脱硫废水旋转喷雾蒸发特性实验研究

脱硫废水旋转喷雾干燥技术是一种利用热烟气蒸发脱硫废水的零排放技术。开展了不同悬浮物（SS）含量的脱硫废水原水以及经浓缩的高盐废水的蒸发实验,采用可视化手段观察了脱硫废水在干燥塔内的蒸发特性,考察了脱硫废水喷雾蒸发过程中停留时间、进口烟气温度、气液比对蒸发特性的影响。结果表明,旋转喷雾蒸发工艺对高盐、高SS含量等复杂脱硫废水组分具有较佳的适应性;脱硫废水从旋转雾化器喷出后迅速蒸发,主蒸发区在雾化盘下方0.75~1.00 m区域内;随后是蒸发析出的未干盐分及未完全蒸发的废水液滴进一步蒸干至含水率低于2 %;烟气在喷雾干燥塔内的停留时间需要维持在20 s以上才能保证塔出口灰分含水率低于2 %;入口烟气温度越高,其塔底及塔出口的灰分含水率越低,在气液比为12 000 m³/m³（标准状态）的废水工况下,入口烟温为280 ℃时已经难以保证废水液滴良好蒸发;在入口烟气温度为340 ℃、气液比大于10 000 m³/m³（标准状态）时,塔底灰分含水率小于2%,蒸发效果良好。     

脱硫废水旋转喷雾蒸发与旁路烟道蒸发特性研究

针对旋转喷雾和旁路烟道两类高温旁路烟气蒸发技术工艺,开展脱硫废水蒸发特性对比实验,结合可视化荧光示踪法及单液滴蒸发试验研究了废水雾滴在高温烟气中的蒸发过程,分析了烟气温度及烟气停留时间对蒸发性能的影响,并比较了两类废水蒸发工艺的差异。结果表明：脱硫废水液滴接触热烟气后将迅速失去表面自由水分,表面成壳固化为半干颗粒;旋转喷雾蒸发塔内主蒸发区域温度迅速降低,提高烟气温度有助于提升蒸发效率,降低出口灰分含水率;通过适当增大干燥塔尺寸,延长高温烟气在干燥塔内停留时间,可提升热量利用率,实现低气液比条件下的蒸发干燥;两类旁路蒸发工艺相比,旋转喷雾蒸发因雾化效果较好、气液混合均匀,蒸发性能略优于旁路烟道工艺。     

脱硫废水旋转喷雾蒸发与旁路烟道蒸发特性研究

针对旋转喷雾和旁路烟道两类高温旁路烟气蒸发技术工艺,开展脱硫废水蒸发特性对比实验,结合可视化荧光示踪法及单液滴蒸发试验研究了废水雾滴在高温烟气中的蒸发过程,分析了烟气温度及烟气停留时间对蒸发性能的影响,并比较了两类废水蒸发工艺的差异。结果表明：脱硫废水液滴接触热烟气后将迅速失去表面自由水分,表面成壳固化为半干颗粒;旋转喷雾蒸发塔内主蒸发区域温度迅速降低,提高烟气温度有助于提升蒸发效率,降低出口灰分含水率;通过适当增大干燥塔尺寸,延长高温烟气在干燥塔内停留时间,可提升热量利用率,实现低气液比条件下的蒸发干燥;两类旁路蒸发工艺相比,旋转喷雾蒸发因雾化效果较好、气液混合均匀,蒸发性能略优于旁路烟道工艺。     

旋转雾化蒸发技术对脱硫废水和烟气的适应性研究

开展了脱硫废水旋转雾化蒸发实验,研究了该技术对废水水质和烟气参数的适应性,分析了优化废水蒸发效果的方法.结果表明,旋转雾化蒸发技术对废水盐含量(TDS)、悬浮物含量(SS)、烟气温度和烟气粉尘含量等有很强的适应性.在适当的实验条件下,当废水含盐量高达200000 mg/L,悬浮物含量高达6％,烟气温度≥300℃,或烟气...     

