CN109557062A - 一种脱硫废水液滴蒸发测试装置及测试方法 - Google Patents

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Abstract

一种脱硫废水液滴蒸发测试装置及方法，燃煤锅炉的烟气出口端与缓冲罐的下部入口端连通，缓冲罐上开设通气口；缓冲罐的上部出口端通过管路与蒸发室的上部入口端连通；管路内设有温湿度传感器一；蒸发室内部上方设有喷嘴；蒸发室主体段内部从上至下等间隔地设有多个温湿度传感器二，蒸发室主体段的侧壁上从上至下等间隔设有多个透明的观察窗；多个观察窗处安装有多个高速摄像机，并于蒸发室外侧安装有多个紫外灯；蒸发室的下部出口端设有引风机。方法：将调质后的烟气供入蒸发室，将待脱硫废水加入荧光剂雾化后供入蒸发室，通过高速摄像机实时采集不同位置处的液滴情况。该装置及方法准确评判脱硫废水液滴的蒸发是否完全，能准确测试蒸发的时间。

Description

一种脱硫废水液滴蒸发测试装置及测试方法
技术领域
本发明涉及一种脱硫废水液滴蒸发测试装置及测试方法，属于环境保护技术领域。
背景技术
石灰石-石膏湿法脱硫工艺成熟稳定，脱硫效率高，且对煤种具有良好的适应性，因此被广泛应用于火电厂。但该工艺在运行过程中因脱硫浆液循环使用，故pH值不断降低，另外烟气中的HCl、工艺水中的氯离子也会在浆液中不断地富集，存在脱硫效率降低、副产品石膏品质下降、脱硫设备腐蚀加剧等问题。为了保证脱硫***的安全稳定以及脱硫效率维持在较高水平，该工艺需要定期排出一部分废水，即为脱硫废水。由于脱硫废水水质具有高度的特殊性与复杂性，尤其是其所含的多种重金属离子会给环境带来严重的污染，直接排放必将引起巨大的污染，所以必须对脱硫废水进行单独处理。
目前，常见的火电厂脱硫废水处理方法有：化学沉淀法、水力冲灰法、化学沉淀-微滤膜法、流化床法、烟道蒸发处理方法。
脱硫废水烟道蒸发技术是利用双流体雾化喷嘴将脱硫废水雾化并喷入空预器与除尘器之间的烟道中，利用烟气余热将废水完全蒸发，使废水中的污染物转化为结晶物或盐类，随飞灰一起由后续除尘器捕集。该工艺相对于化学沉淀法、水力冲灰法、化学沉淀-微滤膜法、流化床法来说较为简单、投资和运行费用较低，但该方法中单位时间内产生的脱硫废水需要在短时间内蒸发完毕，否则未完全蒸发的雾滴会对烟道和电除尘器产生腐蚀。
目前，针对脱硫废水蒸发中液滴蒸发的研究较少，三菱重工较早开展脱硫废水烟道蒸发实验研究，通过搭建中试试验平台，得到脱硫废水烟道蒸发的可行性，但却缺少针对脱硫废水液滴蒸发时间的实验研究，因此亟需一套能准确评判不同烟气环境下不同物性脱硫废水液滴的蒸发时间的测试装置及测试方法。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种脱硫废水液滴蒸发测试装置和测试方法，该装置和方法能模拟不同烟气环境下不同物性脱硫废水液滴的蒸发情况，有助于准确评判脱硫废水液滴的蒸发是否完全，有助于准确测试蒸发的时间，能为脱硫废水蒸发的工程应用提供指导。
为了实现上述目的，本发明提供一种脱硫废水液滴蒸发测试装置，包括燃煤锅炉及并排设置在燃煤锅炉上方的缓冲罐和蒸发室，燃煤锅炉的烟气出口端与缓冲罐的下部入口端连通，缓冲罐靠近其下部入口端处开设通气口；缓冲罐的上部出口端通过管路与蒸发室的上部入口端连通；管路内设有温湿度传感器一；
