CN109354090A - 一种带有惰性载体循环的脱硫废水蒸发器及方法 - Google Patents

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汪艺惟
周彩玲
宋鑫
方丹飞
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Abstract

本发明公开了一种带有惰性载体循环的脱硫废水蒸发器及方法，包括加热器、与加热器上方连接的固液混合器、与加热器下方设置的出料口连接的固液分离器、与固液分离器的上出液口连接的气液分离器、连接气液分离器与固液混合器的循环泵、气液分离器侧面连有密度计，调控浓缩液的排出，气液分离器侧面设有液位计，调控脱硫废水的进入，下方设有浓缩液出液口，侧面设有循环水出口与循环泵连接，通过固液混合器与惰性载体汇合，一起进入加热器内。惰性载体从下端进入固液混合器，废水继续进入气液分离器，被蒸发气体从排气孔排出。本发明彻底解决蒸发器内结垢问题，投资成本低，运行稳定，对环境无二次污染。

Description

一种带有惰性载体循环的脱硫废水蒸发器及方法
技术领域
本发明涉及一种脱硫废水蒸发处理装置，尤其是避免脱硫废水结垢的蒸发器。
背景技术
脱硫废水是电厂的终端废水，水质恶劣，燃煤品种、脱硫工艺、补水水质及排放周期等都会直接影响废水污染成分，脱硫剂--熟石灰导致脱硫废水中硬度离子含量较高，会导致处理设备易结垢堵塞，同时煤中的硫及氯转移到脱硫废水中，形成高浓度的SO42-、Cl-，属于典型的高含盐废水，它们会对设备、管道产生严重腐蚀，还使得脱硫废水无法进行生化处理以达到回用水标准，只能采取物理方式进行处理。
目前，为了实现脱硫废水的零排放，市场上处理脱硫废水的物理方式通常是蒸发的方法，相比于化学方法，不会增加固体废弃物含量，还可减少处理成本，近年来国内主要采用的蒸发技术可分为蒸发器蒸发和烟道喷雾干燥两类。烟道喷雾干燥是将脱硫废水送到除尘器前烟道，经喷嘴雾化后在烟道内蒸发，废水中不溶物与盐类及飞灰一起被除尘器捕集而达到不排废水的目的，但烟道喷雾干燥要求除尘器前烟气温度较高，而现在电站为了提高发电效率，已增设低温换热器，烟气温度已很低无法再利用，同时该技术还存在雾化效果差、运行不稳定导致烟道堵塞等问题，影响发电机组的正常运行，已逐步被淘汰。蒸发器蒸发浓缩工艺是利用电站废热蒸汽，将脱硫废水进行浓缩，蒸出水达到回用标准，浓缩水通过较高温烟气的旁路烟道干燥器干燥，固体盐可以单独收集，也可以与飞灰一起处置，该技术对废水水质、机组和煤种的适用性广，具备较广的应用前景。
蒸发器蒸发技术中最大的难题便是结垢问题，通常运用强制循环蒸发器来解决，其原理是利用溶液在管内形成一定的相对速度，解决堵管问题，但强制循环蒸发器除垢的处理效果并不理想，仍存在以下问题：
(1)强制循环主要靠液体流速来冲刷管壁上的垢，通常要求高速才会有些效果，这样的话，需要泵压头很大，功率消耗也大。
(2)结垢问题仍然存在，造成堵管，清理周期多为半个月或一个月，使得蒸发器不能连续运行，清理起来非常困难，劳动强度大，产能下降，经济上是不合算的。
发明内容
本发明提供一种可以连续循环处理脱硫废水，达到及时除垢且经济高效的带有惰性载体循环的脱硫废水蒸发器。本发明同时提供了一种基于上述蒸发器的带有惰性载体循环的脱硫方法。
