CN105271459B - 一种废液多相分离装置及其分离方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种废液多相分离装置及其分离方法，该装置包括雾化设备，雾化区，静压扩容区，发声装置，出灰口，装置入口与装置出口；其中雾化设备设置于装置入口下方的雾化区顶部，静压扩容区设置于雾化区下方并与雾化区相通，且静压扩容区的流通面积大于雾化区的流通面积，发声装置设置于雾化区，出灰口设置于静压扩容区底部，装置出口设置于静压扩容区的侧面。分离方法为将废液通过雾化设备雾化后再通过高温气流汽化，使废液中的固体微粒与水分分开，通过发声装置实现固体微粒团聚，再通过静压扩容区实现团聚后的固体微粒的加速下沉；气体通过装置出口排出，从而实现多相分离的目的。本装置通过运用高能量的发声装置、独特的静压扩容设计很好的实现了固液气等的分离效果。

Description

一种废液多相分离装置及其分离方法

技术领域

本发明涉及一种废液多相分离处理收集装置及方法，具体地说是一种可以用于火电、钢铁等相关领域的废液多相分离装置及其分离方法。

背景技术

当前，废水处理技术主要通过物理、化学、生物或几种方法的组合实现。一般情况下，单纯利用物理方法进行废水处理达不到相关环保要求，需要用化学或生物处理的方法组合使用，但生物、化学处理方法一般工艺比较复杂，如生物处理方法需要进行微生物培养，化学处理方法需要不断添加化学药品。近年来，针对一些诸如电厂脱硫废水等特定的废水处理，在化学处理方法的基础上，部分专业技术人员基于热力蒸发结合电除尘器固定有害物质的工作原理开发了一种废水零排放装置，这类装置主要在过滤、雾化等前置处理环节上存在方法上的差异。

中国专利CN201410397989.4公开了一种脱硫废水零排放的装置，由脱硫***、二段式废水旋流器、超声波雾化喷嘴、除尘器、废水泵和废水输送泵组成；所述二段式废水旋流器包括旋流子本体、溢流管和滤网；所述旋流器进口和底流口均与脱硫***连接，所述溢流口与超声波雾化喷嘴连接；所述除尘器上设有进口烟道；所述超声波雾化喷嘴与除尘器的进口烟道连接，所述除尘器与脱硫***连接。本发明结构设计合理，无废水外排，节省水资源，节约空间，节省成本，能有效去除废水中的无机盐离子和重金属离子。

中国专利CN201110076844.0公开了一种脱硫废水零排放处理方法，包括以下步骤：1)将经脱硫塔脱硫后的脱硫废水排入预沉池，在预沉池中经过初步分离，将分离出的上部清液经浆液泵输运至缓冲池中；2)将缓冲池中的脱硫废水依次通过雾化装置和静电除尘器；3)将预沉池下部含固量较大的废水经污泥泵输运至污泥缓冲池，污泥缓冲池中的含固量较大的废水经另一污泥泵输运至压滤机；4)将过滤后的废水经浆液泵送回预沉池中；同时，本发明还公开了一种***，通过本发明的方法能够非常方便的脱硫废水进行零排放处理，且工艺简单，节约人力；本发明的***结构紧凑，方法实施简单，节约能源，改善除尘器入口烟气的品质，且能够实现真正意义上的脱硫废水零排放，具有推广价值。

但是上述专利技术在静电除尘器前的烟道都会因为脱硫废水中结晶后的盐分持续不断的通过造成积灰结垢堵塞，造成通风效率降低，通过的烟气量降低，为保持锅炉负荷，势必造成增加风机出力和风机电流，提高锅炉机组能耗，严重的烟道积灰堵塞更会造成锅炉机组被动停炉；此外，静电除尘器也因为需要额外大量脱除脱硫废水中结晶后的盐分加剧静电除尘器极线、极板的积灰结垢，造成静电除尘器耗电量增加和除尘效率降低，特别严重的积灰结垢会造成静电除尘器除尘几乎无效，未被去除的烟尘会通过烟囱超标排放到大气中造成环境污染，由此水污染转变成了大气污染。

