燃煤电厂蒸发塔处理脱硫废水的热量衡算

2蒸发塔处理原理及热量衡算

2.1处理原理

针对目前喷雾蒸发法存在的问题,设计出一套改进方案,其原理如图1所示.与原方法直接在烟道内将脱硫废水喷雾蒸发不同,改进后喷雾蒸发过程在喷雾蒸发塔中进行,即蒸发塔处理脱硫废水方法.

图1蒸发塔处理脱硫废水原理

分别抽取省煤器与空气预热器之间的高温烟气、空气预热器与静电除尘器之间的烟气,经过混合后进入蒸发塔底部,待处理的脱硫废水与压缩空气混合后经过雾化喷头喷入蒸发塔中与烟气进行逆流混合.

为保证蒸发速率以及经济性,应使进入蒸发塔内的烟气维持在一定温度区间,同时保证蒸发塔出口温度在酸露点之上.液滴从烟气中吸收热量,然后在极短的时间内蒸发完毕[16].其中,水分随烟气返回空气预热器与电除尘器之间的烟道中,灰分则留在喷雾蒸发塔内.在较高的出口温度下,喷雾蒸发塔内的固体完全干燥[17].

此方案可以使脱硫废水与烟气进行充分接触并延长接触时间,使液滴在尽可能短的时间完全蒸发后返回烟道中,避免了原方法对烟道和电除尘器的腐蚀.

2.2热量衡算

高温烟气和待处理废水之间建立起一套热平衡系统.不考虑烟气中飞灰对传热的影响,则由能量守恒可知,在理想状况下,烟气减少的内能等于脱硫废水蒸发过程中所吸收的热量:

研究表明,在蒸发过程中引进的烟气温度在250~280℃时能取得最佳的蒸发效果.此处,取2部分烟气混合后的温度为260℃,则2部分烟气在能量关系上满足

即

其中:Q1、Q2、Q3分别为省煤器与空气预热器之间抽取的烟气流量、空气预热器与电除尘器之间抽取的烟气流量、待处理的脱硫废水流量,m3/h(标准状态,下同);ρ为烟气密度,kg/m3;c1、c2、c3分别为烟气、水、水蒸气的比热容,分别取1.08、4.19、1.87kJ/(kg?℃);ΔH为水的相变焓,取2257kJ/kg;T1、T2、T3、T4分别为省煤器与空气预热器之间抽取的烟气温度、空气预热器与电除尘器之间抽取的烟气温度、高温烟气与废水蒸发后的水蒸气达到平衡后的温度、待处理的脱硫废水温度,℃;η为烟气热利用效率,%.

3 MATLAB计算

以某300MW机组为例,通过MATLAB计算烟气以及废水的流量、温度的关系,得出在不同废水处理量时,一定烟气温度下应该抽取的烟气流量.

3.1抽取烟气量与待处理废水流量关系

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