脱硫循环水净化试验及应用总结

Summary of Desulfurization Recycle Water Purification Test and Application

doi: 10.3969/j.issn.2096-7047.2024.03.014

周鹏 Peng ZHOU , 王远强 Yuanqiang WANG , 高岩 Yan GAO , 任正俊 Zhengjun REN

山西丰喜华瑞煤化工有限公司山西运城 043100 Shanxi Fengxi Huarui Coal Chemical Industry Co., Ltd., Yuncheng, Shanxi 043100, China

摘要：

脱硫循环水长期循环使用后，浊度增大、颜色发黄，影响对脱硫后煤气的洗涤效果。以活性炭为吸附剂，通过实验室试验，考察了活性炭投加量、搅拌时间和搅拌速率对循环水处理效果的影响，结果表明：添加质量分数1.0%的活性炭在300 r/min的速率下搅拌15 min，可以取得满意的处理效果。采用YNK-655型液相硫污染物吸附剂和YNK-680型絮凝剂开展了工业试运行，结果表明：处理后的循环水浊度＜5 NTU，可满足循环水净化处理的要求。

关键词：

循环水; 净化; 脱硫; 活性炭; 气体净化;

Abstract：

After long-term recycling of desulfurization recycle water, the turbidity increases and the color turns yellow, which affects the washing effect of desulfurization gas. Using activated carbon as an adsorbent, the effects of activated carbon dosage, stirring time, and stirring rate on the treatment efficiency of recycle water are investigated through laboratory experiments. The results show that adding 1.0% activated carbon and stirring at a rate of 300 r/min for 15 minutes can achieve satisfactory treatment results. Industrial trial runs are conducted using YNK-655 liquid-phase sulfur pollutant adsorbent and YNK-680 flocculant. The results show that the turbidity of the treated recycle water is less than 5 NTU, which can meet the requirements of recycle water purification treatment.

Keyword：

recycle water; purification; desulfurization; activated carbon; gas purification;

山西丰喜华瑞煤化工有限公司(以下简称山西丰喜华瑞公司)脱硫循环水系统为独立的系统，循环量为800 m³/h。脱硫循环水工艺流程：凉水泵将凉水塔的循环水(夏季温度为18~20 ℃，冬季温度为5~12 ℃)送入冷却清洗塔的上部清洗段，用于清洗脱硫后煤气所夹带的脱硫液；清洗煤气后的循环水利用高位差流入下部的冷却段，为罗茨机加压后的煤气降温；出冷却清洗塔的循环水(夏季温度为20~32 ℃，冬季温度为8~15 ℃)经地沟流入热水池，再通过热水泵送入凉水塔，与空气对流换热、降温。循环水在冷却清洗塔内的流动情况见图 1。

图 1

循环水在冷却清洗塔内的流动情况

1 改造原因

循环水在冷却清洗塔的上段清洗脱硫后煤气中夹带的脱硫液和少量的硫颗粒，因硫颗粒细小，悬浮于循环水中，长时间运行后，循环水浊度逐渐增大，水体发黄，无法正常清洗脱硫后的煤气，导致后工段低压机的活门被堵塞。此外，随着循环水中硫颗粒的增多，电化学腐蚀加剧。为保证脱硫循环水系统的正常运行，需定期置换循环水。随着环保要求的日益严格，处理置换出的循环水达到排放要求已成为企业需面对的问题。

考察了多效蒸发、反渗透法、化学沉淀法、物理沉淀法、活性炭吸附加过滤法等循环水处理方法，结果发现多效蒸发的蒸汽消耗量太大；反渗透法电耗较高，且反渗透膜易堵塞；化学沉淀法处理后的循环水盐分含量高，易堵塞管道；物理沉淀法在降低色度方面的效果不佳。从经济效益、装置投资及操作难易程度等方面考虑，最终选择了活性炭加过滤法。

2 实验室试验

在确定选用活性炭加过滤法处理循环水后，在实验室开展了活性炭投加量、搅拌速率、搅拌时间对循环水处理效果的对照试验。

(1) 保持搅拌速率为100 r/min、搅拌时间为15 min，考察活性炭用量分别为5.0%(质量分数，后同)、2.5%、1.0%、0.75%、0.50%时的处理效果。

(2) 保持活性炭用量为1.0%、搅拌时间为15 min，考察搅拌速率分别为300、150，100、50、30 r/min时的处理效果。

(3) 保持搅拌速率为100 r/min、活性炭用量为1.0%，考察搅拌时间分别为6、8、10、12、15 min时的处理效果。

2.1 活性炭用量对处理效果的影响

取5杯2 000 mL待处理的循环水，分别加入质量分数为5.0%、2.5%、1.0%、0.75%、0.5%的活性炭，保持搅拌速率为100 r/min、搅拌时间为15 min，考察处理效果。