本发明的带有惰性载体循环的脱硫废水蒸发器，包括加热器、与所述加热器上方设置的物料进口连接的固液混合器、与加热器下方设置的出料口连接的固液分离器、与所述固液分离器的上出液口连接的气液分离器、连接所述气液分离器与固液混合器的循环泵，固液分离器的下方与固液混合器的固体进口连接，气液分离器一侧面设有密度计，另一侧面连有液位计，气液分离器侧面还设有循环水出口，下方设有浓缩液调节阀；循环水出口上连接的循环管与脱硫废水管的出口汇合后一起与循环泵的进口连接，循环泵的出口与固液混合器的液体进口连接，所述脱硫废水管上设置有调节阀，固液混合器的混合出口与物料进口连接。
进一步的，本发明蒸发器中，所述加热器包括并行设置的多个蒸发管、分别设置在各个蒸发管上方的方圆变径管和位于顶端并覆盖在所有方圆变径管上方的一个上封头，所述方圆变径管上方为方形，下方为圆形，每个方圆变径管的下方***方圆变径下管板的对应孔上，所有方圆变径管的上方之间采用点焊连接在一起，并与方圆变径上管板中间的大方口点焊并固定住，上圆管板与蒸发管之间满焊，方圆变径下管板与上圆管板之间用螺丝固定。
进一步的，本发明蒸发器中，所述蒸发管中设置有惰性载体，所述惰性载体是粒径为0.1到1mm的刚玉或钢珠，或者是粒径为0.1到3mm的空心钢珠。
进一步的，本发明蒸发器中，所述气液分离器上部设有排气孔。
本发明的带有惰性载体循环脱硫方法，包括以下步骤：
1)向进气管输送热蒸汽，打开并调节脱硫废水管上的调节阀，将脱硫废水送至循环泵进口，如果液位计的计量值高于设定值，则关小调节阀，如果液位计计量值低于设定值，则开大调节阀，确保液位计计量值接近设定值；
2)打开循环泵，将脱硫废水泵入固液混合器，与固液分离器分离并从下端进入固液混合器的惰性载体混合，然后进入加热器内进行加热蒸发处理，产生的带有惰性载体的脱硫废水及蒸汽进入固液分离器，固液分离器分离的脱硫废水进入气液分离器；脱硫废水中蒸发出的蒸汽从气液分离器上端的排气孔排出，被加热后的脱硫废水由循环水出口排出，经循环泵泵入固液混合器；
3)通过密度计检测气液分离器分离出的浓缩液的密度，使浓缩液的密度维持在1.1-1.6g/ml，如果密度计的计量值低于设定值，则关小浓缩液调节阀，如果密度计计量值高于设定值，则开大浓缩液调节阀。
进一步的，本发明方法中，所述固液混合器为文氏管或星型卸载器。
本发明在蒸发器内设有惰性载体，如图5所示，惰性载体与脱硫废水一起从蒸发管的上方进入，在蒸发管内受管外蒸汽的热传导作用，脱硫废水受热得到汽化，离开蒸发管后，在固液分离器内，惰性载体与脱硫废水及蒸汽得到分离，惰性载体从固液分离器下部排出，在固液混合器内，被待处理的脱硫废水吸入，并一同进入蒸发管，惰性载体一直在***内循环，起到不断清除蒸发管内垢的效果，脱硫废水蒸发后，形成蒸发水达到回用水标准，可以回用，浓缩液一般进行干化处理。
本发明的蒸发器包括加热器、固液分离器、气液分离器、循环泵、固液混合器等。加热器上方设有物料进口，与固液混合器连接，下方设有出料口，与固液分离器连接。固液分离器上出液口与气液分离器连接，下方与固液混合器连接。固液混合器与循环泵连接。气液分离器一侧面设有密度计，另一侧面连有液位计，侧面还设有循环水出口，下方设有浓缩液调节阀；循环水出口与脱硫废水进口调节阀的出口，汇合后一起与循环泵连接，气液分离器上部设有排气孔。
进一步的，本发明装置中，加热器包括并行设置的多个蒸发管、分别设置在各个蒸发管上方的方圆变径管和位于顶端并覆盖在所有方圆变径管上方的一个上封头，每个方圆变径管上方为方形，下方为圆形，每个方圆变径管的下方***方圆变径下管板的对应孔上，所有方圆变径管的上方之间采用点焊连接在一起，并与方圆变径上管板中间的大方口点焊并固定住，上圆管板与蒸发管之间满焊，方圆变径下管板与上圆管板之间用螺丝固定。
进一步的，本发明装置中，惰性载体可以是刚玉或钢珠等颗粒物，刚玉及钢珠粒径的粒径为0.1到1mm，空心钢珠粒径为0.1到3mm。
