火電廠濕法煙氣脫硫廢水噴霧蒸發(fā)處理方法關(guān)鍵問題研究.pdf

1、火電廠對濕法煙氣脫硫后的廢水常采用中和、沉淀、絮凝及濃縮與澄清的傳統(tǒng)化學(xué)處理方法,但水中的氯離子仍無法去除。因為氯離子濃度過高會產(chǎn)生腐蝕作用,所以處理后的廢水無法進(jìn)入系統(tǒng)回用。如果利用鍋爐尾部煙氣余熱對脫硫廢水進(jìn)行噴霧蒸發(fā)處理,廢水中的微米級細(xì)小固體顆粒和灰塵一起懸浮在煙氣中并隨煙氣進(jìn)入電除塵器被電極捕捉,隨灰一起外排,廢水蒸汽隨煙氣外排,這樣不僅能夠?qū)崿F(xiàn)脫硫廢水真正的零排放,符合環(huán)保的現(xiàn)實要求,而且可以節(jié)約傳統(tǒng)化學(xué)處理方法中的處理成本

2、,具有重要的工程實用價值。
　　 同時,在脫硫廢水噴霧蒸發(fā)處理技術(shù)中,單位時間內(nèi)產(chǎn)生的脫硫廢水要盡可能地在單位蒸發(fā)時間內(nèi)完全蒸發(fā)。而且,脫硫廢水的蒸發(fā)有其特殊要求,微小霧滴噴入到煙氣流后,需在盡量短的時間內(nèi)完全蒸發(fā)汽化,否則未完全汽化的霧滴會對煙道和電除塵器產(chǎn)生腐蝕。應(yīng)用噴霧蒸發(fā)技術(shù)后,煙氣性質(zhì)和煙氣中粉塵特性都將發(fā)生一定程度地改變,煙氣除塵的除塵效率又對煙氣特性和煙氣中粉塵特性非常敏感。因此,噴霧蒸發(fā)處理技術(shù)中液滴群蒸發(fā)質(zhì)量、

3、制約液滴蒸發(fā)時間的液滴氣動破碎特性、液滴蒸發(fā)特性,以及噴霧蒸發(fā)處理技術(shù)對煙氣除塵的影響等都將成為噴霧蒸發(fā)處理技術(shù)需要研究的關(guān)鍵問題。目前,國內(nèi)外很多領(lǐng)域都已開始涉及噴霧蒸發(fā)技術(shù),如動力排氣系統(tǒng)的噴霧降溫、激光手術(shù)中的冷卻、噴涂工藝等,然而對脫硫廢水尾部煙道噴霧蒸發(fā)處理技術(shù)中涉及的關(guān)鍵問題還很少進(jìn)行系統(tǒng)的研究。因此,對噴霧蒸發(fā)技術(shù)中液滴群蒸發(fā)質(zhì)量影響因素、液滴氣動破碎,以及液滴蒸發(fā)特性等進(jìn)行系統(tǒng)的研究將充實和推動噴霧蒸發(fā)技術(shù)的學(xué)術(shù)研究,也

4、將促進(jìn)濕法煙氣脫硫廢水噴霧蒸發(fā)處理技術(shù)的創(chuàng)新及應(yīng)用。
　　 于此,文中在全面分析國產(chǎn)鍋爐容量、煙氣脫硫廢水產(chǎn)生量,以及煙道特征尺寸等基礎(chǔ)上,提出了針對國產(chǎn)機組特性的火電廠濕法煙氣脫硫廢水噴霧蒸發(fā)處理方法和方案,分析了噴霧蒸發(fā)處理技術(shù)原理和其中的基礎(chǔ)理論。在此基礎(chǔ)上,首次對噴霧蒸發(fā)技術(shù)中液滴群蒸發(fā)質(zhì)量及其關(guān)鍵影響因素、噴霧蒸發(fā)技術(shù)中液滴氣動破碎特性、噴霧蒸發(fā)技術(shù)中液滴蒸發(fā)特性,以及噴霧蒸發(fā)技術(shù)對煙氣除塵的影響等四個關(guān)鍵問題進(jìn)行了詳

5、細(xì)地分析研究。最后,制定出了針對國產(chǎn)機組特性的火電廠脫硫廢水噴霧蒸發(fā)處理技術(shù)的具體實施方案,并在上述關(guān)鍵問題研究結(jié)果的基礎(chǔ)上,確定了300MW鍋爐機組的脫硫廢水噴霧蒸發(fā)技術(shù)具體實施參數(shù)。
　　 ①脫硫廢水的噴霧蒸發(fā)處理技術(shù)原理及其研究模型。文中通過對噴霧蒸發(fā)技術(shù)原理,以及噴霧蒸發(fā)技術(shù)中關(guān)鍵問題的基礎(chǔ)理論如液滴氣動破碎機理、液滴蒸發(fā)機理的分析,發(fā)現(xiàn)在對脫硫廢水噴霧蒸發(fā)技術(shù)進(jìn)行數(shù)值研究時,必須考慮液滴變形對液滴蒸發(fā)速率的影響,采用泰

