脫硫廢水蒸發處理技術的分析及應用研究

王明富

摘 ? ?要：在燃煤發電廠中，脫硫島排放的廢水是最末端的工業廢水，水質情況復雜，廢水處理難度十分大，排放脫硫廢水已經成為當前最為嚴重的污染源，必須要提高處理效果，減少環境污染問題。基于此，本文先是分析了脫硫廢水特征水質，并分析了影響因素，最后對蒸發處理技術進行了系統的研究。以期在推廣使用蒸發處理技術的同時，堅持技術的研發和完善，提高脫硫廢水的處理效果，緩解環境污染問題。

關鍵詞：脫硫廢水;蒸發處理技術;煙氣回收;旋轉霧化器

1 ?引言

脫硫廢水的濃度和成分對于處理系統有著直接影響，關系到處理系統的選擇。一般情況下，脫硫廢水表現為弱酸性，pH值處于4～6范圍內。由于脫硫廢水中含有大量的懸浮物，甚至質量濃度可以達到數萬mg/L。由于氟化物、COD以及重金屬嚴重超標，廢水中含有大量的1類污染物，包括Hg、Pb等元素。廢水鹽分含量也十分高，廢水中含有大量Cl-、SO32-以及SO42-。

2 ?脫硫廢水蒸發處理技術

2.1 ?技術原理

利用廢水接觸熱煙氣，借助于煙道煙氣釋放的熱量，蒸發霧化狀態的脫硫廢水，將溶劑和溶劑完全分離，完成固液分離，達到零排放脫硫廢水的最終目的。蒸汽會跟著經過除塵處理的煙氣，進入到脫硫塔內部，經過脫硫塔對煙氣進行噴淋冷卻之后，蒸汽冷凝下來，流入漿液的交換系統。在廢水中很復雜污染物被蒸發結晶為微小顆粒物，跟隨煙氣內部的飛灰一同被倉式泵和除塵系統所捕獲和收集，同時隨著灰塵向外排出。

2.2 ?直接煙道煙氣回收噴霧蒸發技術

使用這種技術需要利用雙流體噴槍霧化脫硫廢水，在噴入煙道后，借助煙氣熱量讓廢水實現瞬間蒸發。在廢水蒸發之后會在煙氣粉煤灰上形成結晶鹽，除塵系統會收集結晶鹽，并伴隨粉煤灰排出。水蒸氣跟著煙氣經過脫硫塔，脫硫塔對水蒸氣進行冷凝，成為新鮮水再次利用。使用這種工藝要在廢水進入除塵器前蒸發，要對煙氣溫度進行控制，保證煙氣溫度可以高出酸露點的溫度，否則容易導致除塵器的電極板出現腐蝕。在煙道內蒸發廢水必須要得到精準控制。脫硫廢水霧化后進入除塵器前的蒸發情況，主要取決于煙道結構、煙氣溫度以及霧化粒徑的影響。

在除塵器之前煙道段必須達到足夠長度，需要保證1s內霧化廢水可以達到完全氣化，安裝噴嘴的位置要根據流體動力學展開模擬分析，從而實現精準控制。由于煙道溫度升高，會加快廢水霧化的速度，要注意保證煙氣溫度在130℃以上。由于廢水霧化粒徑變小，液滴表面積會逐漸增大，這樣蒸發花費的時間會越短，速度更快。在液滴到煙道壁時已經實現完全蒸發，不會出現黏壁的情況。如果霧化粒徑過于大，殘留下的未蒸發液滴逐漸增加，和煙道壁面接觸的液滴會逐漸增加。因此要將廢水霧化粒徑控制在50μm以內。

2.3 ?旁路煙道噴霧蒸發技術

使用這種技術要設置獨立蒸發塔，從前端煙道向旁路煙道進行引接，在將高溫煙氣引入到蒸發塔中時，利用煙氣調節閥對煙氣進行控制，從煙道將煙氣流量引出。在脫硫廢水霧化之后，使用煙氣熱量蒸發霧化廢水。結晶鹽隨著粉煤灰進入到倉泵和除塵系統中，被收集起來，隨著粉煤灰排出。在水蒸氣和煙氣進入到脫硫塔之后，脫硫塔會將水蒸氣冷凝為新鮮水得到循環使用。

