CN103221115A - 来自脱硫排水的脱水滤液的喷雾干燥装置、废气处理系统及方法 - Google Patents

来自脱硫排水的脱水滤液的喷雾干燥装置、废气处理系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种来自脱硫排水的脱水滤液的喷雾干燥装置、废气处理系统及方法，所述喷雾干燥装置具备：向喷雾干燥装置主体(51)内雾状喷出来自脱硫排水的脱水滤液(33)的喷雾喷嘴(52)；设置在喷雾干燥装置主体(51)上，导入对喷雾液(33a)进行干燥的废气(18)的导入口(51a)；设置在喷雾干燥装置主体(51)内，利用废气(18)对脱水滤液(33)进行干燥的干燥区域(53)；将有助于干燥的废气(18)排出的排出口(51b)；在干燥区域内设置多个，计测内部的温度的温度计(T1～T7)；根据温度计的计测结果，进行脱水滤液(33)的喷雾/干燥状态的好坏的判断的判定机构(54)；在判定机构(54)的判断结果为喷雾干燥不良的情况下，进行废气或脱水滤液的调整的控制机构(55)。

Description

来自脱硫排水的脱水滤液的喷雾干燥装置、废气处理系统及方法
技术领域
本发明涉及来自脱硫排水的脱水滤液的喷雾干燥装置、废气处理系统及方法，其中所述脱硫排水在对从锅炉排出的废气进行处理的废气处理时产生。
背景技术
目前，已知有用于对从火力发电设备等中设置的锅炉排出的废气进行处理的废气处理系统。废气处理系统具备从来自锅炉的废气除去氮氧化物的脱硝装置、对通过脱硝装置后的废气的热量进行回收的空气加热器、除去热回收后的废气中的烟尘的集尘机、用于将除尘后的废气中的硫氧化物除去的脱硫装置。作为脱硫装置，通常使用使石灰吸收液等与废气气液接触来除去废气中的硫氧化物的湿式的脱硫装置。
从湿式的脱硫装置排出的排水(以下称作“脱硫排水”)中含有大量氯离子、铵离子等离子或水银等各种各样的有害物质。因此，在将脱硫排水向系统外部放出前，需要从脱硫排水中除去上述有害物质，但存在脱硫排水中含有的上述多种有害物质的除去处理复杂，且处理成本高这样的问题。因此，为了节约脱硫排水的处理成本，提出有将脱硫排水不向系统外部放出而在系统内再次利用的方法。例如，在专利文献1及2中公开了如下构成的废气处理装置，该废气处理装置中另行设有从与脱硝装置、空气加热器、集尘机、脱硫装置连接的主管线的烟道分支，雾状喷出脱硫排水并使其气体化的设备，从主管线的烟道将废气的一部分向该设备内导入，在设备内的废气中雾状喷出脱硫排水而使其蒸发，由此使有害物质析出，之后使该气体返回主管线的烟道(专利文献1及2)。
【在先技术文献】
【专利文献】
【专利文献1】日本特开昭63-200818号公报
【专利文献2】日本特开平9-313881号公报
【发明的概要】
【发明要解决的课题】
然而，在专利文献1及2的废气处理装置中，设有将废气的一部分从烟道分支出，雾状喷出来自脱硫装置的脱硫排水(或排液)而使其气体化的设备，由此使脱硫排水蒸发，但由于来自脱硫装置的脱硫排水含有固态成分，因此存在无法良好地进行喷雾干燥的问题。
而且，近年来，由于内陆地区等对水资源的环境的关注，切盼废气处理设备中的无排水化，渴望实现可稳定地操作的无排水化的废气处理设备的出现。
作为实施该无排水化的设备，可以使用将脱硫排水干燥的喷雾干燥机，但在将脱硫排水喷雾干燥的情况下，存在如下问题。
1)热量平衡的紊乱所带来的问题
为了使喷雾液蒸发，利用喷雾液和暖风的热移动来促进干燥，但在喷雾液相对于暖风过剩的情况下，产生蒸发不良。
