旋转喷雾干燥法在火电厂脱硫废水中的应用研究

徐青松，朱翔

（武汉龙净环保工程有限公司，湖北 武汉 430200）

随着可持续发展和环境保护等政策的深入落实，火电厂脱硫废水零排放工作显得尤为重要，如何在降低自身建设成本和运行成本的基础上，做好脱硫废水零排放，是当前火电厂发展过程中所面临的重点问题和难点问题。鉴于此，对当前脱硫废水处理工艺-旋转喷雾干燥法，进行深入的分析探讨是十分有必要的。

1 火电厂脱硫废水零排放处理工艺阐述

从当前火电厂脱硫废水零排放处理情况来看，湿法脱硫废水的成分较为复杂，水质变化大，杂质多来自烟气、工艺水所用的石灰石，其中的物质以硫酸盐、悬浮物、氯化物及重金属为主，其中的多数物质是当前国家明确要求控制的第一污染物。但是，因为水质成分的复杂性，导致火电厂脱硫废水处理工作面临着较大的难度。从当前我国火电厂脱硫废水处理工艺使用情况来看，当前最常用的2 种工艺包括烟道蒸发和传统蒸发结晶，传统蒸发结晶工艺可以分为预处理蒸发结晶和浓缩蒸发结晶两种方式，而按照浓缩工艺的不同，又可以将浓缩蒸发结晶分为正渗透膜浓缩、反渗透分盐浓缩及电渗析分盐浓缩等方式。烟道蒸发处理工艺主要有旁路烟道蒸发和三联箱预处理后直接烟道蒸发2 种方式。烟道蒸发和传统蒸发结晶2 种工艺方式均可以最终实现脱硫废水零排放的目的，不同的是，传统蒸发结晶在实际的使用过程中，会增加火电厂的建设成本和运行成本，对火电厂经济效益产生了很大的影响，不利于火电厂长期稳定发展，因此，在实际应用中存在一定的局限性。而烟道蒸发虽然凭借自身的优势逐渐发展为火电厂脱硫废水处理的主体工艺，但是，不可避免的是，烟道蒸发在实际应用过程中存在烟道结垢、烟嘴堵塞及排放温度过低等问题，对实际的处理效果产生了较大的影响。随着近年来对烟道蒸发处理工艺的逐步重视，新出现的旋转喷雾干燥法在解决道结垢、烟嘴堵塞及排放温度过低等问题过程中发挥着重要的作用，得到了一致认可，其应用范围也得到了极大的扩展。

2 旋转喷雾干燥法的原理和特点介绍

2.1 旋转喷雾干燥法技术原理介绍

作为一种新型的脱硫废水处理工艺，旋转喷雾干燥法在工作时，可以将溶液、乳浊液及浆料在热风中喷雾成为细小的液滴，当液滴下落时，其中的水分可以被蒸发，进而促使废水中的盐类形成粉末状或颗粒状干燥物。旋转雾化器是旋转喷雾干燥法得以正常运行的核心，在工作时，每座喷雾干燥塔都需要配备1 台旋转雾化器，通过自身的离心力可以让料液伸展为薄膜，并做雾化的边缘运动，等到离开雾化盘边缘后，溶液可以化为直径为10 ～60μm 的精细浆雾滴，随后通过与热烟气接触可以蒸发其中的水分，并通过对烟气温度、废水流量及雾滴尺寸等参数进行调整，让废水雾滴提前充分干燥，避免或减少“湿壁”现象的出现。

2.2 旋转喷雾干燥法特点

从长期的实际应用中发现，旋转喷雾干燥法在火电厂脱硫废水处理中主要有以下几方面的特点：（1）液体雾化效果较好且均匀。烟气和液滴可以以160 ～200m/s 的相对速率脱离雾化器，并在雾化过程中可以让每升液浆形成200m2的表面积；（2）可以有效控制材料成本。喷雾干燥系统的温度远远高于露点温度，所以塔体和烟道等会与烟气介质发生接触的材料无须进行特殊处理，普通碳钢即可满足需求。另外，需要注意的一点是，对于与脱硫废水密切接触的雾化盘，则需要采用哈氏合金材质。