进一步的，本发明装置中，***流程包括以下步骤：
1)向进气管输送热蒸汽，打开并调节脱硫废水管上的调节阀，将脱硫废水送至循环泵进口，如果液位计的计量值高于设定值，则关小调节阀，如果液位计计量值低于设定值，则开大调节阀，确保液位计计量值接近设定值；
2)打开循环泵，将脱硫废水泵入固液混合器，与从固液分离器下端排出的惰性载体混合后进入加热器内进行加热蒸发处理，产生的带有惰性载体的脱硫废水及蒸汽进入固液分离器，分离的惰性载体进入固液混合器，加热蒸发后的脱硫废水进入气液分离器；脱硫废水中蒸发出的蒸汽从气液分离器上端的排气孔排出，被加热后的脱硫废水由循环水出口排出，经循环泵泵入固液混合器；
3)通过密度计检测气液分离器分离出的浓缩液的密度，使浓缩液的密度维持在1.1-1.6g/ml，如果密度计的计量值低于设定值，则关小浓缩液调节阀，如果密度计计量值高于设定值，则开大浓缩液调节阀。
本发明的一种带有惰性载体循环的脱硫废水蒸发器，加热器内设有方圆变径管，脱硫废水中夹带的惰性载体可顺利分配到各个蒸发管内，惰性载体不会被挡在挡板上。***中垂直输送管道及固液分离器中的流速应由惰性载体沉降速度确定，以确保惰性载体可以随脱硫废水一同在固液分离器之前的管道中循环，同时不随液体从固液分离器上方流出，而直接从固液分离器下方进入固液混合器。惰性载体循环原理图与惰性载体撞击、冲刷管壁的原理图分别如图5，图6所示。
有益效果：与强制循环蒸发器相比，本发明具有以下优点：
(1)可以根据密度计的计量值与设计值对浓缩液的排放进行调控，使得浓缩废水能够及时排出，从而减少循环泵叶片的磨损，延长循环泵寿命，降低成本。
(2)本发明采用物理方式进行除垢，在蒸发器内设计惰性载体，惰性载体在随脱硫废水一起流动过程中，如图6所示，惰性载体与壁面，通过撞击或冲刷作用，去除壁面的结垢物质，从而达到及时清垢的效果。
(3)本发明的惰性载体一直随脱硫废水循环除垢，可连续运行，无需采用化学方式进行二次清理，从而减少废液量，降低处理成本。
(4)本发明的带有惰性载体循环的脱硫废水蒸发器运行连续，不会减少产能，在经济上更具优势性。
附图说明
图1为本发明带有惰性载体循环脱硫废水蒸发器的流程示意图
图2为加热器的剖面图
图3a为方圆变径上管板结构图，图3b为图3a中A结构的放大图
图4为方圆变径下管板结构图
图5为惰性载体循环图
图6为惰性载体撞击、冲刷管壁的原理图
图7为实施例1***图
图8为实施例2***图
图9为实施例2中星型卸料器侧面图
图中：1-气液分离器，2-冷凝管，3-进气管，4-惰性载体，5-物料进口，6-上出液口，7-排气孔，8-加热器，9-进液口，10-出料口，11-固液分离器，12-循环泵，13-文氏管，14-星型卸料器，15-密度计，16-液位计，17-浓缩液调节阀，18-调节阀，19-循环水出口，20-循环物料出口，21-循环水进口，22-扇叶片，23-固液混合器，81-蒸发管，811-上圆管板，82-方圆变径管，821-方圆变径上管板，822-方圆变径下管板。
具体实施方式
下面结合实施例和说明书附图对本发明作进一步的说明。
实施例1
一种带有惰性载体循环的脱硫废水蒸发器，该蒸发器由加热器8、与所述加热器8上方设置的物料进口5连接的文氏管13、与加热器8下方设置的出料口10连接的固液分离器11、与所述固液分离器11的上出液口6连接的气液分离器1、连接所述气液分离器1与文氏管13的循环泵12，固液分离器11的下方与文氏管13的喉口连接，气液分离器1一侧面设有密度计15，另一侧面连有液位计16，侧面还设有循环水出口19，下方设有浓缩液调节阀17；循环水出口19上连接的循环管与脱硫废水管的出口汇合后一起与循环泵12的进口连接，循环泵12的出口与文氏管13的收缩管口连接，所述脱硫废水管上设置有调节阀18。
