燃煤电站脱硫废水“旁路烟气余热蒸发浓缩减量+高温气体干燥”工艺对主系统的影响分析

随着国家及社会各界对环保问题越来越重视,煤电企业也加大了对水处理的相关研究力度。目前,大多数燃煤电厂均采用湿法脱硫工艺,产生的废水处理问题面临全新的挑战。某热电厂安装了一套耦合蒸发脱硫废水“零排放”系统,采用“旁路烟气余热蒸发浓缩减量+高温气体干燥”的工艺路线,即利用低温烟气余热及少量热二次风对脱硫废水进行蒸发浓缩及干燥处理,废水干燥后的盐随热风进入电除尘前烟道,与烟气混合后一起进入电除尘。文章围绕该系统运行后对锅炉烟风系统以及主要环保设施造成的影响做了探讨,旨在探索和论证该工艺的各种不确定性和可能存在的影响,以便后续逐步完善。

脱硫废水浓缩液旋转喷雾蒸发及其产物特性研究

在旋转喷雾蒸发中试平台上开展了脱硫废水浓缩液喷雾蒸发试验研究,分析了不同工况、不同浓缩倍率的废水雾化液滴群蒸发特性,并对蒸发产物进行了微观形貌、组分的表征及吸湿性测试。结果表明:在相同入口烟气条件下(360℃温度、500 m^(3)/h体积流量),随着废水浓缩倍率增加,塔内平均温度略微提升,塔出口水汽体积分数降低,当气液比大于9500 m^(3)/m^(3)时,旋转喷雾蒸发工艺对不同浓缩倍率的脱硫废水具有良好的适应性,均能保证产物含水率低于2%;低浓缩倍率的脱硫废水蒸发产物盐分占比较小,吸湿性较弱,但高浓缩倍率废水蒸发产物中的结晶盐含量显著增加,具有较强的吸湿性。

渗透汽化用于脱硫废水浓缩减量的实验研究

探讨了渗透汽化工艺用于脱硫废水浓缩减量的可行性与工艺优势。结果表明,膜渗透通量最高可达13.8 L/(m^(2)·h),水回收率超70%时膜渗透通量达7.4 L/(m^(2)·h),渗透汽化出水水质稳定,出水电导率<50μS/cm,COD<20 mg/L。同时考察了阻垢剂对膜污染的抑制效果,在50%水回收率之前,阻垢剂的使用使得平均膜渗透通量提升22.5%。

脱硫废水蒸发浓缩过程中的沸点研究

为给燃煤电厂脱硫废水蒸发浓缩工艺系统中浓缩塔浆液的排出时机和排出量的调控提供指导。本文采用4种主要溶液(MgCl_(2)、MgSO_(4)、NaCl、Na_(2)SO_(4))试验模拟脱硫废水蒸发浓缩过程,研究蒸发浓缩过程中离子浓度与沸点升高之间的相关性。结果表明,不同盐类溶液在相同浓度下沸点上升顺序依次为MgCl_(2)、NaCl、MgSO_(4)和Na_(2)SO_(4),MgSO_(4)和Na_(2)SO_(4)在浓度达到0.4 mol/100gH_(2)O和0.3 mol/100 gH_(2)O左右时结晶析出,MgCl_(2)难以结晶析出;当NaCl达到饱和浓度后,溶液沸点的上升取决于MgCl_(2)浓度,溶液沸点可达76℃以上;晶种的加入降低了结晶的起始温度,蒸发结晶后期,溶液中主要为高溶解度的MgCl_(2),当溶液密度达到1.3~1.4 g/mL后,停止蒸发浓缩并冷却至常温,可析出大量晶体,可避免过多热量消耗;为维持浓缩塔的稳定运行,浆液的饱和温度在64.5~68.5℃之间,浆液的饱和蒸气压保持在18~20 kPa之间,在废水浓缩结晶后期提高固液分离效果,有利于提升泥饼的质量和滤液的循环再利用效率。

燃煤电厂脱硫废水多效蒸发浓缩工艺研究

多效蒸发技术是实现脱硫废水浓缩的一种重要手段,但在工业应用中存在着容易结垢、运行稳定性差等问题。本文首先利用实验室实验装置研究了脱硫废水蒸发浓缩过程中的密度随浓缩比的变化特征,提出了浓缩比-密度预测公式,基于中试平台开展了不同工况条件下脱硫废水多效蒸发浓缩系统的运行特性研究,并将试验结果应用于工程项目中。结果表明:废水中石膏晶种的存在降低了换热器表面结垢风险;提高脱硫废水流速有利于提高脱硫废水溶液与蒸汽之间的换热效率,且可以减少固体悬浮物在管壁侧的沉积。基于晶种法的多效蒸发废水零排放技术可以实现脱硫废水6倍以上的浓缩。

