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旋轉(zhuǎn)噴霧干燥法在火電廠脫硫廢水中的應(yīng)用

  隨著可持續(xù)發(fā)展和環(huán)境保護(hù)等政策的深入落實,火電廠脫硫廢水零排放工作顯得尤為重要,如何在降低自身建設(shè)成本和運行成本的基礎(chǔ)上,做好脫硫廢水零排放,是當(dāng)前火電廠發(fā)展過程中所面臨的重點問題和難點問題。鑒于此,對當(dāng)前脫硫廢水處理工藝-旋轉(zhuǎn)噴霧干燥法,進(jìn)行深入的分析探討是十分有必要的。

  一、火電廠脫硫廢水零排放處理工藝闡述

  從當(dāng)前火電廠脫硫廢水零排放處理情況來看,濕法脫硫廢水的成分較為復(fù)雜,水質(zhì)變化大,雜質(zhì)多來自煙氣、工藝水所用的石灰石,其中的物質(zhì)以硫酸鹽、懸浮物、氯化物及重金屬為主,其中的多數(shù)物質(zhì)是當(dāng)前國家明確要求控制的第一污染物。但是,因為水質(zhì)成分的復(fù)雜性,導(dǎo)致火電廠脫硫廢水處理工作面臨著較大的難度。從當(dāng)前我國火電廠脫硫廢水處理工藝使用情況來看,當(dāng)前最常用的2種工藝包括煙道蒸發(fā)和傳統(tǒng)蒸發(fā)結(jié)晶,傳統(tǒng)蒸發(fā)結(jié)晶工藝可以分為預(yù)處理蒸發(fā)結(jié)晶和濃縮蒸發(fā)結(jié)晶兩種方式,而按照濃縮工藝的不同,又可以將濃縮蒸發(fā)結(jié)晶分為正滲透膜濃縮、反滲透分鹽濃縮及電滲析分鹽濃縮等方式。煙道蒸發(fā)處理工藝主要有旁路煙道蒸發(fā)和三聯(lián)箱預(yù)處理后直接煙道蒸發(fā)2種方式。煙道蒸發(fā)和傳統(tǒng)蒸發(fā)結(jié)晶2種工藝方式均可以最終實現(xiàn)脫硫廢水零排放的目的,不同的是,傳統(tǒng)蒸發(fā)結(jié)晶在實際的使用過程中,會增加火電廠的建設(shè)成本和運行成本,對火電廠經(jīng)濟效益產(chǎn)生了很大的影響,不利于火電廠長期穩(wěn)定發(fā)展,因此,在實際應(yīng)用中存在一定的局限性。而煙道蒸發(fā)雖然憑借自身的優(yōu)勢逐漸發(fā)展為火電廠脫硫廢水處理的主體工藝,但是,不可避免的是,煙道蒸發(fā)在實際應(yīng)用過程中存在煙道結(jié)垢、煙嘴堵塞及排放溫度過低等問題,對實際的處理效果產(chǎn)生了較大的影響。隨著近年來對煙道蒸發(fā)處理工藝的逐步重視,新出現(xiàn)的旋轉(zhuǎn)噴霧干燥法在解決道結(jié)垢、煙嘴堵塞及排放溫度過低等問題過程中發(fā)揮著重要的作用,得到了一致認(rèn)可,其應(yīng)用范圍也得到了極大的擴展。

