应用研究

电厂脱硫废水旁路烟气浓缩蒸发固化技术

        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(300MW600MW1000MW),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:

          

科研项目

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项目编号 项目名称 项目来源 起讫时间 承担角色 项目类别
2020YFA0714402 超临界水热化学还原制氢装备服役特性与安全防护 国家重点研发计划 2020-12~2025-12 负责人 纵向项目
TL-CA-037-2018AEF 脱硫废水旁路烟气蒸发示范工程 其他 2017-12~2019-3 骨干成员 其它
2016YFB0600100 煤炭超临界水气化制氢和H2O/CO2 混合工质热力发电多联产基础研究 973项目 2016-6~ 骨干成员 纵向项目
TL-CA-024-2016A 脱硫废水烟气蒸发技术工程应用研究 其他 2016-3~2017-3 负责人 其它
TL-15-TYK01 热烟气蒸发处理调质脱硫废水零排放装置开发 其他 2015-3~2016-3 负责人 其它
ZD-15-HKJ01 超临界二氧化碳高效火力发电 机组关键技术研究及试验平台建设 其他 2015-12~2017-12 骨干成员 其它