脱硫废水低温高效蒸发浓缩技术分析

低温高效蒸发浓缩技术在脱硫废水处理中是一个革命性的方法,其主要目的是为了从脱硫废水中高效地去除杂质。利用多效蒸发技术或机械式蒸汽的再压缩技术,使废水在较为降低的温度中得到蒸发浓缩,这有助于降低能源消耗并提高工作效率。这项技术经过预处理、在低温下的蒸发、浓缩、冷凝回收等一系列工艺步骤,达到了废水净化的目的。质量管理方法包括对原材料废水、蒸发过程、浓缩物废水及其排放和回收的监控。这项技术在电力、冶金及化学工程这些领域都展现出了广大的应用潜力。

烟气余热蒸发处理锅炉脱硫废水技术的开发及应用

针对炼化企业污水“近零”排放难以消纳高盐高氨氮脱硫废水的问题,研发利用锅炉烟气余热在烟道直接蒸发脱硫废水的流态模型,开展废水液滴粒径、雾化角度、烟速、烟温等变量对液滴完全蒸发时间、蒸发距离的数值模拟研究和小试实验,完成烟道蒸发室的工业结构设计,并经过2个阶段的废水工业化试运行,验证了该技术的合理性和可行性。对试运行过程中出现的问题进行了客观的分析评价,提出了必要的整改措施,开创了脱硫废水低成本、低能耗环保处理的新途径。

2×1050 MW机组火电厂脱硫废水深度处理工艺分析

为实现某2×1050 MW机组燃煤电厂的全厂废水零排放,文章对脱硫废水深度处理工艺进行了研究,首先详细对比了“离子置换浓缩处理+高温烟气喷雾干燥”和“低温闪蒸浓缩+旋转雾化旁路蒸发干燥”处理工艺,其次结合工业应用实例比较了二者的优缺点及技术经济性。比对结果表明,这2种技术路线均具有可行性。其中,“离子置换浓缩处理+高温烟气喷雾干燥”工艺的投资成本约为6168万元,吨水运行成本为56.97元;“低温闪蒸浓缩+旋转雾化旁路蒸发干燥”的投资成本约为6481万元;热源采用余热的吨水运行成本为41.79元,采用蒸汽的吨水运行成本则为77.07元。如拟作为科技创新项目,推荐采用“离子置换浓缩处理+高温烟气喷雾干燥”工艺;如拟作为技改项目,则推荐“低温闪蒸浓缩+旋转雾化旁路蒸发干燥”工艺。

脱硫废水零排放的现状及旁路烟气干燥处理技术分析

本文深入探讨了脱硫废水零排放的现状,分析了该行业面临的挑战以及政策和法律框架下的具体要求。文章比较了蒸发结晶、烟道喷雾和旁路烟气干燥三种脱硫废水处理方法,从预处理要求、热源、风险、投资成本及固体副产品处理等方面进行了综合对比。经过详细评估,选择旁路烟气干燥法作为最佳方案,并详细描述了基于该技术的方案设计细节。结果 表明,调整脱硫废水零排放技术对于确保系统稳定性、安全性以及提升设备质量和使用寿命至关重要。

利用火电厂废热对脱硫废水蒸发浓缩工业性中试零排放实验研究

现行常规处理的火电厂脱硫废水,设备故障率高、难以去除重金属离子和无法去除氯离子等诸多缺点。本实验利用电厂余废热对脱硫废水进行常温蒸发,对实验前后水质测试可知,实验减量浓缩效果显著,该技术的热交换过程温升小,蒸发过程全部发生在蒸发单元的气相和液相的界面,基本消除了结垢风险,对系统进水水质要求低,可根据电厂脱硫废水的实际情况仅需简单调整p H值即可进行蒸发处理,节省了大量的药剂费用,由于属于常温常压范围,大大降低了高含盐量条件下的设备腐蚀风险,减少了设备制造成本,使废水零排放技术的大规模推广成为可能。

基于混合模型的脱硫废水旁路蒸发系统能耗特性

脱硫废水旁路蒸发系统抽取部分空预器入口热烟气会使锅炉效率降低、煤耗增加。为了实现对抽取热烟气造成能耗增加的精准预测,提出了一种机理模型与人工神经网络有机结合的混合模型预测方法。采集广东某660MW电厂的运行数据作为样本,以空气预热器进口的风温、空气的流量、抽取烟气量、抽取烟气温度、锅炉负荷以及给煤量6个参数作为输入,建立了用于预测经过空气预热器空气换热量的BP神经网络模型,对不同隐含层结构进行模拟计算,分析比较确定了网络的最优结构是6-9-1,最终模型的决定系数R^(2)是0.99478,预测模型的相对误差在1%附近波动,整体预测效果较好。在此基础上结合机理模型,针对机组负荷波动及抽取烟气量波动的典型工况进行了能耗预测,获得了旁路蒸发系统能耗的定性规律。