  二、旋轉(zhuǎn)噴霧干燥法的原理和特點介紹

  2.1 旋轉(zhuǎn)噴霧干燥法技術(shù)原理介紹

  作為一種新型的脫硫廢水處理工藝,旋轉(zhuǎn)噴霧干燥法在工作時,可以將溶液、乳濁液及漿料在熱風(fēng)中噴霧成為細(xì)小的液滴,當(dāng)液滴下落時,其中的水分可以被蒸發(fā),進(jìn)而促使廢水中的鹽類形成粉末狀或顆粒狀干燥物。旋轉(zhuǎn)霧化器是旋轉(zhuǎn)噴霧干燥法得以正常運行的核心,在工作時,每座噴霧干燥塔都需要配備1臺旋轉(zhuǎn)霧化器,通過自身的離心力可以讓料液伸展為薄膜,并做霧化的邊緣運動,等到離開霧化盤邊緣后,溶液可以化為直徑為10~60μm的精細(xì)漿霧滴,隨后通過與熱煙氣接觸可以蒸發(fā)其中的水分,并通過對煙氣溫度、廢水流量及霧滴尺寸等參數(shù)進(jìn)行調(diào)整,讓廢水霧滴提前充分干燥,避免或減少“濕壁”現(xiàn)象的出現(xiàn)。

  2.2 旋轉(zhuǎn)噴霧干燥法特點

  從長期的實際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn),旋轉(zhuǎn)噴霧干燥法在火電廠脫硫廢水處理中主要有以下幾方面的特點:

  (1)液體霧化效果較好且均勻。煙氣和液滴可以以160~200m/s的相對速率脫離霧化器,并在霧化過程中可以讓每升液漿形成200m2的表面積;

  (2)可以有效控制材料成本。噴霧干燥系統(tǒng)的溫度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于露點溫度,所以塔體和煙道等會與煙氣介質(zhì)發(fā)生接觸的材料無須進(jìn)行特殊處理,普通碳鋼即可滿足需求。另外,需要注意的一點是,對于與脫硫廢水密切接觸的霧化盤,則需要采用哈氏合金材質(zhì)。

  三、旋轉(zhuǎn)噴霧干燥法進(jìn)行火電廠脫硫廢水處理后取得的成效

  3.1 機組信息

  筆者所在的火電廠所使用的燃煤發(fā)電機組建設(shè)規(guī)模為2×300MW,抽汽凝汽式汽輪發(fā)電機組具有一次再熱、雙杠雙排汽及直接空冷的優(yōu)勢,并配合石膏濕法煙氣脫硫系統(tǒng)與SCR脫硫裝置。脫硫廢水處理時采用的處理系統(tǒng)為三聯(lián)箱系統(tǒng),三聯(lián)箱可以通過投加石灰、有機硫、絮凝劑等實現(xiàn)干灰拌濕或者灰場噴灑等操作。

  3.2 旋轉(zhuǎn)噴霧干燥法工藝

  筆者所在的火電廠,通過對當(dāng)前諸多的脫硫廢水處理工藝進(jìn)行分析研究,最后,決定將旋轉(zhuǎn)噴霧干燥法應(yīng)用到脫硫廢水處理中。具體的操作要點內(nèi)容是:將原來的三聯(lián)箱系統(tǒng)旁入,并增加了煙氣系統(tǒng)、廢水輸送系統(tǒng)及噴霧干燥系統(tǒng)等主要的系統(tǒng)。改造后的脫硫廢水處理工藝具體有以下幾方面的工藝流程:

  (1)在原來的空氣預(yù)加熱器前端部位加入旁路煙道,可以有效引出3%~5%的煙氣量。并且在煙道進(jìn)、出口設(shè)置擋板門,可以隨時根據(jù)噴霧干燥系統(tǒng)出后的煙道溫度對進(jìn)入系統(tǒng)的煙氣進(jìn)行調(diào)節(jié),其他煙道采用開關(guān)型擋板門;

  (2)當(dāng)煙氣進(jìn)入噴霧干燥塔后,可以被分布成繞霧化盤邊緣向下流動及繞霧化盤旋轉(zhuǎn)流動的煙氣流,當(dāng)與細(xì)小廢水液滴發(fā)生接觸后,滴液中的水分可以得到快速有效的揮發(fā),原煙氣中的粉塵可以被除塵器集中處理;

