电站输煤系统含煤废水及煤泥处理的探讨

2022-06-07蒋孟宴虞启义周志刚

科技创新与应用 2022年16期

蒋孟宴，虞启义，周志刚

（1.中化泉州石化有限公司，福建泉州 362000；2.中国联合工程有限公司，浙江杭州 310052）

目前，我国水资源匮乏且环境保护日趋严厉，输煤系统作为电站燃料补给链，具有十分重要的意义。为使输煤系统栈桥和转运站地面积煤爆燃符合环境卫生要求，在栈桥和转运站等处设置冲洗系统。根据DL/T 5046—2006《火力发电厂废水治理设计技术规程》[1]的要求，电厂必须设置含煤废水处理系统。经处理的含煤废水可回用于输煤系统冲洗、煤场或灰渣抑尘喷雾，沉淀脱水后的煤泥可输送至煤场，与原煤一起入炉焚烧，实现资源充分利用。

1 含煤废水的特点

输煤冲洗废水含有大量煤粉颗粒，具有高浊度、高色度（悬浮物最高可达到5 000 mg/L 以上），排水呈间歇性、不稳定等特点，其表现如下。

1.1 废水可沉淀性强

试验研究表明[2]：常规的含煤废水，在不加药静止沉淀下，0~60 min 内去除率随时间的加大增加较快，50 min 时去除率可达到62%；120 min 时去除率可达到76.6%。若停留时间延长至240 min，去除率可达到85%左右，如图1 所示。

图1 去除率与时间关系

1.2 底部煤泥含固量高，流动性差，易板结

现场调查和测试发现，煤污泥以无机颗粒为主、易沉淀。经静止约1 d 左右，煤泥池底部煤泥含量可达10%~20%。若加大沉淀时间，则含固率更高（能到20%~30%），且呈板结态，基本不流动。

2 典型煤水处理工艺及回用要求

目前，国内电站针对含煤废水普遍采用混凝+沉淀+过滤方式为主[3-5]，某电站煤水处理工艺流程如图2 所示。

图2 某电站煤水处理工艺流程

2.1 调节沉池

由于含煤废水仅在冲洗时排水，间歇性强，且冲洗下来的煤水含有较大的颗粒，故处理煤水前，需要设置调节池或预沉池，如图3 所示。

图3 调节池设计示意图

该调节池不仅具有调节不均匀水量的作用，同时还具有初沉池的功能，把相对较大粒径的煤粒截留在池内。通过增设导流墙，进一步去除悬浮物在池内，降低后续水处理的负荷。根据沉淀去除率曲线（如图1所示），在有空间下尽量选用停留时间大于60 min 的调节池。

经调节池处理后的煤水中含煤粉颗粒悬浮物，其颗粒的直径大部分在0.1 mm 以下[5]，但浊度、色度都比较高，无法满足排放要求。

2.2 混凝沉淀及过滤

针对含煤废水，以采用较多的混凝+沉淀+过滤处理工艺为例进行探讨。传统加药絮凝沉淀工艺是指通过添加药剂使水中的悬浮物得到絮凝并能够沉淀的过程，常规的药剂多为铝盐和铁盐。

煤水经混凝沉淀后，往往也很难达到回用水水质标准（见表1）。为实现该回用水水质要求，在末端需要进行过滤处理。当含煤废水经过过滤后，粒径在5 μm以上的颗粒基本被截流，确保了出水水质。过滤后的水进入回用清水池或达标排放。

表1 工业用水水质基本控制项目及限值[6]

在回用清水池上设置变频恒压供水或气压稳压供水系统，解决各用水点用水的不均衡性和间歇性问题，实现了废水回用各用水点水量与压力不同的要求。

3 煤泥脱水的处理

国内针对煤水处理工艺，有关研究报道较多，但对煤泥处理，其相关技术深入还存在一定差距，往往以常规的城市污泥性质处置，导致多数的泥水处理设施闲置或者无法使用。

现有的煤水污泥处理系统可分为离心压滤、带式压滤和抓斗自然干化法等方式，3 种方案原理及优缺点见表2。

表2 3 种煤泥脱水处理方案比较

为进一步深入对比，对国内近年新建热电站煤水污泥处理系统进行实地调研。发现早期设计采用带式压滤机和离心机处理系统，实际的使用效果并不是十分理想。特别是板框压滤、带式压滤存在不断维修、煤污泥输送的堵塞及设备磨损等问题，现有大部分电厂转而采用简单有效的抓斗自然干化法。针对离心式与抓斗的方式，对国内现有2 个电厂实际运行进行比较，见表3。