蒸发室内部上方设有喷嘴，喷嘴通过供液管路连通外部添加荧光剂的脱硫废水；蒸发室主体段内部从上至下等间隔地设置有多个温湿度传感器二，蒸发室主体段的侧壁上从上至下等间隔设置有与多个温湿度传感器二相对应的多个透明的观察窗；蒸发室主体段的外部对应多个观察窗地安装有多个高速摄像机，并于靠近多个观察窗的一侧安装有多个紫外灯；蒸发室的下部出口端通过引风机与尾气处理装置连通；
温湿度传感器一和温湿度传感器二均与外部数据显示设备连接。
为了提高蒸发效果，所述喷嘴正对蒸发室的上部入口端设置。
进一步，为了提高通过通气口通入的气体与烟气的混合的均匀性，同时，也为了模拟不同的温度环境，所述的缓冲罐内部还设有搅拌器和加热棒，搅拌器位于缓冲罐中部位置，加热棒位于缓冲罐上部。
进一步，为了保证观察窗具有较好的耐热性能，同时，又能避免热量的流失，所述的观察窗材质为石英玻璃，相邻观察窗的间隔为150mm；为了提高测量精度，相邻温湿度传感器二的间隔为100mm。
进一步，为了避免缓冲罐内的压力过高，也为了能根据需要及时将缓冲罐内的多余气体排出，所述的缓冲罐上设有排气阀。
为了提高测量精度，所述的温湿度传感器一和温湿度传感器二的温度测量精度均为0.1℃，湿度测量为精度均为0.5％RH。
作为一种优选，所述的荧光剂为香豆素型或者吡唑啉型荧光剂。
本装置通过在蒸发室的主体段纵向上设置多个等间隔分布的透明观察窗，并于观察窗处设有高速相机和紫外灯，利用高速相机从透明观察窗处拍摄到蒸发室内不同高度位置的脱硫废水在高温烟气作用下的液滴蒸发情况，以对发光液滴在不同位置的亮度及数量变化情况进行记录，以得到雾化后的脱硫废水的完全蒸发时间；紫外灯的照射使添加了荧光剂的脱硫废水发光，从而提高图像采集的精确性，在多个观察窗对应的蒸发室内部设置多个温湿度传感器，对蒸发室内不同高度位置的脱硫废水的温湿度情况进行实时测量，当在某一观察窗观察不到发光液滴时，结合该处温湿度变化情况来判断出液滴完全蒸发的位置。通过通气孔的设置，便于加入不同的气体对烟气的成分进行调质，以能够真实模拟不同烟道环境下的参数，使评价过程更符合实际情况。该测试装置结构简单，操作方便，可测试不同物性的脱硫废水的蒸发时间，可以为指导脱硫废水蒸发的工程应用提供了可靠的理论依据和指导。
针对上述现有技术存在的问题，本发明还提供了一种脱硫废水液滴蒸发测试方法，该方法能模拟不同的烟气环境，能准确判定出蒸发室内不同采集位置的脱硫废水液滴蒸发情况，能准确判断出蒸发室内某一采集位置的脱硫废水液滴是否蒸发完全。
为了实现上述目的，本发明还提供了一种脱硫废水液滴蒸发测试方法，包含以下步骤：
步骤1：将脱硫废水加入荧光剂，混合均匀待用；
利用燃煤锅炉产生带有热量的烟气，并使烟气供入缓冲罐，同时，通过通气孔向缓冲罐加入调质气体；
步骤2：驱动搅拌器对调质气体和进入缓冲罐的烟气进行均匀混合，调质后的烟气经过管路进入蒸发室内；温湿度传感器一实时检测调质后的烟气的温度和湿度情况，并传输给外部的数据显示设备进行显示和记录；
步骤3：在紫外灯的照射下通过对应在多个观察窗处的多个高速摄像机对蒸发室主体段内部纵向上各采集位置的脱硫废水蒸发情况进行实时的图像采集，并传输给处理设备进行图像的实时记录和分析；
