某廠于2016年10月完成焚燒煙氣濕法改造后，煙氣處置由干法脫硫改為以濕法脫硫?yàn)橹鞯姆绞健?016年11月煙氣指標(biāo)（主要為二氧化硫）出現(xiàn)大幅度波動(dòng)情況，且無(wú)有效調(diào)控措施進(jìn)行控制。通過初步分析判斷吸收塔內(nèi)部可能存在堵塞情況；隨著二氧化硫指標(biāo)的波動(dòng)上漲，煙氣指標(biāo)已逐步接近標(biāo)準(zhǔn)限值，在此情況下，該廠決定對(duì)煙氣吸收塔進(jìn)行停產(chǎn)檢修。
通過停產(chǎn)檢修發(fā)現(xiàn)設(shè)備內(nèi)部出現(xiàn)不明物質(zhì)的結(jié)垢堵塞，尤其在濕法噴淋系統(tǒng)噴嘴及附屬連接管道部位結(jié)垢堵塞嚴(yán)重，堵塞物質(zhì)堅(jiān)硬、較厚。致使設(shè)備無(wú)法正常發(fā)揮其噴淋作用，導(dǎo)致煙氣中的二氧化硫未能通過濕法洗滌的方式進(jìn)行脫除。該情況是導(dǎo)致我廠出口煙氣二氧化硫指標(biāo)大幅度波動(dòng)的主要原因。在后續(xù)運(yùn)行的幾個(gè)月時(shí)間內(nèi)濕法煙氣系統(tǒng)呈現(xiàn)周期性結(jié)垢堵塞的嚴(yán)重事態(tài)，堵塞周期約為一個(gè)月左右。我廠為防止煙氣排放指標(biāo)出現(xiàn)超標(biāo)引發(fā)一系列環(huán)保問題，只有每月停產(chǎn)檢修通過人工清洗的方式進(jìn)行除垢，嚴(yán)重影響日常正常生產(chǎn)，極大地耗費(fèi)人力物力。
針對(duì)上述嚴(yán)重問題該廠技術(shù)人員通過理論與實(shí)際分析，提出了相應(yīng)的解決措施，通過一步一步的實(shí)驗(yàn)，現(xiàn)已取得了階段性明顯效果。
煙塵超標(biāo)的幾個(gè)原因及處理方法
一系統(tǒng)堵塞的物質(zhì)成分
通過對(duì)噴嘴及附屬管道結(jié)垢堵塞物質(zhì)取樣送某大學(xué)做成分分析，檢測(cè)得出導(dǎo)致系統(tǒng)結(jié)垢堵塞的主要物質(zhì)為氟化鈣及一定量的半水亞硫酸鈣，部分點(diǎn)位成分均為氟化鈣。通過后期對(duì)不同時(shí)間段采集的結(jié)垢樣品，多次送檢分析得出：導(dǎo)致系統(tǒng)結(jié)垢堵塞不明物質(zhì)的主要成分為半水亞硫酸鈣、氟化鈣、硫酸鈣及其結(jié)晶水合物等物質(zhì)成分。通過進(jìn)一步對(duì)樣品進(jìn)行元素分析得出主要成分為鈣鹽沉淀結(jié)晶物。
二對(duì)結(jié)垢物質(zhì)化學(xué)清洗除垢
在明確結(jié)垢堵塞物質(zhì)成分的基礎(chǔ)上提出采用化學(xué)清洗的方式進(jìn)行除垢。該方法是將濕法噴淋系統(tǒng)噴嘴置于特制的鐵皮小桶內(nèi)，通過往鐵皮桶中加入化學(xué)藥劑，讓噴嘴內(nèi)部結(jié)垢物質(zhì)與化學(xué)藥劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)達(dá)到除垢的目的。
