燃煤电厂脱硫废水喷雾蒸发技术研究现状

Godsave[26]提出了用于估算液滴蒸发过程的直径平方蒸发定律，该模型没有考虑液相传热和传质。国内方面，张子敬等[27]建立了喷雾液滴群烟气蒸发传热传质模型对液滴粒径和蒸发速度进行研究；卢江等[28]建立了烟气与液滴在相互运动状态下液滴直径随时间变化的数学模型；蒋勇等[29]通过离散液滴模型对雾化液滴蒸发过程进行了三维数值模拟，计算得到粒子轨迹图。

郭静娟[30]进行了脱硫废水烟道蒸发的工程试验并提出废水调质处理的必要性，论证了该技术的可行性。张志荣等[31-34]在多种不同条件下对脱硫废水蒸发过程进行了详细的数值模拟，从理论上论证了该技术的可行性。

但脱硫废水蒸发与常规蒸发具有较大的差异，一是蒸发要求更高，要求脱硫废水在短时间内完全蒸发；二是脱硫废水成分复杂，其中含有易分解成分，这需要严格控制蒸发温度区间和时间；三是脱硫废水的比热是变化的，因此研究脱硫废水成分与比热的关系，通过精确的数值控制来实现蒸发过程是有必要的。

6、脱硫废水蒸发技术的优点及存在的难题

6.1脱硫废水蒸发技术的具体优点如下：

（1）废水蒸发相变促进PM2.5凝并，便于除尘器和FGD系统对PM2.5的捕捉及脱除；

（2）降低湿法烟气脱硫吸收塔入口烟气温度，减少吸收塔脱硫水的蒸发水耗；

（3）省去了传统脱硫废水处理系统，实现了废水的零排放，节省了运行费用及药品费等；

（4）由于烟气温度降低，烟气比容降低，机组引风机做功减少，从而有效降低机组引风机功耗；

（5）除尘效率提高使进入吸收塔的粉尘含量大量降低，可有效改善脱硫石膏品质，也减少除雾器堵塞的几率；

（6）由于脱硫后烟气含水量大幅降低，脱硫后排放烟气湿份下降，烟羽抬升高度升高，有利于污染物扩散，可减轻或消除烟囱周边“石膏雨”现象。

6.2目前脱硫废水蒸发技术也同样面临着巨大的挑战：

（1）脱硫废水呈酸性，蒸发不完全易对烟道造成腐蚀；

（2）蒸发产物迁移转化规律尚不明晰，控制硫物种的再分解至关重要；

（3）理论研究不足，研究不够深入，在国内只有少数文献中有所提及；

（4）国内研究大部分以数值模拟为主，但缺少与实际拟合度较高的动力学模型。

上述问题制约了该技术的理论研究及工业应用，尚需开展多方面的研究揭示该过程有关的调控与化学机制。

7、技术应用前景

近年来中国很多地区饱受PM2.5的危害，多次出现雾霾天气，而来自于燃煤电厂烟囱排放的颗粒物及主要气态污染物贡献较大。该技术能够降低脱硫后烟气含湿量从而提高烟气抬升高度，便于烟气扩散，减少了烟囱周围“石膏雨”的形成。此外，脱硫废水蒸发相变促进PM2.5凝并，粒径增大，便于电除尘器、FGD系统捕捉脱除，从而减少燃煤电厂PM2.5的排放，减轻燃煤电厂面临的大气污染压力。

在世界上很多国家，以煤为主的能源结构导致直接燃烧原煤用以发电，由此带来电厂大量水耗以及大量废水的产生。因此优化、改善并推进产业结构调整、优化能源结构、鼓励节能是解决能源与环境矛盾的必由之路。从自然科学理论研究与工程技术开发角度，跨学科、前瞻性地研究脱硫废水蒸发技术是十分必要和迫切的。

尽管蒸发技术的发展已有很多年，但对于其应用于脱硫废水少有学者研究且仅有少数电厂安装，操作和运行经验十分匮乏。考虑到未来电厂的废水废气排放标准越来越严格和该技术在经济技术上的可行性，在未来蒸发处理将是一种被广泛使用的方法，其带来的水耗、电耗的降低、废水零排放带来的运行费用的节省必将产生极大的经济和环境效益，应加大这方面的研究力度并逐渐在现有燃煤电厂中推广。

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