2015年4月16日，國務院發布了《水汙染行動計劃》(《水十條》)，國家將強化對各類水汙染的治理力度，脫硫廢水因成分複雜、含有重金屬引起業界關注。在此背景下，某些地區要求電廠關閉廢水外排日，實現脫硫廢水的零排放。

　　目前

，國內脫硫廢水零排放技術主要有3種，分別是蒸發池、蒸發結晶及煙道蒸發。蒸發池是通過自然蒸發減少廢水體積的一種方法
，在美國約有10餘個電廠應用此技術進行脫硫廢水的處理。蒸發池的處理效率取決於廢水水量而非汙染物濃度，因此
，該方法適用於處理高濃度、總zong量liang少shao的de含han鹽yan廢fei水shui。此ci外wai
，蒸zheng發fa池chi處chu理li廢fei水shui成cheng本ben低di，適shi用yong於yu土tu地di價jia格ge低di的de半ban幹gan旱han或huo幹gan旱han地di區qu使shi用yong。但dan是shi此ci技ji術shu需xu要yao做zuo防fang滲shen處chu理li
，且qie當dang廢fei水shui處chu理li量liang大da時shi，所suo需xu土tu地di麵mian積ji增zeng加jia
，處chu理li成cheng本ben增zeng加jia。為wei提ti高gao蒸zheng發fa池chi的de蒸zheng發fa速su率lv
，減jian少shao蒸zheng發fa池chi的de占zhan地di麵mian積ji
，可ke考kao慮lv采cai用yong機ji械xie霧wu化hua蒸zheng發fa。機ji械xie霧wu化hua蒸zheng發fa技ji術shu利li用yong高gao速su旋xuan轉zhuan的de扇shan葉ye或huo是shi高gao壓ya噴pen嘴zui將jiang廢fei水shui霧wu化hua成cheng細xi小xiao液ye滴di，通tong過guo液ye滴di與yu空kong氣qi的de強qiang烈lie對dui流liu進jin行xing蒸zheng發fa。在zai上shang世shi紀ji90年代，此技術已經應用於礦井高含鹽水及電廠高含鹽水的處理。但該技術存在液滴的風吹損失
，造成周邊環境的鹽汙染。

　　蒸發結晶技術主要包括3個步驟
，即預處理+膜/熱力濃縮+結晶:預處理主要是去除脫硫廢水中的硬度離子;濃縮主要是將脫硫廢水減量化，產生可用水和濃水;nongshuijingguojiejingqixingchengyanfenranhouhuishouliyonghuozhetianmai。zhengfajiejingjishushiyixiangchengshudejishu

，zaiguoneiwaidouyoubufenyingyong

，danjingjishangcunzaizhetouziheyunxingfeiyonggaodengwenti，xianzhilecijishudeguangfanyingyong。

　　煙yan道dao蒸zheng發fa技ji術shu是shi利li用yong氣qi液ye兩liang相xiang流liu噴pen嘴zui將jiang脫tuo硫liu廢fei水shui霧wu化hua並bing噴pen入ru空kong預yu器qi與yu除chu塵chen器qi之zhi間jian的de煙yan道dao中zhong，利li用yong煙yan氣qi餘yu熱re將jiang廢fei水shui完wan全quan蒸zheng發fa，使shi廢fei水shui中zhong的de汙wu染ran物wu轉zhuan化hua為wei結jie晶jing物wu或huo鹽yan類lei，隨sui飛fei灰hui一yi起qi被bei除chu塵chen器qi捕bu集ji。對dui於yu脫tuo硫liu廢fei水shui煙yan道dao蒸zheng發fa的de特te性xing，張zhang子zi敬jing等deng研yan究jiu發fa現xian脫tuo硫liu廢fei水shui的de蒸zheng發fa呈cheng現xian前qian期qi快kuai速su蒸zheng發fa和he後hou期qi緩huan慢man蒸zheng發fa的de特te點dian;康梅強等研究了煙道結構、煙氣溫度和噴霧粒徑等參數對蒸發特性的影響;張誌榮等研究了不同煙氣速度等對蒸發特性的影響;冉景煌等研究了不同物性液滴如酸堿液滴的蒸發特性。此外，對於煙道蒸發技術的可行研究，DENC等和JIANC等研究表明脫硫廢水煙道蒸發不會對除塵器產生負麵影響;劉勇等研究表明脫硫廢水煙道蒸發對除塵器出口PM2.5濃度影響不大。此外，脫硫廢水煙道蒸發降低了煙道溫度，減少了脫硫係統的水耗量。但煙道蒸發技術受限於兩方麵:處理廢水量少，且受鍋爐負荷影響大;不適用於除塵器前安裝煙冷器的電廠。

