脱硫废水多效闪蒸浓缩 + 高温烟道雾化蒸发技术应用中改进提升研讨

引言

脱硫废水是当前电厂比较突出的问题，可溶盐的处理难题是问题核心。当前闪蒸技术、雾化干燥技术应用成首选，并越来越普及，该工艺的在运维思路在电力系统内属于新颖技术，对运维提出新的挑战，本研讨给脱硫废水零排新技术的营运提供更好的运维建议，提高运行稳定性有现实的指导意义。

1. 行业现状

当前绿色能源占比不断扩大，成本降低，火电受煤碳市场影响较大，已没有成本优势，脱硫废水传统的处理成本越来越突出，同时由于传统的工艺无法解决或处理工艺复杂、费用高，国家对环保的管控，追求绿色效益成趋势。同时随着环保的提升，脱硫指标的严控，对脱硫废水的处理和消纳提出更高的要求，原有的脱硫废水处理逐步的边缘化或作为辅助系统方式运营，老式脱硫废水处理从根本上实现不了零排，因成本高、操作复杂、处理后的危废量大等逐步显淘汰的趋势，在此背景下近年来废水零排已经成为大多数电厂选择方向，同时涌现出不同的工艺路线，目前最直接、简单的工艺采取多效低温闪蒸浓缩 + 干燥塔雾化蒸发技术，该工艺路线也是最成熟、稳定、长效选择，操作简单，没有危废的产生，成为一些电厂的首选。

相比之下，单一的多效低温闪蒸浓缩 浓缩后的高盐废水无法解决、消纳，对前些年选择该工艺的电厂已经很深刻的认识；单 干燥塔雾 的选择 受机组负荷及锅炉运行工况影响较大，现行的竞争电价机制下显现的经 浓缩 + 双流体蒸发技术技术有“前出力大后出力小”弊端，同时双 燥塔雾化蒸发技术，改善单一处理的弊端，完全可以根据不同电厂的脱硫废 行配套设计， 较宽的处理能力、稳定性、低成本、清水回用率高同时回用水品质也高深受行业青睐

2. 工艺流程

多效低温闪蒸浓缩 + 干燥塔雾化蒸发技术由两个分单元执行，先浓缩后蒸发。目前行业浓缩采用三效闪蒸工艺居多，运行稳定；干燥雾化采用干燥塔高速旋转雾化蒸发技术。

2.1 三效闪蒸系统

2.1.1 三效主系统主要包括一效、二效、三效分离系统，每套系统内都由一台分离器、一台加热器和一台强制循环泵组成。

从废水给料泵而来的废水，首先进入到一效分离器。在一效分离器中，废水经一效强制循环泵均匀地通过一效加热器加热管内壁，从下向上流动，废水在加热管内完成吸热，返回至一效分离器。一效分离器在相对应的负压下沸腾，蒸汽析出，形成汽液两相共存的沸腾区，蒸汽在沸腾区内分离，能量随蒸汽带走到二效换热器，给二效提供能量。剩余的液相继续通过强制循环泵进入加热器吸热，回流蒸发，循环运行蒸汽不停的产出。

二效运行原理同一效，蒸汽带着能量到三效换热器，给三效进行换热，提供能量

三效运行原理同一效、二效，不同之处，三效的蒸发后的汽温度较低，采取直接冷却的方式回冷凝罐，由泵直接打出，回用到其他系统。

2.1.2 负压系统

真空是三效低温闪蒸系统实现的根本，关键辅助设备为真空泵，由真空泵给一、二、三效分离器提供负压，运行中成阶梯型，自然平衡。

2.1.3 排除系统

排除系统包括一二效联通管、二三效联通管、浓相排出泵、清水排除泵、浓盐水箱等。

2.1.4 动力系统

可采用蒸汽、热水等作为三效的驱动能量来源。蒸汽一般采用辅汽、抽汽、烟道预热蒸发蒸汽等。

2.1.5 废水供应系统

废水系统包括废水箱、废水泵、预热器等

2.1.6 冷却水系统

冷却系统是三效的稳定运行的重要设备，尾气冷凝器、空冷器、机封水等。

2.2 干燥塔雾化蒸发系统

干燥塔雾化蒸发系统主要包含：烟道系统、干燥塔、雾化器、供料系统、冷却系统等

3. 现工艺流程运用中遇到的问题

3.1 腐蚀性的大

脱硫废水大量的无机盐Cl-、SO4 2-、Na+、Ca2+、Mg+ 等离子，PH 在5-7。废水浓缩设备均与高盐废水接处，根据不锈钢耐腐蚀的原理，结合多年经验，建议三效设备采用 2205 以上材质，废水供给管道采用 316L 材质，浓盐水管道采用2205 以上材质。

