CN107473482B - 一种脱硫废水烟道喷雾蒸发处理*** - Google Patents

一种脱硫废水烟道喷雾蒸发处理*** Download PDF

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Abstract

本发明公开一种脱硫废水烟道喷雾蒸发处理***，其包括烟气处理***、脱硫废水喷雾蒸发***、旁路烟道***、自动控制***；所述烟气处理***包括空气预热器、烟道、除雾器、除尘器、脱硫塔、烟囱；所述脱硫废水喷雾蒸发***包括沉淀池、储水罐、水泵、换热器、喷雾装置；所述旁路烟道***包括旁路烟道1、旁路烟道2；所述自动控制***包括执行器、烟气酸露点仪、控制器；其中脱硫废水喷雾蒸发***通过在烟道壁面增加烟气进口，形成气流保护层，防止酸性液滴迸溅到壁面造成腐蚀，同时加大空间湍流程度，加快蒸发。本发明加工制造简单，投资成本低，较大提高蒸发效率。

Description

一种脱硫废水烟道喷雾蒸发处理***
技术领域
本发明涉及废水处理领域，尤其是一种脱硫废水烟道喷雾蒸发处理***。
背景技术
石油、化工、电力、冶金、水泥、纺织等行业燃烧烟气的排放是造成雾霾天气的罪魁祸首，迫于国家环保政策的压力，为了大气环保指标达标，规避环保法律风险，近几年工业界对烟气脱硫脱硝技术改造和装置建设非常重视，很多省市把脱硫脱硝写入了政府与企业的《主要污染物总量减排责任书》。然而烟气脱硫脱硝在降低SO2、NOx对大气污染的同时，产生的大量脱硫脱硝废水的处理却成了另一个难题。
脱硫脱硝废水是一种典型的高含盐(一般在30000～60000mg/L)、高悬浮物(10000～60000mg/L)、高硬度(Ca2+在1500～5000mg/L、
Figure GDA0002390490930000011
在4000mg/L以上)、高腐蚀性(Cl-含量高、呈酸性pH4～6.5)、水质随时间和工况变化大，是成分非常复杂难处理的废水，在处理过程中面临诸多问题。脱硫脱硝废水传统处理工艺主要以化学处理为主，其处理***分为废水处理***和污泥处理***。废水处理***主要分为中和、沉降、絮凝、浓缩澄清等工序。某企业脱硫脱硝废水经过传统处理工艺后，出水
Figure GDA0002390490930000012
(20000mg/L)、Cl-(15000mg/L)、Na+(1500-4500mg/L)、Ca2+(1000-2000mg/L)、总含盐量TDS(15000-25000mg/L)、化学需氧量COD(120mg/L)等的含量仍然很高，达不到国家当前日趋严格的环保控制指标及减排目标要求。
目前，围绕脱硫脱硝高含盐有机废水的处理，国内外学者开了不少研究，常用的方法有：生化处理法、离子交换法、树脂吸附法、膜分离法、反渗透法、蒸发法。由于脱硫脱硝工艺不同，产生的脱硫脱硝废水成分也不同，导致废水成分复杂多变，目前上述任何一种单一的处理技术都很难满足节能环保和资源化利用的要求。
近几年国内外专家越来越有关注喷雾蒸发方法，因为其运行经济性好、处理彻底，能够实现真正意思上的‘零排放’。但是在实际运行过程中常出现一些问题：除尘器和烟道的腐蚀、影响工厂原有设备的安全运行生产、处理量小等。研究发现脱硫废水在喷雾蒸发过程中，雾化液滴易运动到烟道壁面，造成烟道壁面结垢、积灰，隔段时间就需要进行一次蒸汽吹灰，同时脱硫废水液滴的酸性会对烟道壁面造成腐蚀。
发明内容
针对上述问题，本发明一种脱硫废水烟道喷雾蒸发处理***，通过在烟道(3)两侧壁面和底面增加烟气入口，既加大空间湍流程度，加快蒸发，又在壁面形成气流保护层，防止液滴迸溅到壁面上造成壁面腐蚀。且喷雾装置(12)采用多喷嘴多层布置，加大了废水处理量。同时设计了自动控制***，实时测量除尘器入口处的烟气温度和烟气酸露点温度，一旦实时测量的烟气温度不大于烟气酸露点温度5度以上，则控制器(19)发送指令给旁路烟道流量执行器(14、17)增加一定的开度，管道流量执行器(15)减小一定的开度，确保烟气不对除尘器和下游设备造成损坏。
