脱硫废水蒸发处理技术的分析及应用研究

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　　摘    要：在燃煤发电厂中，脱硫岛排放的废水是最末端的工业废水，水质情况复杂，废水处理难度十分大，排放脱硫废水已经成为当前最为严重的污染源，必须要提高处理效果，减少环境污染问题。基于此，本文先是分析了脱硫废水特征水质，并分析了影响因素，最后对蒸发处理技术进行了系统的研究。以期在推广使用蒸发处理技术的同时，坚持技术的研发和完善，提高脱硫废水的处理效果，缓解环境污染问题。
　　关键词：脱硫废水;蒸发处理技术;烟气回收;旋转雾化器
　　1  引言
　　脱硫废水的浓度和成分对于处理系统有着直接影响，关系到处理系统的选择。一般情况下，脱硫废水表现为弱酸性，pH值处于4～6范围内。由于脱硫废水中含有大量的悬浮物，甚至质量浓度可以达到数万mg/L。由于氟化物、COD以及重金属严重超标，废水中含有大量的1类污染物，包括Hg、Pb等元素。废水盐分含量也十分高，废水中含有大量Cl-、SO32-以及SO42-。
　　2  脱硫废水蒸发处理技术
　　2.1  技术原理
　　利用废水接触热烟气，借助于烟道烟气释放的热量，蒸发雾化状态的脱硫废水，将溶剂和溶剂完全分离，完成固液分离，达到零排放脱硫废水的最终目的。蒸汽会跟着经过除尘处理的烟气，进入到脱硫塔内部，经过脱硫塔对烟气进行喷淋冷却之后，蒸汽冷凝下来，流入浆液的交换系统。在废水中很复杂污染物被蒸发结晶为微小颗粒物，跟随烟气内部的飞灰一同被仓式泵和除尘系统所捕获和收集，同时随着灰尘向外排出。
　　2.2  直接烟道烟气回收喷雾蒸发技术
　　使用这种技术需要利用双流体喷枪雾化脱硫废水，在喷入烟道后，借助烟气热量让废水实现瞬间蒸发。在废水蒸发之后会在烟气粉煤灰上形成结晶盐，除尘系统会收集结晶盐，并伴随粉煤灰排出。水蒸气跟着烟气经过脱硫塔，脱硫塔对水蒸气进行冷凝，成为新鲜水再次利用。使用这种工艺要在废水进入除尘器前蒸发，要对烟气温度进行控制，保证烟气温度可以高出酸露点的温度，否则容易导致除尘器的电极板出现腐蚀。在烟道内蒸发废水必须要得到精准控制。脱硫废水雾化后进入除尘器前的蒸发情况，主要取决于烟道结构、烟气温度以及雾化粒径的影响。
　　在除尘器之前烟道段必须达到足够长度，需要保证1s内雾化废水可以达到完全气化，安装喷嘴的位置要根据流体动力学展开模拟分析，从而实现精准控制。由于烟道温度升高，会加快废水雾化的速度，要注意保证烟气温度在130℃以上。由于废水雾化粒径变小，液滴表面积会逐渐增大，这样蒸发花费的时间会越短，速度更快。在液滴到烟道壁时已经实现完全蒸发，不会出现黏壁的情况。如果雾化粒径过于大，残留下的未蒸发液滴逐渐增加，和烟道壁面接触的液滴会逐渐增加。因此要将废水雾化粒径控制在50μm以内。
　　2.3  旁路烟道喷雾蒸发技术
　　使用这种技术要设置独立蒸发塔，从前端烟道向旁路烟道进行引接，在将高温烟气引入到蒸发塔中时，利用烟气调节阀对烟气进行控制，从烟道将烟气流量引出。在脱硫废水雾化之后，使用烟气热量蒸发雾化废水。结晶盐随着粉煤灰进入到仓泵和除尘系统中，被收集起来，随着粉煤灰排出。在水蒸气和烟气进入到脱硫塔之后，脱硫塔会将水蒸气冷凝为新鲜水得到循环使用。
　　2.3.1  双流体喷雾蒸发塔
