脫硫廢水煙氣蒸發(fā)處理技術(shù)分析及應(yīng)用
傳統(tǒng)的脫硫廢水處理工藝即“三聯(lián)箱”技術(shù)已經(jīng)較為成熟，該工藝采用物理化學(xué)方法，經(jīng)過中和、沉降、絮凝和澄清等過程對脫硫廢水進(jìn)行處理。但是，該工藝不能有效去除廢水中的高濃度氯離子，處理出水為高含鹽廢水，具有強腐蝕性，無法回收利用。如若排入自然水系，將會造成環(huán)境污染。近年來國內(nèi)脫硫廢水處理領(lǐng)域?qū)嵤┑母啕}廢水蒸發(fā)結(jié)晶處理技術(shù)，多采用高品位能源進(jìn)行廢水的蒸發(fā)干燥、鹽分的回收利用，以實現(xiàn)脫硫廢水零排放。該技術(shù)存在嚴(yán)重的腐蝕、結(jié)垢問題，對設(shè)備材質(zhì)防腐性能要求高，且能耗高，投資、運行成本高，運行控制難度大。
利用煙道煙氣對脫硫廢水進(jìn)行蒸發(fā)處理，相比較高鹽廢水蒸發(fā)結(jié)晶處理技術(shù)的高造價、高能耗和高運行費用相比，可大大降低工程造價、能耗和運行費用，且技術(shù)簡單，理論上可以實現(xiàn)脫硫廢水的零排放。因此，受到了越來越多的關(guān)注。
1 處理技術(shù)分析
1. 1 工藝原理
通過廢水與熱煙氣的有效接觸，利用煙道煙氣的熱量將霧化后的脫硫廢水進(jìn)行蒸發(fā)，實現(xiàn)水與鹽的分離，完成最終的固液分離，從而實現(xiàn)脫硫廢水的零排放。蒸氣隨除塵后的煙氣進(jìn)入脫硫塔，在脫硫塔的噴淋冷卻作用下，水分凝結(jié)進(jìn)入脫硫塔的漿液循環(huán)系統(tǒng)。廢水中的污染物轉(zhuǎn)化為細(xì)微結(jié)晶顆粒物，隨煙氣中的飛灰一同通過倉泵回收或在除塵系統(tǒng)中被捕獲收集，并隨灰一起外排。
1. 2 技術(shù)路線
按脫硫廢水的噴射位置不同，利用煙道煙氣蒸發(fā)脫硫廢水可分為直接煙道噴霧蒸發(fā)技術(shù)和旁路煙道噴霧蒸發(fā)技術(shù)。后者根據(jù)廢水霧化方式的不同，又可分為雙流體噴霧蒸發(fā)塔和旋轉(zhuǎn)噴霧蒸發(fā)塔。
1. 3 關(guān)鍵設(shè)備
脫硫廢水的霧化效果是煙氣蒸發(fā)處理技術(shù)的核心，直接關(guān)系到廢水能否完全蒸發(fā)及電廠煙道和除塵器的安全運行。
1. 3. 1 噴槍
雙流體噴槍是直接煙道噴霧蒸發(fā)和雙流體噴霧蒸發(fā)塔最核心的部分。雙流體噴槍配置氣流式霧化噴嘴，利用高速流動的氣體和液體之間的相互作用來將脫硫廢水霧化。雙流體噴槍噴嘴結(jié)構(gòu)簡單，磨損??；對低黏度或高黏度液體均可霧化，適用范圍廣；操作壓力低；霧化粒徑細(xì);可控性較好，通過控制氣液比可控制霧滴大小的優(yōu)點。此外，由于脫硫廢水具有較強的腐蝕性，故噴嘴材質(zhì)必須具備耐腐蝕特性。
1. 3. 2 旋轉(zhuǎn)霧化器
旋轉(zhuǎn)霧化器是旋轉(zhuǎn)噴霧蒸發(fā)塔最核心的部分。每臺干燥塔配置一套，由霧化器、霧化盤、就地控制柜、變頻控制器、震動檢測裝置等組成。
旋轉(zhuǎn)霧化器需能夠保證在鍋爐負(fù)荷發(fā)生變化致使廢水處理量改變時，霧化霧滴的粒徑分布不發(fā)生顯著改變。末端廢水被送至高速旋轉(zhuǎn)的霧化盤時，由于離心力的作用，從霧化盤的多個噴嘴噴出，在每分鐘12000-14000轉(zhuǎn)的高速旋轉(zhuǎn)中成為微小液滴(80%以上液滴顆粒直徑不大于40μm)噴射出去。連續(xù)穩(wěn)定的霧化性能是保證廢水干燥蒸發(fā)的基礎(chǔ)。旋轉(zhuǎn)霧化器能夠保證在液體流量發(fā)生一定變化時，最終的蒸發(fā)效果仍然能夠得到保證，確保沒有水分凝積在噴霧干燥塔壁上。