为了达到上述的目的，本发明采用的技术方案如下所示：
一种脱硫废水烟道喷雾蒸发处理***，其特征在于：该***主要包括烟气处理***，脱硫废水喷雾蒸发***，旁路烟道***，自动控制***；所述烟气处理***包括烟气产生装置(1),空气预热器(2),烟道(3),除雾器(4),除尘器(5),脱硫塔(6),烟囱(7)；所述脱硫废水喷雾蒸发***包括沉淀池(8),储水罐(9),水泵(10),换热器(11),喷雾装置(12)；所述旁路烟道***包括旁路烟道1(18),旁路烟道2(13)；所述自动控制***包括管道流量执行器(15)、旁路烟道流量执行器(14、17)、烟气酸露点仪(16)、控制器(19)；
进一步的，所述的烟气处理***中的烟气产生装置(1)产生的烟气通过空气预热器(2)回收废热后，在除雾器(4)前的烟道(3)中蒸发雾化液滴，蒸发后的水蒸气和结晶物随烟气向前流动，经除雾器(4)去除烟气中夹杂的雾滴和潮湿结晶物，在除尘器(5)中脱除细微颗粒物成干净烟气，再经脱硫塔(6)湿法脱去硫，最后由烟囱(7)排向大气；
进一步的，所述的脱硫废水喷雾蒸发***中的脱硫塔(6)排出的废水经沉淀池(8)絮凝沉淀，上层清液溢流至储水罐(9)，通过水泵(10)抽取储水罐(9)废液至换热器(11)预热浓缩，预热浓缩后的废液到喷雾装置(12)通过喷嘴在烟道(3)内雾化；
进一步的，所述的旁路烟道***从空气预热器(2)前的烟道中抽取两股高温旁路烟气，一股经旁路烟道1(18)顺流至喷雾蒸发区域烟道(3)底部，由下至上均匀喷出；另一股烟气经旁路烟道2(13)流至换热器(11)预热浓缩脱硫废水，余热回收后的烟气至喷雾蒸发区域烟道(3)两侧壁，对称喷出；
进一步的，所述的烟道(3)在前后侧壁面和底部壁面增设烟气进口，采用对称布置；侧壁面烟气进口采用三层错开布置，上下两层采用喇叭状进口，扩大壁面气流保护层，防止液滴和潮湿结晶物迸溅到壁面上，粘附在壁面上造成壁面腐蚀，中间采用渐缩型进口，增加空间湍流程度，加快雾化液滴的蒸发；底部烟气进口采用喇叭状阵列布置，一方面延迟液滴在空中的停留时间，加大雾化液滴蒸发效率，另一方面防止大液滴和结晶物掉落底部壁面上造成腐蚀、积灰；具体进口数目、形状、大小可根据实际工况调整；
进一步的，所述的喷雾装置(12)中的雾化喷嘴采用3×3布置，既布置三排，每排3个喷嘴，第一排与第二排距离为L1,第二排与第三排距离为L2，L2＝(1-1.5)L1，避免雾化液滴过于集中，蒸发不彻底，或者液滴迸溅到壁面上，喷嘴由上至下垂直于烟气流动方向喷雾，避免了对流或顺流喷雾时，复杂管道结构严重影响烟道内烟气流动，具体布置层数、喷嘴数目可根据各工厂运行状况调整；所述的喷雾装置(12)的雾化方式为压力雾化方式，既利用压力使液体扩展成膜并被空气撕裂而产生雾化，或者利用高速气流剧烈冲击液体使液体成膜进而雾化的气动雾化方式，其介质可以是空气或者烟气；
进一步的，所述的自动控制***中由烟气酸露点仪(16)测量除尘器进口处的烟气温度和酸露点温度，实时数据传输至控制器(19)，由控制处理器(19)作出判断并向执行器(14、15、17)发送指令，自动地改变阀门的开度；
进一步的，所述的自动控制***中烟气酸露点仪(16)实时测量除尘器入口处烟气温度和烟气酸露点温度，一旦实时测量的烟气温度不大于烟气酸露点温度5度以上，则控制器(19)发送指令给旁路烟道流量执行器(14、17)增加一定的开度，管道流量执行器(15)减小一定的开度；
进一步的，所述的控制器(19)可以是常规仪表控制器或计算机。
本发明和现有技术相比较，有益效果在于：
本发明利用空气预热器前高温烟气通过换热器加热脱硫废水，从而加快脱硫废水的蒸发速率，不需要额外的热量输入，节约能源。
本发明通过在烟道两侧壁和底部增加旁路烟气进口，在壁面形成气流保护层，隔绝了雾化液滴与壁面的直接接触，降低了对烟道壁面的腐蚀。由地面从下向上喷出的烟气，增加了液滴在空中停留的时间，加快液滴的蒸发。同时从空气预热器前抽取的旁路烟气温度明显高于空气预热器后的烟气温度，能实现雾化液滴和蒸发后产生的潮湿结晶物快速蒸发干燥，避免对下游烟道和除尘器造成损坏。