脱硫废水低温烟气余热浓缩过程中组分变化及腐蚀风险

脱硫废水浓缩减量有利于降低旁路高温烟气蒸发工艺煤耗,但针对脱硫废水浓缩过程中的组分变化及腐蚀风险鲜有报道。利用低温烟气余热浓缩平台研究了脱硫废水浓缩过程中水质变化,并采用粒度分析仪及微观形貌表征手段分析了浓缩期间固体析出特征,并使用年腐蚀速率表征了不同金属材料在浓缩废水中的腐蚀风险。结果表明:随浓缩进行废水电导率持续增加,最高可达45 mS/cm,其pH最低可下降至1~2;浓缩过程中多数离子浓度呈线性增长趋势,但受结晶析出和共存离子影响,Ca^(2+)和SO_(4)^(2-)浓度存在波动;浓缩期间析出颗粒存在团聚现象,分布逐渐从单峰分布转变为双峰分布,峰值粒径从12μm上升至75μm;金属材料腐蚀速率与废水浓缩倍率及环境温度相关,当浓缩倍率为4.5倍,水浴温度40℃时,304不锈钢在浓缩脱硫废水中腐蚀速率(0.127 mm/a)低于20#碳钢(1.211 mm/a),耐腐蚀性能更好。

脱硫废水蒸发系统对燃煤电厂水平衡及氯平衡的影响

以某电厂脱硫废水旁路蒸发系统作为研究对象,全面分析了该系统对全厂水平衡及氯平衡的影响。结果表明:废水蒸发造成脱硫塔入口烟气温度降低2~5 K,且可在一定程度上降低工艺水的用量;旁路蒸发系统投运后,约有3%氯离子再释放为气态HCl,造成干燥塔出口氯质量浓度提升至75.6 mg/m^(3);剩余的氯引入飞灰中,造成主烟道飞灰中氯质量分数上升至1 mg/g;虽然飞灰中氯含量有所增加,但对电厂粉煤灰综合利用的影响十分有限。

燃煤机组脱硫废水液滴蒸发的盐壳效应数值模拟

针对脱硫废水烟道喷雾蒸发过程,采用欧拉-拉格朗日方法建立了烟气和液滴两相流动及传热传质模型,并利用该模型对某电厂330 MW机组的脱硫废水烟气喷雾蒸发过程进行了数值模拟。通过考虑脱硫废水在蒸发过程中表面形成的盐壳层导致的热导率差异,分析了余热烟气温度和烟气流速对纯水液滴和含有5μm厚度盐壳层的60μm液滴群蒸发特性的影响。结果表明,传热传质差异导致纯水和含盐壳层液滴蒸发特性差异;在所研究的烟气温度范围内,含盐壳层液滴完全蒸发时间均长于纯水液滴完全蒸发时间,且此差异随着初始烟气温度的升高而变小;随着烟气流速变大,2种液滴群完全蒸发时间变短,且这一影响因素对含盐壳层液滴的影响更大。

660MW超超临界燃煤机组脱硫废水雾化蒸发零排系统运行对锅炉热效率的影响

脱硫废水是燃煤电厂在生产运行中产生的污染物,为了保护生态环境,需对其进行净化处理。热烟气蒸干技术因系统稳定、效率高被广泛用于脱硫废水处理,部分电厂采用旋转雾化蒸发技术实现脱硫废水零排放。为评估该蒸干系统对锅炉热效率以及空气预热器性能的影响,以660 MW超超临界燃煤机组为研究对象开展现场实验,在400 MW蒸干系统投运和退出工况、660 MW蒸干系统投运工况下测量锅炉排烟温度以及烟气成分,对入炉煤、飞灰、炉渣、脱硫废水进行化验分析。通过反平衡热效率计算方法得到各工况的热效率,并根据冷端综合温度与空预器性能修正计算结果评价各工况下空预器性能。结果表明,400 MW负荷下,退出蒸干系统时热效率为95.11%,投运蒸干系统时热效率为95.08%,系统投运降低了0.03%的锅炉热效率;400 MW负荷下系统处理废水流量为4.72 m^(3)/h,660 MW负荷下系统处理废水流量为6.93 m^(3)/h,高负荷下投运系统可以抽取更少的烟气来处理更多脱硫废水,投运系统更为有利;系统投运后灰渣的含碳量发生变化,这表明蒸干系统运行会对锅炉燃烧产生影响;系统投运期间空预器冷端综合温度较低,运行时需要注意空预器压差,避免发生空预器堵塞危害机组安全运行。