脱硫废水烟道雾化蒸发的数值模拟研究

脱硫废水具有水质复杂、高悬浮物、高含盐量以及重金属种类多等特点,是电厂系统末端最难处理的废水,脱硫废水烟道蒸发是未来脱硫废水处理技术中最具经济性的方案之一。通过计算流体动力学数值模拟方法,建立脱硫废水除尘器烟道蒸发模型,对烟道内脱硫废水蒸发特性进行了仿真计算及理论分析。结果表明：废水雾化液滴直径、烟气温度、烟气流动轨迹均会对废水蒸发效率产生较大影响,烟气速度工况变化对雾化液滴蒸发效率影响较小。雾化液滴直径越小,液滴完全蒸发率越高,发生烟道壁面碰壁概率越小,雾化液滴蒸发速率越快;烟气温度越高,雾化液滴的完全蒸发时间越短,液滴在烟道内的运动轨迹越短,雾化液滴蒸发效率越高;当烟气流动方向和雾化液滴同向流动时,雾化液滴蒸发速率较慢,当控制烟气流动方向与雾化液滴切向垂直流动时,单位时间内液滴蒸发速率较快。     

脱硫废水旁路塔雾化蒸发数值模拟

脱硫废水成分复杂难以回用，一些电厂已开始采用烟道雾化蒸发处理技术对其进行处理。脱硫废水直接喷入烟道会带来腐蚀、积灰、堵塞等问题，设置旁路蒸发塔对脱硫废水进行干燥是一种较好的选择。为研究此项技术，以某330 MW 机组为例，通过计算脱硫废水与烟气的热质平衡，确定了烟气抽取量，建立了物理模型，利用数值模拟的方法对烟气流场进行优化，对喷嘴布置方式、液滴直径、烟气温度等的选择进行稳态模拟。结果表明：抽取烟气量仅占总烟气量的2.27%，烟气流场即能够充满整个蒸发塔；三喷嘴的雾化蒸发效果可以使蒸发塔出口温度达到设计值120℃；液滴直径80 μm 以下，液滴颗粒无贴壁，液滴直径60 μm时蒸发效果好。为延长颗粒停留时间，使颗粒无贴壁、少团聚，宜采用烟气旋流方式、三喷嘴、60 μm雾化粒径以及600 K以上的入口烟气温度。     

半干法脱硫塔内雾化蒸发特性数值模拟

采用可实现的k-ε双方程模型求解动量、能量及组分方程,结合液滴雾化模型及蒸发模型,采用Euler/Lagrange方法对脱硫塔内雾化蒸发流动特性进行了研究。结果表明,入口处设置中心钝体能有效提高液滴在塔内的充满度,使壁面回流区沿塔高方向有所推迟;随着入口烟气流速增大,蒸发加快,形成的雾化喷矩变长,可以有效延长脱硫区段;随着入口烟气温度升高,液滴在塔内蒸发加快,充满度变差。     

脱硫工程应用喷嘴雾化特性试验研究

采用自行设计并搭建的雾化试验系统,对烟气脱硫系统大流量浆液雾化喷嘴进行流量、喷雾角及索特尔平均直径(SMD)测试,获得流量、喷雾角及SMD与压力之间的关系。试验结果表明:在额定压力下,脱硫工程大流量浆液雾化喷嘴的额定雾化特性参数与实测结果存在一定偏差,脱硫系统浆液雾化喷嘴需进行设计优化,且在浆液雾化喷嘴参数选型上应考虑预留一定余量。     

脱硫废液雾化蒸发性能的数值研究

以某600 MW火力发电站机组脱硫废液喷雾干燥塔为研究对象,建立了雾化蒸发模型,研究了烟气流量、烟气温度、废液流量、废液初始温度以及废液粒径对脱硫废液雾化蒸发性能的影响。结果表明,烟气流量和温度对废液雾化蒸发性能影响明显;烟气流量越大、温度越高,废液液滴蒸发速度越快,完全蒸发距离越短;废液流量越小、初始温度越高,废液液滴蒸发所需时间越少,完全蒸发距离越短。提升雾化器雾化性能,降低废液液滴雾化粒径,有利于改善脱硫废液的雾化蒸发效果。各因素正交测试的结果表明,影响液滴雾化蒸发性能的因素从强到弱排序为:烟气流量废液流量烟气温度废液初始温度雾化粒径。     

脱硫废水烟道蒸发过程数值模拟研究

建立脱硫废水烟道蒸发数值模拟平台,对实验室装置和典型660 MW超临界机组脱硫废水的蒸发过程进行了数值模拟研究。结果表明:基于该平台计算出的结果与实验数据有较好的一致性,模型的准确度较高;烟气温度对脱硫废水蒸发影响较大,温度的升高将促进蒸发的加速;雾化角对蒸发影响较小,但雾化角变大会使积灰加重;非均匀粒径中大直径液滴对蒸发影响较大,完全蒸发时间更长。     