同时，通过对应在多个观察窗处的多个温湿度传感器二对蒸发室主体段内部纵向上各采集位置进行实时的温湿度数据采集，并传输给外部的数据显示设备进行实时显示和记录；
步骤4：分析出采集不到发光液滴的具体采集位置，并结合该采集位置对应的温湿度变化情况，判定出完全蒸发的位置，并记录完全蒸发时间；
步骤5：通过引风机将尾气引出供给尾气处理装置。
步骤2中，在温湿度传感器一检测到的温度低于设定值时，通过加热棒对调质后的烟气进行二次加热，并于温湿度传感器一检测到的温度达到设定值时停止。
该方法通过在脱硫废水中添加荧光剂，利用荧光剂溶于液体发光这一特性，使雾化后的脱硫废水的液滴便于被捕捉，经紫外灯的照射，促进高速摄像机对液滴的有效拍摄；该方法采用荧光示踪法测试脱硫废水在蒸发室中的蒸发特性，使测试结果更准确，更有利于完全蒸发位置的准确判断。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是脱硫废水液滴蒸发测试流程图；
图3是脱硫废水液滴蒸发测试效果图。
图中：1、燃煤锅炉，2、缓冲罐，3、蒸发室，4、管路，5、温湿度传感器一，6、喷嘴，7、观察窗，8、温湿度传感器二，9、紫外灯，10、引风机，11、通气口，12、搅拌器，13、加热棒，14、排气阀。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图1所示，一种脱硫废水液滴蒸发测试装置，包括燃煤锅炉1及并排设置在燃煤锅炉1上方的缓冲罐2和蒸发室3，燃煤锅炉1的烟气出口端与缓冲罐2的下部入口端连通，为便于根据需要模拟不同的烟气环境，缓冲罐2靠近其下部入口端处开设通气口11；缓冲罐2的上部出口端通过管路4与蒸发室3的上部入口端连通；管路4内设有温湿度传感器一5；
蒸发室3内部上方设有喷嘴6，喷嘴6通过供液管路连通外部添加荧光剂的脱硫废水；蒸发室3主体段内部从上至下等间隔地设置有多个温湿度传感器二8，蒸发室3主体段的侧壁上从上至下等间隔设置有与多个温湿度传感器二8相对应的多个透明的观察窗7；蒸发室3主体段的外部对应多个观察窗7地安装有多个高速摄像机，并于靠近多个观察窗7的一侧安装有多个紫外灯9；蒸发室3的下部出口端通过引风机10与尾气处理装置连通；
温湿度传感器一5和温湿度传感器二8均与外部数据显示设备连接。
为了提高蒸发效果，所述喷嘴6正对蒸发室3的上部入口端设置。
为了提高通过通气口11通入的气体与烟气的混合的均匀性，所述的缓冲罐2内部还设有搅拌器12和加热棒13，为便于模拟不同的温度环境，搅拌器12位于缓冲罐2中部位置，由设置在缓冲罐2外部的驱动电机驱动，加热棒13位于缓冲罐2上部，其湿度调节范围为400度。
为了保证观察窗具有较好的耐热性能，同时，又能避免热量的流失，所述的观察窗7材质为石英玻璃，相邻观察窗7的间隔为150mm；为了提高测量精度，相邻温湿度传感器二8的间隔为100mm。
为了避免缓冲罐2内的压力过高，也为了能根据需要及时将缓冲罐2内的多余气体排出，所述的缓冲罐2上设有排气阀14。
为了提高测量精度，所述的温湿度传感器一5和温湿度传感器二8的温度测量精度均为0.1℃，湿度测量为精度均为0.5％RH。
作为一种优选，荧光剂选用香豆素型或者吡唑啉型荧光剂。
如图2所示，一种脱硫废水液滴蒸发测试方法，包含以下步骤：
步骤1：将脱硫废水加入荧光剂，混合均匀待用；
