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針對傳統(tǒng)脫硫廢水零排放工藝存在流程長、投資高、運行費用高和維護困難等局限，通過煙氣噴霧蒸發(fā)技術(shù)進行脫硫廢水零排放工程實踐，確定了控制霧化液滴直徑、合理優(yōu)化布置霧化噴嘴、煙氣質(zhì)量焓、準(zhǔn)確計算噴入脫硫廢水后煙氣及粉煤灰特性變化是本技術(shù)的關(guān)鍵點。實際運行結(jié)果表明，在不同機組負荷情況下，不同量的脫硫廢水可以完全蒸干，噴入脫硫廢水的煙氣粉煤灰中Cl- 含量僅增加了0.15%，煙氣相對濕度增加0.5%，對后續(xù)工藝無負面影響，同時還提高電除塵器的除塵效率。該技術(shù)是一種工藝流程短、投資少、運行費用低的脫硫廢水零排放可行性技術(shù)。

煙氣噴霧蒸發(fā)技術(shù)

煙氣噴霧蒸發(fā)技術(shù)處理脫硫廢水包含2種：1種是經(jīng)預(yù)處理、反滲透膜法減量，回用部分淡水，再將系統(tǒng)濃縮水霧化導(dǎo)入煙氣系統(tǒng);另1種是僅經(jīng)簡單預(yù)處理后不再經(jīng)過膜濃縮減量直接霧化導(dǎo)入煙氣系統(tǒng)。按脫硫廢水導(dǎo)入煙氣的位置可分為2類，第1類如圖1所示，是在火電廠空氣預(yù)熱器后、電除塵器前的煙道內(nèi)噴入經(jīng)過霧化后的脫硫廢水，在低溫?zé)煔庥酂岬募訜嶙饔孟?，水分被完全蒸發(fā)成汽相水蒸汽，而鹽分隨著水分蒸發(fā)結(jié)晶成固體顆粒，被除塵器捕捉進入粉煤灰;第2類如圖2所示，在空氣預(yù)熱器入口之前引出旁路高溫?zé)煔?，脫硫廢水與高溫?zé)煔庠趪娏芩羞M行熱交換而蒸發(fā)，從而達到脫硫廢水零排放的目的。

高溫旁路法對主煙道內(nèi)煙氣特性的影響小，但投資相對較大，由于抽取了大量鍋爐排出高溫?zé)煔?，因此存在降低鍋爐效率的風(fēng)險。當(dāng)高溫旁路出口煙氣溫度低于電除塵進口溫度時，還需要通過加熱方式提高溫度，以平衡煙氣溫度。

煙氣噴霧蒸發(fā)技術(shù)需要在一定時間內(nèi)蒸發(fā)定量的脫硫廢水，而且不能對煙道結(jié)構(gòu)及后續(xù)工藝產(chǎn)生負面影響。因此脫硫廢水形成的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，否則未完全蒸發(fā)的霧滴會對煙道和電除塵器產(chǎn)生腐蝕。本技術(shù)的關(guān)鍵是控制一定時間內(nèi)液滴群的蒸發(fā)質(zhì)量和霧化液滴在煙氣內(nèi)的完全蒸發(fā)時間，以及減少噴霧蒸發(fā)后對后續(xù)電除塵等工藝的影響。如果主煙道尺寸和煙氣質(zhì)量焓滿足脫硫廢水完全蒸干的要求，則采用主煙道蒸發(fā)方法，如果不能滿足要求，則宜考慮采用高溫旁路蒸發(fā)法。

實施方法

采用火電廠機組(330MW亞臨界自然循環(huán)鍋爐)產(chǎn)生的脫硫廢水進行煙氣蒸發(fā)零排放工程應(yīng)用研究。機組產(chǎn)生脫硫廢水量最大為5t/h，日常量為 3t/h左右。機組鍋爐煙氣從2臺空氣預(yù)熱器流出進入4個煙道，最后再進入2臺電除塵器，空氣預(yù)熱器出口至電除塵器進口單個煙道總長度44.5m。利用UG10.0軟件對單個煙道進行建模。

機組脫硫廢水經(jīng)過簡單預(yù)處理去除廢水中的濁度，用水泵將廢水送到空氣預(yù)熱器和除塵器之間煙道中的介質(zhì)霧化噴嘴進行霧化蒸發(fā)。根據(jù)電廠目前使用的燃煤數(shù)據(jù)進行燃燒計算，確定煙氣特性參數(shù)，進行熱平衡計算，確定噴霧后煙氣溫降，分析脫硫廢水噴霧蒸發(fā)對粉煤灰利用的影響。煙氣中含有空氣、粉煤灰、二氧化硫、NOx等物質(zhì)，可通過式(1)計算煙氣在不同負荷時煙氣的質(zhì)量焓，以判定在不影響后續(xù)除塵工藝情況下，噴霧蒸

發(fā)處理能否完全蒸干最大量的脫硫廢水。

式中，hg和hg0為計算和理論煙氣質(zhì)量焓，ha0為理論空氣質(zhì)量焓，hfly 為粉煤灰的質(zhì)量焓;α為不同機組負荷的過量空氣系數(shù)，100%、75%和 50%負荷時分別取1.38、1.42和1.68。隨鍋爐負荷的增加，煙氣質(zhì)量焓和粉煤灰質(zhì)量焓都會上升，hg也會增加。

由于采用空氣預(yù)熱器后煙氣進行蒸發(fā)，煙氣溫度130℃左右，霧滴在煙道的停留時間短，且最大噴霧量大，因此要求霧化噴嘴在大流量時具有良好的霧化性能，且能夠形成粒徑均勻的霧滴，以保證蒸發(fā)效果。介質(zhì)霧化是利用高速噴射介質(zhì)(一般為壓縮空氣)的沖擊作用來霧化液體，又稱作雙流體霧化。