2)灰尘附着所带来的喷雾液的液滴径的粗大化的问题
若在喷雾喷嘴前端部附着灰尘，则从喷嘴产生的喷雾液滴径发生变化，通常会粗大化。该粗大化了的液滴的与暖风热交换的比表面积小，热交换迟缓，因此发生蒸发延迟。
发明内容
本发明鉴于上述问题而提出，其课题在于提供一种实现能够稳定地操作的无排水化的来自脱硫排水的脱水滤液的喷雾干燥装置、废气处理系统及废气处理方法。
为了解决上述课题，本发明的第一方面涉及来自脱硫排水的脱水滤液的喷雾干燥装置的特征在于具备：喷雾喷嘴，其向喷雾干燥装置主体内雾状喷出来自脱硫排水的脱水滤液；导入口，其设置在喷雾干燥装置主体上，导入对喷雾液进行干燥的废气；干燥区域，其设置在喷雾干燥装置主体内，利用废气来干燥脱水滤液；排出口，其将有助于干燥的废气排出；温度计，其在所述干燥区域内设置多个，对内部的温度进行计测；判定机构，其根据所述温度计的计测结果，进行脱水滤液的喷雾/干燥状态的好坏的判断；控制机构，其在所述判定机构的判断结果为喷雾干燥不良的情况下，进行废气或脱水滤液的调整。
本发明的第二方面以第一方面为基础，其特征在于，脱水滤液的调整通过脱水滤液的供给量的增减或雾化空气的供给量的增减来进行。
本发明的第三方面以第一方面为基础，其特征在于，废气的调整通过废气的导入量的控制来进行。
本发明的第四方面以第一～第三方面中任一方面为基础，其特征在于，喷雾干燥不良根据温度减少程度来判断。
本发明的第五方面涉及的废气处理系统的特征在于，具备：锅炉，其使燃料燃烧；空气加热器，其对来自所述锅炉的废气的热量进行回收；集尘机，其将热回收后的废气中的烟尘除去；脱硫装置，其利用吸收液将除尘后的废气中含有的硫氧化物除去；脱水机，其从由所述脱硫装置排出的脱硫排水中将石膏除去；第一方面～第四方面中任一方面的喷雾干燥装置，其具备将来自所述脱水机的脱水滤液雾状喷出的喷雾机构；废气导入管线，其将废气的一部分向所述喷雾干燥装置导入。
本发明的第六方面以第五方面为基础，其特征在于，具有将来自所述脱水机的脱水滤液中的浮游物质除去的固液分离装置。
本发明的第七方面涉及的废气处理方法在利用空气加热器将来自使燃料燃烧的锅炉的废气的热量回收后，在脱硫装置中利用吸收液将热回收后的废气中含有的硫氧化物除去，所述废气处理方法的特征在于，在利用废气的一部分对脱水滤液进行喷雾干燥时，边监控干燥区域中的温度状态，边进行脱水滤液的喷雾干燥，该脱水滤液是从由所述脱硫装置排出的脱硫排水中将石膏除去而得到的脱水滤液。
本发明的第八方面以第七方面为基础，其特征在于，对将所述脱水滤液中的浮游物质除去后的分离液进行喷雾干燥。
【发明效果】
根据本发明，在使用来自锅炉的废气对从脱硫装置所分离出的脱硫排水除去石膏而得到的脱水滤液在喷雾干燥机中进行喷雾干燥时，掌握喷雾干燥状态，消除喷雾不良的情况，由此能够稳定地进行喷雾。由此，能够实现来自脱硫装置的脱硫排水的无排水化。
附图说明
图1是实施例1涉及的废气处理系统的简要结构图。
图2是实施例1涉及的来自脱硫排水的脱水滤液的喷雾干燥机的简图。
图3-1是喷嘴相对于在喷雾干燥装置主体内的七处设置的温度计(T1～T7)的距离与计测温度的关系图。
图3-2是喷嘴相对于在喷雾干燥装置主体内的七处设置的温度计(T1～T7)的距离与计测温度的关系图。
图4是实施例2涉及的废气处理系统的简要结构图。
图5是实施例3涉及的废气处理系统的简要结构图。
具体实施方式
以下，参照附图，对本发明详细地进行说明。需要说明的是，本发明并没有局限于该实施例，另外，在存在多个实施例的情况下，组合实施例而构成的方式也包含在本发明的范围内。另外，下述实施例中的构成要素包括本领域技术人员容易想到的要素、或者实际上相同的要素。