利用燃煤锅炉1产生带有热量的烟气，并使烟气供入缓冲罐2，同时，通过通气孔11向缓冲罐2加入调质气体；
步骤2：驱动搅拌器12对调质气体和进入缓冲罐2的烟气进行均匀混合，调质后的烟气经过管路4进入蒸发室3内；温湿度传感器一5实时检测调质后的烟气的温度和湿度情况，并传输给外部的数据显示设备进行显示和记录；
步骤3：在紫外灯9的照射下通过对应在多个观察窗7处的多个高速摄像机对蒸发室3主体段内部纵向上各采集位置的脱硫废水蒸发情况进行实时的图像采集，并传输给处理设备进行图像的实时记录和分析；
同时，通过对应在多个观察窗7处的多个温湿度传感器二8对蒸发室3主体段内部纵向上各采集位置进行实时的温湿度数据采集，并传输给外部的数据显示设备进行实时显示和记录；
步骤4：分析出采集不到发光液滴的具体采集位置，并结合该采集位置对应的温湿度变化情况，判定出完全蒸发的位置，并记录完全蒸发时间；
步骤5：通过引风机10将尾气引出供给尾气处理装置。
步骤2中，在温湿度传感器一5检测到的温度低于设定值时，通过加热棒13对调质后的烟气进行二次加热，并于温湿度传感器一5检测到的温度达到设定值时停止。
燃煤锅炉1产生带热量的烟气，该烟气从燃煤锅炉1上端进入缓冲罐2的下部入口端，从缓冲罐2一侧开设的通气口11内通入设定类别的气体，对烟气进行调质，气体与烟气混合上行至缓冲罐2的中部，在搅拌器12的作用下对经气体调质后的混合气体进行搅拌，使其更为均匀，调质后的烟气继续上行，根据需要决定加热棒13是否需要开启，在烟气温度不高的情况下，开启加热棒13对烟气进行加热，在开启的情况下，缓冲罐2内的温度最高可加热至400℃；烟气经缓冲罐2上部出口端进入管路4内，温湿度传感器一5采集到该管路4内的烟气的温度和湿度信号，并将该信号经外部变送器进行转化后传输给显示设备，以便于操作者进行记录；
烟气沿管路4前行，从蒸发室3上部一侧开设的入口端进入蒸发室3，喷嘴6从蒸发室3上端伸入蒸发室3内，其正对烟气入口端，使得烟气能够及时对经喷嘴6雾化后喷射的含荧光剂的脱硫废水进行快速蒸发；经雾化的脱硫废水液滴下行至蒸发室3的主体段，主体段上根据其实际的尺寸开设6个观察窗7，观察窗7的材质为透明的石英玻璃，在保证透视度的同时又能防止烟气热量流失，同时在各观察窗7的附近设置高速相机和紫外灯9，紫外灯9的照射可使脱硫废水内添加的荧光剂发光，各高速相机实时拍下各自对应的观察窗7处的蒸发室3内部的发光液滴的亮度及数量变化情况，同时在各观察窗7对应的蒸发室3内部设置的多个温湿度传感器二8实时采集各自所在位置的烟气的温度和湿度信号，并将该信号经外部变送器进行转化后传输给显示设备进行显示，以便于操作者记录下蒸发室3不同高度位置的烟气温湿度数据，如图3所示，当在某一位置高速相机拍摄不到发光液滴，且该位置的温湿度无变化时，即能够判定出完全蒸发的位置和时间。下行至蒸发室3出口端的烟气通过引风机10引入尾气处理装置，进行后续处理。

Claims (9)

1.一种脱硫废水液滴蒸发测试装置，包括燃煤锅炉(1)，其特征在于，还包括并排设置在燃煤锅炉(1)上方的缓冲罐(2)和蒸发室(3)，燃煤锅炉(1)的烟气出口端与缓冲罐(2)的下部入口端连通，缓冲罐(2)靠近其下部入口端处开设通气口(11)；缓冲罐(2)的上部出口端通过管路(4)与蒸发室(3)的上部入口端连通；管路(4)内设有温湿度传感器一(5)；
