烟道蒸发系统稳定运行的关键

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导言：脱硫废水处理难度大，成本高。近年来，越来越多的燃煤电厂通过旁路烟道蒸发和主烟道蒸发工艺进行脱硫废水处理，取得了良好的效果，发现了一些问题。本文探讨了机组预处理+浓缩减量+脱硫废水主烟道蒸发技术，旨在提高脱硫废水零排放处理能力，确保锅炉烟道长期安全经济运行。

1.由主烟道蒸发工艺系统组成。

燃煤机组脱硫废水零排放处理系统的主要工艺路线为：预处理+浓缩减量+烟道蒸发。预处理段主要去除高悬浮物，降低后续系统负荷；脱硫废水浓缩减量系统，满足烟道蒸发系统的正常运行；烟道蒸发系统将脱硫废水雾化到烟道，利用烟气温度蒸发。

1.1主烟道蒸发系统。

主烟道蒸发工艺是利用气液双流体雾化技术将脱硫废水喷入空气预制器和除尘器之间的烟道，利用热烟气蒸发废水，废水中的污染物转化为晶体或盐等固体，与烟气中的飞灰一起被除尘器收集，从而去除污染物，实现废水的零排放。电厂废水喷雾装置布置在空气预制器后的垂直烟道上。脱硫废水通过烟道喷雾泵输送至烟道，压缩空气用于喷雾垂直烟道喷嘴。系统主要设备介绍如下：

1.1.1喷泵。

喷淋泵共三台，两运一备，双机共用一套系统。喷淋泵叶轮采用超不锈钢制成，泵体采用316L制成。流量5m3/h，扬程100米。参数的选择考虑到烟道喷涂的最大承载能力。

1.1.2空压机。

空压机一运一备，流量30m3/min，出口压力0.7mpa，提供脱硫废水雾化空气，通过双流体喷嘴雾化试验确定流量和压力。

1.1.3储气罐。

设置储气罐的目的是保证喷嘴雾化空气压力稳定，含水量不宜过大。

1.1.4双流体喷嘴。

双流体喷嘴是主烟道蒸发的核心部件，具有耐腐蚀、不易堵塞、雾化效果好的特点，沿烟道内的烟气流向喷洒。

1.1.5垂直烟道。

垂直烟道布置双流体喷嘴的主要原因是可以最大限度地利用烟气热量蒸发喷洒脱硫废水。垂直烟道前端设有导流板，通过模拟试验优化，促进烟气流场均匀。

1.2预处理系统。

预处理系统的核心任务是去除脱硫废水中的悬浮物和固体杂质，避免喷嘴堵塞。

1.3浓缩反渗透系统。

脱硫废水经陶瓷过滤、反渗透、电渗析系统浓缩减量处理后，良好的水一般用作脱硫工艺水。由于化学水处理的成本很高，只要烟道具备喷一般不进行化学深度处理。

1.4污泥处理系统。

脱硫废水处理后，污泥的来源主要是脱硫废水中的石膏、未完全反应的石灰石粉和添加化学物质的反应生成物。整个污泥呈白色，粘度很高。一个机组将污泥运到煤场，然后送到炉子燃烧。

2.主烟道蒸发工艺流程。

上述机组脱硫废水零排放路径为预处理+浓缩减量+烟道蒸发，是主烟道蒸发技术和工艺的必要环节，主要考虑低负荷烟温不能喷洒。

2.1脱硫废水净化预处理。

脱硫废水预处理的主要过程如下：一是添加石灰，提高废水PH值，去除大部分重金属和碳酸盐硬度，使水中的Mg2+与添加剂反应形成Mg（OH）2沉淀，去除水中的沉淀物、悬浮物和胶体硅，添加有机硫捕获去除残留的重金属，沉淀在澄清池中，最终从废水中分离出来。第二，添加凝聚剂和添加剂，如Feclso4，当水质较差时，通过添加剂提高处理效果，将大颗粒物质从废水中分离出来。第三，需要处理脱硫废水污泥，使污泥能够聚集到污水出口。当主烟道蒸发能完全消耗脱硫废水时，一般只进行预处理。