脱硫废水液滴蒸发过程中氯迁移转化特性

为探究脱硫废水旁路热烟气蒸发技术中氯的释放特性,基于单液滴蒸发实验研究了温度、pH、金属阳离子对脱硫废水液滴蒸发过程中氯迁移转化特性的影响,对比不同废水之间氯释放特性的差异。结果表明:氯离子释放存在3个阶段,即自由水蒸发阶段、壳层不稳定阶段和氯盐热分解阶段,气态HCl的释放主要发生在壳层不稳定阶段;温度升高会促进氯的挥发,尤其是在壳层不稳定阶段,温度升高会导致显著的氯损失;当pH从3增加至9,氯从溶液中挥发进入气相的比例由42.50%降低至25.60%;金属阳离子对氯释放的促进作用大小为Mg^(2+)>Ca^(2+)>Na^(+),含氯结晶盐尤其是MgCl_(2)·6H_(2)O热分解产生的HCl是气相氯元素的重要来源。

火电厂废热蒸发浓缩脱硫废水中试零排放实验研究

现行常规处理的火电厂脱硫废水,设备故障率高、难以去除重金属离子和无法除去氯离子等诸多缺点。实验利用电厂余废热对脱硫废水进行常温蒸发,对实验前后水质测试可知,实验减量浓缩效果显著,该技术的热交换过程温升小,蒸发过程全部发生在蒸发单元的气相和液相的界面,基本消除了结垢风险,对系统进水水质要求低,可根据电厂脱硫废水的实际情况仅需简单调整pH值即可进行蒸发处理,节省了大量的药剂费用,由于属于常温常压范围,大大降低了高含盐量条件下的设备腐蚀风险,减少了设备制造成本,使废水零排放技术的大规模推广成为可能。

基于反应工程法的脱硫废水液滴蒸发特性数值研究

采用数值模拟方法研究了干燥塔进口烟气温度、进口烟气流量、塔径对某燃煤电厂脱硫废水旋转喷雾蒸发设备中液滴蒸发特性的影响。为完善液滴蒸发传热传质模型,使用反应工程法(REA)中的液滴表观活化能函数描述液滴的传热传质过程,并将其编译到离散相计算过程中。结果表明:提高进口烟气温度与进口烟气流量,可缩短液滴的蒸发停留时间和竖直蒸发距离;增大干燥塔塔径可延长高温烟气在塔内的停留时间,增大旋流强度,进而加快液滴的换热蒸发过程。

低温低压脱硫废水蒸发物性模拟研究

根据谱尼-脱硫废水水质分析,电厂脱硫废水中盐的主要种类为含Na^(+)、Mg^(2+)的氯盐,主要不溶物为CaCO_(3)。利用Aspen Plus软件对低温低压脱硫废水的蒸发特性进行数值模拟,结果显示,脱硫废水的泡点温度随着溶液含盐量的增大而升高;在相同的泡点温度下,NaCl溶液的质量分数要大于MgCl_(2)溶液以及两者的混合盐溶液的质量分数;随着溶液含盐量的增大,沸点升高值呈逐渐上升趋势;随着温度的升高,蒸汽压呈逐渐上升趋势;而随着溶液中盐浓度的升高蒸汽压呈下降趋势,均小于纯水蒸汽压,且温度越高与纯水在相应温度下的蒸汽压相差越多。数值模拟结果和文献中试验数据进行对比,结果显示,NaCl溶液模拟值与文献值基本相符,MgCl_(2)和NaCl混合盐溶液蒸汽压模拟计算值曲线在从文献中查找到的纯MgCl_(2)和纯NaCl溶液的曲线之间,证明此模拟方法拟合程度较高,可为实际应用提供指导。

低温三效蒸发工艺中脱硫废水蒸发特性研究

脱硫废水蒸发特性是低温三效蒸发工艺参数确定的重要指标,通过蒸发实验,研究了脱硫废水蒸发速率与废水悬浮固、含盐浓度、密度间的关系,确定了系统最佳运行状态下的出料浓度。实验结果表明:脱硫废水悬浮固低利于废水蒸发,废水中固体颗粒可为盐分结晶提供晶种,颗粒冲刷作用降低了列管结垢风险,综合考虑蒸发效率和降低列管结垢风险,进水悬浮固建议为4%;脱硫废水蒸发速率随着含盐浓度的增加而降低,且含盐浓度越大蒸发速率降低得越快,可能与溶液黏度、溶液表面张力以及离子水合数有关;脱硫废水蒸发速率与溶液密度负相关,当溶液密度超过1400 kg/m^(3)时,蒸发速率显著下降,能耗明显增加,综合考虑系统高效运行和压滤机压滤效果,建议出料密度为1400 kg/m^(3)。浓缩倍率是低温三效蒸发系统工艺设计的重要指标,浓缩倍率与原水悬浮固负相关,应根据原水悬浮固及出料密度确定浓缩倍率进而完成三效蒸发系统总体设计。