恢复正常。在脱硫系统运行期间，持续进行废水处理，对吸收塔浆液进行置换，4月1日后，吸收塔溢流逐渐减小，将吸收塔液位提升至设计液位8.5米，至4月19日，吸收塔溢流彻底消失后，如表1-3、1-4，石膏附着水逐步降低并趋于稳定，石膏粒径逐步长大。
3.4吸收塔浆液离子成分化验及分析
表1-5 吸收塔浆液离子检测表
表1-6 湿式电除尘冲洗废水检测表
超低排放改造后，设计将湿式电除尘废水进入吸收塔，通过脱硫石膏及脱硫废水排除。日常运行烟囱入口烟尘含量由改造前25mg/m³降低至改造后的5mg/m³，根据主机满负荷运行工况，烟气量约为200万m³/h，脱除的烟尘约为20mg/m³，烟尘量=200万m³/h*20mg/m³*24/1000/1000=960kg,即每天湿式电除尘除去的960kg的灰份全部回到吸收塔，造成吸收塔浆液含尘量较大。由表1-5检测结果可以看出，吸收塔浆液中镁离子较高，导致吸收塔浆液大面积起泡，石膏浆液发黑。1月18日将湿湿电除尘冲洗废水与吸收塔进行隔离，石膏品质逐步得到改善，随着废水系统的持续投运，石膏含水率逐步降低，石膏逐步恢复正常,初步判断湿式电除尘冲洗废水对石膏附着水影响较大。
湿电废水进入吸收塔后，因湿电废水中镁离子浓度偏高及废水中杂质较多，导致吸收塔浆液粘度增加，吸收塔浆液大面积起泡。吸收塔浆液起泡后，被迫降低吸收塔运行液位，导致吸收塔浆液容积量大幅减少，导致石膏在吸收塔内停留时间减少，石膏结晶时间降低，影响石膏晶体的长大。
湿电废水进入吸收塔后，由表1-6检测结果可以看出，湿电废水中物质91%为不溶物，杂质过多且多为细小灰颗粒，不易去除，杂质富集导致吸收塔浆液粘度增加，造成石膏浆液局部过饱和度升高，浆液中离子迁移性降低，影响石膏晶体的正常生长。
超低排放改造投运前期，主机进行性能试验，大部分时间持续在满负荷高硫份工况下运行，因湿电废水影响，吸收塔浆液下降后，浆液容积降低，单位体积循环浆液吸收SO2量偏高，增大了溶液的过饱和度，更利于二水硫酸钙的结晶成核过程，使得溶液中较快生成大量的晶核，消耗了浆液中的钙离子和硫酸根离子，无法支撑晶体的充分生长，特别是在优势方向（C轴）上生长不充分，从而呈现短柱状或片状形貌。
4 湿电废水对脱硫系统的影响结论
1、根据电镜结果，判断石膏含水率过高的主要原因是石膏晶体偏小，且呈现“麦片”式扁平状态，导致石膏晶体间游离水不能有效脱除。
2、根据表1-1至表1-4的石膏浆液底流粒径化验结果及石膏附着水化验结果可以判断，石膏粒径＞25微米以上占比不应低于50%；当石膏粒径＞25微米占比40%以下时，石膏会出现附着水较大；当石膏粒径石膏＞25微米占比50%以上，但石膏附着水仍超标时，基本可以判断石膏晶体存在片状不规则现象。
3、湿电废水引入吸收塔后，因废水内杂质及镁离子影响，导致吸收塔浆液严重起泡，吸收塔液位下降，吸收塔浆液容积下降，影响石膏浆液过饱和度以及石膏晶体正常生长。
4、湿电废水中的杂质导致吸收塔浆液粘度增加，导致石膏浆液局部过饱和度上升，降低石膏浆液中离子迁移力，根据经典晶体成核理论，浆液中离子迁移力下降，直接影响石膏结晶及晶体的正常生长。
5、湿电废水引入吸收塔后，因吸收塔浆液起泡被迫降低吸收塔运行液位，吸收塔浆液容积减少，随着主机持续高负荷运行，反应物浓度的升高，增大了溶液的过饱和度，更利于二水硫酸钙的结晶成核过程，使得溶液中较快生成大量的晶核，消耗了浆液中的钙离子和硫酸根离子，无法支撑晶体的充分生长，特别是在优势方向（C轴）上生长不充分，从而呈现短柱状或片状形貌。
5 脱硫系统在石膏异常期间的运行工况调整
1、将湿电冲洗水与吸收塔进行隔离，或将湿电废水经过澄清以后，澄清液排放至吸收塔。
2、日常运行时，保持事故浆池清空，在吸收塔浆液异常时，及时进行浆液置换。
3、加大废水及污泥处理量，最大程度减少湿电废水对吸收塔的影响。
4、提高吸收塔液位，增加吸收塔浆液容积，提高石膏晶体成长时间。
