由于我国工业用水资源的短缺，具备条件的火力发电厂均采用城市中水作为主要水源。城市中水送达到电厂后经过石灰处理后才能被使用，期间产生的大量泥渣（主要成份是碳酸钙）作为一般固体需要单独存放，占据较大的空间，而电厂中作为最成熟的石灰石湿法脱硫工艺，需要数量巨大的石灰石粉（碳酸钙）。我们通过试验调整，克服了中水泥渣中的其它杂质、有机物等对脱硫系统产生的不良影响，实现了中水泥渣再利用，达到了节能降耗的目的。
中水泥渣再利用原理
1、中水混凝-石灰原理
混凝-石灰处理时发生的主要反应是：
CO2+Ca（OH）2＝CaCO3↓+ H2O①
Ca（OH）2+Ca（HCO3）2=2CaCO3↓+2H2O②
Ca（OH）2+Mg（HCO3）2=MgCO3↓+ CaCO3↓+2H2O③
2、石灰石-石膏湿法脱硫原理
脱硫吸收塔内发生的化学反应是：
SO2+CaCO3=CaSO3+CO2①
2CaSO3+O2=2CaSO4②
设备情况
2.1中水系统设备华能莱芜发电厂
6、7号机组为1000MW级超超临界二次中间再热机组，锅炉采用哈尔滨锅炉厂超超临界参数变压运行直流塔式炉，出口参数为32.87MPa/605/623/623℃。中水处理系统由莱芜市百乐污水厂二厂供水，牟汶河水库水作为中水备用水源。中水处理系统的产水经循环水补水泵输送至凉水塔作为循环冷却水补水。来水通过管道系统，输送到中水处理系统进行预处理之后作为电厂循环冷却水系统补充水。
城市中水来水首先进入澄清池分水槽，均匀分布后分别进入凝聚池、絮凝池、出水进入慢脱碳机架池。澄清器底部泥渣一部分由污泥循环泵输送回絮凝池，作为接触泥渣（反应晶核），促进絮凝过程的进行。剩余污泥由 2 台螺杆泵从澄清器底部抽出，并输送到污泥缓冲罐，后经污泥给料泵输送到板框压滤机进行脱水，脱水后的泥饼由渣土车输送。
2.2脱硫系统设备
6、7号1000MW机组烟气脱硫工艺采用石灰石－石膏湿法烟气脱硫工艺，按一炉一塔布置，为达到超低排放标准，提高脱硫效率和除尘效率，2015年5月采用北京清新环境技术股份有限公司技术对脱硫系统进行改造，吸收塔改造为单塔高效除尘脱硫系统，并预留湿式电除尘空间。脱硫装置烟气入口设置急冷水装置、吸收塔入口设冲洗水系统。石灰石粉通过石灰石浆液箱配制成石灰石浆液作为吸收剂，原烟气经过引风机后，进入吸收塔向上与喷淋下来的浆液充分接触，烟气在吸收塔内处理达标后由240m烟囱直接排放。（图1）
2.3中水泥渣利用过程
中水泥渣通过罐车运送到6、7号1000MW机组脱硫系统一级吸收塔地坑中，通过吸收塔地坑泵向吸收塔输送（图1）。
图 1 中水泥渣利用系统
应用
3.1脱硫系统添加中水泥渣方案确定
3.1.1中水泥渣添加数量确定
外委分析化验6、7号1000MW机组中水泥中水泥渣氧化镁含量在5—7%之间（表1），另外中水泥渣中的其它杂质、有机物等对脱硫系统将产生不良影响。为确保脱硫系统正常运行，将中水泥渣部分添加到脱硫系统中，泥渣占脱硫用料总量在5%以下。两台机组按照每天消耗原煤15000吨，硫份1.3%计算，理论每天消耗石灰石粉518吨。每车中水泥渣重量约20吨，按照每两天加一车泥渣，泥渣占脱硫用料总量在3.8%。因此中水泥渣每天每台机组添加量为10吨。
表 1 百万机组中水泥渣检测数据（山东泰山矿产资源检测研究院）
3.1.2中水泥渣具体添加方案
3.1.2.16、7号机组脱硫正常运行时，向脱硫系统中添加10吨中水泥渣，按照循序渐进的原则进行。
3.1.2.2添加时间为每天11：00。
3.1.2.3添加前化环部联系运行部，告知添加起止时间。运行部做好添加情况记录。
3.2利用经济效益预测
在6、7号1000MW机组中水泥渣全部利用的情况下，每年节约脱硫石灰石粉约5712吨，石灰石粉按照178元/吨计算，年节约石灰石粉材料费101.67万元左右。另外中水系统螺杆泵系统、压滤机系统等停运，年节约维护费用和电费等约150万元。
3.3 中水泥渣添加后注意事项
3.3.1中水泥渣添加前，运行部控制好一级吸收塔地坑液位，确保添加正常。运行部、化环部做好添加过程监督。
3.3.2中水泥渣添加进入脱硫系统，可能造成脱硫浆液PH瞬间下降，运行做好事故预想，确保二氧化硫小时值达标排放。
3.3.3中水泥渣添加进入脱硫系统后，泥渣中的有机物分解，脱硫浆液可能产生泡沫，化环部做好添加消泡剂的准备。
3.3.4中水泥渣添加进入脱硫系统后，对石膏品质可能产生影响，运行做好皮带机转速调整，检修做好旋流子更换等准备工作。
3.3.5化环部按照规定做好石膏水分、碳酸钙含量、硫酸钙含量、亚硫酸钙等指标的监督。
3.3.6遇到脱硫废水设备故障，暂停添加中水泥渣。
3.3.7吸收塔浆液密度值在石膏脱水运行后期居高不减的问题添加泥渣后，石膏脱水系统运行后期，浆液密度值降低速度很慢或不再降低。浆液密度值降低速度很慢或不再降低的主要原因为：向浆液内加入了中水污泥，石灰颗粒更细，中水污泥在兑成浆液后的密度约为1100㎏/m?。经石膏旋流器后，绝大部分固体颗粒物返回吸收塔内，造成吸收塔出石膏运行不久以后浆液密度值降低速度很慢或不再降低的现象。
3.3.8石膏中残留碳酸钙偏高是，添加泥渣后，石膏中残留残留碳酸钙可能偏高的问题。采取低PH运行。
3.4实际运行效果
表2百万机组中水泥渣利用统计表
中水泥渣添加方案自2019年9月正式实施以来，设备运行良好。4个月内百万机组脱硫系统共使用中水泥渣1904.9吨，节约脱硫石灰石粉约1714.4吨，石灰石粉按照178元/吨计算，节约石灰石粉材料费169.9万元左右。另外中水系统螺杆泵系统、压滤机系统等停运，节约维护费用和电费等约45万元。
结语
莱芜电厂立足于城市中水和脱硫设备运行实际情况，通过制定合理的中水泥渣添加方案，积极尝试把中水泥渣作为添加剂使用在1000MW机组石灰石-石膏湿法脱硫系统中，取得了良好的效果和经济效益，同时减少了固体废物的外运，进一步降低了企业的环保风险。下一步，电厂将针对4、5号330MW机组中水脱泥系统存在的问题进行完善，通过系统改造和进一步优化中水泥渣添加措施，使这一实践成果得到积极应用。