  (3)為了保證及時有效地向噴霧干燥塔提供廢水,在改造過程中,在噴霧干燥塔附近或者脫硫區(qū)重點設(shè)置了1套脫硫廢水收集箱。

  3.3 改造后的運行效果

  筆者所在的火電廠采用的旋轉(zhuǎn)噴霧干燥系統(tǒng)廢水處理能力為5t/h,機組在100%負(fù)荷工況下可以保證抽取的煙氣量控制在3%~5%,熱煙氣在3000~5000m3/h,而當(dāng)煙氣溫度達(dá)到330~350℃時,噴霧干燥塔的廢水處理量可以達(dá)到4~5t/h,運行1年后檢查發(fā)現(xiàn),機組所處理的廢水量可以達(dá)到10000t,運行情況良好,未出現(xiàn)煙道結(jié)垢及噴嘴堵塞等情況。另外,在檢查過程中發(fā)現(xiàn),當(dāng)空預(yù)器進(jìn)、出口溫度保持一致時,所投運的廢水比不投廢水的一、二次風(fēng)溫度下降了6.108.4℃,如果將一、二次風(fēng)的溫度提高3~5℃,則空預(yù)器的入口煙溫也會平時高出約12℃。

  3.4 對粉煤灰產(chǎn)生的影響

  根據(jù)相關(guān)的規(guī)范要求,粉煤灰硅酸鹽水泥中含有的粉煤灰含量必須控制在40%以下,氯離子的質(zhì)量分?jǐn)?shù)<0.06%。通過檢測后發(fā)現(xiàn),筆者所在的火電廠脫硫廢水工藝中氯離子的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1387×10-6,也就是0.1387%,按照國家規(guī)范計算后得出,成品粉煤灰硅酸鹽水泥中氯離子的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.0555%,符合普通水泥氯離子質(zhì)量分?jǐn)?shù)的要求(<0.06%)。

  3.5 為火電廠帶來的經(jīng)濟效益

  對旋轉(zhuǎn)噴霧干燥法在火電廠脫硫廢水零排放改造中的應(yīng)用效果進(jìn)行檢核后發(fā)現(xiàn),相比濃縮蒸發(fā)系統(tǒng),旋轉(zhuǎn)噴霧干燥工藝可以有效地降低火電廠建設(shè)成本和運行成本,分析產(chǎn)生這種情況的的原因是,旋轉(zhuǎn)噴霧干燥工藝減少了脫硫廢水處理環(huán)節(jié)中的三聯(lián)箱預(yù)處理環(huán)節(jié),與濃縮蒸發(fā)系統(tǒng)相比,降低的運行成本高達(dá)50%,取得的經(jīng)濟效益更為顯著。此外,旋轉(zhuǎn)噴霧干燥工藝系統(tǒng)流程短,使用的工藝設(shè)備也比濃縮蒸發(fā)系統(tǒng)少,廢水不需要經(jīng)過任何的預(yù)處理流程,可以直接輸送至噴霧干燥塔。更重要的是,旋轉(zhuǎn)噴霧干燥系統(tǒng)所采用的零件不易損壞,不需要支付過多的維修費用,僅需要按時對霧化器的封圈、墊圈等進(jìn)行常規(guī)檢查即可。

  四、結(jié)語

  綜上所述,將旋轉(zhuǎn)噴霧干燥法應(yīng)用于火電廠脫硫廢水中,可以有效地減少火電廠建設(shè)車本和運行成本,可以為火電廠帶來良好的經(jīng)濟效益。同時,旋轉(zhuǎn)噴霧干燥法不需要額外的蒸汽源,操作簡單快捷,解決了傳統(tǒng)脫硫廢水工藝的弊端,對鍋爐造成的影響較小,不易出現(xiàn)煙道結(jié)垢等問題,在火電廠脫硫廢水處理中發(fā)揮著重要的作用。因此,可以將這種技術(shù)工藝廣泛應(yīng)用和推廣于脫硫廢水處理中。( >

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