【实施例1】
图1是实施例1涉及的废气处理系统的简要结构图。图1所例示的废气处理系统10A是从废气18中除去氮氧化物(NOx)、硫氧化物(SOx)、水银(Hg)等有害物质的装置，其中所述废气18来自以煤为燃料来使用的煤燃烧锅炉或以重油为燃料来使用的重油燃烧锅炉等锅炉11。
废气处理系统10A具备：使燃料F燃烧的锅炉11；对来自所述锅炉11的废气18的热量进行回收的空气加热器13；除去热回收后的废气18中的烟尘的集尘机14；利用作为吸收液的石灰浆料20将除尘后的废气18中含有的硫氧化物除去的脱硫装置15；从由所述脱硫装置15排出的脱硫排水30中将石膏31除去的脱水机32；具备将来自所述脱水机32的脱水滤液33雾状喷出的喷雾机构的喷雾干燥机50；将废气18的一部分向所述喷雾干燥机50导入的废气导入管线L11。由此，能够利用喷雾干燥机50对除去了石膏的脱水滤液33进行喷雾干燥，因此能够进行稳定喷雾。
由此，喷雾干燥机中的孔眼堵塞不会产生，能够稳定地实施脱硫排水的水分的无排水化。
脱硝装置12为将从锅炉11经由气体供给管线L1供给的废气18中的氮氧化物除去的装置，在其内部具有脱硝催化剂层(未图示)。在脱硝催化剂层的上游配置有还原剂注入器(未图示)，从该还原剂注入器向废气18注入还原剂。这里，作为还原剂，使用例如氨、尿素、氯化铵等。导入到脱硝装置12的废气18中的氮氧化物与脱硝催化剂层接触，由此废气18中的氮氧化物分解为氮气(N2)和水(H2O)而被除去。另外。就废气18中的水银来说，若废气中的氯(Cl)量变多，则可溶于水中的二价的氯化水银的比例变多，水银容易由后述的脱硫装置15来捕集。
需要说明的是，上述的脱硝装置12不是必须的，在来自锅炉11的废气18中的氮氧化物浓度或水银浓度为微量，或者在废气18中不含有上述物质的情况下，也可以省略脱硝装置12。
空气加热器13为在由脱硝装置12除去氮氧化物后，对经由废气供给管线L2供给来的废气18中的热量进行回收的热交换器。由于通过脱硝装置12后的废气18的温度高至350℃～400℃左右，因此利用空气加热器13在高温的废气18与常温的燃烧用空气之间进行热交换。通过热交换而成为高温的燃烧用空气被向锅炉11供给。另一方面，与常温的燃烧用空气进行热交换后的废气18被冷却至150℃左右。
集尘机14为对热回收后经由气体供给管线L3供给来的废气18中的烟尘进行除去的机构。作为集尘机14，可以举出惯性力集尘机、离心力集尘机、过滤式集尘机、电集尘尘器、清洗集尘机等，没有特别限定。
脱硫装置15为将除去烟尘后经由气体供给管线L4供给来的废气18中的硫氧化物以湿式的方式除去的装置。在该脱硫装置15中，作为碱性吸收液，使用了石灰浆料20(在水中溶解石灰石粉末而得到的水溶液)，装置内的温度调节成30～80℃左右。石灰浆料20被从石灰浆料供给装置21向脱硫装置15的塔底部22供给。被供给到脱硫装置15的塔底部22的石灰浆料20经由未图示的吸收液送给管线向脱硫装置15内的多个喷嘴23输送，从喷嘴23朝向塔顶部24侧喷出。从脱硫装置15的塔底部22侧上升的废气18与从喷嘴23喷出的石灰浆料20气液接触，由此废气18中的硫氧化物及氯化水银被石灰浆料20吸收，被从废气18分离、除去。由石灰浆料20净化后的废气18作为净化气体26而从脱硫装置15的塔顶部24侧排出，从烟囱27向系统外排出。
在脱硫装置15的内部，废气18中的硫氧化物SOx与石灰浆料20产生由下式(1)表示的反应。