3.2 磨损大

三效系统主要磨损产生原因为腐蚀+ 磨损，重点部位为弯头，建议弯头采用2205 以上材质；控制好来水的含固量5% 以下，对废水旋流器的压力做好调整或选用较清洁的滤液水；调整好系统内泵的流速；控制好三效浓缩后的密度。

3.3 管道泄漏

3.3.1 焊接质量问题，要求管道焊接采用氩弧焊工艺，并按照焊接工艺卡实施。

3.3.2 法兰泄露问题，密封垫采用氟橡胶、四氟垫等耐腐蚀材质，废水系统不建议采用石棉、金属缠绕垫。

3.3.3 阀门选型错误，极易出现内漏问题，废水、浓盐水管道冲洗水阀门的门板采用316L 以上材质。

3.4 真空度不够

3.4.1 真空泵出力不足，可能原因设备本身问题，水环温度过高。

3.4.2 三效系统有漏点，整套启动前对三效系统进行气密性试验，压力0.2MPa。3.4.3 真空泵抽取点有热蒸汽流动到泵体内，真空度越低沸点会越低，末端冷凝水箱温度高。二三效换热器冷凝水出口没有设计水封，设计不合理造成未利用的蒸气直接泄漏到末端冷凝罐。

3.4.4 真空泵防临界抽气流通面积过大。

3.5 真空度不稳定

3.5.1 真空泵的水环温度变化引起，一般发生在补水期间，补进的水温度一般在 20 度左右（除盐水或工水一般温度稳定）。

3.5.2 蒸汽不稳定，一效蒸汽供给突然增大，造成热量传递不平衡，一效急剧下降，此时应立刻关闭蒸汽供给，带能量平衡后缓慢投入蒸汽。

3.5.3 三效系统有人误动作对外排空门，该种状态一般有异响，及时排除。

3.6 电导率异常

3.6.1 过渡沸腾，大于设计出力，热量过大，起泡严重，甚至冒顶，要求在设计出力以下运行。

3.6.2 废水水质变化、三效设备分离器内壁因起泡、液位变化，污染内壁，需要定期冲洗，必要时加消泡剂，停机注清水静泡。

3.6.3 对三效内除沫装置需要冲洗。

3.6.4 起泡严重适当喷洒冲洗水，减少起泡起沫问题。

4. 运行常遇到其他紧急情况

4.1 液位异常

异常增高：检查负压是否不在正常范围内；是否有其他补水异常降低：检查是否有连锁未触发；是否有排空；

液位计失准：如果强制循环泵的电流出现波动，一般认为不失准，查找原因。

4.2 压差异常

真空泵原因：检查真空泵是否正常；

供热量原因：系统供热过量一效负压急冷却原因：空冷器缺水或异常；

多效蒸发的压差异常：热量输入大、浓缩密度过高、废水是否浓缩饱和状态、真空度不稳定、内部流通不畅、热交换器堵塞；

其他原因：检查是否有漏点，是否有误动作；

4.3 电导率异常、迅速变大

一般控制在600 以下，大于800，取样必要时切换到废水箱；

检查系统出力：出力过大超过设计值25T/ 小时；

检查真空度是否有波动：具体分析原因；

4.4 真空泵突然停运

检查末端冷凝罐水位是否有超量程，满水位现象；检查电气，分析原因。无异常或排除故障后可启动或切换另一台真空泵，启动前关闭热源输入，检查一、二、三效的负压情况，现负压与运行负压无异常偏差（短时间停运），可以直接启动；如果负压与正常运行负压偏差较大，需要对三效进行降能、排热、制冷，具体操作：断热源，自然运行，自然冷却；打开排空降低液位；补充温度较低的冲洗水，待三效温度到36 度以下可以直接启动真空泵。

4.5 强制循环泵跳闸

分析原因，如因液位联锁引起，密度在1200 以下，停运一小时内，可以直接启动；如果其他原因查明后确认条件后再启动。

一般为排除系统问题，检查排除系统的阀门开关、泵是否正常运行等，迅速启动排除系统；检查联锁保护，是否正常。

4.7 供料泵压力降低到正常值以下

4.8 出料泵出力下降。

4.9 干燥塔雾化器异常。

4.9.1 雾化器振动值变大：废水泵停用，关闭浓盐水泵入口门，打开冲洗水进行冲洗 20 分钟以上，与运行状态一致。

4.9.2 振动大跳机：直接停运系统，关闭高温烟气入口门，关闭出口门，雾化器停运吊出对雾化盘进行清理；或直接投运冲洗水冲洗，如不能及时投运冷却水及其他冷却系统不能停运，做好应对措施。

