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

1、火電廠對(duì)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(wú)法去除。因?yàn)槁入x子濃度過(guò)高會(huì)產(chǎn)生腐蝕作用,所以處理后的廢水無(wú)法進(jìn)入系統(tǒng)回用。如果利用鍋爐尾部煙氣余熱對(duì)脫硫廢水進(jìn)行噴霧蒸發(fā)處理,廢水中的微米級(jí)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(shí)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(shí)用價(jià)值。
　　 同時(shí),在脫硫廢水噴霧蒸發(fā)處理技術(shù)中,單位時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的脫硫廢水要盡可能地在單位蒸發(fā)時(shí)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(shí)間內(nèi)完全蒸發(fā)汽化,否則未完全汽化的霧滴會(huì)對(duì)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(duì)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(shí)間的液滴氣動(dòng)破碎特性、液滴蒸發(fā)特性,以及噴霧蒸發(fā)處理技術(shù)對(duì)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(wèn)題。目前,國(guó)內(nèi)外很多領(lǐng)域都已開始涉及噴霧蒸發(fā)技術(shù),如動(dòng)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(duì)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(wèn)題還很少進(jìn)行系統(tǒng)的研究。因此,對(duì)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(dòng)破碎,以及液滴蒸發(fā)特性等進(jìn)行系統(tǒng)的研究將充實(shí)和推動(dòng)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(guó)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(duì)國(guó)產(chǎn)機(jī)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(duì)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(dòng)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(duì)煙氣除塵的影響等四個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題進(jìn)行了詳

5、細(xì)地分析研究。最后,制定出了針對(duì)國(guó)產(chǎn)機(jī)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(shí)施方案,并在上述關(guān)鍵問(wèn)題研究結(jié)果的基礎(chǔ)上,確定了300MW鍋爐機(jī)組的脫硫廢水噴霧蒸發(fā)技術(shù)具體實(shí)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(guò)對(duì)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(wèn)題的基礎(chǔ)理論如液滴氣動(dòng)破碎機(jī)理、液滴蒸發(fā)機(jī)理的分析,發(fā)現(xiàn)在對(duì)脫硫廢水噴霧蒸發(fā)技術(shù)進(jìn)行數(shù)值研究時(shí),必須考慮液滴變形對(duì)液滴蒸發(fā)速率的影響,采用泰

6、勒破碎模型能較真實(shí)地反映液滴在煙氣中受到煙氣曳力時(shí)的變形破碎過(guò)程。此外,對(duì)噴霧蒸發(fā)技術(shù)進(jìn)行數(shù)值研究時(shí),不需要考慮液滴內(nèi)循環(huán)對(duì)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(shí),單位時(shí)間內(nèi)液滴群蒸發(fā)質(zhì)量最大。針對(duì)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(duì)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(duì)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(duì)單位時(shí)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(duì)單位時(shí)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(shí)現(xiàn)。
　　 ③粒徑0.3mm～0.4mm液滴的氣動(dòng)破碎有助于縮短液滴的完全蒸發(fā)時(shí)間。針對(duì)噴霧蒸發(fā)處理技術(shù)中液滴氣動(dòng)破碎機(jī)理和氣動(dòng)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(dòng)

8、破碎機(jī)理和多液滴碰撞破碎機(jī)理,煙氣速度和密度、液滴粒徑和初速度等對(duì)液滴氣動(dòng)破碎特性的影響,以及多液滴碰撞對(duì)液滴破碎時(shí)間的影響。研究發(fā)現(xiàn)對(duì)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(dòng)破碎有助于縮短液滴的完全蒸發(fā)時(shí)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(shí)間。
　　 ④液滴物性呈中性、粒徑不大于50μm時(shí)液滴在1s內(nèi)能夠完全蒸發(fā)。針對(duì)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(yùn)動(dòng)和蒸發(fā)的數(shù)學(xué)模型,首次考察了液滴物性對(duì)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(duì)液滴溫度、粒徑等隨蒸發(fā)時(shí)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(shí),與堿性液滴相比,中性液滴的完全蒸發(fā)時(shí)間最短,酸性液滴次之。煙氣溫度對(duì)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(shí)現(xiàn)。煙氣速度和液滴初速度對(duì)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(yáng)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(shí)施方案及實(shí)例
　　 在上述噴霧蒸發(fā)處理技術(shù)關(guān)鍵問(wèn)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(duì)應(yīng)關(guān)系,計(jì)算得到了與脫硫廢水排放量對(duì)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(duì)單臺(tái)300MW機(jī)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(gè),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(dòng)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