3 旋转喷雾干燥法进行火电厂脱硫废水处理后取得的成效

3.1 机组信息

笔者所在的火电厂所使用的燃煤发电机组建设规模为2×300MW，抽汽凝汽式汽轮发电机组具有一次再热、双杠双排汽及直接空冷的优势，并配合石膏湿法烟气脱硫系统与SCR 脱硫装置。脱硫废水处理时采用的处理系统为三联箱系统，三联箱可以通过投加石灰、有机硫、絮凝剂等实现干灰拌湿或者灰场喷洒等操作。

3.2 旋转喷雾干燥法工艺

笔者所在的火电厂，通过对当前诸多的脱硫废水处理工艺进行分析研究，最后，决定将旋转喷雾干燥法应用到脱硫废水处理中。具体的操作要点内容是：将原来的三联箱系统旁入，并增加了烟气系统、废水输送系统及喷雾干燥系统等主要的系统。改造后的脱硫废水处理工艺具体有以下几方面的工艺流程：（1）在原来的空气预加热器前端部位加入旁路烟道，可以有效引出3%～5%的烟气量。并且在烟道进、出口设置挡板门，可以随时根据喷雾干燥系统出后的烟道温度对进入系统的烟气进行调节，其他烟道采用开关型挡板门；（2）当烟气进入喷雾干燥塔后，可以被分布成绕雾化盘边缘向下流动及绕雾化盘旋转流动的烟气流，当与细小废水液滴发生接触后，滴液中的水分可以得到快速有效的挥发，原烟气中的粉尘可以被除尘器集中处理；（3）为了保证及时有效地向喷雾干燥塔提供废水，在改造过程中，在喷雾干燥塔附近或者脱硫区重点设置了1 套脱硫废水收集箱。

3.3 改造后的运行效果

笔者所在的火电厂采用的旋转喷雾干燥系统废水处理能力为5t/h，机组在100%负荷工况下可以保证抽取的烟气量控制在3%～5%，热烟气在3000 ～5000m3/h，而当烟气温度达到330 ～350℃时，喷雾干燥塔的废水处理量可以达到4 ～5t/h，运行1 年后检查发现，机组所处理的废水量可以达到10000t，运行情况良好，未出现烟道结垢及喷嘴堵塞等情况。另外，在检查过程中发现，当空预器进、出口温度保持一致时，所投运的废水比不投废水的一、二次风温度下降了6.108.4℃，如果将一、二次风的温度提高3 ～5℃，则空预器的入口烟温也会平时高出约12℃。

3.4 对粉煤灰产生的影响

根据相关的规范要求，粉煤灰硅酸盐水泥中含有的粉煤灰含量必须控制在40%以下，氯离子的质量分数＜0.06%。通过检测后发现，笔者所在的火电厂脱硫废水工艺中氯离子的质量分数为1387×10-6，也就是0.1387%，按照国家规范计算后得出，成品粉煤灰硅酸盐水泥中氯离子的质量分数为0.0555%，符合普通水泥氯离子质量分数的要求（＜0.06%）。

3.5 为火电厂带来的经济效益

对旋转喷雾干燥法在火电厂脱硫废水零排放改造中的应用效果进行检核后发现，相比浓缩蒸发系统，旋转喷雾干燥工艺可以有效地降低火电厂建设成本和运行成本，分析产生这种情况的的原因是，旋转喷雾干燥工艺减少了脱硫废水处理环节中的三联箱预处理环节，与浓缩蒸发系统相比，降低的运行成本高达50%，取得的经济效益更为显著。此外，旋转喷雾干燥工艺系统流程短，使用的工艺设备也比浓缩蒸发系统少，废水不需要经过任何的预处理流程，可以直接输送至喷雾干燥塔。更重要的是，旋转喷雾干燥系统所采用的零件不易损坏，不需要支付过多的维修费用，仅需要按时对雾化器的封圈、垫圈等进行常规检查即可。

4 结语

综上所述，将旋转喷雾干燥法应用于火电厂脱硫废水中，可以有效地减少火电厂建设车本和运行成本，可以为火电厂带来良好的经济效益。同时，旋转喷雾干燥法不需要额外的蒸汽源，操作简单快捷，解决了传统脱硫废水工艺的弊端，对锅炉造成的影响较小，不易出现烟道结垢等问题，在火电厂脱硫废水处理中发挥着重要的作用。因此，可以将这种技术工艺广泛应用和推广于脱硫废水处理中。