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基于锅炉烟气余热蒸发脱硫废水零排放技术的应用及探讨

北极星环保网来源:电力行业节能环保公众服务平台 连鹏2018/11/26 8:59:23我要投稿

3烟气余热蒸发技术的工程应用

3.1工艺流程

本工程将脱硫系统溢流水箱中的脱硫废水泵入前置的废水过滤器,经过高效过滤装置处理后,脱硫废水中粒径>10μm的颗粒被截留分离出来,处理出水的含固量降低到0.5%以下,进入废水缓冲箱。高效废水过滤装置定期进行自动反冲洗,反洗液直接输送至脱硫系统的脱水系统。废水缓冲箱中的废水通过废水泵输送到布置在除尘器入口烟道中的雾化喷射装置。废水在雾化喷射装置中被充分雾化后直接喷入烟道,在烟气的加热作用下迅速蒸发变成水蒸气。同时,废水中的盐分结晶成微小的固体颗粒随烟气进入电除尘器,并与烟气中的飞灰一起被捕捉而从烟气中分离出来。蒸发的水蒸气随除尘后的烟气进入脱硫吸收塔,在喷淋水的冷却作用下,水蒸气凝结进入脱硫塔的浆液循环系统。

本工程的工艺流程如图9所示。

QQ截图20181126085142.jpg

图9烟气余热蒸发系统

3.2系统设计

本工程脱硫废水烟气余热蒸发系统由废水管路系统、空气管路系统、雾化喷射系统和逻辑控制系统组成。

(1)废水管路系统。废水管路系统的作用是将脱硫废水持续的输送给雾化喷射系统。主要由废水泵、高效过滤器、孔板、测量仪表等组成。

(2)空气管路系统。空气管路系统的作用是为雾化喷射系统提供压缩空气,以保证废水的雾化效果。压缩空气由电厂压缩空气系统引入,主要由自力阀、减压阀、压力传感器等组成。

(3)雾化喷射系统。雾化喷枪是雾化喷射系统和整套脱硫废水零排放系统的核心。喷枪的雾化效果直接关系到电厂烟道和电除尘器的安全运行。本工程选择气流式雾化喷嘴的双流体喷枪。

根据CFD理论模拟结果确定双流体雾化喷枪的选型。本工程雾化喷枪的废水喷射量3.8L/min,雾滴D32在55μm左右,Dv0.5在55μm左右,Dmax在90μm左右。

雾化喷枪的最大雾化粒径在100μm以内,满足现场需求,并留有一定量的扩展空间。

雾化喷枪的布置是整套脱硫废水零排放系统的关键。雾化喷枪布置过于靠前会导致不能完全蒸发,过于靠后会产生飞灰在转角处堆积等问题。

本工程结合现场实际,将雾化喷枪布置在空气预热器之后烟道的水平段,在水平段烟道膨胀节前500mm。雾化喷枪采用上下布置,分别布置在烟道800mm、1600mm处,喷枪插入深度为800mm。采用此布置方式可以使烟气与雾化废水最大化接触,保证脱硫废水完全蒸发。

本工程雾化喷枪布置如图10所示。

QQ截图20181126085136.jpg

图10雾化喷枪布置

3.3运行状况

本工程2016年3月投入运行,部分实际运行数据如表3所示。

表3系统实际运行数据。

3.4工程分析

(1)对脱硫系统的影响。脱硫废水雾化喷入烟道后会改变烟气温度、烟气含湿量等特性,但是整体影响量不大。在设计标准状态下,4只喷枪运行,喷射量约1m3/h的脱硫废水,烟气温度下降约6℃,湿度略有上升。

(2)对除尘的影响。电除尘器的主要运行参数为电气参数,包括一、二电场的一次电流、一次电压、二次电流和二次电压,布袋压差。烟气余热蒸发脱硫废水零排放系统运行后,电除尘器的一、二电场的电流电压及布袋压差无明显变化。

(3)烟道内腐蚀及积灰情况。在脱硫废水雾化喷射装置基本连续运行1个月后,观察烟道内和雾化喷枪的腐蚀和积灰情况如图11所示。

QQ截图20181126085130.jpg

图11烟道内和雾水喷枪腐蚀和积灰情况

观察可见,烟道内导流板和烟道侧壁无腐蚀现象发生,基本无积灰情况。但是,雾化喷枪存在结垢现象。

(4)氯成分的变化。经灰样化验,本工程烟气余热蒸发脱硫废水零排放系统在运行前后,灰中的干基氯由0.14%上升为0.18%。

脱硫废水的雾化蒸发对灰分没有明显的影响。脱硫吸收塔内的氯离子浓度,经化验检测,3月25日8950ppm,4月6日6650ppm,4月11日6300ppm,有明显的下降趋势。浆液中的氯离子浓度得到了有效的控制。

4小结

通过理论计算分析,并经过工程实践应用,基于锅炉烟气余热蒸发脱硫废水零排放技术可以实现脱硫废水的零排放,为湿法脱硫电厂的废水零排放提供了有效途径。脱硫废水在烟道中蒸发后,废水中的重金属离子和其他一些离子会结晶析出,大部分被除尘器吸收,仅有小部分回到脱硫系统。废水的持续雾化喷射,吸收塔浆液中的氯离子浓度下降明显,说明氯离子得到了有效的排出。同时,灰分中污染物增加的比例极低,说明雾化蒸发对灰分没有明显的影响。并且,对环境不会造成二次污染。

通过分析、对比脱硫系统原烟气温度、湿度以及除尘器电场的电气参数、布袋压差、原烟气粉尘浓度、净烟气粉尘浓度等在零排放系统运行前后的变化,结果表明,烟气余热蒸发脱硫废水零排放系统对电厂脱硫系统和除尘器的运行没有明显影响。

此外,锅炉烟气余热蒸发工艺还具有设备少、占地小、改造小、对原有烟道系统影响小、投资和运行成本低、降低脱硫吸收塔工艺水消耗量等优点。

同时,通过本工程的实践应用和运行分析,对基于锅炉烟气余热蒸发脱硫废水零排放技术提出以下优化或改进建议,以提高脱硫废水零排放系统的可靠性。

(1)设置预处理软化单元,对脱硫废水进行软化处理。软化去除脱硫废水中的钙、镁硬度,避免或减缓雾化喷枪的结垢、堵塞,以保证零排放系统的长期安全稳定运行。

(2)雾化喷枪宜在烟道截面的偏上部进行设置。考虑到烟道底部积灰以及雾滴本身因自重因素产生的下落趋势,雾化喷枪的布置位置应结合喷枪性能布置在烟道截面的偏上部。

(3)脱硫废水的蒸发过程宜在直烟道段进行完全。场地条件允许的情况下,雾化喷枪应设置在直烟道段,并且经雾化的脱硫废水应在直烟道段蒸发完全,以避免脱硫废水的粘壁,从而对烟道产生腐蚀等不利影响。

延伸阅读:

燃煤电厂脱硫废水烟气余热蒸发零排放工程的设计与应用

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