脫硫廢水干燥塔直接處理脫硫原水的研究試驗

郭小健

摘 要：脫硫廢水干燥塔管存在處理脫硫清水時效果明顯，但在處理廢水原水時干燥效果不佳，造成塔壁結塊及倉泵積堵，無法持續投運，通過實驗分析查找原因，制定處理措施。

關鍵詞：脫硫廢水;旁路煙道;噴霧干燥;脫硫原水;脫硫清水;參數調整

前言

脫硫廢水干燥塔是霧化器高速旋轉將脫硫廢水用成霧滴， 并用空預器進口的熱煙氣與霧滴直接接觸，使水分蒸發，而獲得粉粒狀產品的一種干燥過程。噴霧干燥技術的主要特點是：

1、廢水蒸發速度快， 時間短，可以把初始狀態為含固的脫硫廢水通過特殊設計的霧化器霧化后再與干燥介質接觸， 在短時間內完成蒸發干燥;2、能避免干燥過程中造成粉塵飛揚，可由脫硫廢水直接得到干燥產品， 無需蒸發、結晶、固液機械分離等操作;3、 產品具有良好的分散性和溶解性， 不經過粉碎也可以在溶劑中迅速溶解; 4、生產過程簡單， 操作控制方便。

但也有其不可忽視的缺點： 干燥器的占地面積大;需要消耗煙氣熱量，提高發電煤耗;控制參數適應性較小，處理水量增加或煙氣溫度下降容易發生沾壁現象。

浙江浙能長興發電有限公司共有4臺330MW火力發電機組，均采用石灰石-石膏濕法煙氣脫硫技術。但煙氣脫硫的在過程中，煙氣中的氯化氫、顆粒物、重金屬等污染物會不斷在脫硫漿液中富集，造成設備腐蝕、脫硫效率下降等問題。因此，每隔一段時間需更換排出一定量的脫硫廢水，脫硫廢水處理系統配套設計的為傳統的三聯箱。近年來長電公司陸續安裝了3套脫硫廢水煙氣旁路干燥系統，通過抽取3%～5%的高溫煙氣，經過干燥塔對脫硫廢水進行蒸干處理，此套系統在處理三聯箱經沉淀、絮凝后的廢水即脫硫廢水清水運行情況正常效果良好。然而在直接處理脫硫廢水原水的情況下，三套干燥系統的運行情況發生較大差異，其中#3干燥系統無法持續投運。

1 脫硫廢水的煙氣旁路干燥處理系統

浙能長興電廠脫硫廢水旁路煙氣干燥系統設計為處理脫硫清水，額定出力為3t/h，工藝流程如圖1所示。

按照設計，從旋流站頂流出口的脫硫廢水原水經過三聯箱處理后變為脫硫廢水清水，經過輸送泵送至高速旋轉霧化器，廢水被霧化成極微小的霧滴，與旁路引入的高溫煙氣接觸，瞬間得到干燥，廢水中鹽分生成固體顆粒，部分從干燥塔底部除去，另一部分顆粒物隨著煙氣抽回到電除塵進口煙道，通過電除塵進行捕捉然后進入倉泵，干燥塔底部設有倉泵，大約廢水中30%一40%的鹽分和煙塵從干燥塔底部倉泵除去，其余隨煙氣從電除塵抽取除去，在干燥塔運行期間從底部排放口取樣檢驗顆粒物的干燥情況，也可以通過干燥塔簡體不同高度的測溫點的變化判斷干燥情況。

干燥塔的核心部分是干燥塔中的旋轉霧化器，脫硫廢水被送至高速旋轉的霧化盤時，由于離心力的作用，在霧化盤邊緣破裂分散為液滴。液滴的大小主要取決于旋轉速度，轉速越高霧滴的直徑越小。霧化器能夠保證在液體流量不發生很大變化時，霧滴的粒徑分布不發生顯著改變。干燥過程盡量保持連續穩定是確保噴霧性能的關鍵。該特性能使漿液霧滴在接近飽和溫度時瞬間干化，因此不會發生過多水分凝積粘在吸收塔壁上的現象。

2 干燥系統處理廢水原水情況及發生故障原因分析

為簡化處理工藝，長興電廠嘗試直接用此套干燥系統直接處理脫硫原水。即廢水旋流站頂排的溢水不再進三聯箱系統，而是直接進入干燥系統。雖然實際運行中脫硫原水與設計水質（見表2）在濁度上有很大的差異但在直接處理脫硫廢水原水的情況下，其中#2干燥系統運行正常，#3干燥系統無法持續投運。

#3干燥系統主要故障現象為與廢水原水隨混合后的煙塵濕度較高，造成塔壁和倉泵內部結塊，輸灰系統故障造成干燥系統停運，而處理廢水清水時能正常運行。而#2干燥系統不論處理原水或清水都能正常運行。

為分析水質對干燥系統的影響的具體指標，調節脫硫廢水清水含氯量到20000mg/L附近。高鹽脫硫廢水噴入量為3t/h。噴入調質的高鹽廢水后，干燥塔出口煙塵濃度小幅增加，出口煙塵含水量及含氯量大幅增加，脫硫廢水中的大部分氯離子（高于97%）轉移至煙塵中。出口煙氣中含氯量僅小幅增加，處于完全可控范圍。可認為，噴入高鹽廢水，對旁路干燥塔的運行性能無明顯影響。

而在噴入濁度為20000mg/L的脫硫原水后，#2干燥系統運行正常，#3干燥系統在運行2-3天后發生積堵，無法持續運。

原因分析如下

（1）干燥塔容積不足，造成液滴停留時間不夠。

通過對#2#3干燥塔設計數據對比，發現#2、3干燥塔筒體尺寸分別為：#2塔Φ7.5m×13m，#3塔Φ7m×10.6m。根據公式：

在處理原水中#3塔筒體直徑及高度偏小，沒有使干燥塔筒體廢水完全蒸干且干燥塔出口廢水完全蒸干，無法防止干燥塔筒壁粘灰，在運行48小時左右后倉泵內灰結塊，輸灰故障導致系統停運。

（2）脫硫廢水原水與清水相比含固率大量增加。

受到粉煤灰、外購石灰粉中雜質等諸多因素的影響，吸收塔漿液本身雜質含量較多，加上脫硫漿液一、二級旋流效果不佳，造成脫硫原水中廢水中固體物質的實際濃度過高，按干燥系統原有設計較難處理。而經過三聯箱系統的沉淀、絮凝處理后的脫硫請水濁度大幅下降，完全適應系統干燥處理。

3 技術措施及參數調整試驗

3.1調整#3干燥系統的運行參數.

廢水干燥系統的干燥強度有以下幾個影響因素：

（1）煙氣溫度及流量。

（2）廢水霧化度即霧化器出口的霧滴顆粒直徑;

（3）霧滴在塔內與煙氣的混合停留時間。

（4）廢水霧滴和高溫煙氣的混合均勻程度。

在暫時無法改變筒體尺寸的情況下，可通過霧化器旋轉速度來改變廢水顆粒霧滴直徑及霧滴出口速度，雖然提高旋轉速度會使霧滴直徑變小，但同時也增加了出口速度。另外，廢水量越小霧化后的液滴直徑越小，干燥強度也會加大。霧化器的初始設計值為30000r/min，頻率50Hz，處理水量3T/h，干燥塔煙氣溫度出口為145℃。嘗試對#3干燥塔采改變頻率45-55Hz，以改變霧滴的顆粒直徑及停留時間，試運行觀察效果另外將通過加大煙氣流量將#3干燥塔內的進行溫度從逐步提升，以縮短同樣的廢水霧滴干燥所需的時間。