蒸发室(3)内部上方设有喷嘴(6)，喷嘴(6)通过供液管路连通外部添加荧光剂的脱硫废水；蒸发室(3)主体段内部从上至下等间隔地设置有多个温湿度传感器二(8)，蒸发室(3)主体段的侧壁上从上至下等间隔设置有与多个温湿度传感器二(8)相对应的多个透明的观察窗(7)；蒸发室(3)主体段的外部对应多个观察窗(7)地安装有多个高速摄像机，并于靠近多个观察窗(7)的一侧安装有多个紫外灯(9)；蒸发室(3)的下部出口端通过引风机(10)与尾气处理装置连通；
温湿度传感器一(5)和温湿度传感器二(8)均与外部数据显示设备连接。
2.根据权利要求1所述的一种脱硫废水液滴蒸发测试装置，其特征在于，所述喷嘴(6)正对蒸发室(3)的上部入口端设置。
3.根据权利要求1或2所述的一种脱硫废水液滴蒸发测试装置，其特征在于，所述的缓冲罐(2)内部还设有搅拌器(12)和加热棒(13)，搅拌器(12)位于缓冲罐(2)中部位置，加热棒(13)位于缓冲罐(2)上部。
4.根据权利要求3所述的一种脱硫废水液滴蒸发测试装置，其特征在于，所述的观察窗(7)材质为石英玻璃，相邻观察窗(7)的间隔为150mm；相邻温湿度传感器二(8)的间隔为100mm。
5.根据权利要求4所述的一种脱硫废水液滴蒸发测试装置，其特征在于，所述的缓冲罐(2)上设有排气阀(14)。
6.根据权利要求5所述的一种脱硫废水液滴蒸发测试装置，其特征在于，所述的温湿度传感器一(5)和温湿度传感器二(8)的温度测量精度均为0.1℃，湿度测量精度均为0.5％RH。
7.根据权利要求6所述的一种脱硫废水液滴蒸发测试装置，其特征在于，所述的荧光剂为香豆素型或者吡唑啉型荧光剂。
8.一种脱硫废水液滴蒸发测试方法，其特征在于，包含以下步骤：
步骤1：将脱硫废水加入荧光剂，混合均匀待用；
利用燃煤锅炉(1)产生带有热量的烟气，并使烟气供入缓冲罐(2)，同时，通过通气孔(11)向缓冲罐(2)加入调质气体；
步骤2：驱动搅拌器(12)对调质气体和进入缓冲罐(2)的烟气进行均匀混合，调质后的烟气经过管路(4)进入蒸发室(3)内；温湿度传感器一(5)实时检测调质后的烟气的温度和湿度情况，并传输给外部的数据显示设备进行显示和记录；
步骤3：在紫外灯(9)的照射下通过对应在多个观察窗(7)处的多个高速摄像机对蒸发室(3)主体段内部纵向上各采集位置的脱硫废水蒸发情况进行实时的图像采集，并传输给处理设备进行图像的实时记录和分析；
同时，通过对应在多个观察窗(7)处的多个温湿度传感器二(8)对蒸发室(3)主体段内部纵向上各采集位置进行实时的温湿度数据采集，并传输给外部的数据显示设备进行实时显示和记录；
步骤4：分析出采集不到发光液滴的具体采集位置，并结合该采集位置对应的温湿度变化情况，判定出完全蒸发的位置，并记录完全蒸发时间；
步骤5：通过引风机(10)将尾气引出供给尾气处理装置。
9.根据权利要求8所述的一种脱硫废水液滴蒸发测试方法，其特征在于，步骤2中，在温湿度传感器一(5)检测到的温度低于设定值时，通过加热棒(13)对调质后的烟气进行二次加热，并于温湿度传感器一(5)检测到的温度达到设定值时停止。
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