发明内容

本发明的目的在于为了克服以上现有技术的不足而提供一种废液多相分离装置及其分离方法，且该装置不需要用静电除尘器进行废液中结晶盐分的脱除就可以实现废液零排放处理。该装置通过运用高能量的发声装置、独特的静压扩容设计解决固液气混合体在通过高温蒸发实现固液分离后的微粒在声波作用下凝聚成包裹物，到达静压扩容区后产生失速效果进而加速下沉排出，进一步增强了固液气等的分离效果。

本发明的技术方案如下：

一种废液多相分离装置，该装置包括雾化设备，雾化区，静压扩容区，发声装置，出灰口，装置入口与装置出口；其中雾化设备设置于装置入口下方的雾化区顶部，静压扩容区设置于雾化区下方并与雾化区相通，且静压扩容区的流通面积大于雾化区的流通面积，发声装置设置于雾化区，出灰口设置于静压扩容区底部，装置出口设置于静压扩容区的侧面。

所述的废液多相分离装置，雾化设备包括高压泵，空压机，雾化管道和雾化喷嘴。

所述的废液多相分离装置，发声装置包括声发生器，声导管和控制***。

所述的废液多相分离装置，发声装置的声导管设置于雾化区的内壁上，且声导管出口朝向雾化区内部，发声装置设置的数量为一个或一个以上。

所述的废液多相分离装置，静压扩容区的上部空间大，下部空间逐渐缩小。

所述的废液多相分离装置，静压扩容区呈倒锥形。

所述的废液多相分离装置，装置出口处设置有声反射均流板。

所述的废液多相分离装置，声反射均流板由上部分开孔、下部分不开孔的双层或多层板组成，各层板之间存在间隙，孔在不同板采用错位排布。

所述的废液多相分离装置，出灰口下面连接设置有出灰储存器。

所述的废液多相分离装置，出灰储存器由上、下阀门及其之间的储灰罐组成。

以上任一项所述的废液多相分离装置分离废液的方法，包括以下步骤：

(1)将废液经雾化设备雾化后进入雾化区，废液被雾化成雾状的固液混合小液滴；

(2)在装置入口处通入高温气流，使得雾化后废液中的水分受热蒸发，废水中的盐分结晶微粒、气体中的杂质微粒以及少量来不及蒸发的液雾顺着气流前进时被发声装置发出的高强声波强烈扰动而不断凝聚形成较大的团聚包裹物；

(3)较大的团聚包裹物到达静压扩容区时，由于流通面积突然增大产生失速下沉，同时在地球引力的协同作用下，加速掉落在出灰口；

(4)蒸发掉的废液形成水蒸气随较为洁净的气流通过声反射均流板后均匀从装置出口排出。

本发明提供的废液多相分离装置的设计原理如下：

1、废液经雾化设备雾化，废液变成雾状的固液混合小液滴，从而可实现与高温气流充分接触，固液混合小液滴充分利用气流热量后，洁净的水分部分被高温蒸发并随着气流被带走，剩下盐分结晶物，实现了固液气分离。

2、声音是一种能量，空气中的振动可以产生声音，声音又会使空气产生振动。声压级很高的高强声波产生的能量更强，空气的振动会更加强烈。利用一定频率的强声波产生的声压作用力，可以使原来相互碰不着的来不及蒸发的少量液雾微滴、废液中水分被蒸发掉后剩下的盐分微粒以及烟气流中的杂质微粒由于强烈振动相互碰撞，并相互包裹凝聚成较大的含湿颗粒物，再通过这些本身较大的颗粒物受重力因素影响下降到出灰口，然后再进一步进行收集，在火电厂、钢铁厂应用时可以有效避免在管道发生积灰堵塞情况，大大缓解静电除尘器极线、极板积灰结垢状况，降低锅炉机组能耗、显著提高静电除尘器除尘效率，降低包括PM10、PM2.5在内的相关大气污染物的排放。

