总结：旁路烟气蒸发处理工艺用于燃煤电厂的脱硫废水处理，具有投资运行成本低，系统简单的优点。系统的运行效果和运行稳定性受机组负荷，烟气温度，烟气场等诸多因素的影响。根据300MW燃煤机组烟气参数和脱硫废水水质及水量的波动，优化了旁路烟气蒸发系统。脱硫废水旁路烟气蒸发系统的运行参数表明，该系统稳定，符合设计要求。在蒸发水量为5m3 / h的工作条件下，脱硫废水蒸发后的粉煤灰氯离子质量分数在0.25％以内，不影响粉煤灰的综合利用，使锅炉效率降低了约0.43％点。为了尽可能减少对锅炉效率的影响，可以浓缩和减少脱硫废水。

关键词：脱硫废水旁路烟气化； 300MW燃煤机组；烟气温度水质；水量粉煤灰零排放>

随着国家和地方环境保护政策的日益严格，近年来，火力发电厂废水的处理和回用甚至“零排放”处理已成为火力发电厂环境保护的重点。石灰石-石膏湿法脱硫工艺目前广泛用于燃煤电厂的烟气脱硫。由于复杂的水质和处理难度，所产生的脱硫废水已成为工厂废水“零排放”处理的关键部分。近年来，多重脱硫废水的“零排放”处理过程，如多效蒸发结晶过程，机械蒸汽再压缩蒸发结晶过程，主烟气雾化蒸发过程和旁路烟气蒸发过程已经陆续出现，并得到了示范和应用。 。为有效处理脱硫废水提供技术支持，并取得了良好的效果。其中，旁路烟道气蒸发工艺具有系统简单，投资成本低，对主烟道系统影响小等优点，受到了广泛的关注，并已在许多电厂得到应用。但是，脱硫废水旁路烟气的蒸发过程仍处于起步阶段，系统运行的稳定性受烟气，水质，水量等诸多因素的影响。系统设计的合理性直接影响系统运行的有效性和稳定性。

脱硫废水旁路烟气蒸发系统的设计和优化可以采用数学模型计算，流场模拟计算等方法，在此基础上结合实验室的小规模试验和中试试验进一步验证了计算结果。结果，通过数学计算和实验室测试之间的迭代来优化设计参数。通过建模理论计算和Fluent软件仿真，研究了废水雾化粒径和烟气入口温度对脱硫废水蒸发的影响。结果表明：随着液滴尺寸的增加，蒸发时间先缓慢增加，达到80μm后蒸发时间明显增加。烟气入口温度升高，液滴蒸发时间变短，基本上是线性的。根据与旁路烟气蒸发处理系统相连的空气预热器（以下称为空气预热器）入口前的烟气温度和蒸发废水量的数据，得出高温烟气量连接可以调整。另外，由于高温条件有利于废水液滴的蒸发，可以根据所连接的烟气温度调节废水的雾化粒径，以控制废水液滴的蒸发时间，从而优化了废水的设计尺寸。旁路烟道蒸发塔，以确保在旁路烟道气化系统运行期间，不会有废水滴粘附在墙上。

此外，脱硫废水旁路烟气蒸发系统的设计还需要考虑系统运行对后续除尘系统运行和粉煤灰质量的影响，以确保废水蒸发处理系统的运行不会影响除尘系统的稳定运行，对粉煤灰的质量无明显影响。研究表明，为了确保脱硫废水能够及时蒸发并保持旁路烟气蒸发系统的稳定运行，需要将空气预热器入口前方的烟气温度控制在200°C以上。废水蒸发系统的运行将导致一次和二次空气的温度降低，一级节能器出口处的给水温度也将降低，这将增加锅炉的煤炭消耗。因此，有必要控制进入旁路烟气蒸发处理系统的废水量。同时，通过控制蒸发脱硫废水量，可以保证粉煤灰质量满足综合利用要求。当前大多数研究集中在旁路烟气化系统的设计和模拟计算上。有关系统配置和系统操作结果的讨论很少，而有关系统的总体设计的讨论也很少。

本文以300MW燃煤机组脱硫废水旁路烟气蒸发系统为例，根据机组运行的烟气参数和脱硫废水设计了旁路烟气蒸发干燥系统。脱硫的水质和水量参数为废水旁路烟气蒸发系统的设计和应用提供参考。