　　蒸发塔使用双流体的喷枪，经过对空气的压缩雾化处理脱硫废水。经过SCR对烟气脱硝后进入到空预器前面的烟道，烟道的温度设定为350℃～400℃之内，将5%烟气量抽取出来。经过预处理之后的废水会被高压泵引入到蒸发塔内，使用双流体喷枪将雾化废水向高温烟气喷射，废水水分实现快速蒸发，完成增湿降温之后烟气会在除尘器烟道注入。废水内部Mg2+、SO42+、Cl-以及重离子等污染物在蒸发干燥之后会形成细微颗粒，跟随粉尘被除尘器捕集，水蒸气将会进入到脱硫塔中得到重复利用。
　　2.3.2  旋转喷雾蒸发塔
　　使用旋转雾化器，在高速旋转形成离心力的作用下，让废水得到雾化处理。在空预器前部分锅炉生成热烟气，经过蒸发塔顶的气体在蒸发塔内均匀分布，废水经过雾化器被雾化成10μm～60μm的细雾滴，噴入到蒸发塔内，蒸发塔内热烟气和雾滴得到充分接触，废水被快速蒸发，水分会进入到烟气之中。在雾滴内盐分结晶逐渐析出，混在烟气粉尘中，随着烟气进入到除尘器中。除尘器收集起来，落在蒸发塔的底端被转运。经过处理之后烟气会被排到主烟道之中。
　　3  技术比较
　　使用烟气蒸发处理技术实现了零排放脱硫废水。产生HCl气态物质让废水外排量有所增加，更增加了腐蚀烟道的风险。
　　3.1  直接烟道和旁路烟道蒸发技术比较
　　使用直接烟道的喷雾蒸发技术要利用低温烟气，由于废水蒸发速率相对较慢，且蒸发距离约为15m。能够消耗的废水量相对较小，存在废水无法蒸发完全的情况，这样会增加雾滴挂壁、烟道积灰结垢等风险，让锅炉的稳定运行受到影响。
　　旁路烟道的蒸发技术需要使用高烟温的烟气，脱硫废水在蒸发结晶处理后，烟气会增加湿度，粉煤灰电阻降低，让除尘器的除尘效率得到提高。由于脱硫废水中氯盐含量十分高，溢出少量氯更有助于汞氧化。由于机组的负荷带来影响比较小，使得机组运行更加简单，适应锅炉情况更好，有着更高的可靠性。在空气预热器前控制抽取高温烟气开度要在5%，脱硫液喷雾在蒸发之后会稍微影响烟温。喷雾后空气预热器两次风温会有所降低，其波动在喷雾前属于正常范畴，对于锅炉热效应产生微小的影响。
　　3.2  双流体和旋转喷雾蒸发塔的比较
　　双流体的喷雾蒸发塔制造直径小，其投资成本低，在布局上简单方便。在烟道内，双流体的喷枪使用直线式布局，喷嘴区域形成不规则形的雾区，不规则形叠加覆盖，很容易造成杂乱无章。旋转雾化器要使用喷雾盘的高速旋转形成均布圆锥形雾区，让烟气得到充分的接触。双流体喷枪要使用压缩空气作为主要动力，需求大量的压缩空气，需要配备专用空压机设备。旋转雾化器采用电机驱动方式，不再需要专门的压缩空气系统，整体系统简单明了。均衡控制雾化器的转速，让雾化特性得到充分利用，在操作上简易。
　　在烟道内静止布置双流体喷枪，在喷射口容易干斑结垢，导致喷嘴被堵塞，维护工作量有所增加，增加运营成本。而旋转雾化器由于处于高速旋转的状态，防堵塞，减少维修保养。采用双流体喷枪对脱硫废水进行雾化，脱硫废水需经过软化处理，而旋转雾化装置可以雾化悬浮物浓度不超过25%的脱硫废水，其适用范围更加广泛。
　　4  结语
　　综上所述，这种脱硫废水烟气回收喷雾蒸发技术在制造成本和运行成本上具有良好的经济优势。其中，为了提高烟气蒸发系统稳定性，使用双流体喷枪，要预处理废水，避免废水中镁离子等易结垢离子，不会堵塞喷嘴。要控制烟气温度，避免被夹带出去。在烟道内或者蒸发塔内需要安装贴壁风，减少废水粘壁的情况，控制烟道受到的腐蚀。
　　参考文献：
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