本发明在除尘器前加装一个除雾器，去除烟道内随烟气流动的水汽和潮湿的结晶颗粒物，防止对后面的除尘器造成损坏。
本发明采用由上至下垂直于直流烟气方向喷雾，不同于对流喷雾和顺流喷雾。垂直喷雾时气流与雾化液滴碰撞激烈，蒸发效果好，避免了对流喷雾时喷嘴易被结晶物堵塞和顺流喷雾时蒸发效果不明显。此外采用多喷嘴，多层布置，加大了废水处理量。喷嘴层与层之间的距离采用渐大布置，防止雾化液滴过于集中，蒸发不彻底，或者液滴迸溅到壁面上。
本发明***基于工厂原有烟气处理***，改造简单、便捷，需增设设备不多，投资少。适用于处理燃煤电厂所有脱硫废水，真正意义上实现废水“零排放”处理。
附图说明
图1是本发明一种脱硫废水烟道喷雾蒸发处理***结构示意图。
图2是喷雾装置结构示意图。
图3是烟道结构示意图。
图中(1)烟气产生装置、(2)空气换热器、(3)烟道、(4)除雾器、(5)除尘器、(6)脱硫塔、(7)烟囱、(8)沉淀池、(9)储水罐、(10)水泵、(11)换热器、(12)喷雾装置、(13)旁路烟道2、(14)旁路烟道2流量执行器、(15)管道流量执行器、(16)烟气酸露点仪、(17)旁路烟道1流量执行器、(18)旁路烟道1、(19)控制器。
具体实施方式
下面结合附图对本发明具体实施方式进行详细说明。
参见图1，本发明一种脱硫废水烟道喷雾蒸发处理***，包括烟气处理***、脱硫废水喷雾蒸发***、旁路烟道***、自动控制***。
烟气处理***中的烟气产生装置(1)产生的烟气通过空气预热器(2)回收废热后，在除雾器(4)前的烟道(3)中蒸发雾化液滴，蒸发后的水蒸气和结晶物随烟气向前流动，经除雾器(4)去除烟气中夹杂的雾滴和潮湿结晶物，在除尘器(5)中脱除细微颗粒物成干净烟气，再经脱硫塔(6)湿法脱去硫，最后由烟囱(7)排向大气。
脱硫废水喷雾蒸发***中的脱硫塔(6)排出的废水经沉淀池(8)絮凝沉淀，上层清液溢流至储水罐(9)，通过水泵(10)抽取储水罐(9)废液至换热器(11)预热浓缩，预热浓缩后的废液到喷雾装置(12)通过喷嘴在烟道(3)内雾化。
旁路烟道***中从空气预热器(2)前的烟道中抽取两股高温旁路烟气，一股经旁路烟道1(18)顺流至喷雾蒸发区域烟道(3)底部，由下至上均匀喷出；另一股烟气经旁路烟道2(13)流至换热器(11)预热浓缩脱硫废水，余热回收后的烟气至喷雾蒸发区域烟道(3)两侧壁，对称喷出。
自动控制***中由烟气酸露点仪(16)测量除尘器进口处的烟气温度和酸露点温度，实时数据传输至控制器(19)，由控制处理器(19)作出判断并向执行器(14、15、17)发送指令，自动地改变阀门的开度。
作为本发明的优选实施方式，所述的烟道(3)在前后侧壁面和底部壁面增设烟气进口，采用对称布置；侧壁面烟气进口采用三层错开布置，上下两层采用喇叭状进口，扩大壁面气流保护层，防止液滴和潮湿结晶物迸溅到壁面上，粘附在壁面上造成壁面腐蚀，中间采用渐缩型进口，增加空间湍流程度，加快雾化液滴的蒸发；底部烟气进口采用喇叭状阵列布置，一方面延迟液滴在空中的停留时间，加大雾化液滴蒸发效率，另一方面防止大液滴和结晶物掉落底部壁面上造成腐蚀、积灰；具体进口数目、形状、大小可根据实际工况调整。
作为本发明的优选实施方式，所述的喷雾装置(12)中的雾化喷嘴采用3×3布置，既布置三排，每排3个喷嘴，第一排与第二排距离为L1,第二排与第三排距离为L2，L2＝(1-1.5)L1，避免雾化液滴过于集中，蒸发不彻底，或者液滴迸溅到壁面上，喷嘴由上至下垂直于烟气流动方向喷雾，避免了对流或顺流喷雾时，复杂管道结构严重影响烟道内烟气流动，具体布置层数、喷嘴数目可根据各工厂运行状况调整；所述的喷雾装置(12)的雾化方式为压力雾化方式，既利用压力使液体扩展成膜并被空气撕裂而产生雾化，或者利用高速气流剧烈冲击液体使液体成膜进而雾化的气动雾化方式，其介质可以是空气或者烟气。
