旋轉(zhuǎn)噴霧干燥法在火電廠脫硫廢水中的應(yīng)用研究

徐青松，朱翔

（武漢龍凈環(huán)保工程有限公司，湖北 武漢 430200）

隨著可持續(xù)發(fā)展和環(huán)境保護(hù)等政策的深入落實(shí)，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(yùn)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(guò)程中所面臨的重點(diǎn)問(wèn)題和難點(diǎn)問(wèn)題。鑒于此，對(duì)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。

1 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(lái)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(lái)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(guó)家明確要求控制的第一污染物。但是，因?yàn)樗|(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(guó)火電廠脫硫廢水處理工藝使用情況來(lái)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(shí)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(shí)際的使用過(guò)程中，會(huì)增加火電廠的建設(shè)成本和運(yùn)行成本，對(duì)火電廠經(jīng)濟(jì)效益產(chǎn)生了很大的影響，不利于火電廠長(zhǎng)期穩(wěn)定發(fā)展，因此，在實(shí)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(shì)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(shí)際應(yīng)用過(guò)程中存在煙道結(jié)垢、煙嘴堵塞及排放溫度過(guò)低等問(wèn)題，對(duì)實(shí)際的處理效果產(chǎn)生了較大的影響。隨著近年來(lái)對(duì)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(guò)低等問(wèn)題過(guò)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(kuò)展。

2 旋轉(zhuǎn)噴霧干燥法的原理和特點(diǎn)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(shí)，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(shí)，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(yùn)行的核心，在工作時(shí)，每座噴霧干燥塔都需要配備1 臺(tái)旋轉(zhuǎn)霧化器，通過(guò)自身的離心力可以讓料液伸展為薄膜，并做霧化的邊緣運(yùn)動(dòng)，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(guò)與熱煙氣接觸可以蒸發(fā)其中的水分，并通過(guò)對(duì)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(diǎn)

從長(zhǎng)期的實(shí)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(diǎn)：（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(duì)速率脫離霧化器，并在霧化過(guò)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(diǎn)溫度，所以塔體和煙道等會(huì)與煙氣介質(zhì)發(fā)生接觸的材料無(wú)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(diǎn)是，對(duì)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)。

3 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(jī)組信息

筆者所在的火電廠所使用的燃煤發(fā)電機(jī)組建設(shè)規(guī)模為2×300MW，抽汽凝汽式汽輪發(fā)電機(jī)組具有一次再熱、雙杠雙排汽及直接空冷的優(yōu)勢(shì)，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(shí)采用的處理系統(tǒng)為三聯(lián)箱系統(tǒng)，三聯(lián)箱可以通過(guò)投加石灰、有機(jī)硫、絮凝劑等實(shí)現(xiàn)干灰拌濕或者灰場(chǎng)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(guò)對(duì)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(diǎn)內(nèi)容是：將原來(lái)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(lái)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(shí)根據(jù)噴霧干燥系統(tǒng)出后的煙道溫度對(duì)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(dòng)及繞霧化盤旋轉(zhuǎn)流動(dòng)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(shí)有效地向噴霧干燥塔提供廢水，在改造過(guò)程中，在噴霧干燥塔附近或者脫硫區(qū)重點(diǎn)設(shè)置了1 套脫硫廢水收集箱。

3.3 改造后的運(yùn)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(jī)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(shí)，噴霧干燥塔的廢水處理量可以達(dá)到4 ～5t/h，運(yùn)行1 年后檢查發(fā)現(xiàn)，機(jī)組所處理的廢水量可以達(dá)到10000t，運(yùn)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(guò)程中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)空預(yù)器進(jìn)、出口溫度保持一致時(shí)，所投運(yùn)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(huì)平時(shí)高出約12℃。

3.4 對(duì)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(guò)檢測(cè)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(guó)家規(guī)范計(jì)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(lái)的經(jīng)濟(jì)效益

對(duì)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(yùn)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(yùn)行成本高達(dá)50%，取得的經(jīng)濟(jì)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(guò)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(guò)多的維修費(fèi)用，僅需要按時(shí)對(duì)霧化器的封圈、墊圈等進(jìn)行常規(guī)檢查即可。

4 結(jié)語(yǔ)

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(yùn)行成本，可以為火電廠帶來(lái)良好的經(jīng)濟(jì)效益。同時(shí)，旋轉(zhuǎn)噴霧干燥法不需要額外的蒸汽源，操作簡(jiǎn)單快捷，解決了傳統(tǒng)脫硫廢水工藝的弊端，對(duì)鍋爐造成的影響較小，不易出現(xiàn)煙道結(jié)垢等問(wèn)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。