3、为提高经过声波凝聚成团的大颗粒物的沉降效率，设置静压扩容区，起到稳流、均流，减少气流振动，消除涡流作用，裹挟着颗粒物的气流到达静压扩容区时，因为流通面积突然增加导致速度突降进入失速状态，已凝聚成团的颗粒物便在此滞留并几乎能全部沉降下来落入出灰口。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1、本发明能够非常方便的对相关领域的废水进行多相分离收集，可用于废液零排放处理的实现，且工艺简单，不需要使用任何化学药品，节约人力。

2、本发明在处理电厂废液时可以充分利用电厂烟气余热，基本蒸发完重污染的废水，实现固液、固气分离，并改善进入除尘器前烟气的含尘量，有利于提高除尘器的除尘效果。

3、在现有废水零排放技术中，通过高温蒸发得到的盐分结晶物实现固液分离后，盐分结晶物随着烟气流通过管道到达静电除尘器并依靠静电除尘器脱除盐分结晶物，造成管道积灰结垢堵塞并加剧静电除尘器积灰结垢，造成锅炉机组能耗增加、被动停炉、大气污染物超标排放等难以克服的问题。在本发明中，可以使废水中的盐分结晶微粒、烟气中的杂质微粒以及少量来不及蒸发的液雾在高强声波促进微粒凝聚、静压扩容导致固体颗粒失速下沉、地球引力等三方面因素综合作用下，废水中的盐分结晶物和烟气中的杂质与少量液雾形成团聚包裹物掉落在出灰口，然后再进一步进行收集和外排，这样的设计可有效避免在管道发生积灰堵塞情况，此外，由于盐分结晶物后续不再进入静电除尘器，且烟气中进入静电除尘器的杂质也大大减少，静电除尘器因为除尘负荷显著降低造成极线、极板积灰结垢状况大大缓解，锅炉机组能耗降低、被动停炉情况不复存在、大气污染物不再超标排放。

4、本发明的***结构紧凑，方法实施简单，且能够实现真正意义上的废液多相分离与废水零排放，既环保又安全，具有推广价值。

5、本发明采用了发声装置、雾化区和静压扩容区相结合以及声反射均流板三种设计结合来发挥协同作用，通过发声装置发出可调频高强声波促进微粒凝聚、雾化区和静压扩容区相结合导致凝聚后的固体包裹物产生失速并加速下沉、声反射均流板将高强声波高效反射回来，减少声波能量损失，提高声波能量利用率，从而增强作用于微粒凝聚的高强声波能量，提高微粒凝聚效果，同时声反射均流板能够使得排出的气体达到均流化，气体可均匀从装置出口排出；如果在装置出口处连接气体处理设备，就能很好的保证气体以均流的形式进入处理设备，从而避免了因气体分布的不均匀性而产生的结垢加剧等。

附图说明

图1为本发明实施例1中所述的废液多相分离装置示意图；

图2为本发明实施例2中所述的废液多相分离装置示意图；

图3为本发明实施例3中所述的废液多相分离装置示意图；

以上图1-图3中，1为雾化设备，11为高压泵，12为空压机，13为雾化管道，14为雾化喷嘴，2为雾化区，3为静压扩容区，4为发声装置，5为出灰口，6为装置入口，7为装置出口，8为声反射均流板，9为出灰储存器。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明提供的废液多相分离装置进行进一步说明。

实施例1

如图1所示，为本实施例提供的废液多相分离装置示意图，包括雾化设备1，雾化区2，静压扩容区3，发声装置4，出灰口5，装置入口6与装置出口7；其中雾化设备1设置于装置入口6下方的雾化区2顶部，静压扩容区3设置于雾化区2下方并与雾化区2相通，且静压扩容区3的流通面积大于雾化区2的流通面积，发声装置4设置于雾化区2，出灰口5设置于静压扩容区3底部，装置出口7设置于静压扩容区3的侧面。