2.3.1 ?雙流體噴霧蒸發塔

蒸發塔使用雙流體的噴槍，經過對空氣的壓縮霧化處理脫硫廢水。經過SCR對煙氣脫硝后進入到空預器前面的煙道，煙道的溫度設定為350℃～400℃之內，將5%煙氣量抽取出來。經過預處理之后的廢水會被高壓泵引入到蒸發塔內，使用雙流體噴槍將霧化廢水向高溫煙氣噴射，廢水水分實現快速蒸發，完成增濕降溫之后煙氣會在除塵器煙道注入。廢水內部Mg2+、SO42+、Cl-以及重離子等污染物在蒸發干燥之后會形成細微顆粒，跟隨粉塵被除塵器捕集，水蒸氣將會進入到脫硫塔中得到重復利用。

2.3.2 ?旋轉噴霧蒸發塔

使用旋轉霧化器，在高速旋轉形成離心力的作用下，讓廢水得到霧化處理。在空預器前部分鍋爐生成熱煙氣，經過蒸發塔頂的氣體在蒸發塔內均勻分布，廢水經過霧化器被霧化成10μm～60μm的細霧滴，噴入到蒸發塔內，蒸發塔內熱煙氣和霧滴得到充分接觸，廢水被快速蒸發，水分會進入到煙氣之中。在霧滴內鹽分結晶逐漸析出，混在煙氣粉塵中，隨著煙氣進入到除塵器中。除塵器收集起來，落在蒸發塔的底端被轉運。經過處理之后煙氣會被排到主煙道之中。

3 ?技術比較

使用煙氣蒸發處理技術實現了零排放脫硫廢水。產生HCl氣態物質讓廢水外排量有所增加，更增加了腐蝕煙道的風險。

3.1 ?直接煙道和旁路煙道蒸發技術比較

使用直接煙道的噴霧蒸發技術要利用低溫煙氣，由于廢水蒸發速率相對較慢，且蒸發距離約為15m。能夠消耗的廢水量相對較小，存在廢水無法蒸發完全的情況，這樣會增加霧滴掛壁、煙道積灰結垢等風險，讓鍋爐的穩定運行受到影響。

旁路煙道的蒸發技術需要使用高煙溫的煙氣，脫硫廢水在蒸發結晶處理后，煙氣會增加濕度，粉煤灰電阻降低，讓除塵器的除塵效率得到提高。由于脫硫廢水中氯鹽含量十分高，溢出少量氯更有助于汞氧化。由于機組的負荷帶來影響比較小，使得機組運行更加簡單，適應鍋爐情況更好，有著更高的可靠性。在空氣預熱器前控制抽取高溫煙氣開度要在5%，脫硫液噴霧在蒸發之后會稍微影響煙溫。噴霧后空氣預熱器兩次風溫會有所降低，其波動在噴霧前屬于正常范疇，對于鍋爐熱效應產生微小的影響。

3.2 ?雙流體和旋轉噴霧蒸發塔的比較

雙流體的噴霧蒸發塔制造直徑小，其投資成本低，在布局上簡單方便。在煙道內，雙流體的噴槍使用直線式布局，噴嘴區域形成不規則形的霧區，不規則形疊加覆蓋，很容易造成雜亂無章。旋轉霧化器要使用噴霧盤的高速旋轉形成均布圓錐形霧區，讓煙氣得到充分的接觸。雙流體噴槍要使用壓縮空氣作為主要動力，需求大量的壓縮空氣，需要配備專用空壓機設備。旋轉霧化器采用電機驅動方式，不再需要專門的壓縮空氣系統，整體系統簡單明了。均衡控制霧化器的轉速，讓霧化特性得到充分利用，在操作上簡易。

在煙道內靜止布置雙流體噴槍，在噴射口容易干斑結垢，導致噴嘴被堵塞，維護工作量有所增加，增加運營成本。而旋轉霧化器由于處于高速旋轉的狀態，防堵塞，減少維修保養。采用雙流體噴槍對脫硫廢水進行霧化，脫硫廢水需經過軟化處理，而旋轉霧化裝置可以霧化懸浮物濃度不超過25%的脫硫廢水，其適用范圍更加廣泛。

4 ?結語

綜上所述，這種脫硫廢水煙氣回收噴霧蒸發技術在制造成本和運行成本上具有良好的經濟優勢。其中，為了提高煙氣蒸發系統穩定性，使用雙流體噴槍，要預處理廢水，避免廢水中鎂離子等易結垢離子，不會堵塞噴嘴。要控制煙氣溫度，避免被夾帶出去。在煙道內或者蒸發塔內需要安裝貼壁風，減少廢水粘壁的情況，控制煙道受到的腐蝕。

參考文獻：

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