某300MW燃煤机组脱硫废水旁路烟道蒸发系统设计.docx

某300MW燃煤机组脱硫废水旁路烟道蒸发系统设计摘要：燃煤电厂脱硫废水处理采用旁路烟道蒸发处理工艺具备投资运转成本低、系统简单等优点系统的运转效果和运转稳定性受机组负荷、烟气温度、烟气流场等多个因素的影响。根据某300MW燃煤机组烟气参数和脱硫废水水质水量波动情况对旁路烟道蒸发系统进行了优化设计。脱硫废水旁路烟道蒸发系统运转参数显示：系统运转稳定达到了设计要求；蒸发水量为5m3/h的工况下脱硫废水蒸发后粉煤灰氯离子质量分数在0.25%以内不影响粉煤灰的综合利用锅炉效率下降约0.43百分点。为了尽可能降低对锅炉效率的影响可对脱硫废水进行浓缩减量处理。关键词：脱硫废水；旁路烟道蒸发；300MW燃煤机组；烟气温度；水质；水量；粉煤灰；零排放0引言随着国家和地方环境保护政策的日益严格火电厂废水的处理回用乃至“零排放”处理成为近几年以来火电厂环保工作的重中之重。石灰石-石膏湿法脱硫工艺目前在燃煤电厂烟气脱硫中应用广泛产生的脱硫废水由于水质复杂、处理难度大成为全厂废水“零排放”处理的重要环节。近几年以来多效蒸发结晶工艺、机械蒸汽再压缩蒸发结晶工艺、主烟道雾化蒸发工艺以及旁路烟道蒸发工艺等多种脱硫废水“零排放”处理工艺相继出现并进行了示范应用为脱硫废水的有效处理提供了技术支撑收到了较好的效果。其中旁路烟道蒸发工艺由于系统简单、投资成本低、对主烟道系统影响小等优点受到了大量关注也在多家电厂得到了应用。但脱硫废水旁路烟道蒸发处理工艺尚处于起步阶段系统运转稳定性受烟气、水质、水量等多个因素的影响系统设计的合理性直接影响系统运转的效果和稳定性。脱硫废水旁路烟道蒸发系统的设计优化可采取数学建模计算、流场模拟计算等方法在此基础上结合实验室的小试及中试试验进一步验证计算结果对设计参数通过数学计算-实验室试验之间的迭代进行优化。通过建模理论计算和Fluent软件模拟研究废水雾化粒径、烟气入口温度对脱硫废水蒸发的影响。研究结果表明：随着液滴粒径的增加蒸发时间先缓慢增加到达80µm后蒸发时间增加明显；提高烟气入口温度液滴蒸发时间变短基本成线性关系。根据旁路烟道蒸发处理系统引接的空气预热器（以下简称空预器）入口前烟气温度和蒸发废水量等数据可以对引接的高温烟气量进行调节。此外由于高温条件有利于废水液滴的蒸发因此可根据引接烟气的温度调节废水的雾化粒径控制废水液滴的蒸发时间从而优化旁路烟道蒸发塔的设计尺寸确保旁路烟道蒸发系统运转中不会出现废水液滴粘壁的情况。另外脱硫废水旁路烟道蒸发系统的设计还需要考虑系统运转对后续除尘系统运转及粉煤灰品质的影响确保废水蒸发处理系统运转不会影响除尘系统稳定运转不会对粉煤灰品质造成显著影响。有研究表明为了进一步保证脱硫废水能被及时蒸发并维持旁路烟道蒸发系统的稳定运转空预器入口前烟气温度需控制在200℃以上。废水蒸发系统的运转会导致一、二次风温度降低一级省煤器出口给水温度也会有所降低由此导致锅炉煤耗有所增加因此需要控制进入旁路烟道蒸发处理系统的废水量。同时通过控制蒸发的脱硫废水水量可以确保粉煤灰品质满足综合利用的要求。目前的研究大多侧重于旁路烟道蒸发系统的设计和模拟计算对系统配置、系统运转结果的论述相对较少对系统的整体设计也相对较少。本文以某300MW燃煤机组脱硫废水旁路烟道蒸发系统为例根据机组运转的烟气参数和脱硫废水水质、水量参数设计旁路烟道蒸发干燥系统为脱硫废水旁路烟道蒸发系统的设计以及应用提供参考。1脱硫废水水质、水量情况脱硫废水水量的确定与燃煤煤质、工艺水水质、烟气温度以及脱硫系统运转等多个因素有关。根据现场试验在燃煤煤质稳定、脱硫工艺水水质稳定（氯离子质量浓度为200mg/L左右）、脱硫塔内浆液中氯离子质量浓度控制在12000mg/L左右且脱硫系统能够正常稳定运转的工况下脱硫废水水量约为10m3/h。脱硫废水经三联箱系统处理后的出水水质情况见表1。水质分析结果显示经过三联箱处理后脱硫废水中的重金属离子基本被去除固体悬浮物质量浓度显著降低但依旧含有高质量浓度的溶解性盐和钙镁离子氯离子质量浓度约为9860mg/L水质比较复杂。2机组烟气情况旁路烟道蒸发系统运转所用的烟气取自空预器入口前烟道满负荷工况下空预器入口前烟气参数见表2。3工艺系统设计说明3.1工艺系统流程及系统设计说明喷雾干燥废水处理工艺系统主要包括废水给料系统、烟气系统、喷雾干燥塔系统和除灰系统工艺流程如图1所示。3.1.1废水给料系统脱硫系统产生的废水经现有的三联箱石灰浆液调质后进入清水箱储存清水箱内的废水由废水输送泵输送至喷雾干燥塔的缓冲箱中再经废水提升泵送入干燥塔的高位给料箱中自流进入喷雾塔。废水给料系统主要包括箱罐及相应的泵等部分设备可以利旧。脱硫废水三联箱处理系统的三联箱可以用作废水调质反应箱清水箱可以用于储存调质后的废水。3.1.2烟气系统烟气系统