旋轉(zhuǎn)霧化器除具有高可靠性、易維護(hù)、耐磨、霧化均勻等優(yōu)點外，其噴霧量的調(diào)節(jié)范圍廣，對煙氣溫度、煙氣成分、煙氣量等變化適應(yīng)性強，能快速響應(yīng)機組工況的變化。
2 直接煙道噴霧蒸發(fā)
直接煙道噴霧蒸發(fā)技術(shù)是將脫硫廢水通過雙流體噴槍進(jìn)行霧化后噴入除塵器入口煙道，利用煙氣余熱使之瞬間蒸發(fā)。廢水蒸發(fā)后產(chǎn)生的結(jié)晶鹽附著在煙氣中的粉煤灰上，在除塵系統(tǒng)中被捕獲收集，并隨灰一起排出。水蒸汽隨除塵后的煙氣進(jìn)入脫硫塔，在脫硫吸收塔內(nèi)冷凝成新鮮水循環(huán)利用。直接煙道噴霧蒸發(fā)流程如圖1所示，圖中SCR為選擇性催化還原法。
圖1直接煙道噴霧蒸發(fā)系統(tǒng)
該工藝需要脫硫廢水在進(jìn)入除塵器電極前完全蒸發(fā)，并且控制煙氣溫度高于酸露點溫度，否則會對除塵器電極板造成腐蝕。因此需要對廢水在煙道內(nèi)的蒸發(fā)過程進(jìn)行比較精確的控制。
霧化后的脫硫廢水能否在進(jìn)入除塵器之前完全蒸發(fā)，受到煙道的結(jié)構(gòu)及長度、煙氣溫度、霧化粒徑等因素的影響。
2. 1 煙道結(jié)構(gòu)及長度
除塵器之前的直煙道段應(yīng)達(dá)到足夠的長度，應(yīng)能保證霧化廢水在1s內(nèi)完全氣化，而且霧化噴嘴的安裝位置應(yīng)通過計算流體動力學(xué)(CFD)模擬分析進(jìn)行精確控制。
2. 2 煙氣溫度
煙道中煙氣溫度越高，霧化廢水的蒸發(fā)速度越快。應(yīng)保證煙氣溫度不低于130 ℃。
2. 3 霧化粒徑
霧化粒徑越小，液滴的比表面積越大，蒸發(fā)所用時間越少，蒸發(fā)的速率也就越快。液滴到達(dá)煙道壁前已經(jīng)完全蒸發(fā)，可以有效地防止粘壁現(xiàn)象的發(fā)生。反之，霧化粒徑越大，殘留未完全蒸發(fā)的液滴越多，與煙道壁面碰撞的液滴也越多。脫硫廢水霧化粒徑應(yīng)小于50μm。
3 旁路煙道噴霧蒸發(fā)
利用旁路煙道噴霧蒸發(fā)技術(shù)設(shè)置獨立的蒸發(fā)塔。從空預(yù)器前端煙道引接旁路煙道，引入高溫?zé)煔庵琳舭l(fā)塔，通過煙氣調(diào)節(jié)閥控制由煙道引出的煙氣流量。將脫硫廢水霧化后噴入蒸發(fā)塔，利用煙氣熱量使霧化后的廢水瞬間蒸發(fā)。結(jié)晶鹽隨粉煤灰通過倉泵回收或在除塵系統(tǒng)中被捕獲收集，并隨灰一起排出。水蒸汽隨除塵后的煙氣進(jìn)入脫硫塔，在脫硫吸收塔內(nèi)冷凝成新鮮水循環(huán)利用。
3. 1 雙流體噴霧蒸發(fā)塔
雙流體噴霧蒸發(fā)塔采用雙流體噴槍，通過壓縮空氣的作用對脫硫廢水進(jìn)行霧化處理。煙氣引自SCR脫硝之后空預(yù)器之前的煙道，煙氣溫度為350～400 ℃，抽取煙氣量約占總煙氣量的5%。預(yù)處理之后的廢水由高壓泵引至噴霧蒸發(fā)塔，采用雙流體噴槍將其霧化噴射到高溫?zé)煔庵?，廢水中的水分快速蒸發(fā)，增濕降溫后的煙氣注入除塵器前主煙道。
廢水中的Cl-、Ca2 +、SO4 2 +、Mg2 +、重金屬離子等各種污染物瞬間蒸發(fā)干燥結(jié)晶形成細(xì)微顆粒物，隨粉塵在除塵器中被捕集下來，水蒸汽進(jìn)入脫硫吸收塔循環(huán)利用，流程如圖2所示。
圖2雙流體噴霧蒸發(fā)塔系統(tǒng)
3. 2 旋轉(zhuǎn)噴霧蒸發(fā)塔
旋轉(zhuǎn)噴霧蒸發(fā)塔采用旋轉(zhuǎn)霧化器，通過高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力作用對脫硫廢水進(jìn)行霧化處理。引接空預(yù)器前的一部分鍋爐熱煙氣經(jīng)蒸發(fā)塔頂部的氣體分布器均勻進(jìn)入噴霧蒸發(fā)塔內(nèi)，脫硫廢水經(jīng)蒸發(fā)塔頂部的旋轉(zhuǎn)霧化器霧化成平均粒徑約10～60 μm 的細(xì)霧滴噴入蒸發(fā)塔內(nèi)。