2.2脱硫废水浓缩减量系统。

当低负荷主烟道烟温不能满足废水喷洒要求，废水储罐水位高时，脱硫废水必须浓缩减少。通过陶瓷超滤设备、海水反渗透设备、电渗析设备等，废水含盐量可浓缩至20万mg/L，有效降低主烟道蒸发水量。

2.3脱硫废水主烟道蒸发。

主烟道蒸发是利用烟道烟气的高温快速蒸发雾滴脱硫废水，同时保存固体颗粒，随烟气进入除尘器，除尘器过滤颗粒。机组利用烟道垂直段相对稳定的流体状态蒸发废水，减少雾化废水与烟道壁的接触，增加蒸发段距离，避免烟道结垢，实现系统稳定运行，真正实现脱硫废水的零排放。烟道蒸发系统稳定运行的关键是机组负荷变化对烟道蒸发水的影响。机组脱硫废水主烟道喷雾装置采用DCS远程控制，实时监督烟气温度、废水喷水量、压缩空气压力，自动调节，以适应各种烟气温度条件。机组在A、B侧烟道各平面布置6个喷嘴，每个喷嘴前端设有电动调节阀，根据喷嘴前的烟气温度自动调节流量，烟气温度不能完全满足120℃。

3.主烟道蒸发技术运行简况。

机组脱硫废水主烟道蒸发系统运行以来，有效解决了脱硫废水处理难度大、成本高的问题。单个喷嘴的最大流量为0.35m3/h，单个喷嘴的最大流量为4t/h，符合设计要求。随着煤电机组参与深度峰值调整的增加和时间的延长，也出现了一些问题。

3.1脱硫废水产量超过烟道喷洒蒸发能力。

由于烟气温度低于120℃，无法喷洒，深度峰值时间大幅增加，无法喷洒，导致脱硫废水无处可去，脱硫吸收塔循环会降低浆活性，影响脱硫效率；全部集中减少，成本过高。

3.2烟道积灰板结。

2021年4月，一台机组进行了D维修。检查空预器后，垂直烟道导流板近三分之一积灰，严重硬化，机组连续运行不到250天。分析原因包括深度峰值调整期间整体烟温低、废水蒸发不完全、双流体喷嘴流量大、雾化效果差、喷嘴位置偏差等。

解决主烟道蒸发技术存在的问题。

脱硫废水主烟道蒸发技术适用于入炉煤硫含量低的机组。某机组设计煤硫含量0.5%，核实煤硫含量1.0%，实际控制入炉煤硫含量不超过1.0%，尽量减少脱硫废水产量，减轻主烟道喷涂压力。

加强管理，在保证脱硫指标达标排放的基础上，避免排放指标过低。机组在运行监控屏幕上实时显示环保指标的小时平均值，引导运营商达到标准，调整环保指标。

加强双流体喷嘴的定期维护，每月至少检查一次喷嘴位置，进行雾化试验。

利用大修，优化烟道导流板，避免同段烟气温度偏差过大，导致局部蒸发热量不足。

在垂直烟道底部增加检查孔，及时清理积灰，避免堵塞烟道。

更换部分双流体喷嘴为新型小流量喷嘴，提高雾化效果。

湿式除渣系统可将部分脱硫废水引入渣仓，减少烟道喷洒量。

利用烟道余热，将脱硫吸收塔前的烟道余热加热油（或水），然后在废水喷射前释放热量，提高蒸发烟气温度；也可引入部分热一、二次风加热烟气，提高低负荷烟气温度。

及时处理脱硫废水，避免长期吸收塔循环浆活性显著降低，遇到煤硫突然增加，容易导致烟气硫超标的环保事件。

脱硫废水污泥粘度很大，需要在炉煤中干燥，否则容易造成输煤系统，原煤仓堵煤。

结论：综上所述，主烟道蒸发工艺处理脱硫废水实现零排放，在燃煤硫控制、烟道流场、确定喷雾位置、低负荷提高烟气温度、加强双流体喷嘴维护等合理回收脱硫废水方面，确保脱硫废水零排放，确保脱硫系统效率不降低，同时考虑烟道安全经济、综合管理。