本发明提供的装置能够很好地将固液气三相进行分离。具体使用过程中，将溶解或带有盐类或其他可溶或不溶杂质的液相(废液)通过雾化设备1进行雾化，雾化形成的小液滴进入雾化区2中，通过自身重力下沉，而此时可以在装置入口6处通入高热气体，将雾化后的小液滴中的水分迅速蒸发形成水蒸汽，而小液体中的盐类或其他蒸发不掉的物质析出，形成盐类晶体或其他物质的小微粒。此时通过设置在雾化区的发声装置发出高强声波，使得盐类晶体和其他小微粒迅速抱团形成相互包裹物，包裹物由于重量增大从而加速下沉，当包裹物下沉至静压扩容区3时，由于静压扩容区3的入口处流通面积突然增大，使得包裹物产生失速现象，进而加速了下沉至出灰口5，剩下的较为清洁的气体从装置出口7排出。利用以上的装置及分离工艺，可以很好地将所要分离的固液气三相进行有效分离，其巧妙地利用了物质的相转变以及声波的凝聚原理，并利用物质在地心引力作用下下沉过程中由于不同空间的转变造成的失速现象促使凝聚后的包裹物更快的下沉到装置底部。利用以上装置，可以更好地处理需要固液气分离的多相体，并能够达到理想的分离效果。

实施例2

如图2所示，为在实施例1基础上的进一步改进，其中雾化设备1包括高压泵11，空压机12，雾化管道13和雾化喷嘴14，能够很好的起到雾化效果，发声装置4包括声发生器，声导管和控制***，控制***可以控制声发生器发出不同频段的声波，声波通过声导管向外发出，声导管设置于雾化区2的内壁，且声导管出口朝向雾化区2内部，这样保证了声波发出后能够最大限度地作用到雾化小液滴上，产生凝聚的效果。静压扩容区3设置为上部空间大，下部空间逐渐缩小，尤其是设定为倒锥形，这样能够使得形成的包裹物迅速地下沉并滑向底部的出灰口5；在装置出口7处设置有声反射均流板8，声反射均流板8由上部分开孔、下部分不开孔的双层或多层板组成，各层板之间存在间隙，孔在不同板采用错位排布，能够有效的将声波反射回去，最大程度减少了声能量的损失，而较为清洁的气体从声反射均流板8通过又形成了良好的均流气体，能够均匀的排出，而在装置出口7处可以连接气体的处理设备，这样能够很好的保证气体以均流的形式进入该设备，从而避免了因气体分布的不均匀性而产生结垢加剧等。

实施例3

如图3所示，为本实施例提供的废液多相分离装置示意图，为在实施例2基础上的又一改进，其中在出灰口5下面连接设置有出灰储存器9，出灰储存器9由上、下阀门及其之间的储灰罐组成，这样能够对出灰口5进行开合控制，可以首先打开上阀门，使得灰垢进入储灰罐中，当储灰罐装满时，关闭上阀门，打开下阀门将储灰罐中的灰垢放出并运走，这样又可以继续储灰。

实施例4

以某电厂1000MW机组经过滤的脱硫废水采用本发明提供的废液多相分离装置为例，说明本装置的运行方式，其中在装置入口处连接烟道，在装置出口处连接静电除尘器。具体过程如下：

(1)经过滤的脱硫废水由高压泵通过雾化管道输送到雾化喷嘴，空压机与雾化喷嘴连接，空压机产生大量压缩空气，在高压泵和空压机的共同作用下，废水被雾化喷嘴雾化成雾状的固液混合小液滴。

