摘要：为了降低费用，国内部分电厂利用湿式捞渣机来消耗脱硫废水，本文对该方案的可行性进行了论证，对脱硫废水引入渣系统的蒸汽成份利用模拟平台进行了试验和研究。采用湿除渣系统的电厂在严格控制水量的前提下可以利用湿式捞渣机来消耗高含盐废水，从而减轻后续处理的压力。
关键词：湿式捞渣机；高含盐废水；成分分析
1引言
通过对脱硫废水的水质进行全分析可知，脱硫废水中Ca2+、Mg2+、K+、Na+、Cl-、SO42-六种离子总成的无机盐占无机盐总量的比例超过98%，而且这些无机盐均是非挥发性的无机盐，也就是说，这些无机盐不会随着部分水分的蒸发而进入水蒸气中。针对刮板捞渣机的运行工况，渣水的温度一般为60℃左右，不存在剧烈的沸腾反应，也不会产生沸腾反应导致的液滴被蒸汽带走的机械携带作用，只有在炉渣落入渣水中的短时间内，产生渣水飞溅和高温炉渣快速冷却引起的小面积沸腾会导致少量的液滴被蒸汽机械携带。通过上述分析可知，理论上，只会有极少量的盐分随着炉渣落水而产生的机械携带进入蒸汽而进入炉膛，另外通过与热机专业交流和讨论，水蒸气和盐分进入炉膛后，在炉膛中与烟气混合后，随烟气排出，与烟气中的飞灰量和水蒸气比较，这些无机盐固体量和水蒸气量都是可以忽略不计的，并且炉膛中的温度很高，含有大量的水蒸气，不会出现液态的水，也不会出现腐蚀，所以从理论上分析，这些水蒸气和无机盐分对炉膛的影响应该是忽略不计的。
2试验过程
为了考察脱硫废水引入湿渣系统后产生的蒸汽成份，搭建了模拟炉膛在不同工况下重点考察Cl-、SO42-的携带情况，掌握脱硫废水中的主要离子进入炉膛的比例。
2.1试验内容
本试验分别在不同掺混比例、不同的灰水比（灰的质量/水的体积比，单位为g/L）、不同温度梯度下考察Cl-和SO42-的机械携带情况。掺混比例选择脱硫废水与工业水的掺混比分别为1：0和1：1两种工况；灰水比选择150：2，100：2，70：2，50：2四种工况；温度梯度选择50℃、60℃、70℃三种工况。
表2-1 试验水质指标
2.2试验装置
试验采用小型自制模拟炉膛系统，如图2-1所示。包括模拟炉膛温控系统、粉煤灰加热系统、模拟炉膛、脱硫废水循环系统、水冷却系统、冷凝液接收器和尾气接收器等。试验平台采用不锈钢体（304）模拟炉膛空间，内有加热控制系统控制炉膛温度，冷凝器接收器采用实验室广口瓶，冷凝液密封保存。尾气直接用烟气测定仪，直接进行在线分析。具体的试验过程包括：
a.在模拟炉膛中加入一定量的冷渣水（分别为现场取回的回收冷渣水、海滨电厂采用的海水以及脱硫废水）；
b.将不同电厂提供的灰渣进行质量称取，然后利用马弗炉加热到出渣口温度，迅速将灰渣加入灰渣接收器，使其产生大量灰渣蒸汽。
c.灰渣蒸汽经过冷凝器冷凝到预先测量质量的冷凝液接收器中。
d.不溶性气体利用烟气测定仪，直接进行在线分析。
图2-1 模拟炉膛系统
2.3结果分析
a.不同灰水比蒸汽携带分析
高温灰渣落入炉膛中，冷渣水将灰渣冷却的同时，冷渣水吸收大量的热量，变成蒸汽，蒸汽会对杂质大量携带不同掺混比例下Cl-和SO42-携带系数如下图所示。
图2-2不同灰水比下Cl-和SO42-携带系数
蒸汽的携带氯离子量随着灰水比的降低逐渐减小，70：2时达最小，对氯离子的携带量最少为132.96mg/L；在灰水比为50：2时，携带的硫酸根含量最小，携带量最少为212.97mg/L。综合考虑，选取携带氯离子、硫酸根量综合考虑，灰水比为70：2时，此时对氯离子的携带量为132.96mg/L、对硫酸根的携带量为234.24 mg/L。
b.冷渣水温度对携带离子量的影响
不同温度下Cl-和SO42-携带系数如下图所示。
图2-3 Cl-和SO42-的携带系数与温度的关系
不同温度的冷渣水冷却灰渣时，灰渣的温度高达900℃，故吸收热量的差别不大，对硫酸根的携带系数基本相同。由于氯离子的半径较小，容易被蒸汽携带，在50℃时，携带量最小为129.16mg/L，但考虑到电厂实际运行情况，选取70℃为宜，此时蒸汽对氯离子的携带量为132.96mg/L。
c.出口处尾气成份分析
试验过程中，在尾气收集瓶的出口处连接烟气分析仪，在蒸发过程中对烟气的成分进行实时分析，蒸汽成份如表2-2所示。
表2-2 尾气成份分析（mg/L）
在蒸发过程中脱硫废水中的氨氮受热从水中溢出，产生大量的氨气和氮氧化物。试验表明烟气中氨气的含量在166～253mg/L之间，氮氧化物的含量在20～65mg/L之间，氨氮来源于灰渣和脱硫废水，在200℃下，氨气不能与氮氧化物发生反应，随着温度的升高，溶解度降低，从水中溢出，被蒸汽携带，大量存在于冷凝液中。
3结论
通过搭建模拟平台和现场调研、试验等方式，重点考察了湿渣系统引入脱硫废水后对渣系统水量平衡的影响、对捞渣机本体腐蚀的影响、对灰渣回收再利用的影响、蒸汽携带成份的分析等四个因素。通过调研、分析和研究，发现将脱硫废水引入湿渣系统是消耗脱硫废水的一个稳定耗水点；适量加入脱硫废水后会降低湿渣水系统的碱度，对本体的腐蚀在可接受范围内；对渣的回收利用影响有限，调研国内将灰渣再利用的几个项目未发现加入脱硫废水对其有负面影响；其蒸汽携带进入炉膛的成份较少，因此对锅炉本体的影响也有限。
作者简介：
胡治平，1982.2-高级工程师，现从事环保化学专业管理工作。
论文作者:胡治平,何欣,张海军
论文发表刊物:《基层建设》2018年第30期
论文发表时间:2018/11/15
标签：炉膛论文; 废水论文; 蒸汽论文; 成份论文; 烟气论文; 温度论文; 水蒸气论文; 《基层建设》2018年第30期论文;