　　本研究涉及一種蒸發塔技術，可用於脫硫廢水的處理。蒸發塔工藝係統如圖1所示。脫硫廢水由料液泵輸送到蒸發塔頂部的霧化器霧化為霧滴;幹燥過程所需的氣體從空預器前抽取，經過氣體分布器後以一定角度進入蒸發塔頂部


，氣量可根據需要調整;經霧化器霧化的液滴和來自氣體分布器的熱煙氣在噴霧蒸發塔內相互接觸
、混合，進行傳熱與傳質，即進行幹燥;幹燥的產品與煙氣一起進入電除塵器
，隨粉塵一起被捕集。

　　該技術具有以下幾點優勢:1)實現脫硫廢水零排放，緩解電廠廢水處理的壓力;2)不受鍋爐負荷的影響，脫硫廢水的處理量取決於塔型設計
、引入煙氣量及煙氣溫度;3)易於在現有設備上進行改造，改造費用低;;4)操作簡單，運行費用低，且相對獨立於電廠現有係統
，方便檢修維護。但該技術仍然存在需要探究的問題:1)係統的蒸發特性
，其關係到塔型的設計;2)脫硫廢水處理量與抽取煙氣量的關係，其關係到係統的經濟性;3)係統對後續設備及飛灰綜合利用的影響，其關係到技術的應用前景。

　　benyanjiudajianlexiaoxingzhengfata，zhuyaotanjiutuoliufeishuidezhengfatexingjiduituoliufeishuidechuliliangyuyanqichouquliangdeguanxi

，bingjinxingliluntuidao。duiyuzhengfatajishuxiatuoliufeishuizhengfatexingdeyanjiu，youzhuyuyanzhengjishudekekaoxingjitajingtagaodesheji;脫硫廢水處理量與煙氣抽取量的推導，有利於探究技術的經濟性，二者都為蒸發塔技術的工業化應用做出重要的鋪墊。

　　1實驗係統及裝置

　　實驗係統如圖2suoshi
，tuoliufeishuijingliaoyebengshusongzhengfatadingbudexuanliuwuhuaqiwuhuaweiyedi，kongqijingjiareguanjiaredaoyidingwendutongguoqitifenbuqichengyidingjiaodujinruzhengfata，erzhezaipenwuganzaoshineixianghujiechuhunhe，jinxingchuanreyuchuanzhideganzaoguocheng，ganzaoxingchengdekeliwubeixuanfengfenliqibuji，feiqipaikong。

　　實驗所用蒸發塔設計參數參考傳統幹燥行業5 kg / h物料幹燥的標準塔型，塔徑為1. 1 m
，直筒高度為0. 8 m，灰鬥角度為60°;所用給料泵為雷弗BT101 L蠕動泵;蒸發塔黑點位置設置溫度探頭(天津吉星)，豎直方向距塔頂的距離分別為13 
、33 、53及76 cm，徑向方向距塔壁的距離分別為50 、33 、19及3. 5cm ;塔體外部用岩棉進行保溫(出日處保溫效果不好，因此，以塔體底部第2塊溫度表計為出日煙溫);塔頂設置霧化器和氣體分布器，其中霧化器為旋流霧化器，直徑為50 mm
，內置16個直徑3. 3 mm的圓形通道
，最大處理量為5 kg / h ;電加熱器功率為18 kW
，引風機為SINNEN 1. 5 kW高壓風機。

　　氣體分布器和霧化器的布置如圖3所suo示shi，熱re空kong氣qi通tong過guo若ruo幹gan進jin風feng管guan和he調tiao節jie閥fa的de控kong製zhi均jun勻yun進jin入ru進jin風feng通tong道dao中zhong，通tong過guo導dao流liu板ban的de調tiao節jie呈cheng一yi定ding角jiao度du旋xuan轉zhuan並bing與yu旋xuan流liu霧wu化hua器qi出chu來lai的de霧wu滴di進jin行xing充chong分fen接jie觸chu和he強qiang烈lie的de傳chuan質zhi傳chuan熱re反fan應ying。

　　霧化器霧矩的測量是將霧化器置於離地麵20 cm處，地麵鋪一層吸水紙，以霧化器正下方點為圓心，在吸濕紙畫出一個大的圓周，隨機間隔120°等角度取3條半徑作為測點(位置1-3 )進行測量。