加热器8包括并行设置的多个蒸发管81、分别设置在各个蒸发管81上方的方圆变径管82和位于顶端并覆盖在所有方圆变径管82上方的一个上封头，所述方圆变径管82上方为方形，下方为圆形，每个方圆变径管82的下方***方圆变径下管板822的对应孔上，所有方圆变径管82的上方之间采用点焊连接在一起，并与方圆变径上管板821中间的大方口点焊并固定住，上圆管板811与蒸发管81之间满焊，方圆变径下管板822与上圆管板811之间用螺丝固定。
加热器8中的方圆变径管82与方圆变径上管板821之间采用点焊方式连接，会使少数脱硫废水从缝隙中流入方圆变径上管板821与方圆变径下管板822之间，但这并不影响整个***的工作过程。
气液分离器1上部设有排气孔7。
文氏管13的喉部可以将惰性载体吸入管中，并可以有效阻止加热后携带蒸汽的脱硫废水较多的进入文氏管内，并不影响加热后的脱硫废水进入气液分离器1的循环过程。
实施例2
一种带有惰性载体循环的脱硫废水蒸发器，该蒸发器由加热器8、与所述加热器8上方设置的物料进口5连接的星型卸载器14、与加热器8下方设置的出料口10连接的固液分离器11、与所述固液分离器11的上出液口6连接的气液分离器1、连接所述气液分离器1与星型卸载器14的循环泵12，固液分离器11的下方与星型卸载器14的固体进口连接，气液分离器1一侧面设有密度计15，另一侧面连有液位计16，侧面还设有循环水出口19，下方设有浓缩液调节阀17；循环水出口19上连接的循环管与脱硫废水管的出口汇合后一起与循环泵12的进口连接，循环泵12的出口与星型卸载器14的循坏水进口连接，所述脱硫废水管上设置有调节阀18。
如图9所示，星型卸载器14内部设有多扇叶片22，工作过程中旋转的叶片使得从固液分离器11下端排出的惰性载体4进入星型卸载器14底部，同时有效抵挡住上方固液分离器11中被加热的脱硫废水的大量流入，迫使加热后的脱硫废水从固液分离器11上方进入气液分离器1进行循环。
实施例3
一种带有惰性载体循环的脱硫废水蒸发器，进入整个蒸发器***流程的脱硫废水来源于电厂的终端废水。该蒸发器中的加热器8里，蒸汽温度范围在95℃-160℃，蒸汽压力范围在0.085-0.618MPa。进入的脱硫废水固含量在1-10％，浓缩液固含量在20-50％。惰性载体4是粒径为0.1到1mm的刚玉或钢珠，或者是粒径为0.1到3mm的空心钢珠。
本发明的工作过程如下：
1)向进气管3输送热蒸汽，将电厂排出的脱硫废水经过处理，使其固含量在1-10％，打开并调节脱硫废水管上的调节阀18，将脱硫废水送至循环泵12进口，如果液位计16的计量值高于设定值，则关小调节阀18，如果液位计16计量值低于设定值，则开大调节阀18，确保液位计16计量值接近设定值；
2)打开循环泵12，将脱硫废水泵入文氏管13或星型卸载器14，与从固液分离器23下端排出的惰性载体4混合后进入加热器8内进行加热蒸发处理，产生的带有惰性载体的脱硫废水及蒸汽进入固液分离器11，分离的惰性载体4进入文氏管13或星型卸载器14，加热蒸发后的脱硫废水进入气液分离器1；脱硫废水中蒸发出的蒸汽从气液分离器1上端的排气孔7排出，被加热后的脱硫废水由循环水出口19排出，经循环泵12泵入文氏管13或星型卸载器14；
3)通过密度计15检测气液分离器1分离出的浓缩液的密度，使浓缩液的密度维持在1.1-1.6g/ml，如果密度计15的计量值低于设定值，则关小浓缩液调节阀17，如果密度计15计量值高于设定值，则开大浓缩液调节阀17。