作为本发明的优选实施方式，所述的自动控制***中烟气酸露点仪(16)实时测量除尘器入口处烟气温度和烟气酸露点温度，一旦实时测量的烟气温度不大于烟气酸露点温度5度以上，则控制器(19)发送指令给旁路烟道流量执行器(14、17)增加一定的开度，管道流量执行器(15)减小一定的开度。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (4)

1.一种脱硫废水烟道喷雾蒸发处理***，其特征在于：该***主要包括烟气处理***，脱硫废水喷雾蒸发***，旁路烟道***，自动控制***；所述烟气处理***包括烟气产生装置(1),空气预热器(2),烟道(3),除雾器(4),除尘器(5),脱硫塔(6),烟囱(7)；所述脱硫废水喷雾蒸发***包括沉淀池(8),储水罐(9),水泵(10),换热器(11),喷雾装置(12)；所述旁路烟道***包括旁路烟道1(18),旁路烟道2(13)；所述自动控制***包括管道流量执行器(15)、旁路烟道流量执行器(14、17)、烟气酸露点仪(16)、控制器(19)；
所述的烟气处理***中的烟气产生装置(1)产生的烟气通过空气预热器(2)回收废热后，在除雾器(4)前的烟道(3)中蒸发雾化液滴，蒸发后的水蒸气和结晶物随烟气向前流动，经除雾器(4)去除烟气中夹杂的雾滴和潮湿结晶物，在除尘器(5)中脱除细微颗粒物成干净烟气，再经脱硫塔(6)湿法脱去硫，最后由烟囱(7)排向大气；
所述的脱硫废水喷雾蒸发***中的脱硫塔(6)排出的废水经沉淀池(8)絮凝沉淀，上层清液溢流至储水罐(9)，通过水泵(10)抽取储水罐(9)废液至换热器(11)预热浓缩，预热浓缩后的废液到喷雾装置(12)通过喷嘴在烟道(3)内雾化；
所述的旁路烟道***从空气预热器(2)前的烟道中抽取两股高温旁路烟气，一股经旁路烟道1(18)顺流至喷雾蒸发区域烟道(3)底部，由下至上均匀喷出；另一股烟气经旁路烟道2(13)流至换热器(11)预热浓缩脱硫废水，余热回收后的烟气至喷雾蒸发区域烟道(3)两侧壁，对称喷出；
所述的烟道(3)在前后侧壁面和底部壁面增设烟气进口，采用对称布置；侧壁面烟气进口采用三层错开布置，上下两层采用喇叭状进口，扩大壁面气流保护层，防止液滴和潮湿结晶物迸溅到壁面上，粘附在壁面上造成壁面腐蚀，中间采用渐缩型进口，增加空间湍流程度，加快雾化液滴的蒸发；底部烟气进口采用喇叭状阵列布置，一方面延迟液滴在空中的停留时间，加大雾化液滴蒸发效率，另一方面防止大液滴和结晶物掉落底部壁面上造成腐蚀、积灰；具体进口数目、形状、大小可根据实际工况调整。
2.如权利要求1所述的一种脱硫废水烟道喷雾蒸发处理***，其特征在于：所述的喷雾装置(12)中的雾化喷嘴采用3×3布置，既布置三排，每排3个喷嘴，第一排与第二排距离为L1,第二排与第三排距离为L2，L2＝(1-1.5)L1，避免雾化液滴过于集中，蒸发不彻底，或者液滴迸溅到壁面上，喷嘴由上至下垂直于烟气流动方向喷雾，避免了对流或顺流喷雾时，复杂管道结构严重影响烟道内烟气流动，具体布置层数、喷嘴数目可根据各工厂运行状况调整；所述的喷雾装置(12)的雾化方式为压力雾化方式，既利用压力使液体扩展成膜并被空气撕裂而产生雾化，或者利用高速气流剧烈冲击液体使液体成膜进而雾化的气动雾化方式，其介质可以是空气或者烟气。
3.如权利要求1所述的一种脱硫废水烟道喷雾蒸发处理***，其特征在于：所述的自动控制***中由烟气酸露点仪(16)测量除尘器进口处的烟气温度和酸露点温度，实时数据传输至控制器(19)，由控制处理器(19)作出判断并向执行器(14、15、17)发送指令，自动地改变阀门的开度。
4.如权利要求1所述的一种脱硫废水烟道喷雾蒸发处理***，其特征在于：所述的自动控制***中烟气酸露点仪(16)实时测量除尘器入口处烟气温度和烟气酸露点温度，一旦实时测量的烟气温度不大于烟气酸露点温度5度以上，则控制器(19)发送指令给旁路烟道流量执行器(14、17)增加一定的开度，管道流量执行器(15)减小一定的开度。
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