脱硫废水烟气蒸干技术蒸发状态分析

0 引言
　　浙能长电于2016年开始实施运用脱硫废水烟气旁路蒸发技术过程，经历了脱硫废水水质的多重变化，期间发生了多种塔内湿灰粘壁板结问题，最终通过分析和运维控制得以良好解决。通过总结经验，发现干燥塔内部湿灰粘壁板结问题与干燥塔内废水蒸发状态密切相关。

1 脱硫废水在干燥塔内蒸发过程分析
　　浙能长电脱硫废水烟气旁路干燥塔处理脱硫废水的工艺流程为：脱硫废水经废水泵输送至雾化器，雾化器上方布置有烟气分布器，分布器环形出口正对雾化器雾化盘。经雾化器雾化后的脱硫废水以微小液滴的状态高速喷出，在雾化盘附近与烟气分布器环形出口的集中高温烟气流进行强裂传热传质交换。在此部位，废水液滴经蒸发后粒径和速度大幅下降，烟气温度也大幅降低至略高于出口温度。废水液滴穿透烟气流后，残余的微小液滴在塔内余热蒸干，在残余液滴抵达塔壁和干燥塔出口前实现完全蒸干，此过程基本为降速干燥过程。

2 脱硫废水在干燥塔内蒸发的各种影响因素

2.1 脱硫废水中固体颗粒物的影响
　　大多数燃煤电厂脱硫废水取至废水旋流站、而废水旋流站的废水来至石膏旋流站，因此石膏浆液品质和旋流站分离效果决定着废水含固量。脱硫废水含固量的大幅上升将造成澄清器超处理能力运行的问题，进而造成进干燥塔的脱硫废水含固量上升。进干燥塔的脱硫废水含固量上升后，将导致雾化器配水盘局部堵塞和废水液滴含固量上升等问题。

2.1.1 雾化器配水盘局部堵塞的影响
　　雾化器配水盘局部堵塞后，将造成进入雾化盘的脱硫废水分布不均，影响雾化器运行平衡性，造成雾化器动静磨损加速，甚至损坏雾化器。雾化器配水盘局部堵塞后，还会造成雾化盘通流处局部过处理量，影响局部的雾化效果，雾化液滴颗粒变大后，更加容易穿透高温烟气流、液滴在塔内降速效果减弱、后续的降速干燥过程时间加长，导致部分废水液滴在塔内得不到及时蒸干，最终造成塔壁和出口处湿灰粘壁板结的问题。

2.1.2 废水液滴含固量上升的影响
　　废水液滴中的含固量主要为石膏成分，含固量上升后，废水蒸发过程中的降速阶段将偏离纯水蒸发模型。石膏固体的存在将造成废水液滴重量增加，液滴在塔内降速效果减弱，液滴更加容易在未蒸干前达到干燥塔壁面。

2.2 脱硫废水中可溶性盐的影响
　　脱硫废水中含有大量的可溶性盐分。浙能长电脱硫废水中Cl离子近20000ppm，在冬季燃烧冬储煤时，由于燃煤喷洒防冻液的缘故，脱硫废水Cl离子甚至高达近40000ppm。脱硫废水盐分的升高直接导致废水饱和蒸汽压下降，造成干化所需的烟气温度提高，此外，废水含盐量的升高将加长降速干燥所需的时间。以浙能长电为例，当处理的脱硫废水Cl离子含量8000ppm以内时，干燥塔出口烟气温度只需控制135℃即可，但是当脱硫废水Cl离子含量达20000ppm时，干燥塔出口烟气温度需要控制到160℃才能保证干燥塔的正常运行。当冬季锅炉燃烧冬储煤时，干燥塔出口烟气温度提高到175℃时，仍然不能完全保证干燥塔长周期运行。

2.3 干燥塔安装尺寸的影响
　　有上述可知，实现脱硫废水在干燥塔内完全蒸干需要两个几何条件：一是有足够大的塔径，能够提供废水液滴足够的横向降速空间；一是有足够高的塔身，能够提供废水蒸发足够的时间。对比浙能长电#2、3、4干燥塔筒体的设计尺寸：#2塔Φ7.5m×13m，#3塔Φ7m×10.6m，#4塔Φ7m×11m，实际运行中#2干燥塔表现出了明显高于#3、4干燥塔的脱硫废水水质适应能力，#2干燥塔内部灰块板结的程度比另外两台塔明显减轻，这说明了干燥塔设计成较大的尺寸能较好地适应原水含固率的变化。

3 脱硫废水在干燥塔内蒸发状态参数分析和控制逻辑改进建议

　　以浙能长电为例，干燥塔直筒体分三层布置有6只温度测点、塔椎体布置有3只温度测点、塔出口布置有3只温度测点。正常运行中，干燥塔直筒体6个温度基本一致，略高于锥斗温度和出口温度。当运行中锥斗温度低于出口温度时，能够反映出脱硫废水在干燥塔内部来不及干化的问题，此时，干燥塔锥斗和出口烟道接口附件容易发生湿灰粘壁板结问题。但是运行中往往采用控制干燥塔出口烟气温度的方式控制废水量，而锥斗温度采用定值保护的方式，这种控制保护就往往不能够及时反映出废水在塔内的蒸干情况。而且采用控制干燥塔出口烟气温度的方式控制废水量还容易因废水调节阀性能问题，造成调节废水量的频繁高低波动，因干燥塔烟气调节响应存在滞后性，进而造成干燥塔相对烟气量条件下的废水量频繁过喷。

　　对此，浙能长电总结并提出了废水量控制随机组负荷分段控制，并由干燥塔烟气调节挡板控制干燥塔椎体温度，同时引入干燥塔椎体温度小于出口温度的废水量闭锁增的控制逻辑思路。这样一来，干燥塔运行时的废水量波动问题得以了有效解决，同时也能够起到防止塔内废水来不及蒸干造成的锥体部位湿灰板结问题。

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