在蒸發(fā)塔內(nèi)霧滴與熱煙氣充分接觸，廢水迅速蒸發(fā)，水分進(jìn)入煙氣中。霧滴中的鹽分結(jié)晶析出混入原煙氣的粉塵中，大部分隨煙氣進(jìn)入后續(xù)除塵器，由后續(xù)除塵器收集，其余落入蒸發(fā)塔底端被收集轉(zhuǎn)運。處理后的煙氣排入電除塵器前的主煙道中。流程如圖3所示。
圖3旋轉(zhuǎn)噴霧蒸發(fā)塔系統(tǒng)
4 技術(shù)路線比較分析
采用脫硫廢水煙氣蒸發(fā)處理技術(shù)可以實現(xiàn)脫硫廢水的零排放。同時，HCl 等氣態(tài)物的產(chǎn)生會增加脫硫廢水的外排量及增加煙道腐蝕的風(fēng)險。
4. 1 直接煙道噴霧蒸發(fā)和旁路煙道噴霧蒸發(fā)
直接煙道噴霧蒸發(fā)技術(shù)利用的煙氣煙溫較低，廢水蒸發(fā)速率較慢，需要的蒸發(fā)距離較大(約15m)，可消納廢水量小，存在廢水蒸發(fā)不完全造成霧滴掛壁、煙道腐蝕、增加煙道結(jié)垢、積灰等風(fēng)險，有影響鍋爐正常穩(wěn)定運行的可能性。旁路煙道噴霧蒸發(fā)技術(shù)利用的煙氣煙溫高，具有以下優(yōu)點：
(1)、脫硫廢水經(jīng)過蒸發(fā)塔蒸發(fā)結(jié)晶后，煙氣濕度增加，降低粉煤灰的比電阻，可以提高除塵器的除塵效率。
(2)、脫硫廢水氯鹽含量高，少量氯的溢出有利于汞的氧化，有協(xié)同除汞貢獻(xiàn)。
(3)、不影響主機組操作，易于實現(xiàn)在役機組改造。作為獨立單元對主煙道沒有影響，出口溫度等于或略高于除塵器入口煙氣溫度。
(4)、受機組負(fù)荷變化影響較小，運行簡單，對鍋爐運行的適應(yīng)性較高，安全可靠性較高。
(5)、空預(yù)器前高溫?zé)煔獾某槿×靠刂圃?% 以下，廢水噴霧蒸發(fā)后對空氣預(yù)熱器進(jìn)、出口煙溫影響很小。噴霧后空氣預(yù)熱器一次、二次風(fēng)溫有略微降低，但波動范圍基本在噴霧前的波動范圍內(nèi)，對鍋爐熱效的影響較小(小于0. 5%)。
4. 2 雙流體噴霧蒸發(fā)塔和旋轉(zhuǎn)噴霧蒸發(fā)塔
雙流體噴霧蒸發(fā)塔塔徑小，建設(shè)費用低，布置更為方便。
雙流體噴槍在煙道內(nèi)一般按直線布置，每個噴嘴產(chǎn)生扇形霧區(qū)，每個扇形疊加覆蓋，易造成與煙氣混合的不均勻。旋轉(zhuǎn)霧化器依靠高速旋轉(zhuǎn)的噴霧盤產(chǎn)生均勻的圓錐形霧區(qū)，與煙氣混合較充分。
雙流體噴槍采用壓縮空氣為動力，且消耗量較大，一般需單獨增加空壓機設(shè)備。旋轉(zhuǎn)霧化器采用電機驅(qū)動，省去了壓縮空氣系統(tǒng)，系統(tǒng)更加簡單。而且，通過調(diào)節(jié)霧化器轉(zhuǎn)速可以調(diào)整霧化特性，操作更為簡單。
雙流體噴槍靜止的布置在煙道內(nèi)，噴射口易結(jié)塊而堵塞噴嘴，維護(hù)工作量較大。旋轉(zhuǎn)霧化器處于高速旋轉(zhuǎn)中，不易產(chǎn)生堵塞，維護(hù)工作量小。
雙流體噴槍霧化脫硫廢水，脫硫廢水宜經(jīng)過預(yù)處理(如軟化等)。旋轉(zhuǎn)霧化器可直接對懸浮物濃度小于25%的廢水進(jìn)行霧化，適用范圍廣。
高速旋轉(zhuǎn)脫硫霧化器 http://fhq9onx4.cn/Product/348012305.html
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