电厂脱硫废水旁路烟气浓缩蒸发固化技术（产业化技术）

       近年来，为了节约水资源和防止水污染，火电厂要求按全厂废水零排放设计。为满足脱硫系统正常运行以及系统内物料平衡，需排放脱硫废水，根据不同电厂脱硫系统运行条件、机组负荷不同，废水排放量差别较大，从5m3/h至100m3/h不等。脱硫废水水质差异性大，PH值一般在4.5~6.5之间，水温一般在40℃~50℃，其水质含盐量高，一般在3%~8%左右，含有大量的F-、Cl-和其他溶解离子。具有强腐蚀性及易结垢等特点。目前电厂对脱硫废水一般采用简单的三联箱混凝、澄清处理的方法，对废水重金属及悬浮物进行去除，处理后排放到灰场或者煤场，这是一种假的零排放。

       现有实现零排放的工艺一般采用盐水浓缩蒸发和结晶技术进行深度处理。95%的废水可转化为高纯度蒸馏水，产生的高质量蒸馏水可用于锅炉补水、冷却塔补水、其他工业用水等；剩余的5%为高浓度浆液，可送到小型曝晒池蒸发，或在结晶器内处理成固体颗粒，最终的盐分残渣固体一般当作普通固体废弃物，根据其成分可进行回收利用或掩埋等方法处理。该技术设备投资成本高，运行费用高，全世界采用该技术进行脱硫废水处理的电厂也仅有几家。国内火电厂对末端废水采用蒸发结晶进行深度处理的较少，河源电厂脱硫废水深度处理工程采用蒸发结晶处理工艺，是国内第一家采用脱硫废水“预处理+蒸发+结晶”工艺的，实现了电厂“零排放”的要求，其设备投资费用数千万，吨水处理费用上百元，成本相当高。

      采用旁路烟气蒸发技术能有效克服上述缺点。它是将液态物料浓缩至适宜的密度后，使雾化成细小雾滴，与一定流速的热气流进行热交换，使水分迅速蒸发，物料干燥成粉末状或颗粒状的方法。利用烟气的热量使脱硫废水快速蒸发，水中的盐分结晶形成颗粒物在干燥器内被捕捉、脱除。利用液滴雾化蒸发吸收热量，可以降低排烟温度到酸露点以下，可以提高电除尘效率。同时，可以通过对废水的预处理调质，确保喷雾蒸发器的可靠稳定运行，增湿后的烟气可进一步提高除尘效率。

研究工作：

1. 系统热力分析：

      针对不同机组规模（300MW、600MW与1000MW），利用aspen plus建立稳定、可靠与实际相符的脱硫废水旁路烟气蒸发系统的能量和㶲分析模型，研究不同操作参数及波动变化对机组性能的影响规律。

2.喷雾特性与蒸发机理：

      开展电厂脱硫废水介质雾化与旋转雾化特性试验研究；研究在不同烟气入口温度条件下，不同雾化特性条件下脱硫废水的雾化蒸发热特性规律；建立基于实际烟气环境中废水雾化、液滴气动破碎和蒸发模型，研究废水烟气蒸发液滴及液滴群变化规律。

3.装置设计与CFD数值计算：

a) 双流体与旋转雾化装置设计

b) 双流体装置校核模拟

c) 旋转雾化装置校核模拟

4.研究成果：

   已设计开发小试，中试和示范装置并成功运行：

一种连续电除盐装置设计与优化

连续电除盐是离子交换混合床和电渗析相结合的一种新型膜分离技术，在淡水室中填充有离子交换树脂和阴阳离子交换膜，在直流电的作用下，水中的阴阳离子进行选择性的定向迁移，使淡水室水中阴阳离子迁移到相邻的浓水室，从而制成除盐水。连续电除盐技术经过多年的发展，技术不断成熟完善，在多个工业领域中得到大规模的应用。

连续电除盐设备的一个关键部件为阳极室，设置有接入直流电源的阳极，提供电位差，是连续电除盐的动力来源，在阳极室有阳极板及附属配件，在直流电的作用下，阳极板表面氧化反应，使水中的氢氧根氧化成原子态氧和氧气，氯根被氧化成氯气。

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阳极室的设计十分关键，为了设计出结构合理的连续电除盐阳极室，需要研究分析阳极室内部流场流动情况，目前，对于流场的研究方法主要有两种：实验测量和理论分析计算，其中理论分析计算又以数值模拟为主。实验测量方法所得到的实验结果真实可信，它是理论分析和数值方法的基础。

然而，实验往往受到模型尺寸、流场扰动、人身安全和测量精度的限制，有时可能很难通过实验方法得到结果。此外，实验还会遇到经费投入、人力和物力的巨大耗费及周期长等许多困难。而数值模拟是在计算机技术的飞速发展和数值计算方法发展的基础上发展起来的一种新型的研究方法。CFD的长处是适应性强、应用面广。

鉴于CFD有以上优点，利用Fluent软件对连续电除盐阳极室内部流场进行数值模拟，可以为阳极室的设计提供参考，进一步提高连续电除盐阳极室的性能。