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脱硫废水旁路塔雾化蒸发数值模拟

北极星环保网来源:中国电力 佘晓利等2019/4/18 10:38:59我要投稿
所属行业: 水处理  关键词:脱硫废水 雾化蒸发 烟道蒸发

北极星环保网讯:脱硫废水成分复杂难以回用,一些电厂已开始采用烟道雾化蒸发处理技术对其进行处理。脱硫废水直接喷入烟道会带来腐蚀、积灰、堵塞等问题,设置旁路蒸发塔对脱硫废水进行干燥是一种较好的选择。

为研究此项技术,以某330MW机组为例,通过计算脱硫废水与烟气的热质平衡,确定了烟气抽取量,建立了物理模型,利用数值模拟的方法对烟气流场进行优化,对喷嘴布置方式、液滴直径、烟气温度等的选择进行稳态模拟。

结果表明:抽取烟气量仅占总烟气量的2.27%,烟气流场即能够充满整个蒸发塔;三喷嘴的雾化蒸发效果可以使蒸发塔出口温度达到设计值120℃;液滴直径80μm以下,液滴颗粒无贴壁,液滴直径60μm时蒸发效果好。为延长颗粒停留时间,使颗粒无贴壁、少团聚,宜采用烟气旋流方式、三喷嘴、60μm雾化粒径以及600K以上的入口烟气温度。

火力发电厂是工业耗水和排水大户,节水潜力较大。当前燃煤电厂脱硫废水“中和-沉降絮凝”三联箱处理方法已越来越难以满足未来中国对废水零排放的要求。

脱硫废水主要通过预处理、浓缩、固化3个环节实现零排放,膜法浓缩加蒸发器结晶虽然技术成熟,但系统设计复杂,流程冗长,预处理要求高且能耗高,一般电厂难以承受;直接烟道蒸发,利用空气预热器(空预器)后的余热蒸干废水的方法已在中国多家电厂进行试验,但也存在烟道约1/3的通流面积堵塞及导流板腐蚀积灰严重等问题。

鉴于烟道蒸发实现起来比较困难,为达到更好的蒸发结晶效果,可布置废水蒸发塔对脱硫废水进行雾化干燥,即将浓缩后的脱硫废水送至蒸发塔顶部的雾化装置并喷洒到蒸发塔内,雾化粒径在40~120μm之间;从空预器前端抽出体积分数为2%~5%烟气通入蒸发塔,烟气与雾化的废水充分混合后一并进入除尘器之前的烟道,使废水蒸发结晶。

此装置利用烟气的热量,能耗低,易改造;流程简单,操作方便,投资小、运行维护费用低;对于抽取空预器前端约340℃的烟气对机组本身供电煤耗的影响和粉煤灰的综合利用还有待更进一步研究。

文献对废水蒸发进入烟尘系统的物料迁移和平衡进行分析,湿度增加不会造成系统额外的负担,且进入脱硫系统的Cl–质量浓度减少约5%。文献[8]研究发现,脱硫废水烟道蒸发促进了颗粒凝并,提高了电除尘效率。

文献通过热重分析和扫描电镜等手段研究了脱硫废水的蒸发和结晶过程。本文以某330MW机组为研究对象,根据蒸发塔内热质平衡计算,确定所需烟气量;结合雾化蒸发的特点,建立了模拟蒸发塔内气体-液体颗粒两相湍流流动的CFD模型,并模拟了塔内流场和废水的雾化蒸发过程,得到塔内废水蒸发的主要影响因素,研究结果对废水零排放具有一定的参考意义。

1蒸发塔模型的建立

1.1计算依据

脱硫废水经过预处理、膜浓缩之后,高浓度脱硫废水需经旁路烟道蒸干处理。取锅炉脱硝后空预器前的热烟气作为热源,脱硫废水处理量为2.16t/h,处理后的干渣水分小于2%。本文以20%的NaCl溶液替代研究对象,具体设计依据如表1所示。

表1高浓度脱硫废水计算初参数

QQ截图20190418101545.jpg

延伸阅读:

【图文】火电厂脱硫废水零排放技术分析及案例

火力发电厂脱硫废水“零排放”工艺及案例对比

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