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如何提高烟道蒸发的效率?

导读: 随着国家制度的严谨和国民环保意识的增强,“零排放”逐渐成为各行各业的排放标准,而烟道蒸发则是“零排放”工艺中的中流砥柱,具有设备少,占地小,投入小产出高的特点。

脱硫废水的处理一直以来就是环保治理的难点,传统的处理方法为“三联箱处理+澄清”,三联箱主要包括中和、反应和絮凝三部分,其对脱硫废水中高浓度的硫酸根及氯离子等并未达到良好的去除效果。在国家对已建和新建的燃煤发电站要求脱硫废水实现“零排放”的政策下,新型的“零排放”工艺包括以“预处理”、“膜系统”浓缩、“反渗透”过滤、“立式降膜MVR蒸发器”蒸发、结晶等为核心的处理工艺段组合逐渐兴起,利用废水浓缩方法固然能实现废水的回收利用,但其能耗较高,但脱硫废水的产量相对较小,投入高产出小,缺乏实际应用价值。

而烟道蒸发技术作为“零排放”工艺中的中流砥柱,具有设备少,占地小,投入小产出高的特点。烟道蒸发采用喷嘴将电厂脱硫废水进行雾化,喷入电厂空预器与除尘器之间的烟道内,利用烟道内高温烟气将雾化后的废水液滴蒸干,形成细小固体颗粒结晶随烟气灰尘进入除尘器被捕集,达到脱硫废水零排放的目的。合金喷嘴作为烟道蒸发系统的常用设备,可以控制雾化粒径较细,其布局是工艺成败的关键。

美国NTG公司专注于流体技术的研发和转让,在喷嘴流道设计方面具有独到的技术优势。NTG模拟设计平台可可视化计算分析烟道内烟气流动状况,优化合金喷嘴的布局。

一.单向流的分析:流动方向和速度

当选择的管道转弯比较平滑时,计算结果显示在工况条件下管道内流体在经过转弯角时,会产生一定的速度分布差异,且在靠近拐角的内侧速度较大,总体流动的速度分布比较均匀。因此,采用管道蒸发处理脱硫废水时,如果是选择现有的管路,应选择直段长、拐弯平滑的管道。如果是重新设计的管道,则在设计管道时,应留出足够的蒸发距离,为了避开现场障碍物管道必须拐弯时,也需要注意管道不能有急弯。

二.喷雾蒸发过程可视化分析

喷雾蒸发过程的可视化结果显示,喷入的废水不仅可完全蒸发,而且喷入的废水不会使烟气温度产生明显变化(图中颜色对应温度)。

对比两张图片发现,喷雾在气流的作用下,可以随着管道发生拐弯,但是依然有一部分在完全蒸发之前撞击到了管壁上,产生管壁腐蚀的风险,管壁腐蚀最可能发生在管道的下壁面;而重新调整布置喷嘴后,喷入的废水不仅可实现完全蒸发,而且能有效地减缓喷雾撞向管道下壁面的问题,减管壁腐蚀的风险。


三.撞壁分析

对调整布置后的过程重新进行喷雾的撞壁分析发现,新的布置方案明显减缓了两侧管道壁面上因为喷雾撞壁引起腐蚀的风险;新的布置方案对管道下壁面的喷雾撞壁问题明显改善,不论撞壁影响的管壁面积也好,峰值量也好,均明显减小。                    这些可视化的分析,皆源于NTG公司的CFD模拟计算,实践证明,通过模拟计算并指导合理的工程设计是可以完全实现脱硫废水充分蒸发而不产生废酸和积垢。除此之外,NTG模拟设计平台还能做什么呢?

设备本身的研发:对喷嘴、除雾器等单体设备的设计研发来讲,可以仿真设备的压力、管径、流量、内部型线对设备性能的影响、新型设备性能模拟验证和评估、缩短新设备开发速度和寻找设备运行故障的原因;

吸收塔的优化:对真个脱硫吸收塔内烟气流动的仿真模拟,直观展示烟气在塔内的全过程状态;

提高EPC技术实力:可视化整塔的工况。

 因此,优化脱硫废水烟道蒸发中喷嘴系统布置状况,可保证水雾完整覆盖烟道,与烟气充分接触并蒸发,且避免烟道腐蚀和积垢的产生。

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