(1) 处理前循环水的色度

试验前的脱硫循环水外观为黄色，带有恶臭味，浊度为869 NTU。

(2) 处理后的效果

当活性炭用量大于0.75%时，搅拌过滤后的循环水呈无色，浊度小于3 NTU；当活性炭用量为0.75%时，吸附过滤后的循环水接近透明，浊度为3.2 NTU；当活性碳用量为0.5%时，吸附过滤后的循环水略显黄色，浊度为5.2 NTU。

2.2 搅拌速率对处理效果的影响

保持活性炭用量为1.0%、搅拌时间为15 min，考察搅拌速率分别为300、150、100、50、30 r/min时的处理效果。

结果表明：搅拌速率为300、150、100 r/min时，吸附过滤后的循环水浊度分别为2.11、2.28、2.61 NTU；搅拌速率分别为50、30 r/min时，吸附过滤后的循环水呈浅黄色，浊度分别为4.5、6.8 NTU。

2.3 搅拌时间对处理效果的影响

保持活性炭用量为1.0%、搅拌速率为100 r/min，考察搅拌时间分别为6、8、10、12、15 min时的处理效果。

结果表明：当搅拌时间超过8 min时，循环水的色度不断变浅；当搅拌时间延长至15 min时，循环水接近无色。

2.4 试验结论

(1) 加入1.0%活性炭可获得较好的处理效果，中速滤纸过滤后的循环水清澈透明，无异味。

(2) 搅拌速率影响处理效果，高强度搅拌可缩短活性炭吸附时间。

(3) 在搅拌速率大于100 r/min的条件下，加入1.0%活性炭，15 min可完成吸附过程。

3 工程技术方案

根据试验数据，经讨论、计算、设计后，决定在山西丰喜华瑞公司的脱硫循环水系统上进行工程应用，设计处理规模为50 m³/批次。循环水处理工艺流程见图 2。

图 2

循环水处理工艺流程

将50 m³脱硫循环水输送至新制的水槽内，向水槽内投加适量的YNK-655型液相硫污染物吸附剂(与试验用的活性炭属于同种物质)后搅拌2.5 h，然后投加YNK-680型絮凝剂和YNK-701型聚丙烯酰胺并继续搅拌1 h；将吸附处理后的循环水用板框压滤机送料泵送至板框压滤机进行过滤，清澈透明的滤液返回循环水系统；板框压滤机压滤后得到的滤饼送锅炉用作燃料生产蒸汽，燃烧后的锅炉烟气送脱硫脱硝装置进行处理，处理后的烟气可以达到超低排放标准的要求(排放口安装在线监测仪)。

4 主要设备

脱硫循环水处理所用主要设备见表 1。

表 1

主要设备

项目	规格、型号	备注
搅拌器	21 kW，300 r/min	防爆电机，带变频器
加药设备	120 L/h，2套	防爆电机
板框压滤机	50 m²	自动卸料
板框压滤机卸料槽	不锈钢	现场制作
板框压滤机送料泵	流量50 m³/h，功率30 kW	带回流

5 试运行情况

2023年3月24—29日开展了试运行，试运行初期添加500 kg吸附剂、100 kg絮凝剂，记录出水水质，然后逐渐减少吸附剂和絮凝剂的添加量。试运行情况汇总见表 2。

表 2

试运行情况汇总

日期	物料投加量/kg	进水浊度/NTU	出水浊度/NTU
2023-03-24	吸附剂：500 絮凝剂：100 聚丙烯酰胺：50	432	1.4
2023-03-25	吸附剂：400 絮凝剂：80 聚丙烯酰胺：40	386	0.9
2023-03-26	吸附剂：300 絮凝剂：75 聚丙烯酰胺：30	330	0.1
2023-03-27	吸附剂：200 絮凝剂：50 聚丙烯酰胺：20	240	0.3
2023-03-28	吸附剂：100 絮凝剂：20 聚丙烯酰胺：10	113	2.2
2023-03-29	吸附剂：100	99	0.6

由表 2可知：运行初期，由于脱硫循环水的浊度较高，此时应多添加活性炭，质量分数控制在2%，絮凝剂用量控制为活性炭用量的20%；随着脱硫循环水浊度的不断降低，在保证板框压滤机出水浊度满足指标要求的情况下，可以逐渐减少活性炭及絮凝剂的用量；当脱硫循环水的浊度降至100 NTU左右时，可以不再添加絮凝剂。

经测算，脱硫循环水的处理费用为48.8元/t，按年处理脱硫循环水12 000 m³计，再加上设备维护费用和人工费用，脱硫循环水年处理费用约为66万元。

6 结语

通过多次运行，证明采用活性炭加过滤法净化脱硫循环水是完全可行的。该处理方式工艺流程简单、投资较低，达到了预期的效果。处理后的脱硫循环水浊度基本控制在3 NTU以下，达到了国家标准《城市污水再生利用工业用水水质》(GB/T 19923—2005)中敞开式循环冷却水系统补充水浊度小于5 NTU的要求，有利于脱硫循环水装置的长周期稳定运行。