針對(duì)這一技術(shù)方案，我廠先在化驗(yàn)室內(nèi)部開展前期實(shí)驗(yàn)工作，包括除垢藥劑的選擇、除垢效果實(shí)驗(yàn)、藥劑濃度實(shí)驗(yàn)、防腐蝕實(shí)驗(yàn)等。通過化驗(yàn)室提供的實(shí)驗(yàn)分析資料顯示：采用化學(xué)清洗的方式進(jìn)行除垢從理論上是能達(dá)到一定地除垢效果。但在實(shí)際操作中發(fā)現(xiàn)：噴嘴內(nèi)部結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜；堵塞物質(zhì)堆積嚴(yán)密、厚度較厚且已形成晶形化合物，導(dǎo)致溶垢試劑在噴嘴內(nèi)部反應(yīng)效果不佳。再加之結(jié)垢物質(zhì)成分復(fù)雜，不同位置組成成分占比不同，導(dǎo)致采用化學(xué)清洗的方式，對(duì)結(jié)垢物質(zhì)中的半水亞硫酸鈣等成分能起到較好的除垢效果，但對(duì)其中氟化鈣、硫酸鈣等物質(zhì)溶解存在較大困難。從而導(dǎo)致采用該方法進(jìn)行化學(xué)清洗效果不理想。
三污泥泥質(zhì)成分分析
為掌握濕法堵塞情況是短期性發(fā)生還是周期性趨勢(shì)發(fā)生的問題。決定對(duì)污泥泥質(zhì)開展元素檢測(cè)分析工作，判斷是否是因?yàn)樵撾A段污泥成分中含氟量及含硫量發(fā)生變化，導(dǎo)致進(jìn)入系統(tǒng)中產(chǎn)生結(jié)垢物質(zhì)的成分變多而引起階段性結(jié)垢堵塞。
通過對(duì)污泥泥質(zhì)跟蹤檢測(cè)與前期檢測(cè)數(shù)據(jù)比對(duì)研究，發(fā)現(xiàn)該階段污泥泥質(zhì)中氟含量及硫含量未出現(xiàn)明顯性變化。從而得出此問題情況并非階段性發(fā)生，而是在此工況運(yùn)行模式下是必然會(huì)重復(fù)周期性發(fā)生的問題。
通過對(duì)污泥泥質(zhì)做檢測(cè)分析得出，干污泥中氟元素含量平均占比為0.01%，硫元素含量為0.8%。按日處理污泥400噸計(jì)算，則每日帶入焚燒系統(tǒng)中8kg[F]和640kg[S]；氟和硫以氣態(tài)化合物的形式進(jìn)入濕法煙氣系統(tǒng)中，通過發(fā)生一系列化學(xué)反應(yīng)煙氣中的氟和硫以離子化合物的形態(tài)進(jìn)入漿液中，隨著脫硫塔內(nèi)部不斷排污與補(bǔ)水，系統(tǒng)中會(huì)引入大量的鈣、鎂離子，從而產(chǎn)生大量的鈣鹽沉淀結(jié)晶物，通過核算每日大約產(chǎn)生16kg氟化鈣及960kg亞硫酸鈣沉淀，沉淀在系統(tǒng)中不斷富集足以導(dǎo)致系統(tǒng)嚴(yán)重結(jié)垢堵塞。
四工藝參數(shù)的調(diào)控試驗(yàn)
針對(duì)污泥泥質(zhì)檢測(cè)分析，發(fā)現(xiàn)結(jié)垢堵塞并非階段性問題。面對(duì)此嚴(yán)重事態(tài)，通過查閱資料，考察部分煙氣處置單位，但收效甚微。在無(wú)可借鑒運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)、調(diào)控措施的基礎(chǔ)上，我廠只有通過自身力量分別從工藝、設(shè)備方面進(jìn)行探索解決。