　　2實驗結果及討論

　　2. 1蒸發特性

　　塔體溫度變化可以顯示不同區域內脫硫廢水的蒸發特性
，溫度下降越多
，說明此區域蒸發反應越激烈。

　　實驗所需脫硫廢水含固量為3. 92%，密度為1 019 kg / m-3。如圖4和圖5所示分別為為當氣體分布器導流板角度為30°和20°、進氣溫度為300℃、氣體通入量為160 kg/h時，隨著脫硫廢水給液量的不同，蒸發塔內溫度場的變化趨勢。對比圖4中(a)圖和圖5中(a)圖可以看出，當導流板角度為30°時，塔體高溫區集中在距塔頂53 cm的水平區域內;當導流板角度為30°時
，塔體高溫區集中在距塔頂76cm的水平區域內，說明隨著導流板角度減小
，高溫區呈現下移趨勢;對比圖4(c)圖和圖5中(b)圖可以看出
，隨著導流板角度的減少，主反應區也呈現下移的趨勢。

　　分別將圖4中(b)一(d)與(a)圖進行對比，可以看出霧化器下端(距塔頂13 cm處)溫降較大，從塔體中心向塔壁方向，溫度逐漸降低;隨(sui)著(zhe)噴(pen)入(ru)量(liang)的(de)增(zeng)加(jia)，貼(tie)近(jin)塔(ta)壁(bi)位(wei)置(zhi)和(he)塔(ta)體(ti)下(xia)部(bu)溫(wen)度(du)下(xia)降(jiang)開(kai)始(shi)明(ming)顯(xian)，說(shuo)明(ming)隨(sui)著(zhe)脫(tuo)硫(liu)廢(fei)水(shui)噴(pen)入(ru)量(liang)的(de)增(zeng)加(jia)，主(zhu)反(fan)應(ying)區(qu)同(tong)時(shi)向(xiang)塔(ta)體(ti)下(xia)部(bu)和(he)塔(ta)壁(bi)方(fang)向(xiang)偏(pian)移(yi)。蒸(zheng)發(fa)塔(ta)的(de)蒸(zheng)發(fa)量(liang)與(yu)塔(ta)徑(jing)關(guan)係(xi)密(mi)切(qie)
，當(dang)塔(ta)徑(jing)較(jiao)小(xiao)時(shi)，脫(tuo)硫(liu)廢(fei)水(shui)液(ye)滴(di)會(hui)粘(zhan)壁(bi)，造(zao)成(cheng)塔(ta)壁(bi)結(jie)構(gou)和(he)腐(fu)蝕(shi)。因(yin)此(ci)需(xu)要(yao)通(tong)過(guo)適(shi)當(dang)調(tiao)節(jie)，使(shi)得(de)液(ye)滴(di)在(zai)粘(zhan)壁(bi)之(zhi)前(qian)蒸(zheng)幹(gan)。

　　將霧化器取出
，置於地麵20 cm處
，地麵鋪一層吸水紙

，間隔120°等角度取3個測定
，無風狀況下，霧化器霧化半徑與給液量的關係如圖6所示，從圖6中可以看出，霧化器轉速為18 000 r / min的條件下，隨著給液量的增加，霧矩增大。

　　以3個位置的方差代表霧矩的均勻度，均勻度隨給液量的變化如圖7所示

，可以看出隨著給液的增加，霧化器的均勻度變差。

　　另外，霧矩的大小還有霧化器的轉速有關，如圖8所示。給液量為1. 5 kg / h ，隨著轉速的增加，霧矩呈減小趨勢。從圖中也可以看出，3個(ge)位(wei)置(zhi)的(de)霧(wu)矩(ju)差(cha)距(ju)較(jiao)大(da)
，其(qi)源(yuan)於(yu)霧(wu)矩(ju)的(de)不(bu)均(jun)勻(yun)性(xing)。但(dan)在(zai)實(shi)際(ji)運(yun)行(xing)過(guo)程(cheng)中(zhong)，為(wei)了(le)避(bi)免(mian)未(wei)蒸(zheng)發(fa)液(ye)滴(di)的(de)粘(zhan)壁(bi)
，往(wang)往(wang)以(yi)最(zui)大(da)霧(wu)矩(ju)作(zuo)為(wei)設(she)計(ji)與(yu)運(yun)行(xing)的(de)依(yi)據(ju)。

　　進風量為160 kg / h時，不同導流板角度下
，臨界粘壁給液量如圖9所示。塔徑一定的情況下
，通過進風量以及導流板的調節，蒸發塔處理量大大增加，從無風的2. 88 kg / h增加到進風量160 kg/h、導流板角度為20°的4. 38 kg / h ，處理量增加50%。