1脱硫废水的水质和水量

水量的确定脱硫废水的排放量与燃煤质量，工艺用水质量，烟气温度和脱硫系统运行等诸多因素有关。根据现场试验，燃煤的质量稳定，脱硫工艺的水质稳定（氯离子质量浓度约为200mg / L），煤泥中浆液中氯离子质量浓度较高。脱硫塔控制在12000mg / L左右，脱硫系统正常运行。在工作条件下，脱硫废水量约为10m3 / h。通过三槽系统处理的脱硫废水的水质见表1。

水质分析结果表明，三槽处理后，脱硫废水中的重金属离子基本去除，固体悬浮物的质量浓度明显降低，但仍含有较高的浓度。质量浓度的可溶性盐以及钙和镁离子。氯离子的质量浓度约为9860mg / L，水质较为复杂。

2单位烟气条件

用于旁路烟气蒸发系统操作的烟气是从空气预热器入口前方的烟道中抽出的，在满负荷条件下，空气进入之前预热器入口有关烟气参数，请参见表2。

3工艺系统设计说明

3.1工艺系统流程和系统设计说明

喷雾干燥废水处理工艺系统主要包括废水进料系统和烟气系统，喷雾干燥塔系统和除灰系统的工艺流程如图1所示。

3.1。1废水进料系统

脱硫系统产生的废水经现有的三槽石灰浆回火后，将被存储在净水箱中，并输送净水箱中的废水废水将泵输送至喷雾干燥塔的缓冲箱，再通过废水提升泵送至干燥塔的高位进料箱，并自发流入喷雾塔。废水给水系统主要包括水箱和相应的泵，一些设备可以回收利用。脱硫废水三重罐处理系统的三重罐可作为废水调节反应器，净水罐可用于储存改性废水。

3.1.2烟气系统

烟气系统主要包括烟气挡板，膨胀节和烟气。

（1）防烟罩。烟气挡板包括入口挡板和出口挡板。入口挡板设置在空气预热器前方的主烟道出口管上，出口挡板设置在喷雾干燥塔下部的出口烟道上。烟气挡板采用单轴双挡板结构，电动执行机构，进风挡板采用调节式，出风挡板采用开关式。每套干燥系统包括2个入口电动调节挡板，2个入口手动挡板和1个出口电动开关挡板。挡板的密封风采用锅炉鼓风机输送的空气。

（2）烟道。旁路烟道蒸发系统的烟道主要是连接到空气预热器主烟道和喷雾干燥塔集尘器前面的主烟道的烟道。烟道是基于最恶劣的运行条件（例如烟道）气体温度，压力，流量，水质和脱硫废水量等）的设计满足烟气自重载荷，风雪载荷，地震载荷，粉尘积累，衬里和隔热材料质量的相关设计要求。喷雾干燥塔出口的净烟道最小壁厚设计为不小于6mm，烟道中烟气速度设计为不超过15m / s，烟道压力设计为±5000Pa。烟道采用气密性双面焊接结构，所有非法兰连接均连续焊接。烟道的外部设有足够的加强和支撑以防止振动，同时，烟道必须能够在各种烟道气温度和压力下稳定运行。在设计烟道时，应将烟道系统的压降降至最低，并应优化布局，形状和内部组件（例如导流板和转向导板）。

3.1.3喷雾干燥塔系统

喷雾干燥塔系统是旁路烟气蒸发系统的核心设备，主要包括喷雾干燥塔，旋转雾化器和气体分配器等待。

（1）喷雾干燥塔。喷雾干燥塔由Q345钢制成，塔的尺寸根据废水处理量和烟气温度进行设计。最大废水处理量为6m3 / h，进，出口烟气温度分别为360°C和120°C。另外，为了避免废水不蒸发并及时接触干燥塔的内壁，在设计干燥塔的直径时应考虑一定的余量。经计算，本项目蒸发干燥塔的内径设计为9.0m，筒体高度为17.0m，总高度约为38.0m（包括上维护室和下通道）。

（2）旋转雾化器。旋转雾化器是整个旁路烟气蒸发过程的核心设备，其工作原理是将经过调节的脱硫废水泵送到高速旋转雾化盘上。在离心力的作用下，废水拉伸成膜或被拉成细丝（取决于转速和浆液的量），并在雾化盘的边缘破裂并分散成液滴。液滴直径的大小取决于转速和废水量。旋转速度越大，液滴的直径越小，废水量越小，雾化后的液滴的直径越小。连续稳定的喷雾性能是保持干燥过程中稳定性的基础。雾化器可以确保液滴的粒径分布在液体流量变化不大时不会明显改变，从而使浆料液滴在干燥时立即干燥它们接近饱和温度。水分不会凝结在干燥塔的壁上，这对于单个旋转雾化器而言非常重要。旋转雾化器由功率高达45kW的电机提供动力。考虑到脱硫废水具有腐蚀性，雾化器的流动部分由哈氏合金制成。旋转雾化器的转速可以通过齿轮箱控制在10000〜14000r / min。雾化器的速度可以根据处理后的水量，烟气温度，烟气量等参数进行调整，以确保废水中的液滴及时蒸发。