CaCO3+SO2+0.5H2O→CaSO3/0.5H2O+CO2…(1)
而且，吸收了废气18中的SOx的石灰浆料20被向脱硫装置15的塔底部22供给的空气(未图示)进行氧化处理，与空气生成由下式(2)表示的反应。
CaSO3/0.5H2O+0.5O2+1.5H2O→CaSO4/2H2O…(2)
这样，废气18中的SOx在脱硫装置15中以石膏CaSO4/2H2O的形式被捕获。
另外，如上所述，石灰浆料20通过将贮存在脱硫装置15的塔底部22的液体抽起来使用，随着脱硫装置15的运转，在该被抽起的石灰浆料20中通过反应式(1)、(2)而混合有石膏CaSO4/2H2O。以下，将该被抽起的石灰石膏浆料(混合有石膏的石灰浆料)称作吸收液。
在脱硫中使用后的吸收液(石灰石膏浆料)作为脱硫排水30从脱硫装置15的塔底部22向外部排出，经由后述的排水管线L20向脱水机32输送，并在此被进行脱水处理。在该脱硫排水30中除了含有石膏外，还含有水银等重金属或Cl-、Br-、I-、F-等卤离子。
脱水机32为将脱硫排水30中的包括石膏31在内的固体成分与液体成分的脱水滤液33分离开的机构。作为脱水机32，可以使用例如带式过滤器、离心分离机、沉降型离心沉降机等。从脱硫装置15排出后的脱硫排水30被脱水机32分离出石膏31。此时，脱硫排水30中的氯化水银以吸附在石膏31上的状态与石膏31一起和液体分离开。分离出的石膏31被向系统外部(以下称作“系统外”)排出。
另一方面，作为分离液的脱水滤液33经由脱水管线L21向喷雾干燥机50输送。需要说明的是，脱水滤液33也可以暂时贮存在排水箱(未图示)中。
喷雾干燥机50具备经由从废气供给管线L2分支出的废气导入管线L11而将一部分的废气导入的气体导入机构、将脱水滤液33散布或雾状喷出的喷雾机构。并且，利用所导入的废气18的热量使散布出的脱水滤液33蒸发干燥。需要说明的是，符号L12表示将喷雾干燥机中有助于干燥的废气向气体供给管线L3输送的废气供给管线。
在本发明中，由于对从脱硫排水除去了石膏31而得到的脱水滤液33进行喷雾干燥，因此能够防止喷雾机构中的孔眼堵塞。
即，由于并没有将脱硫排水直接雾状喷出，因此能够大幅地减少与脱硫排水蒸发相伴产生的干燥粒子的量。其结果是，能够减少因干燥粒子的附着而引起的孔眼堵塞。另外，通过对脱硫排水30进行脱水处理，由此与石膏31一起连氯化水银也被分离/除去，因此能够防止在排水喷雾时废气18中的水银浓度增加的情况。
另外，在本实施例中，由于将向空气加热器13流入的废气的一部分从废气供给管线L2经由废气导入管线L11分支出来，因此废气的温度高(350～400℃)，能够有效地进行脱水滤液33的喷雾干燥。
图2是本实施例涉及的来自脱硫排水的脱水滤液的喷雾干燥机的简图。
如图2所示，本实施例的喷雾干燥装置具备：向喷雾干燥装置主体51内雾状喷出来自脱硫排水的脱水滤液33的喷雾喷嘴52；设置在喷雾干燥装置主体51上，导入对喷雾液33a进行干燥的废气18的导入口51a；设置在喷雾干燥装置主体51内，利用废气18来干燥脱水滤液33的干燥区域53；将有助于干燥的废气18排出的排出口51b；在干燥区域53内设置多个，计测内部的温度的温度计T1～T7；根据温度计T1～T7的计测结果，进行脱水滤液33的喷雾/干燥状态的好坏的判断的判定机构54；在判定机构54的判断结果为喷雾干燥不良的情况下，进行废气18或脱水滤液33的调整的控制机构55。需要说明的是，符号56表示分离出的固态物质，L22图示出将脱水滤液33向集尘灰16供给的供给管线。
