烟气喷雾蒸发在火电厂脱硫废水零排放中的应用.docx

烟气喷雾蒸发在火电厂脱硫废水零排放中的应用针对传统脱硫废水零排放工艺存在流程长、投资高、运转费用高和维护困难等局限通过烟气喷雾蒸发技术进行脱硫废水零排放工程实践确定了控制雾化液滴直径、合理优化布置雾化喷嘴、烟气质量焓、准确计算喷入脱硫废水后烟气及粉煤灰特性变化是本技术的关键点。实际运转结果表明在不同机组负荷情况下不同量的脱硫废水可以完全蒸干喷入脱硫废水的烟气粉煤灰中Cl-含量仅增加了0.15%烟气相对湿度增加0.5%对后续工艺无负面影响同时还提高电除尘器的除尘效率。该技术是一种工艺流程短、投资少、运转费用低的脱硫废水零排放可行性技术。我国的电力来源中火电占绝对优势煤燃烧过程当中燃煤中硫化物会随着煤的燃烧形成含硫烟气直接排放将造成大气污染因此火电厂的烟气脱硫工艺是控制火电厂大气污染源的必须措施。烟气脱硫工艺（FGD）中以湿法脱硫工艺效果最好总脱硫效率高达95%以上该工艺应用比例最大。但是FGD工艺在脱硫过程当中会产生高含盐废水具备含重金属离子、高浊度、高硬度、高氯离子、高硫酸根、呈酸性等特点常规处理方式是通过三联箱去除脱硫废水中的重金属离子以实现DL/T997-2006达标排放。然而随着环保要求的不断提高常规处理方法已经不能满足要求使得脱硫废水的零排放成为了火电厂污染防治的关注焦点。对于已建成的火电厂脱硫废水零排放基本是在原有的三联箱工艺基础上实施的各类零排放工艺均作了有益的尝试。主要包括双碱软化、去浊预处理工艺反渗透等浓缩减量工艺和蒸发结晶工艺等。但是现有的零排放工艺存在工艺流程长、投资大、运转维护成本高和操作复杂等问题还没有一种方案占主导地位。烟气蒸发技术处理脱硫废水是通过雾化喷嘴将预处理后的脱硫废水喷入烟道或旁路烟道内雾化后的脱硫废水液滴经过与热烟气的传质与传热作用快速蒸发废水中的污染物结晶析出后随烟气中的烟尘一起被后续除尘器捕集。该工艺可达到以废治废的目的被推荐为实现脱硫废水零排放的可行性技术。结合湖北中部某火电厂烟道喷雾蒸发处理脱硫废水的工程实践研究烟气喷雾蒸发处理脱硫废水的工艺路线、技术关键点及处理效果。1烟气喷雾蒸发技术烟气喷雾蒸发技术处理脱硫废水包含2种：1种是经预处理、反渗透膜法减量回用部分淡水再将系统浓缩水雾化导入烟气系统；另1种是仅经简单预处理后不再经过膜浓缩减量直接雾化导入烟气系统。按脱硫废水导入烟气的位置可分为2类第1类如图1所示是在火电厂空气预热器后、电除尘器前的烟道内喷入经过雾化后的脱硫废水在低温烟气余热的加热作用下水分被完全蒸发成汽相水蒸汽而盐分随着水分蒸发结晶成固体颗粒被除尘器捕捉进入粉煤灰；第2类如图2所示在空气预热器入口之前引出旁路高温烟气脱硫废水与高温烟气在喷淋塔中进行热交换而蒸发从而达到脱硫废水零排放的目的。高温旁路法对主烟道内烟气特性的影响小但投资相对较大由于抽取了大量锅炉排出高温烟气因此存在降低锅炉效率的风险。当高温旁路出口烟气温度低于电除尘进口温度时还需要通过加热方式提高温度以平衡烟气温度。图1脱硫废水的烟道喷雾蒸发零排放技术图2脱硫废水的高温旁路喷雾蒸发零排放技术烟气喷雾蒸发技术需要在一定时间内蒸发定量的脱硫废水而且不能对烟道结构及后续工艺产生负面影响。因此脱硫废水形成的微小雾滴喷入到烟气流后需在尽量短的时间内完全蒸发汽化否则未完全蒸发的雾滴会对烟道和电除尘器产生腐蚀。本技术的关键是控制一定时间内液滴群的蒸发质量和雾化液滴在烟气内的完全蒸发时间以及减少喷雾蒸发后对后续电除尘等工艺的影响。如果主烟道尺寸和烟气质量焓满足脱硫废水完全蒸干的要求则采用主烟道蒸发方法如果不能满足要求则宜考虑采用高温旁路蒸发法。2实施方法采用火电厂3#机组（330MW亚临界自然循环锅炉）产生的脱硫废水进行烟气蒸发零排放工程应用研究。机组产生脱硫废水量最大为5t/h日常量为3t/h左右。3#机组锅炉烟气从2台空气预热器流出进入4个烟道最后再进入2台电除尘器空气预热器出口至电除尘器进口单个烟道总长度44.5m。利用UG10.0软件对单个烟道进行建模其立体模型如图3所示。图3烟道模拟3#机组脱硫废水经过简单预处理去除废水中的浊度用水泵将废水送到空气预热器和除尘器之间烟道中的介质雾化喷嘴进行雾化蒸发。根据电厂目前使用的燃煤数据进行燃烧计算确定烟气特性参数进行热平衡计算确定喷雾后烟气温降分析脱硫废水喷雾蒸发对粉煤灰利用的影响。烟气中含有空气、粉煤灰、二氧化硫、NOx等物质可通过式（1）计算烟气在不同负荷时烟气的质量焓以判定在不影响后续除尘工艺情况下喷雾蒸发处理能否完全蒸干最大量的脱硫废水。式中hg和hg0为计算和理论烟气质量焓ha0为理论空气质量焓hfly为粉煤灰的质量焓；α为不同机组负荷的过量空气系数100%、75%和50%负荷时分别取1.38、1.42和1.68。随锅炉负荷的增加烟气质量焓和粉煤灰质量焓都会上升h