逆流喷淋浓缩塔中雾化参数对脱硫废水液滴群流动与蒸发特性的影响

烟气余热蒸发能有效实现电厂脱硫废水的浓缩减量,合理的喷嘴雾化参数有利于提高浓缩塔内废水与烟气之间的流动传热并指导其结构设计。该文采用数值模拟方法研究喷嘴全锥角、液滴初始粒径和初始速度对塔内蒸发流动的影响,并对相关因素进行显著性分析。蒸发效率在全锥角50°左右达到峰值36.9%。综合考虑碰壁量和逃逸量,液滴最佳粒径为1500μm,且废水蒸发在液滴速度15～25m/s时更易进行。此外,响应曲面分析表明,液滴初始直径、液滴初速度对停留时间影响较大,而液滴蒸发效率主要受其粒径变化的影响。因此,在设计喷淋浓缩塔的结构时应综合考虑液滴粒径和液滴初始速度。     

脱硫废水零排放技术——蒸发结晶

FGD废水处理现状石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺是国内燃煤电厂的主流工艺,脱硫过程中产生的废水中重金属、SS和COD较高,特别是高含盐量使得处理后的废水回用难度很大,目前所采用的深度处理方法都不是很理想,无法实现脱硫废水真正的零排放。常规处理法:通过氧化、中和、沉淀、絮凝等方法去除脱硫废水中的重金属及污染物,形成的泥饼送到灰场堆放,处理后的废水CL。离子浓度很高容易产生二次污染。深度处理—排入渣水系统:常规处理后的脱硫废水排入电厂水力排渣系统,废水中的重金属与碱性的渣水发生反应,渣水处理     

脱硫废水烟道蒸发工艺协同脱汞效率研究

燃煤电厂脱硫废水成分复杂,处理难度大。以某燃煤电厂600 MW机组为研究对象,进行了脱硫废水（人工配制）烟道蒸发试验,探索了协同脱汞的可行性,并讨论了脱硫废水氯离子质量浓度与机组运行负荷等对脱汞效率的影响。研究结果表明,将脱硫废水喷射至烟道进行雾化干燥的协同工艺,不仅有效提高了烟气中HCl含量,而且能促使更多Hg⁰转化为较易被飞灰吸附的Hg²⁺,可实现脱硫废水零排放和烟气汞的减排;废水中的氯离子对脱汞效率有较大的影响,当废水中氯离子质量浓度由21 250 mg/L增加至36 500 mg/L时,烟气中气态汞的协同脱除效率由95%降至58%;与机组低负荷运行时协同脱汞效率相比,高负荷条件下协同脱汞效率有所降低。     

脱硫废水蒸发处理自动控制与保护逻辑

为实现电厂脱硫废水零排放智能控制,本文提出一种采用自动控制与保护逻辑的脱硫废水蒸发处理方法,利用抽取空气预热器前、后烟气管道中烟气的热能对脱硫废水进行蒸发处理。该控制系统为一个带有前馈控制的串级控制系统,前馈控制通过对空气预热器前、后烟气抽出管道上阀门初始开度的确定,控制除尘器入口烟气温度在合理范围内,串级控制保证整个系统稳定运行,同时设计了相应的保护逻辑。该控制系统能大幅降低运行操作的复杂程度,减少人为误操作的风险,有利于脱硫废水蒸发系统的稳定经济运行。     

可溶性盐份对脱硫废水液滴烟道蒸发特性影响的数值模拟

为了研究可溶性盐份对脱硫废水在高温烟道气中蒸发特性的影响,对纯水液滴蒸发的理论模型进行了修正,建立了含盐液滴蒸发的理论模型,计算了不同含盐率脱硫废水液滴在高温烟道气中蒸发过程的盐份成壳时间、成壳粒径、盐壳层厚度、传热量、蒸发速率及完全蒸发时间。结果表明,随着液滴含盐率增大,开始成壳粒径与稳定成壳粒径都增大,盐壳层厚度也增大;液滴表面的盐壳层会使其内部液滴的温度升高,随着液滴含盐率增大,液滴完全蒸发所需时间减小;脱硫废水液滴的粒径越大,其表面形成的盐壳层厚度越厚;脱硫废水中可溶性盐结晶析出形成的盐壳层,促进了蒸发过程的热质传递,并可避免盐壳层内部具有腐蚀性的脱硫废水与烟道及相关设备的直接接触。     

