旋轉噴霧干燥法在火電廠脫硫廢水中的應用研究

徐青松，朱翔

（武漢龍凈環保工程有限公司，湖北 武漢 430200）

隨著可持續發展和環境保護等政策的深入落實，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成本和運行成本的基礎上，做好脫硫廢水零排放，是當前火電廠發展過程中所面臨的重點問題和難點問題。鑒于此，對當前脫硫廢水處理工藝-旋轉噴霧干燥法，進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雜，水質變化大，雜質多來自煙氣、工藝水所用的石灰石，其中的物質以硫酸鹽、懸浮物、氯化物及重金屬為主，其中的多數物質是當前國家明確要求控制的第一污染物。但是，因為水質成分的復雜性，導致火電廠脫硫廢水處理工作面臨著較大的難度。從當前我國火電廠脫硫廢水處理工藝使用情況來看，當前最常用的2 種工藝包括煙道蒸發和傳統蒸發結晶，傳統蒸發結晶工藝可以分為預處理蒸發結晶和濃縮蒸發結晶兩種方式，而按照濃縮工藝的不同，又可以將濃縮蒸發結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。煙道蒸發處理工藝主要有旁路煙道蒸發和三聯箱預處理后直接煙道蒸發2 種方式。煙道蒸發和傳統蒸發結晶2 種工藝方式均可以最終實現脫硫廢水零排放的目的，不同的是，傳統蒸發結晶在實際的使用過程中，會增加火電廠的建設成本和運行成本，對火電廠經濟效益產生了很大的影響，不利于火電廠長期穩定發展，因此，在實際應用中存在一定的局限性。而煙道蒸發雖然憑借自身的優勢逐漸發展為火電廠脫硫廢水處理的主體工藝，但是，不可避免的是，煙道蒸發在實際應用過程中存在煙道結垢、煙嘴堵塞及排放溫度過低等問題，對實際的處理效果產生了較大的影響。隨著近年來對煙道蒸發處理工藝的逐步重視，新出現的旋轉噴霧干燥法在解決道結垢、煙嘴堵塞及排放溫度過低等問題過程中發揮著重要的作用，得到了一致認可，其應用范圍也得到了極大的擴展。

2 旋轉噴霧干燥法的原理和特點介紹

2.1 旋轉噴霧干燥法技術原理介紹

作為一種新型的脫硫廢水處理工藝，旋轉噴霧干燥法在工作時，可以將溶液、乳濁液及漿料在熱風中噴霧成為細小的液滴，當液滴下落時，其中的水分可以被蒸發，進而促使廢水中的鹽類形成粉末狀或顆粒狀干燥物。旋轉霧化器是旋轉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 的精細漿霧滴，隨后通過與熱煙氣接觸可以蒸發其中的水分，并通過對煙氣溫度、廢水流量及霧滴尺寸等參數進行調整，讓廢水霧滴提前充分干燥，避免或減少“濕壁”現象的出現。

2.2 旋轉噴霧干燥法特點

從長期的實際應用中發現，旋轉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。噴霧干燥系統的溫度遠遠高于露點溫度，所以塔體和煙道等會與煙氣介質發生接觸的材料無須進行特殊處理，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。

3 旋轉噴霧干燥法進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電機組建設規模為2×300MW，抽汽凝汽式汽輪發電機組具有一次再熱、雙杠雙排汽及直接空冷的優勢，并配合石膏濕法煙氣脫硫系統與SCR 脫硫裝置。脫硫廢水處理時采用的處理系統為三聯箱系統，三聯箱可以通過投加石灰、有機硫、絮凝劑等實現干灰拌濕或者灰場噴灑等操作。

3.2 旋轉噴霧干燥法工藝

筆者所在的火電廠，通過對當前諸多的脫硫廢水處理工藝進行分析研究，最后，決定將旋轉噴霧干燥法應用到脫硫廢水處理中。具體的操作要點內容是：將原來的三聯箱系統旁入，并增加了煙氣系統、廢水輸送系統及噴霧干燥系統等主要的系統。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、出口設置擋板門，可以隨時根據噴霧干燥系統出后的煙道溫度對進入系統的煙氣進行調節，其他煙道采用開關型擋板門；（2）當煙氣進入噴霧干燥塔后，可以被分布成繞霧化盤邊緣向下流動及繞霧化盤旋轉流動的煙氣流，當與細小廢水液滴發生接觸后，滴液中的水分可以得到快速有效的揮發，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重點設置了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噴霧干燥系統廢水處理能力為5t/h，機組在100%負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，而當煙氣溫度達到330 ～350℃時，噴霧干燥塔的廢水處理量可以達到4 ～5t/h，運行1 年后檢查發現，機組所處理的廢水量可以達到10000t，運行情況良好，未出現煙道結垢及噴嘴堵塞等情況。另外，在檢查過程中發現，當空預器進、出口溫度保持一致時，所投運的廢水比不投廢水的一、二次風溫度下降了6.108.4℃，如果將一、二次風的溫度提高3 ～5℃，則空預器的入口煙溫也會平時高出約12℃。

3.4 對粉煤灰產生的影響

根據相關的規范要求，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，氯離子的質量分數＜0.06%。通過檢測后發現，筆者所在的火電廠脫硫廢水工藝中氯離子的質量分數為1387×10-6，也就是0.1387%，按照國家規范計算后得出，成品粉煤灰硅酸鹽水泥中氯離子的質量分數為0.0555%，符合普通水泥氯離子質量分數的要求（＜0.06%）。

3.5 為火電廠帶來的經濟效益

對旋轉噴霧干燥法在火電廠脫硫廢水零排放改造中的應用效果進行檢核后發現，相比濃縮蒸發系統，旋轉噴霧干燥工藝可以有效地降低火電廠建設成本和運行成本，分析產生這種情況的的原因是，旋轉噴霧干燥工藝減少了脫硫廢水處理環節中的三聯箱預處理環節，與濃縮蒸發系統相比，降低的運行成本高達50%，取得的經濟效益更為顯著。此外，旋轉噴霧干燥工藝系統流程短，使用的工藝設備也比濃縮蒸發系統少，廢水不需要經過任何的預處理流程，可以直接輸送至噴霧干燥塔。更重要的是，旋轉噴霧干燥系統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、墊圈等進行常規檢查即可。

4 結語

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