　　2. 2熱量衡算

　　如圖10所示為蒸發塔係統能量係統圖，以蒸發塔為研究對象
，進塔能量包括空氣帶入的能量
、物料帶入的能量及加熱器加入的能量
，出塔能量包括蒸發產物帶出的熱量、廢氣帶走的熱量及塔體損失的能量，根據物料和能量守恒
，可以計算出特定脫硫廢水處理量情況下
，所需空氣量及出塔溫度。圖10中:L一絕幹空氣流量(kg / h);I0一進口空氣焓值(kJ/(kg 幹空氣));x0一進口空氣濕含量(kg 水·(kg 絕幹空氣)-1);I1一進塔空氣焓值(kJ/(kg 幹空氣));x1一進塔空氣濕含量(kg 水·kg-1) ;I2一出塔空氣焓值(kJ/(kg 幹空氣));;x0一出塔空氣濕含量(kg 水·(kg 絕幹空氣)-1);G1一脫硫廢水流量(kg / h);Tm1一脫硫廢水溫度(℃);w1一脫硫廢水含水率;G2脫硫廢水蒸發產物質量流量(kg/h);Tm2 一蒸發產物溫度(℃);w2一蒸發產物含水率。

        參考幹燥理論，脫硫廢水蒸發過程中的物料守恒為:

       脫硫廢水蒸發過程中的能量守恒為:

       式中:I為空氣燴值(kJ·(kg 幹空氣)-1);x為空氣濕含量(kg 水·(kg 幹空氣)-1);T為空氣溫度(℃);Q為蒸發塔熱損失。

       對於實際電廠煙氣，其焓值為:

       式中:為實際電廠煙氣燴值(kJ· ( kg 幹空氣)-1);c為粉塵的焓值(kJ·(kg 粉塵)-1) ;k為煙氣中粉塵含量(kg 粉塵·(kg幹空氣)-1)。

       實驗過程中主要以熱空氣進行幹燥，粉塵熱值為0.

       脫硫廢水的焓值:

       蒸發產物的焓值:

       式中:Cm為蒸發產物比熱容(kJ·(kg·℃) -1) ;Cw為水的比熱容(4. 186 kJ·(kg·℃) -1)。

       塔體熱損失量:

       式中:K為總傳熱係數(kJ · ( m2 · h ·℃)-1);A為蒸發塔散熱表麵積(m2) 。

       實shi驗yan過guo程cheng中zhong發fa現xian，由you於yu塔ta體ti外wai部bu設she置zhi了le保bao溫wen層ceng，而er且qie在zai噴pen液ye前qian有you較jiao長chang時shi間jian的de預yu熱re，當dang塔ta內nei噴pen液ye溫wen度du下xia降jiang時shi
，塔ta體ti本ben身shen的de熱re反fan射she對dui塔ta內nei部bu有you再zai熱re作zuo用yong
，其qi再zai熱re熱re量liang為wei:

       進塔風量為160 kg / h，通過未噴液時塔體的能量損失推算塔體散熱係數，選取進氣溫度分別為200、 250、 300及325℃ ，探究不同噴液量下出日溫度的變化
，並與計算值進行對比
，其結果如圖11所示。從圖11中可以看出

，理論計算結果與實驗值是相符的。但隨著實驗的進行，理論值略大於實驗值
，其原因可能是塔體的再熱效應減弱。

　　以某電廠600 MW機組為例，空預器前溫度為350℃、煙氣量約200萬Nm3
、脫硫廢水處理量為7. 5 t/h，出塔煙溫設定為130℃，假設塔體設計與實驗蒸發塔相似，且熱能利用率達90 %
，則需抽取熱空氣量為107 296 kg絕幹氣體·h -1，考慮到實際煙氣中粉塵也會放出熱量
，因此實際煙氣值應略低於此數值。假設煙氣密度與幹空氣密度相同
，為1. 293 kg·Nm -3，則抽取煙氣量為82 982 Nm3·h -1，抽取量約占總量的4. 15%
，熱能損失較小，不會對電廠熱係統產生明顯影響。

　　3結論

　　benwentichuleyizhongxinxingtuoliufeishuilingpaifanggongyiyizhengfatajishu
，dajianlexiaoxingzhengfata
，yizhenshidetuoliufeishuijinxingshiyan，duicijishudezhengfatexingjirelianghengsuandengjinxingleyanjiu，jielunruxia:

　　1)在一定條件下，脫硫廢水主蒸發區域在塔體中心位置
，隨著噴液量的增加，主蒸發區域會向塔壁和塔體下部偏移;

　　2)氣體分布器的導流板角度可以決定塔體高溫區的位置
，導流板角度變小
，高溫區下移;

　　3)霧矩影響塔徑大小，其受給液量和霧化器轉速的雙重影響:給液量越大
，霧矩越大;轉速越大，霧矩越小;

　　4)適當調節調節導流板角度及進風量可增加脫硫廢水的處理量;

　　5)估算結果表明
，此技術所需熱煙氣量不大，不會對電廠熱係統產生明顯影響。