0 概述

哈密燃機(jī)電廠通過引入上游蘭炭尾氣廠的荒煤氣作為燃?xì)忮仩t的燃料，上游荒煤氣含水率高，大量含酚廢水流入現(xiàn)場。正常蘭炭生產(chǎn)中產(chǎn)生的荒煤氣應(yīng)該經(jīng)熱環(huán)水和冷環(huán)水兩道淋洗后再通過捕焦除油處理送至后續(xù)處理單元。而上游企業(yè)目前荒煤氣處理流程實際僅有熱環(huán)水淋洗，沒有冷環(huán)水淋洗過程，從而造成荒煤氣的出口溫度高(現(xiàn)場實際荒煤氣溫度約為70 ～80 ℃，正常經(jīng)過冷環(huán)水淋洗后應(yīng)該低于50 ℃)，并且含水量很高，造成大量含酚廢水進(jìn)入廠內(nèi)，并對廠內(nèi)后續(xù)荒煤氣處理系統(tǒng)造成很大影響。該廢水成分見表1。水中含有高濃度的COD、酚和氨氮，因沒有得到有效處理，已嚴(yán)重制約了公司的正常生產(chǎn)。

1 含酚廢水處理工藝

幾十年來，關(guān)于煤氣發(fā)生爐含酚廢水的處理，始終是困擾煤氣站的環(huán)保難題，從事工業(yè)煤氣設(shè)計研究的專家們經(jīng)過長期的研究與探討，雖然摸索到了一些行之有效的處理方法，取得了一定的效果，但是仍存在諸多不足之處

。

對于煤氣站的含酚廢水處理一般分為兩個階段：

預(yù)處理階段，該階段旨在除去廢水中的大部分懸浮物及焦油等；

螺旋水冷壁是近幾年來出現(xiàn)的應(yīng)用在超臨界及以上直流鍋爐上的一種新工藝。螺旋管圈水冷壁管組合率較低，吊裝極為困難，吊裝加固工作量大。鍋爐螺旋水冷壁的組合安裝，與垂直管排水冷壁的組合安裝有較大差異，由于螺旋管的焊口分散排列，給管排的對口找正和安裝焊接增加了較大難度。超臨界鍋爐的螺旋水冷壁安裝是鍋爐安裝的關(guān)鍵路徑項目，是整個鍋爐受熱面安裝中的重點和難點，水冷壁組合安裝工期的長短決定了超臨界鍋爐整體水壓試驗工期的長短。下面以某電廠鍋爐為例，對螺旋水冷壁的安裝技術(shù)進(jìn)行探討。

脫酚處理方法是含酚廢水處理的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。脫酚處理方法通常有蒸汽化學(xué)脫酚法、蒸汽脫酚法、焚燒法、溶劑萃取脫酚法、磺化煤吸附法、生化法、調(diào)制水煤漿治理法和燃煤鍋爐治理含酚廢水。

在川西北根據(jù)地黨組織、革命政權(quán)的領(lǐng)導(dǎo)下，各少數(shù)民族群眾積極投入到支援紅軍的籌糧活動中，為紅軍提供了大量的糧食和牛羊等牲畜，少數(shù)民族群眾對紅軍的大力支援是紅軍成功解決糧食問題的關(guān)鍵。

1)預(yù)處理方法

在煤氣站中已經(jīng)應(yīng)用的預(yù)處理方法有自然沉降分離法、機(jī)械過濾法、化學(xué)混凝沉淀法、電解浮選法、離心分離法、加酸破乳焦油渣吸附法、加壓溶氣氣浮法、射流氣浮法、負(fù)壓脫酚法等。

其中，自然沉降分離法，可直接設(shè)置在煤氣站的循環(huán)水工藝系統(tǒng)中，雖然效果不是十分理想，但運行成本較低，被大多數(shù)煤氣站作為含酚污水預(yù)處理方法所采用。其它方法則必須在另行設(shè)置的設(shè)備中進(jìn)行處理，相對而言處理費用較高。

