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旋风蒸发设备的影响雾化喷嘴布置位置的选择
为保证脱硫废水液滴充分蒸发,避免未完全蒸发的液滴腐蚀蒸发器和电除尘器极板,需使烟气在蒸发器里停留10s以上,同时使雾化喷嘴喷出来的流体尽可能地不碰壁。因此以旋风分离器为参考模型设计蒸发器,高温热源从蒸发器顶部进入,低温热源从蒸发器侧部切线进入,混合烟气从蒸发器底部出去再进入电除尘。喷嘴布置在旋风分离器的顶部中间位置。
蒸发设备内部件的影响
(1)挡板对蒸发设备内部流场的影响对蒸发器器壁设置挡板(100mm)前后进行流场模拟,图形见图
通过对比可知,蒸发器没有设置挡板时,低温热源从侧部切线进入蒸发设备,进入蒸发设备后,在惯性和容器壁的作用下开始进行圆周运动,一直旋转至蒸发设备的出口,其中越靠近容器壁的切线速度越快,在蒸发器中心切线速度基本为零,低温热源进入蒸发器后,其切向速度没有因为流通面积的增大而大幅下降。高温烟气从顶部进入反应器,高温热源在蒸发器中心切线速度基本上为零,且因低温烟气快速旋转,在蒸发器中心产生一个低压区域,因此高温热源和低温热源两者基本上不混合,高温热源直接从蒸发器中心区域流至蒸发器出口。因低温热源整体切线速度过快,喷嘴喷出来的液滴在向心力的作用下很快就被甩至容器壁上。在蒸发器器壁设置100mm挡板时,低温热源从侧部切线进入蒸发设备,进入蒸发设备后,在挡板的减速作用下,使切向速度下降,蒸发器中心不会产生明显的低压区域,高温烟气进入蒸发器后被低温烟气带动旋转,因低温烟气切线速度下降,喷嘴产生的液滴所受离心力降低,会跟着烟气旋转1~2圈后才会碰壁。
(2)整流板对蒸发设备内部流场的影响为避免高温烟气直接从蒸发器中心区域流出蒸发器,在蒸发器上部椎体处设置一筛板,筛板中心开孔率为10%左右,四周开孔率为30%左右,流程模拟图如图8。由模拟图8可知,高温烟气从顶部进入,通过放大气流截面和烟气整流装置,使烟气流速均匀,速度适当,液体喷洒在此位置,更有利于喷洒的水雾分散。
膜+高温烟气旋风分离技术与膜+MVR蒸发制盐技术的对比
从表3可看出,采用膜+MVR结晶蒸发技术产单盐,设备初次成本高,还需要人工成本,同时设备转动部件多,设备维修费高,6吨浓液MVR+结晶蒸发技术处理的成本比高温烟气旋风分离处理技术的成本高很多。同时MVR+结晶蒸发技术设备容易结垢,对脱硫废水预处理要求高,要求钙镁离子浓度≤50mg/L,同时得到的副产物NaCl纯度不稳定,工艺流程复杂。高温烟气旋风分离处理技术工艺流程简单,转动设备少,无副产物,无需专人看守。
高温烟气旋风分离处理技术充分利用了电厂锅炉廉价的高、低温烟气作为热源来蒸发脱硫废水浓液,利用压缩空气将脱硫废水浓液雾化成100μm左右的细小液滴,采用旋风蒸发设备,延长了烟气在蒸发器中的停留时间,有利于脱硫废水浓液雾化液滴充分蒸发,进而不腐蚀烟道和电除尘器极板。脱硫废水在蒸发器里蒸发成水蒸汽进入烟气,水蒸汽在FGD脱硫塔里冷却下来,可减少FGD的用水量,整个FGD工艺再无排水,可实现电厂脱硫废水真正意义上的零排放。同时水蒸汽进入烟气,可降低烟气的温度和灰尘的比电阻,进而提高电除尘的除尘效率。此外,水蒸汽进入烟气,提高烟气的湿度,当烟气进入FGD脱硫塔后,在喷淋层的作用下温度下降,烟气的水分冷凝下来,水相变的过程中可促进PM2.5的凝并,有利于提高吸收塔对粉尘的脱除率。高温烟气旋风分离处理技术为脱硫废水超低排放提供一条安全、可行、工艺简单、能耗和投资成本低的新线路。
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