(2)雾状的固液混合小液滴进入雾化区，在装置入口处通入高温烟气流，使得雾化后废水中的水分受加热蒸发，废水中的盐分结晶微粒、烟气中的杂质微粒以及少量来不及蒸发的液雾顺着烟气流前进时被两台固定在雾化区壁板的发声装置发出的高强声波强烈扰动而不断凝聚形成较大的团聚包裹物。发声装置由可调频高声强声波发生器、声导管以及控制***组成，声导管延伸至雾化区壁板上并将发声方向向雾化区内设置。每台发声装置所发声功率在10000-30000瓦之间任意调节，发声频率在30-300Hz之间任意调节。

(3)已凝聚的较大团聚包裹物到达静压扩容区时，由于流通面积突然增大产生失速下沉，同时在地球引力等因素的协同作用下，加速掉落在出灰口。

(4)蒸发掉的废水形成水蒸气随较为洁净的烟气流通过声反射均流板后均匀到达静电除尘器，发声装置发出的高强声波被声反射均流板反射回来以增强高强声波的能量，减少声波能量的损失。

(5)出灰口连接出灰储存器，出灰储存器由上、下阀门及其之间的储灰罐组成，当沉淀下来的灰渣过多时，打开出灰储存器的上阀门，出灰口中的灰渣掉落到储灰罐中；当储灰罐存满灰渣时，关闭出灰储存器的上阀门，打开出灰储存器的下阀门，灰渣实现外排并运出。

Claims (8)

1.一种废液多相分离装置，其特征在于，该装置包括雾化设备（1），雾化区（2），静压扩容区（3），发声装置（4），出灰口（5），装置入口（6）与装置出口（7）；其中雾化设备（1）设置于装置入口（6）下方的雾化区（2）顶部，静压扩容区（3）设置于雾化区（2）下方并与雾化区（2）相通，且静压扩容区（3）的流通面积大于雾化区（2）的流通面积，发声装置（4）设置于雾化区（2），出灰口（5）设置于静压扩容区（3）底部，装置出口（7）设置于静压扩容区（3）的侧面；发声装置（4）包括声发生器，声导管和控制***；其中静压扩容区（3）的上部空间大，下部空间逐渐缩小。

2. 根据权利要求 1 所述的废液多相分离装置，其特征在于，雾化设备（1）包括高压泵（11），空压机（12），雾化管道（13）和雾化喷嘴（14）。

3.根据权利要求 1 所述的废液多相分离装置，其特征在于，发声装置（4）的声导管设置于雾化区（2）的内壁上，且声导管出口朝向雾化区（2）内部，发声装置（4）设置的数量为一个或一个以上。

4.根据权利要求 1 所述的废液多相分离装置，其特征在于，装置出口（7）处设置有声反射均流板（8）。

5.根据权利要求 4所述的废液多相分离装置，其特征在于，声反射均流板（8）由上部分开孔、下部分不开孔的双层或多层板组成，各层板之间存在间隙，孔在不同板采用错位排布。

6.根据权利要求 1 所述的废液多相分离装置，其特征在于，出灰口（5）下面连接设置有出灰储存器（9）。

7.根据权利要求 6 所述的废液多相分离装置，其特征在于，出灰储存器（9）由上、下阀门及其之间的储灰罐组成。

8.一种权利要求 1-7 任一项所述的废液多相分离装置分离废液的方法，其特征在于，包括以下步骤 ：

（1）将废液经雾化设备雾化后进入雾化区，废液被雾化成雾状的固液混合小液滴 ；

（2）在装置入口处通入高温气流，使得雾化后废液中的水分受热蒸发，废水中的盐分结晶微粒、气体中的杂质微粒以及少量来不及蒸发的液雾顺着气流前进时被发声装置发出的高强声波强烈扰动而不断凝聚形成较大的团聚包裹物 ；

（3）较大的团聚包裹物到达静压扩容区时，由于流通面积突然增大产生失速下沉，同时在地球引力的协同作用下，加速掉落在出灰口 ；

（4）蒸发掉的废液形成水蒸气随较为洁净的气流通过声反射均流板后均匀从装置出口排出。