2)脫酚處理方法

（1）依托水資源發(fā)展小水電經(jīng)濟(jì)。漳河水庫總庫容21.13億m3，年平均凈來水量7.04億m3，除保障工農(nóng)業(yè)及生活生態(tài)供水外，還有部分水資源可用于水力發(fā)電。目前小水電站總裝機(jī)容量近萬kW，供區(qū)涉及荊門、當(dāng)陽兩市11個行政村，自供區(qū)與華中電網(wǎng)并網(wǎng)運行，保障供區(qū)生產(chǎn)生活用電及漳河工程管理局防汛抗旱等用。近年來，漳河小水電先后完成了小水電代燃料項目、增效擴(kuò)容項目和防汛抗旱變電站建設(shè)以及部分輸配電設(shè)施改造任務(wù)，利用漳河水庫灘涂建設(shè)光伏發(fā)電項目，實現(xiàn)“以光補水，水光互補”，有效緩解水資源短缺情況下的電力保障問題。

脫酚處理階段，其目的是將預(yù)處理后的廢水中大部分酚類物質(zhì)及部分有機(jī)物質(zhì)脫除。

根據(jù)對上述幾種常規(guī)治理煤氣站含酚廢水方法的分析，可以看出，影響并制約煤氣站含酚廢水常規(guī)處理方法推廣應(yīng)用的因素主要有以下幾點：

在開展大豆油脂的微生物發(fā)酵實驗之前要合理選擇材料和儀器。采用東北大豆配合萬能粉碎機(jī)進(jìn)行粉碎，獲得豆粉，同時要用到枯草芽孢桿菌、經(jīng)過選育篩選出的可產(chǎn)蛋白酶且性能相對穩(wěn)定的菌株、斜面培養(yǎng)基、濃度為0.05%的硫酸鎂、濃度為0.1%的磷酸二氫鉀、濃度為2%的瓊脂以及濃度為97.85%的玉米糖化液。

（2）受自身脫酚工藝及脫酚效率要求的影響，常規(guī)處理含酚廢水方法的運行成本都比較高。

（3）除焚燒法外，其余幾種方法的目的都是旨在去除污水中的酚類物質(zhì)，但脫酚后的水也并非純凈水體，因為即使是經(jīng)處理后水中的含酚量達(dá)到了排放標(biāo)準(zhǔn)，此水也不一定能夠排放，這還要視水中其它有機(jī)化合物、無機(jī)鹽類等的含量是否達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)而定。

對照組采用傳統(tǒng)教學(xué)，由帶教老師講解操作步驟、注意事項及相關(guān)知識，并在模擬人中操作示范，學(xué)生旁聽學(xué)習(xí)，然后進(jìn)行自由操作練習(xí)，老師逐一檢查指導(dǎo)，確保每一位學(xué)生都接受同等條件的操作訓(xùn)練，時間為60學(xué)時。

（4）脫酚效率不高，治理不徹底，容易形成二次污染，這也是制約某些脫酚方法推廣應(yīng)用的另一個關(guān)鍵所在。

將含酚廢水噴入焚燒爐，使酚類有機(jī)物在1 100 ℃左右的高溫下，發(fā)生氧化反應(yīng)，最終生成CO

和H

O 等小分子排放，此法工藝簡單，操作方便。因此以燃?xì)忮仩t摻燒含酚廢水在技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上可行，是符合哈密燃機(jī)電廠目前自身特點的有效處理方法

。

2 含酚廢水摻燒的數(shù)值仿真和數(shù)據(jù)處理

2.1 數(shù)值求解方法

通過對燃燒過程中的質(zhì)量守恒、能量守恒、動量守恒、組分平衡和反應(yīng)動力學(xué)的基本規(guī)律的研究，建立了燃燒過程中的流動、傳熱、傳質(zhì)和燃燒現(xiàn)象及各子過程的數(shù)學(xué)模型。燃燒過程的控制方程是復(fù)雜的非線性偏微分方程，僅能用迭代法求其近似解，因此，建立正確的物理模型后，關(guān)鍵在于是否能夠建立適當(dāng)?shù)那蠼夥椒ā?/p>