6、勒破碎模型能較真實地反映液滴在煙氣中受到煙氣曳力時的變形破碎過程。此外,對噴霧蒸發(fā)技術(shù)進(jìn)行數(shù)值研究時,不需要考慮液滴內(nèi)循環(huán)對液滴蒸發(fā)速率的影響。
　　 ②綜合考慮鍋爐效率和液滴群蒸發(fā)質(zhì)量,當(dāng)煙氣溫度453K、液滴群平均粒徑50μm時,單位時間內(nèi)液滴群蒸發(fā)質(zhì)量最大。針對噴霧蒸發(fā)處理技術(shù)中液滴群蒸發(fā)質(zhì)量,采用歐拉/拉格朗日離散顆粒模型,首次考察了噴嘴布置方式和噴射方向,以及霧化氣液比等關(guān)鍵影響因素對液滴群蒸發(fā)質(zhì)量的影響,數(shù)值研究了煙

7、氣溫度和速度對液滴群蒸發(fā)質(zhì)量的影響。研究發(fā)現(xiàn)文中的噴嘴布置方式和噴射方向、煙氣速度對單位時間內(nèi)液滴群蒸發(fā)質(zhì)量的影響較小,煙氣溫度、霧化氣液比對單位時間內(nèi)液滴群蒸發(fā)質(zhì)量的影響很大,較高的煙氣溫度和較大的液滴群平均粒徑都有利于脫硫廢水噴霧蒸發(fā)技術(shù)的實現(xiàn)。
　　 ③粒徑0.3mm～0.4mm液滴的氣動破碎有助于縮短液滴的完全蒸發(fā)時間。針對噴霧蒸發(fā)處理技術(shù)中液滴氣動破碎機理和氣動破碎特性,采用歐拉/歐拉流體體積模型,數(shù)值研究了單液滴氣動

8、破碎機理和多液滴碰撞破碎機理,煙氣速度和密度、液滴粒徑和初速度等對液滴氣動破碎特性的影響,以及多液滴碰撞對液滴破碎時間的影響。研究發(fā)現(xiàn)對于文中噴霧蒸發(fā)處理技術(shù)中研究的煙氣環(huán)境和液滴,存在液滴發(fā)生袋式破碎和不發(fā)生破碎兩種形式,粒徑O.3mm～0.4mm液滴的氣動破碎有助于縮短液滴的完全蒸發(fā)時間。此外,液滴之間的碰撞也能適當(dāng)?shù)乜s短液滴的完全蒸發(fā)時間。
　　 ④液滴物性呈中性、粒徑不大于50μm時液滴在1s內(nèi)能夠完全蒸發(fā)。針對噴霧蒸發(fā)

9、處理技術(shù)中液滴蒸發(fā)特性,建立了液滴在煙氣中隨液滴物性變化的運動和蒸發(fā)的數(shù)學(xué)模型,首次考察了液滴物性對液滴蒸發(fā)特性的影響,數(shù)值研究了液滴粒徑和初速度,以及煙氣溫度和速度等對液滴溫度、粒徑等隨蒸發(fā)時間變化規(guī)律的影響。研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)煙氣環(huán)境、液滴粒徑和初速度分別相同時,與堿性液滴相比,中性液滴的完全蒸發(fā)時間最短,酸性液滴次之。煙氣溫度對液滴蒸發(fā)特性的影響較大,適當(dāng)?shù)靥岣邿煔鉁囟扔欣趪婌F蒸發(fā)技術(shù)的實現(xiàn)。煙氣速度和液滴初速度對噴霧蒸發(fā)技術(shù)的影響很小

10、。
　　 ⑤噴霧蒸發(fā)處理技術(shù)有利于提高煙氣除塵效率。應(yīng)用噴霧蒸發(fā)技術(shù)后,煙氣濕度的適量增加和煙氣溫度的適量降低降低了煙氣中灰的比電阻,可提高除塵器效率。此外,應(yīng)用噴霧蒸發(fā)技術(shù)后,煙氣中粉塵粒徑增大,在不考慮被捕集粉塵再飛揚的情況下,粉塵粒徑的增大也提高了除塵效率。因此,噴霧蒸發(fā)處理技術(shù)一定程度上提高了煙氣除塵效率。
　　 ⑥脫硫廢水的噴霧蒸發(fā)處理技術(shù)具體實施方案及實例
　　 在上述噴霧蒸發(fā)處理技術(shù)關(guān)鍵問題研究結(jié)果

11、的基礎(chǔ)上,根據(jù)鍋爐容量、脫硫廢水排放量和煙道特征尺寸之間的對應(yīng)關(guān)系,計算得到了與脫硫廢水排放量對應(yīng)的噴霧蒸發(fā)技術(shù)中噴嘴具體布置方式和數(shù)量,對單臺300MW機組脫硫廢水的噴霧蒸發(fā)技術(shù)中共布置兩排噴嘴,噴嘴數(shù)量共168個,噴嘴縱向間距為0.3m,橫向間距不小于5m。
　　 本文的研究工作,較系統(tǒng)地闡明了火電廠濕法煙氣脫硫廢水噴霧蒸發(fā)處理方法和方案,以及液滴群蒸發(fā)質(zhì)量特性、液滴氣動破碎和液滴蒸發(fā)特性,有助于推進(jìn)噴霧蒸發(fā)處理技術(shù)的深入研