工藝調(diào)控上:我廠首先從氧化風(fēng)量及底部排污這兩方面逐步進(jìn)行實(shí)驗(yàn)調(diào)控。氧化風(fēng)主要為漿液系統(tǒng)提供溶解氧，使?jié){液中生成的亞硫酸根及亞硫酸氫根離子化合物氧化成硫酸根，同時(shí)也使系統(tǒng)中產(chǎn)生的亞硫酸鈣沉淀氧化成硫酸鈣。通過分析：亞硫酸鈣沉淀溶解度很低，沉淀黏性較強(qiáng)，通過氧化成硫酸鈣溶解度相對(duì)更大，沉淀顆粒較大，更易沉積隨排污排出。基于上述原因我廠對(duì)進(jìn)入系統(tǒng)中的氧化風(fēng)量調(diào)整做實(shí)驗(yàn)研究，通過階段性調(diào)控總結(jié)發(fā)現(xiàn)氧化風(fēng)量大小對(duì)系統(tǒng)結(jié)垢堵塞影響效果不明顯。原因是：一方面是進(jìn)入濕法漿液系統(tǒng)中的氧化風(fēng)管較小，導(dǎo)致進(jìn)入系統(tǒng)中的氧化風(fēng)量大小變化不明顯，另一方面在漿液系統(tǒng)中沉淀轉(zhuǎn)化效率不高。
通過對(duì)濕法塔內(nèi)部檢修發(fā)現(xiàn)，濕法塔底部堆積較多沉淀物質(zhì)，沉積物通過循環(huán)泵的流動(dòng)進(jìn)入到噴淋系統(tǒng)噴嘴及附屬管道部位，隨著沉淀物的附著，在高溫等一定條件下生成堅(jiān)硬難溶的結(jié)晶水合物從而導(dǎo)致系統(tǒng)結(jié)垢堵塞。基于上述原因減少系統(tǒng)中沉淀物質(zhì)的量才能從根本上緩解系統(tǒng)的結(jié)垢堵塞情況。在此情況下我廠通過調(diào)整濕法塔底部排污量的方式，使產(chǎn)生的沉淀物質(zhì)通過濕法塔底部排出漿液系統(tǒng)，從而減少系統(tǒng)中沉淀物的量，同時(shí)起到調(diào)控漿液中物質(zhì)濃度作用，使其中的物質(zhì)不至于達(dá)到飽和濃度而析出。
設(shè)備改進(jìn)上：在工藝調(diào)控的基礎(chǔ)下，不斷對(duì)設(shè)備檢修進(jìn)行方式方法的優(yōu)化。前期除垢需要搭設(shè)架子，工程量大、時(shí)間長(zhǎng)，通過對(duì)檢修設(shè)備進(jìn)行改進(jìn)提高檢修效率，節(jié)約檢修時(shí)間。同時(shí)在濕法內(nèi)部增加U行管和上部采用軟連接的方式，減少進(jìn)入噴嘴及軟連接處的沉淀量，從而結(jié)垢的風(fēng)險(xiǎn)。
五系統(tǒng)中的鈣源及水質(zhì)調(diào)控
通過理論計(jì)算及分析，減少或消除引入系統(tǒng)中的鈣，能大幅度減少鈣鹽結(jié)晶物的生成，從而降低系統(tǒng)發(fā)生結(jié)垢堵塞的風(fēng)險(xiǎn)。我廠進(jìn)一步對(duì)系統(tǒng)中的鈣來源做分析，通過對(duì)焚燒煙氣及漿液水質(zhì)等檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)中鈣來源主要為濕法吸收系統(tǒng)所用的中水水質(zhì)中的鈣。
基于上述理論與計(jì)算分析，采用對(duì)原水水質(zhì)進(jìn)行軟化的方式可大幅度降低或消除進(jìn)入系統(tǒng)中鈣，從而把原有的鈣鹽轉(zhuǎn)化為易溶解不易結(jié)垢的鈉鹽物質(zhì)，可大幅度減少系統(tǒng)中鈣鹽沉淀的生成，延緩系統(tǒng)結(jié)垢堵塞周期。
我廠于2017年3月在2#濕法塔上增加軟化水設(shè)備，采用軟化水代替引入系統(tǒng)中的中水，先后于2017年4月、5月、6月、8月對(duì)噴淋系統(tǒng)噴嘴及附屬設(shè)備等做定期檢查，通過對(duì)比發(fā)現(xiàn)，在未采用軟化水之前，系統(tǒng)底部沉積大量的沉淀物質(zhì)，采用軟化水之后，底部沉淀物質(zhì)減少了90%左右。實(shí)驗(yàn)效果顯示采用軟化水后有效地減少沉淀的生成，極大地緩解了系統(tǒng)結(jié)垢堵塞，采用該方式現(xiàn)2#線噴淋系統(tǒng)噴嘴已成功運(yùn)行約半年時(shí)間，內(nèi)部運(yùn)行狀態(tài)較好。