4.10 烟气停运

直接停止废水供给，进行清水冲洗，连锁保护停止冲洗，雾化器运行处于冷却空转状态，确认烟气温度降到50 度以下，可以停止雾化器冷却运行状态，正常后进行冲洗，无异常后正常投运。

5. 工艺改进方法

鉴于脱硫废水复杂性，同时多年实践经验对该工艺提出几点改进方案：

5.1 从工艺流程出发

有些人认为三效的出力只关注能吸收来的热量多少，包括中间换热面积、速度等，未充分的考虑最后做完功的能量怎么去平衡，低负荷时该问题不显现，一旦到了高负荷该问题非常突出，严重影响三效闪蒸的出力、可持续时间，工况会越来越差，直到逼停。

分析：二效换热器冷凝水、三效换热器冷凝水均为温度较高的成品水， 三效分离后的蒸汽进入空冷或尾气冷凝器等装置，温度较低，三种水汇合 低温度的成品水。实际中，在低负荷是平衡的，在高负荷时一、 效分离 高，对应的二效、三效加热器的冷凝水温度也会升高，三效后的冷凝水温较为 8KPa（以太原为例）时，沸点约为33 度，该沸点极易达到，同时夏季会更明显。 成沸腾后的蒸汽进入真空泵造成，水环温度升高，负压逐渐下降，三效出力逐渐下降，造成整体出力不达标的假象。

改进方向：

1、二效换热器、三效换热器冷凝水进行二次冷凝，可以考虑增加换热装置，例如：废水预热器、闭式冷却装置等。

2、汇合后的成品水进行整体冷却。

3、真空泵水环冷却水稳定，选大出力泵，水环水能够平衡掉尾气冷凝水罐内流入泵体的能量。

4、尾部冷凝水泵采用热水泵、活塞泵，减少汽蚀带来的噪音和磨损。

5.2 从整体布局上

从成本角度出发，采用空冷器或冷却器工艺工艺路线的，建议尾气空冷器布置在地面，优点：可以考虑一二效做功完的冷凝水或不凝结蒸汽直接进空冷或冷却器；设计对热量的总投入和后续总冷却量计算简单。空冷器的投入体积较大，效果好，动力设备多，散热效果好等特点；冷却水采用常用闭式水或其他冷源，动力设备少，维护量少。

脱硫废水零排大多改造项目场地有限，布置非常拥挤，建议真空泵布置在二层以上，减少了 0 米布置拥挤状态；尾气冷凝罐可以布置到0 米以下，0 米层布置阀门控制组等。

5.3 干燥雾化系统的几点建议

5.3.1雾化器下的烟气下旋风筒由于流速高且含灰量大，磨损量大，检修不易，需要对该部位设计进行改进。

5.3.2 烟气挡板门建议采用单板，双板随密封性好，安装位置选择不对，容易积灰卡涩。

5.3.3 双机单塔建议出口上弯隔绝门布置在上弯斜段，不会有积灰问题。

5.3.4 低温烟道返回空预器后烟道易从烟道顶进入，一般该位

5.3.5 保温的优化设计，减少抽取烟气和干燥塔的温损。

总结

低温闪蒸工艺 + 旋转雾化干燥适用条件相对宽广，对废水成分的要求不高，介质能源为低温低压蒸汽，旋转雾化干燥有一定量的烟气热源。工艺系统简单，从已建成的该工艺工程操作简单，故障率低，运行维护成本低，满足各类工矿企业，目前在脱硫废水处理领域已成功应用，未来也将是其他行业有条件企业的首选。

参考文献：

[1] 霍俊羽《现代化工》2024 年第9 期《电厂脱硫废水回用及零排放技术研究进展》

[2] 钟熙，颜智勇 . 电厂脱硫废水处理研究进展探讨 [J]. 广州化工，2015，(5):58-59，110.

[3] 王治安 , 林卫 , 李冰等 . 脱硫废水零排放处理工艺 [J]. 电力科技与环保 ,2012,28(6):37-38.

[4] 吴志勇 . 废水蒸发浓缩工艺在脱硫废水处理中的应用 [J]. 华电技术 ,2012,(11):63-66.