該種霧化方式在霧化流量較大時，具有平均霧化粒徑小的優(yōu)點，可將霧化液滴直徑控制在優(yōu)化的60μm左右，符合本項目的實際情況，針對本項目情況采用專用介質(zhì)霧化噴嘴進行噴霧。此外，電廠有富余的壓縮空氣供應(yīng)能力，無需新增壓縮空氣供應(yīng)系統(tǒng)。

為保證脫硫廢水霧化質(zhì)量，充分利用高溫?zé)煔鉄崃?、減少煙道內(nèi)壁積灰可能，在單煙道下彎頭上部均勻布置了多個霧化噴嘴，噴嘴采用專用防堵塞、耐磨型錐形噴嘴，以保證噴霧的均勻性和蒸發(fā)效果。設(shè)置煙道內(nèi)窺監(jiān)測系統(tǒng)，對可能積灰的位置進行窺視、監(jiān)測。使用煙道吹灰裝置，利用蒸汽對可能積灰位置進行吹掃，防止積灰。

脫硫廢水煙道蒸發(fā)工藝單煙道流程如圖4所示。

預(yù)處理后的脫硫廢水，經(jīng)過緩沖罐均化水質(zhì)后由脫硫廢水噴霧給水泵送至廢水分配器，廢水分配器起到均布3個霧化噴嘴水量的作用。廠區(qū)壓縮空氣經(jīng)過空氣凈化器去除油分等雜質(zhì)后進入壓縮空氣分配器，由壓縮空氣分配器均布進入霧化噴嘴的壓縮空氣量。經(jīng)過均布的脫硫廢水和壓縮空氣進入霧化噴嘴可使得3個霧化噴嘴保持一致工藝參數(shù)，從而保證霧化噴嘴噴霧的均一性。工程機組4個煙道上總共布置12個專用噴嘴，整個工藝流程短、設(shè)備少。

在不同機組負荷條件下進行燃燒計算及鍋爐熱平衡計算，在不同負荷時噴入不同量的脫硫廢水、煙氣參數(shù)，如表1所示。

廢水噴嘴至電除塵器進口煙道長度為34.5m，不同負荷下，煙道中煙氣停留時間均大于2s。表2為在機組不同負荷情況下，噴入不同量的脫硫廢水的完全蒸發(fā)時間t2、電除塵器入口煙氣溫度θg2、煙氣溫降Δθg以及煙氣質(zhì)量流量的變化ΔqV。

由表2可知，完全蒸發(fā)時間遠小于煙氣在煙道中的停留時間，可保證脫硫廢水噴入后在進入電除塵器前完全蒸發(fā)，因此直接采用主煙道噴霧蒸發(fā)工藝是可行的。負荷增加時，煙氣質(zhì)量焓增加，煙氣可蒸干更多的廢水。電除塵入口煙氣溫度都在110℃以上，均高于酸的露點，酸不會結(jié)露，不會對電除塵器及煙道產(chǎn)生腐蝕。脫硫廢水經(jīng)過煙道噴霧蒸發(fā)后，煙氣平均溫度降低，降低程度降隨廢水噴入量的增加而增加。

煙道內(nèi)實際狀態(tài)下，100%、75%、50%負荷時煙氣體積流量分別減少了 1.46%、1.47%、1.41%，減少量較小。

連續(xù)運行2個月時間后檢查的煙道內(nèi)部情況，發(fā)現(xiàn)易積灰的彎頭部分和煙道水平段均未出現(xiàn)明顯積灰現(xiàn)象。

根據(jù)脫硫廢水 Cl- 平衡計算可知(Cl- 的質(zhì)量濃度按20g/L 計)，廢水干燥后的產(chǎn)物全部進入粉煤灰，蒸發(fā)析出的固體總量占煙氣中粉煤灰總量小于0.6%，粉煤灰中Cl- 的含量大約增加0.15%左右。按照GB 175-2007要求，粉煤灰硅酸鹽水泥中Cl- 的質(zhì)量分數(shù)要求不大于0.06%。根據(jù)此標(biāo)準(zhǔn)的要求，粉煤灰硅酸鹽水泥混入粉煤灰的質(zhì)量分數(shù)應(yīng)>20%且≤40%，脫硫廢水Cl- 全部進入粉煤灰并混入硅酸鹽水泥中，水泥中Cl-的質(zhì)量分數(shù)在 0.03%～0.06%，滿足GB 175-2007要求。

由于脫硫廢水的噴入，煙氣濕度由7.15%增加至7.63%，煙氣相對濕度增加0.5%左右，降低了粉煤灰的比電阻，可以防止和減弱高比電阻粉塵的反電暈，從而可以提高電除塵器的除塵效率。同時，在脫硫塔的噴淋冷卻作用下，水分凝結(jié)進入脫硫塔的漿液循環(huán)系統(tǒng)被重復(fù)利用，可以減少濕法脫硫工藝用水量。

與傳統(tǒng)脫硫廢水零排放工藝相比，煙氣噴霧蒸發(fā)技術(shù)特點有：投資成本低;進水水質(zhì)要求低，僅配套簡單的預(yù)處理單元去除濁度;系統(tǒng)操作簡單，運行中不需要添加藥劑，運行費用少;改造工期短、工程量小、可嵌入原發(fā)電系統(tǒng)，無需專門用地等。但是煙氣噴霧蒸發(fā)工藝不產(chǎn)生回用水，其他零排放工藝的產(chǎn)水可回用電廠生產(chǎn)。