在使用有限體積法建立離散方程時，很重要的一步是將控制界面上物理量及其導(dǎo)數(shù)通過節(jié)點物理插值求出，目前主要有中心差分、一階迎風(fēng)格式等離散格式。

一階迎風(fēng)格式考慮到流動方向的影響，不會引起解的震蕩，本研究中選用該方法求解。SIMPLE算法是目前工程中廣泛應(yīng)用的一種流場計算方法，它屬于壓力修正法的一種。本研究中采用該方法。

一般計算30 000 步后開始收斂，然后僅保留NOx計算方程，對NOx生成進(jìn)行計算。

（1）除蒸汽脫酚法和焚燒法外，其余幾種處理方法對污水預(yù)處理的要求都很嚴(yán)格，而且自身工藝也比較復(fù)雜，一次投資較大，對于一些中小型煤氣站而言難以承受。

杜爾公司是一家國際領(lǐng)先的提供機(jī)械和工廠成套設(shè)備的集團(tuán)公司。杜爾公司的主營業(yè)務(wù)分成4個部分：涂裝與總裝系統(tǒng)部設(shè)計、建造涂裝車間以及總裝車間；應(yīng)用技術(shù)部提供機(jī)器人自動噴漆、粘合和密封產(chǎn)品；測量與加工系統(tǒng)部生產(chǎn)的設(shè)備和系統(tǒng)應(yīng)用于平衡和清洗工序、發(fā)動機(jī)及傳動系統(tǒng)的制造和汽車總裝；清潔技術(shù)系統(tǒng)部，致力于凈化廢氣、提高能效。

2.2 數(shù)據(jù)處理方法

如圖1，將爐膛出口水平煙道的入口作為爐膛出口，計算完成后，統(tǒng)計該截面的溫度作為爐膛出口煙氣溫度，而含酚廢水的燃燒時間也是從其噴口開始計算，到爐膛出口截面的時間。

同時，在本研究中，對加入和不加入廢水進(jìn)行對比，通過比較研究加入廢水后對鍋爐溫度分布的影響。

對各層燃燒器中心水平截面、OFA 噴口中心水平截面、含酚廢水噴口水平截面、爐膛縱截面的溫度、流速、O

濃度、NOx 濃度、H

O 濃度進(jìn)行分析，繪制各截面的云圖，并對某些數(shù)據(jù)進(jìn)行單獨分析。

接收現(xiàn)場數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，根據(jù)特定的計算方式給出相應(yīng)的指令，這一部分稱之為運算部分。邏輯控制部分：與現(xiàn)場設(shè)備相連接，接收運算部分的動作指令，判斷現(xiàn)場設(shè)備的實際運行狀況并將新的動作指令分別下發(fā)給各終端，使其按照要求單獨動作或者聯(lián)動動作。這2個部分互有區(qū)別，不應(yīng)混為一談。

2.3 仿真結(jié)果分析

經(jīng)計算，不摻燒含酚廢水爐膛出口溫度為1 004.9 ℃（與設(shè)計爐膛出口溫度1 002 ℃接近），爐膛最高溫度約為1 500 ℃，摻燒含酚廢水后爐膛出口溫度為975.3 ℃，爐膛最高溫度未改變。

從表2 中可以看出，加入含酚廢水使?fàn)t膛出口煙氣溫度下降約29.8 ℃。由于廢水是從爐膛上部噴入，摻燒含酚廢水對爐膛內(nèi)的燃燒影響較小，爐膛下部的溫度分布幾乎沒有影響。通過縱向中截面與含酚廢水截面的溫度云圖的對比，明顯可見，含酚廢水加入后爐膛上部的溫度發(fā)生了明顯的變化，爐膛上部溫度變得更加平均，整體溫度偏差降低。

以上三件雇工契約，都是使用中統(tǒng)鈔做為雇傭金，而不是像上文蒙古文文書所寫的那樣，采用支付糧食的方式。按照蒙古文契約反映的情況推測，雇傭關(guān)系可能發(fā)生在亦集乃路城市居住的蒙古人與鄉(xiāng)居蒙古人之間，被雇傭的蒙古人更樂于接受用糧食(包括種子)做為雇工的報酬。