Claims (6)

1.一种带有惰性载体循环的脱硫废水蒸发器，其特征在于，该蒸发器包括加热器(8)、与所述加热器(8)上方设置的物料进口(5)连接的固液混合器(23)、与加热器(8)下方设置的出料口(10)连接的固液分离器(11)、与所述固液分离器(11)的上出液口(6)连接的气液分离器(1)、连接所述气液分离器(1)与固液混合器(23)的循环泵(12)，固液分离器(11)的下方与固液混合器(23)的固体进口连接，气液分离器(1)一侧面设有密度计(15)，另一侧面连有液位计(16)，气液分离器(1)侧面还设有循环水出口(19)，下方设有浓缩液调节阀(17)；循环水出口(19)上连接的循环管与脱硫废水管的出口汇合后一起与循环泵(12)的进口连接，循环泵(12)的出口与固液混合器(23)的液体进口连接，所述脱硫废水管上设置有调节阀(18)，固液混合器(23)的混合出口与物料进口(5)连接。
2.根据权利要求1所述的一种带有惰性载体循环的脱硫废水蒸发器，其特征在于，所述加热器(8)包括并行设置的多个蒸发管(81)、分别设置在各个蒸发管(81)上方的方圆变径管(82)和位于顶端并覆盖在所有方圆变径管(82)上方的一个上封头，所述方圆变径管(82)上方为方形，下方为圆形，每个方圆变径管(82)的下方***方圆变径下管板(822)的对应孔上，所有方圆变径管(82)的上方之间采用点焊连接在一起，并与方圆变径上管板(821)中间的大方口点焊并固定住，上圆管板(811)与蒸发管(81)之间满焊，方圆变径下管板(822)与上圆管板(811)之间用螺丝固定。
3.根据权利要求2所述的一种带有惰性载体循环的脱硫废水蒸发器，其特征在于，所述蒸发管(81)中设置有惰性载体(4)，所述惰性载体(4)是粒径为0.1到1mm的刚玉或钢珠，或者是粒径为0.1到3mm的空心钢珠。
4.根据权利要求1、2或3所述的一种带有惰性载体循环的脱硫废水蒸发器，其特征在于，所述气液分离器(1)上部设有排气孔(7)。
5.一种带有惰性载体循环的脱硫方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
1)向进气管(3)输送热蒸汽，打开并调节脱硫废水管上的调节阀(18)，将脱硫废水送至循环泵(12)进口，如果液位计(16)的计量值高于设定值，则关小调节阀(18)，如果液位计(16)计量值低于设定值，则开大调节阀(18)，确保液位计(16)计量值接近设定值；
2)打开循环泵(12)，将脱硫废水泵入固液混合器(23)，与固液分离器(11)分离并从下端进入固液混合器(23)的惰性载体(4)混合，然后进入加热器(8)内进行加热蒸发处理，产生的带有惰性载体的脱硫废水及蒸汽进入固液分离器(11)，固液分离器(11)分离的脱硫废水进入气液分离器(1)；脱硫废水中蒸发出的蒸汽从气液分离器(1)上端的排气孔(7)排出，被加热后的脱硫废水由循环水出口(19)排出，经循环泵(12)泵入固液混合器(23)；
3)通过密度计(15)检测气液分离器(1)分离出的浓缩液的密度，使浓缩液的密度维持在1.1-1.6g/ml，如果密度计(15)的计量值低于设定值，则关小浓缩液调节阀(17)，如果密度计(15)计量值高于设定值，则开大浓缩液调节阀(17)。
6.根据权利要求5所述的带有惰性载体循环的脱硫方法，其特征在于，所述固液混合器(23)为文氏管(13)或星型卸载器(14)。
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