（3）气体分配器。在脱硫废水旁路烟气蒸发过程中，雾化液滴与烟气的充分混合有利于气液之间的传热以及废水液滴的蒸发，从而提高了系统运行的安全性和稳定性。气体分配器的作用是均匀分布烟气流场，促进喷雾干燥塔内雾化液滴与高温烟气的有效混合，促进废水液滴的及时蒸发，提高稳定性。系统操作。气体分配器布置在喷雾干燥塔上部的烟气入口，不接触废水，采用304不锈钢。

3.1.4其他辅助系统

其他辅助系统包括压缩空气系统，循环冷却水和清洁水系统。压缩空气主要用于将蒸发干燥塔底部的灰渣气动输送到灰烬储存器和旋转雾化器中以泄压。当旋转雾化器以超过10000r / min的速度运行时，高速旋转会产生大量热量，使旋转雾化器处于高温状态，不仅影响雾化装置的运行效果，而且还会影响雾化装置的运行效果。也会缩短其使用寿命。因此，需要在高速运转中连接用于冷却旋转雾化器的循环冷却水。设置清洗水系统的主要功能是：

（1）在启动和停止喷雾干燥塔系统之前，首先要输入清洗水冲洗旋转式雾化装置；

（2）清洁脱硫废水管道和泵等，以免因脱硫废水对设备造成腐蚀。

3.2旁路烟气蒸发处理系统的主要技术参数

旁路烟气蒸发处理系统的主要技术参数如表3所示，以及喷雾机主要设备的技术参数干燥塔如表4所示。

3.3系统运行分析

测试旁路烟气化系统的运行。在满负荷条件下，蒸发脱硫废水的量为5m3 / h和6m3 / h。粉煤灰中氯离子的质量分数分别为0.250％和0.300％。 GB / T50146-2014《粉煤灰混凝土应用技术规范》规定，粉煤灰与预应力混凝土混合使用时，最大混合比为15％； GB50164-2011《混凝土质量控制标准》规定，对于预应力，混凝土和混凝土混合物中水溶性氯离子的最大质量分数为0.060％（最严格的要求）。因此，在旁路烟气蒸发系统的最大设计蒸发水条件下（蒸发水量为6.0m3 / h），当粉煤灰与预应力混凝土的混合比为15％时，预应力混凝土混合物中水的质量分数可溶性氯离子约为0.045％，满足氯离子质量分数小于0.060％的要求，不影响粉煤灰的综合利用。在满负荷条件下，蒸发脱硫废水量为5m3 / h和6m3 / h，锅炉效率分别下降约0.43个百分点和0.54个百分点，对锅炉耗煤量的影响为1.33、1.67g /（ kW·h）（以310g /（kW·h）的煤炭消耗量计算）。因此，对于旁路烟道气蒸发系统，经蒸发处理的水量对锅炉负荷和机组运行的煤耗有一定影响。为了尽可能减少对锅炉效率和发电用煤的影响，当脱硫废水量很大时，可以进行浓缩和还原处理，以减少旁路烟气蒸发系统处理的水量。

4结论与建议

脱硫废水旁路烟气蒸发处理工艺的优点是系统简单，对主机系统的运行影响较小，但系统运行具有以下特点：对锅炉效率和发电用煤的影响肯定会受到影响。因此，在工艺计划的演示和实施过程中需要综合考虑，特别是当废水量很大时，可以通过旁路烟气化系统对其进行浓缩和减少以进行处理。

为了确保系统的安全稳定运行，系统的设计需要综合考虑废水水质，水量和烟道前烟气温度等参数。空气预热器入口。前端烟气温度和其他参数通过调节进口挡板的开口来控制所连接的烟气量，从而使干燥塔出口处的烟气温度与烟气温度基本相同在集尘器入口之前的主烟道中。烟气消耗减少了对锅炉运行效率和发电用煤消耗的影响。