六漿液PH控制
在總結(jié)前期運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)及結(jié)合理論分析的同時(shí)，提出采用調(diào)控漿液的PH值的方式來控制結(jié)垢的產(chǎn)生。進(jìn)入濕法系統(tǒng)中的硫在不同的PH值控制條件下，在溶液中是以不同形式存在于其中，在堿性環(huán)境中，二氧化硫通過吸收后主要以亞硫酸根的形式存在其中，而在偏弱酸性環(huán)境下主要以亞硫酸氫根的形式存在。由于亞硫酸鈣的溶度積遠(yuǎn)小于亞硫酸氫鈣，在溶液中更易形成沉淀結(jié)晶。同時(shí)在弱酸性條件下，能增大沉淀的溶解度，防止轉(zhuǎn)化成成結(jié)晶水合物。
在1#濕法脫硫塔上展開PH值調(diào)控試驗(yàn)，在保障脫硫效果的前提下控制PH值約6.5左右。維持PH值在一定區(qū)間范圍內(nèi)運(yùn)行，通過定期檢修觀察運(yùn)行狀況，發(fā)現(xiàn)濕法塔底部堆積較多垢樣，但噴淋系統(tǒng)噴嘴結(jié)垢情況較之前得到一定的緩解，通過多次試驗(yàn)探索發(fā)現(xiàn)維持PH值在一定的區(qū)間范圍內(nèi)，能起到緩解系統(tǒng)的結(jié)垢堵塞的作用。
通過調(diào)控PH值，維持PH在一定運(yùn)行區(qū)間，能起到延緩系統(tǒng)結(jié)垢堵塞的作用。但采用該方式進(jìn)行調(diào)控發(fā)現(xiàn)對(duì)PH值控制區(qū)間要求嚴(yán)格，過高易導(dǎo)致系統(tǒng)結(jié)垢堵塞，過低又不能滿足系統(tǒng)脫硫效果且增加腐蝕風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)由于調(diào)控措施單一且對(duì)在線監(jiān)測(cè)設(shè)備要求較高，發(fā)現(xiàn)在試驗(yàn)運(yùn)行期間1#線煙氣出口指標(biāo)波動(dòng)頻繁，穩(wěn)定性不高，這與濕法漿液PH控制有較大的關(guān)系。
七結(jié)論
污水處理廠產(chǎn)生的脫水污泥，通過焚燒的方式進(jìn)行處理，使其達(dá)到“減量化、無(wú)害化、資源化”的目的。污泥焚燒產(chǎn)生的煙氣中包含二氧化硫等酸性氣體，我廠采用堿液噴淋的方式進(jìn)行脫除，在實(shí)際運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)漿液水質(zhì)及PH值對(duì)脫硫系統(tǒng)結(jié)垢堵塞影響很大，是導(dǎo)致系統(tǒng)結(jié)垢堵塞的主要因素。
針對(duì)我廠濕法脫硫系統(tǒng)頻繁結(jié)垢堵塞狀況，我廠開展針對(duì)性研究解決工作。得出采用軟化水作為漿液補(bǔ)水結(jié)合控制漿液PH值的方式，能有效緩解系統(tǒng)結(jié)垢堵塞的狀況。通過進(jìn)一步探索實(shí)驗(yàn)得出在采用軟化水基礎(chǔ)上維持漿液PH值于6.0-7.0區(qū)間，既能有效保障系統(tǒng)的脫硫效率緩解結(jié)垢堵塞的發(fā)生，又能減少弱酸漿液對(duì)塔體可能存在的腐蝕性風(fēng)險(xiǎn)。
