马智慧
(大同煤矿集团朔州煤电有限公司建设管理公司，山西 朔州 037200)
宁东能源化工基地目前使用的《锅炉大气污染物排放标准》(GB13271-2014)中对SO2的特别排放值作出了具体界定，规定SO2的排放量应提升至200 mg/m3，较之前提升了4.5倍。因此，需要对现有燃煤锅炉进行改造，否则，除尘脱硫的成本将会大幅增加。神华集团宁煤公司现有生产矿井15对，高矿化度矿井水的产生量为5 344万t/a，其中，矿井水产生量介于1 200 mg/L～1 300 mg/L、3 000 mg/L～5 000 mg/L、5 000 mg/L～10 000 mg/L、10 000 mg/L以上煤矿的数量分别为2个、5个、5个和3个，该矿的矿井水十分丰富。因此，国家对燃煤锅炉大气污染排放的具体要求，在丰富的高矿化度矿井水资源的基础上探讨高矿化度矿井水应用到除尘脱硫中的可行性具有重要意义。
1 燃煤锅炉除尘脱硫现状调查显示，目前我国20 t以下的燃煤锅炉大部分采用空塔喷淋的形式，将CaO作为主要的脱硫剂，同时配合循环式系统、出灰系统以及监控系统，实现除尘脱硫。这种除尘脱硫方式不仅增加了管理的难度，还极容易导致脱硫工作无法正常进行，脱硫效率和效果都大打折扣，导致硫化物超标。通过对现有脱硫设施运行情况进行分析可知，循环水系统缺陷、脱硫剂添加剂量不合理、灰渣处理不及时和设备缺陷(包括液气比过小、除雾功能不健全、构造设计不合理和材料防腐性能差等)会直接影响到脱硫的整体效果，其中，循环水系统缺陷是最主要的影响因素。与此同时，若不能及时处理灰渣，则会降低循环水池的容量，缩短循环水中悬浮物的沉淀时间，悬浮物再次参与脱硫，导致系统运行成本增加，对脱硫的实际效果产生不良影响[1-3]。
2 高矿化度矿井水用于除尘脱硫的理论分析1) 高矿化度矿井水与海水的成分与浓度具有相似性。截至目前为止，欧美国家将海水运用到除尘脱硫过程中已经有超过50年的历史，国内运用海水脱硫的时间也累计有10多年[4-5]。常温下，与其他水质相比，海水对二氧化硫的吸附量最高，如，自来水对SO2的吸附量为40 mg/L，而海水高达480 mg/L。
2) 由于高矿化度矿井水与海水性质相似，而与Cl-、Fe2+、Mg2+等离子相比，海水的天然碱度的催化作用更加明显。
3 海水与高矿化度矿井水的水质对比情况
第54页表1为高矿化度矿井水与海水的水质参数比较。根据表1结果显示，在海水中二氧化硫溶解度的影响因素中，离子浓度
宁煤公司双马煤矿2台锅炉在2019年1月的耗煤量达到1 920 t，煤的硫分、灰分分别为1.52%和16.45%，矿井水产生量为5 600 m3，结合物料衡算公式计算分析可得：SO2的产生量=1.6×1.57×1 920 t=48.23 t/月，换算为64.8 kg/h，当脱硫效率为90%时，SO2溶于水的量=1.6×1.57×1 920×90%=3.86 t/月，换算为58.3 kg/h。
表1 高矿化度矿井水与海水的水质参数比较
表2 矿井水中悬浮物质量浓度等情况
摒弃传统湿法脱硫方法，利用高矿化度矿井水进行除尘脱硫，高矿化度矿井水取自预沉调节池，在利用完毕后送至矿井水处理站，不仅能够实现对SO2等烟尘的脱除，还能够达到去除结垢元素的要求，符合以废治废的要求。与此同时，以上方法只需增加曝气装置，无需配合加药系统等，设备管理难度和建设成本明显降低。此外，经过脱硫的矿井水硬度显着减小，若能够添加少许纯碱，则能够去除全部硬度，减少结垢几率，对双膜处理工艺的施行大有裨益，有助于减少双膜装置的养护费用。
