哈爾濱發電廠脫硫廢液噴霧蒸發技術

宋志成 中國華電集團哈爾濱發電有限公司

一、背景和意義

（一）脫硫現狀

目前，哈發公司采用FGD石灰石——石膏濕法煙氣脫硫工藝，此工藝具有脫除煙氣中硫的效能高、運行穩定可靠、適用的煤種范圍廣、SO2吸收效果佳、設備運轉穩定和反應劑普及且價優等諸多優點，是目前世界上應用最廣泛、技術最成熟的煙氣脫硫、除塵技術，約占國內燃煤機組已安裝FGD機組容量的90%以上。

（二）脫硫廢液的來源

哈發公司是外購325目石灰石粉與水混合制成反應劑。反應劑經石灰石漿液泵輸送至脫硫塔，由漿液循環泵輸送至噴淋層由上向下噴淋，與由下向上的煙氣行交叉接觸，并在接觸過程中將其中的SO2、CaCO3、O2、H2O發生化學反應，生成石膏，從而除去煙氣中的SO2，完成煙氣脫硫的目的。在去除SO2的過程中會產生一定量的脫硫廢液，此廢液會經過旋流裝置進入濾液罐。

（三）脫硫廢液的特性

脫硫廢液與燃煤中含有物質及系統有關，燃煤中的化學元素在燃燒過程中與氧會進行化學反應，轉變成不同的化學物質溶于漿液中，不容水的較大顆粒產物隨爐渣排出，細小部分及二氧化硫及其他成分會在壓力、熱力等作用下與煙氣進入脫硫塔內，并且留存在漿液收集區域內。

脫硫廢液主要特點：

（1）pH值：一般在4.0～6.0之間，顯弱酸性。

（2）廢液成分：粉塵和CaSO3、CaSO4等。一般在1-3%之間。

（3）金屬離子：汞、鎘、鉻、鉛、鎳等重金屬離子。

（4）SO4-、Ca4+、Mg2-、Cl-、F-等離子。

二、項目研究內容

本項目研究的主要目的是以哈爾濱發電廠為應用背景，采用廢液噴射方法處理脫硫廢液，使該系統能夠達到處理電廠脫硫廢液的目的。噴射烘干工藝不但具有設備簡單、占用空間小、易改造、并對原煙道響很不大、投入小產出高的特點,而且廢液中的鹽類通過煙氣熱量轉變成蒸汽與飛灰融合成為固態,再由電除塵器收集解決廢液中CL-的排放問題。

此工藝是將脫硫廢液輸送到過濾罐中處理，經過濾液罐裝置物理處理后，其中的雜質＞10μm的將被分離出來，處理后水的雜質量降低到0.5%以下并由廢液泵打入廢液緩沖罐。廢液過濾罐會定期進行自動反沖洗，反沖洗水將輸送至石膏脫水系統中。經過固液分離處理后的廢液通過泵，將廢液緩沖罐中的廢液打到除塵器入口煙道中的霧化噴射裝置中。廢液在霧化噴射裝置中被充分霧化后噴進煙道，在高溫的作用下急速蒸發。同時廢液中的鹽脫水形成細小的晶體隨煙氣進入除塵器，并與飛灰一同進入除塵器中并被分離出來。水蒸氣隨煙氣進入脫硫吸收塔繼續循環處理。

三、脫硫廢液噴霧蒸發可行性分析

（一）對飛灰的影響

根據脫硫廢液的情況，廢液中含有可溶性物質不會超過50000mg/L（正常情況下不會超過30000mg/L），脫硫廢液的生成量為2.8m3/h，結晶的生成量計算后最大為140kg/h。電廠除塵器前煙道的煙氣量為294713Nm3/h（單臺機組），粉塵濃度為40g/Nm3，由此計算出生成的灰量為11788.52kg/h（單臺機組），在除塵效能99%以上的情況下生成的灰量為11670.63kg/h（單臺機組），三臺機組的總量為35011kg/h。考慮到脫硫廢液零排放工程改造后生成的結晶鹽量為140kg/h，其分量占灰總量的0.39%，并不影響干灰的品質。

（二）對煙氣溫度的影響

根據脫硫廢液的水質情況，廢液中2.8m3/h，煙溫140℃，煙氣量為294713Nm3/h（單臺機組）；

如噴射到三臺機組，煙溫降低到131.6℃；

如噴射到二臺機組，煙溫降低到127.45℃；

2.8m3/h的脫硫廢液噴射到2臺機組時，煙溫降低到127.45℃，高于酸露點。

（三）對煙氣濕度的影響

脫硫廢液2.8m3/h，對煙氣的含水量影響很小，不會對下游設備產生影響。

四、脫硫廢液系統調試

脫硫廢液系統結果：

1.對脫硫設備的影響由于廢液噴入煙道后會改變煙氣溫度、煙氣含水比例等特性，但是影響量不大，在設計標準狀態下，在投入四只噴槍，噴射1噸脫硫廢液，煙溫約下降六度，濕度略有上升趨勢但不明顯。

2.對除塵設備及影響除塵器的主要運行參數為電氣參數，其中電場的一、二次電流、電壓及布袋壓差無明顯變化。

3.煙道內金屬構件老化及積灰情況為了觀察煙道內噴射后積和腐蝕情況，煙道側壁無腐蝕情況，基本無機會情況噴槍有結灰，但無堵塞。

五、結論

脫硫廢液煙道蒸發系統是由霧化噴嘴、脫硫廢液管路系統、空氣管路系統、過濾系統4部分組成，由于部分閥門采用手動，系統無法進行邏輯控制系統集中控制。建議在機組大修時補裝原設計的相關設備后，能夠提高系統的可靠性。

脫硫產生的廢液在經過煙氣烘干后，其中的重金屬離子和其他一些離子會轉變為晶體，大部分進入干灰中，而相對較少的隨飛灰回到脫硫塔內，持續噴射過程中塔內Cl-濃度下降明顯，并不會在脫硫塔內大量聚集，更不會對自然環境造成其他污染。脫硫廢液霧化蒸發設備的改造中，通過對比脫硫系統原煙溫度、煙氣含水量以及除塵器各電場的電氣參數、布袋壓差、原煙氣、凈煙氣中塵的濃度在系統運行前后的變化，試驗證明，廢液處理設備對我廠脫硫、除塵系統的正常運行，并沒有產生相關的不良影響。