由圖2 所示的含酚廢水噴口的流線，可以計算含酚廢水在爐膛內(nèi)的停留時間，黃色面表示爐膛出口截面，流線經(jīng)過該截面，表示廢水液滴越過爐膛邊界。經(jīng)計算，含酚廢水在爐膛內(nèi)的最短停留時間約為3.1 s，其中90%以上的液滴在爐膛的停留時間大于4.0 s，其主要原因是爐膛上方前部有一個較大的回流區(qū)，液滴在該回流區(qū)內(nèi)停留時間較長。根據(jù)溫度云圖的顯示，可以得到停留的溫度區(qū)間在850 ℃以上，因而可以認(rèn)為完全分解。

對鍋爐燃燒效率和NOx排放進(jìn)行統(tǒng)計，燃?xì)饣就耆紵琋Ox 排放量約為350 mg/m

，該型鍋爐在燃用蘭炭尾氣時，燃燒效率高，NOx排放較低。

根據(jù)溫度分布，對典型燃燒器噴口軸線方向上溫度進(jìn)行統(tǒng)計，如圖3 所示，在燃燒器噴口0.14 m處，已經(jīng)形成了一個約700 K的回流區(qū)，該回流區(qū)可以對燃?xì)膺M(jìn)行加熱，在距離噴口約0.93 m 的位置，形成了溫度為1 000 K 的高溫回流區(qū)，燃?xì)鈴拇颂庨_始進(jìn)行燃燒。因而該種型號的燃燒器可以形成穩(wěn)定的高溫回流區(qū)。

3 結(jié)論

通過數(shù)值模擬計算得出以下結(jié)論：

軌道車輛的運行距離比較短，經(jīng)過站臺的數(shù)目比較多，在其運行的過程中車門始終處于不停的開關(guān)狀態(tài)，這就使得車門的控制元件容易受到磨損，從而也就提高了故障出現(xiàn)的頻率。軌道車輛車門系統(tǒng)的故障程度基本上都是依據(jù)車門開關(guān)的遲鈍、經(jīng)過站臺時候停留的時間延長、到了車門應(yīng)該開啟的時候無法正常打開等情況來定的。從近年來城市軌道交通發(fā)展情況來看，軌道車輛車門系統(tǒng)的常見故障大體上可以分為兩類：

1） 不摻燒含酚廢水爐膛出口溫度約為1 004.9 ℃，爐膛最高溫度約為1 500 ℃，燃燒器形成穩(wěn)定的回流區(qū)，滿足穩(wěn)燃的條件。

2）摻燒含酚廢水后爐膛出口溫度降低約29.8 ℃，摻燒含酚廢水溫度區(qū)間在850 ℃以上，含酚廢水在爐膛的停留時間最短為3.1 s，含酚廢水中的酚類物質(zhì)可以被完全分解。

根據(jù)數(shù)值模擬計算的結(jié)果，噴入爐膛內(nèi)的含酚廢水在850 ℃以上的高溫?zé)煔鈪^(qū)域停留時間超過3 s，滿足焚燒爐關(guān)于需要在850℃以上高溫?zé)煔鈪^(qū)域停留2 s 以上的規(guī)定。另外，根據(jù)電廠對收集的鍋爐排放煙氣中冷凝水的分析結(jié)果，其COD 小于20 mg/L，NH

-N小于10 mg/L，酚小于5 mg/L。因此，通過噴入鍋爐摻燒處理含酚廢水的脫酚效果顯著。此焚燒處理方法能夠滿足環(huán)保要求，并且是適合哈密燃機(jī)電廠當(dāng)前環(huán)境特點的有效處理方法，取得了較好的環(huán)境效益、社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。

[1]劉俊逸，張宇，張蕾，華麗，曾國平，楊昌柱. 含酚工業(yè)廢水處理技術(shù)的研究進(jìn)展[J].工業(yè)水處理，2018(10).

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