多效蒸发工艺处理火电厂脱硫废水的影响研究

为全面评价多效蒸发工艺应用于火电厂脱硫废水处理的相关影响,选取某电厂为对象开展研究。数据显示,此工艺可实现废水回用率90%以上,单位废水处理直接运行成本约为16.98元/t。所安装的烟道换热器使系统烟气阻力增加约38 Pa,使烟气脱硫入口烟温降低约4.4℃,减少吸收塔烟气量约25 840 m³/h。结晶产物进入石膏脱水系统,石膏中Cl^-、Mg²⁺质量分数分别由掺入前的0.009%、0.15%升高至2.78%、2.89%,使石膏品质下降;滤液水Cl^-质量浓度分别由掺入前的2015 mg/L、1947 mg/L升高至6134 mg/L、6275 mg/L,不利于对脱硫浆液的氯离子质量浓度进行控制。结晶产物从空预器入口烟道喷入,使石膏在粉煤灰中总量增加0.004%～0.005%,氯化物增加约0.01%,仍可满足粉煤灰作为商业使用的要求,但此方式易导致烟道局部积灰及预热器堵塞。结晶产物与电厂炉渣掺配用于加气混凝块制作,是电厂目前消纳结晶产物的主要方式。     

脱硫废水喷雾塔粘壁和颗粒干燥特性分析及优化

某350 MW机组2 200 kg/h脱硫废水喷雾塔运行时经常出现粘壁现象,对该塔进行数 值模拟研究,探讨了喷嘴中心距、雾化角对喷雾塔黏壁及出口粒子温度和含水率均匀性 的影响。研究表明:在设计工况下,壁面处颗粒最大含水率自塔顶向下,先增大后减小,在17.5~21.2 m壁面处颗粒最大含水率超过5%,粘壁概率极大;优化工况为喷嘴中心距1.18 m、雾化角41.43°;与设计工况相比,优化工况的壁面含水率自上而下平均下降了4.36%,出口截面颗粒含水率和温度标准偏差系数CW、CT分别降低了4.9%和8.3%,出口颗粒含水率平均值和最大值分别下降了4.5%和3.9%,优化效果显著。     

脱硫废水低温烟气蒸发零排放系统平衡计算

2019年7月在湖北鄂州发电厂投运了一套利用低温烟气余热蒸发脱硫废水的零排放处理系统。为了优化该系统运行操作参数,在投运初期调整试验过程中采用系统水平衡、盐平衡和热量平衡等计算方法进行了平衡试验研究。结果表明:在系统稳定运行条件下,处理脱硫废水能力达到16.19 m?/h;系统烟气放热和浆液吸热基本达到平衡;排泥量（泥与废水质量比）控制在0.165可维持系统盐平衡。     

脱硫废水自然蒸发影响因素及规律探究

利用失重法和X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)表征法,对自然条件范围内(风速0~7 m/s、温度0~50℃、湿度15%~95%)脱硫废水自然蒸发过程进行基础实验研究。结果表明:脱硫废水蒸发速率为0.000 3~0.214 3 g/(h·cm~2);受环境影响规律与水相似,温度越高、风速越大、湿度越低,脱硫废水蒸发速率越大,且受温度影响最突出;液相离子的存在降低了蒸发速率,离子种类不同对蒸发速率影响稍有差异,但差别较小;实验中,脱硫废水的质量浓度(溶解性总固体)对其蒸发速率影响甚微;在脱硫废水pH值为1、12、7.5~8.5时,蒸发速率呈现3个峰值,将pH值调至7.5~8.5,脱硫废水蒸发速率最大。     

药剂软化预处理脱硫废水的试验研究

主要研究Ca(OH)₂、NaOH和Na₂CO₃的联合软化方法对燃煤电厂脱硫废水中钙镁离子及其他污染物的去除,并通过试验确定运行边界条件和成本分析。试验结果表明,Ca(OH)₂和Na₂CO₃联合使用、NaOH和Na₂CO₃联合使用对水质中Ca²⁺、Mg²⁺的去除均具有良好效果,同时对于废水中全硅、SO₄^2-等的去除具有显著作用。为保证软化效果,经一级软化后的水样应取出上清液再进行二级软化。针对电厂实际脱硫废水水质确定工艺参数为石灰加药量3 g/L,NaOH加药量12 g/L,Na₂CO₃加药量为2.7 g/L,相应的药剂成本为每吨水39.15元。本研究可为脱硫废水的预处理成本控制和深度处理提供理论依据。