烟气喷雾蒸发在火电厂脱硫废水零排放中的应用

本技术的关键是控制一定时间内液滴群的蒸发质量和雾化液滴在烟气内的完全蒸发时间，以及减少喷雾蒸发后对后续电除尘等工艺的影响。如果主烟道尺寸和烟气质量焓满足脱硫废水完全蒸干的要求，则采用主烟道蒸发方法，如果不能满足要求，则宜考虑采用高温旁路蒸发法。

2实施方法

采用火电厂3#机组（330MW亚临界自然循环锅炉）产生的脱硫废水进行烟气蒸发零排放工程应用研究。机组产生脱硫废水量最大为5t/h，日常量为3t/h左右。3#机组锅炉烟气从2台空气预热器流出进入4个烟道，最后再进入2台电除尘器，空气预热器出口至电除尘器进口单个烟道总长度44.5m。利用UG10.0软件对单个烟道进行建模，其立体模型如图3所示。

图3烟道模拟

3#机组脱硫废水经过简单预处理去除废水中的浊度，用水泵将废水送到空气预热器和除尘器之间烟道中的介质雾化喷嘴进行雾化蒸发。根据电厂目前使用的燃煤数据进行燃烧计算，确定烟气特性参数，进行热平衡计算，确定喷雾后烟气温降，分析脱硫废水喷雾蒸发对粉煤灰利用的影响。

烟气中含有空气、粉煤灰、二氧化硫、NOx等物质，可通过式（1）计算烟气在不同负荷时烟气的质量焓，以判定在不影响后续除尘工艺情况下，喷雾蒸发处理能否完全蒸干最大量的脱硫废水。

式中，hg和hg0为计算和理论烟气质量焓，ha0为理论空气质量焓，hfly为粉煤灰的质量焓；α为不同机组负荷的过量空气系数，100%、75%和50%负荷时分别取1.38、1.42和1.68。随锅炉负荷的增加，烟气质量焓和粉煤灰质量焓都会上升，hg也会增加。

由于采用空气预热器后烟气进行蒸发，烟气温度130℃左右，雾滴在烟道的停留时间短，且最大喷雾量大，因此要求雾化喷嘴在大流量时具有良好的雾化性能，且能够形成粒径均匀的雾滴，以保证蒸发效果。

介质雾化是利用高速喷射介质（一般为压缩空气）的冲击作用来雾化液体，又称作双流体雾化。该种雾化方式在雾化流量较大时，具有平均雾化粒径小的优点，可将雾化液滴直径控制在优化的60μm左右，符合本项目的实际情况，针对本项目情况采用专用介质雾化喷嘴进行喷雾。此外，电厂有富余的压缩空气供应能力，无需新增压缩空气供应系统。

为保证脱硫废水雾化质量，充分利用高温烟气热量、减少烟道内壁积灰可能，在单烟道下弯头上部均匀布置了多个雾化喷嘴，喷嘴采用专用防堵塞、耐磨型锥形喷嘴，以保证喷雾的均匀性和蒸发效果。设置烟道内窥监测系统，对可能积灰的位置进行窥视、监测。使用烟道吹灰装置，利用蒸汽对可能积灰位置进行吹扫，防止积灰。

脱硫废水烟道蒸发工艺单烟道流程如图4所示。

图4脱硫废水烟道蒸发工艺单烟道流程

预处理后的脱硫废水，经过缓冲罐均化水质后由脱硫废水喷雾给水泵送至废水分配器，废水分配器起到均布3个雾化喷嘴水量的作用。厂区压缩空气经过空气净化器去除油分等杂质后进入压缩空气分配器，由压缩空气分配器均布进入雾化喷嘴的压缩空气量。

经过均布的脱硫废水和压缩空气进入雾化喷嘴可使得3个雾化喷嘴保持一致工艺参数，从而保证雾化喷嘴喷雾的均一性。工程3#机组4个烟道上总共布置12个专用喷嘴，整个工艺流程短、设备少。

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