在本实施例中，在七处设有温度计(T1～T7)，但本发明并不局限于此，可以根据干燥区域53的长度而适当变更。
需要说明的是，温度计设置在装置主体的铅垂轴线部分，但本发明不局限于此，只要设置在能够确认蒸发状态的位置即可，可以任意地设置。
图3-1及图3-2是喷嘴相对于设置在喷雾干燥装置主体内的七处的温度计(T1～T7)的距离与计测温度的关系图。
这里，在液体的蒸发过程中，喷雾液33a的液滴的温度上升或蒸发需要热量。这种情况下，由于废气18的热量被用于液滴的温度上升或蒸发，因此废气18的温度会下降。通过检测该温度的降低，由此来判断干燥的好坏。
图3-1是干燥良好的关系图，图3-2是干燥不良的情况下的关系图。
在图3-1中，温度减少在T4附近停止，温度成为固定。这是由于喷雾液33a的液滴消失所引起的。
相对于此，在图3-2中，温度减少直至T7之前断续地降低。这是由于喷雾液33a的液滴大量地残留所引起的。
由判定机构54对该结果进行判断。
在该判定机构54的判断结果为干燥良好的情况下，继续脱水滤液33的喷雾干燥。
相对于此，在判断机构54的判断结果为干燥不良的情况下，利用控制机构55进行废气18或脱水滤液33的调整。
具体而言，脱水滤液33的调整如下进行：通过操作调整阀V1来增减脱水滤液33的供给量或向喷雾喷嘴52供给的雾化空气的供给量，由此调整喷雾液的液滴径。
另外，也可以设置储存有规定量的脱水滤液33的缓冲箱来进行调整。
因此，向控制机构55输入计测有未图示的脱水滤液33的流量的流量信息(※1)、计测有废气18的流量的流量信息(※2)，并根据这些信息来进行阀开度的调整或未图示的泵流量的调整。
另外，废气18的调整通过废气的导入量的控制来进行。
导入量的调整通过利用废气导入管线L11的压力损失调整来控制阀V2或减震器等的开度而进行。
另外，也可以将废气导入管线L11形成为多个系列，并设置两台以上的喷雾干燥机50，来调整废气的供给量。
另外，也可以根据温度计测，不仅通过瞬间的判断，还通过长期地计测温度轮廓而在能够确认从干燥良好的状态向干燥不良的状态过渡性地变化的时刻，进行改善干燥不良的主要因素的上述操作。
根据本实施例，在利用废气的一部分对脱水滤液进行喷雾干燥时，边监控干燥区域中的温度状态，边进行脱水滤液的喷雾干燥，该脱水滤液是从由所述脱硫装置排出的脱硫排水中将石膏除去而得到的脱水滤液，因此能够稳定地保持喷雾干燥状态，能够实施脱硫排水的无排水化。
【实施例2】
接着，对实施例2涉及的废气处理系统进行说明。
图4是实施例2涉及的废气处理系统的简要结构图。需要说明的是，对与上述的实施例1相同的结构标注同一符号，而省略其说明。图4所例示的废气处理系统10B通过在实施例1涉及的废气处理系统10A的脱水管线L21中夹设将脱硫滤液33中的浮游物质(SS：suspended solids)或悬浊物质(suspended substance)除去的固液分离装置41而成。
作为固液分离装置41，可以举出例如液体旋风分离器、带式过滤器、分级器、膜分离装置等。
该固液分离装置41将脱水滤液33中的浮游物质(SS)除去，使分离液42中的SS浓度为1重量％以下，优选为0.1～0.5重量％。
由此，SS浓度得以降低，能够进一步抑制喷雾干燥机50中的喷嘴或配管等的堵塞。
即，通过使SS浓度为1重量％以下，更优选为0.1～0.5重量％，由此能够抑制因进行喷雾干燥时的喷雾喷嘴前端部处的喷雾干燥物的附着或烟尘的附着增长而导致喷雾不良的情况。其结果是，能够消除因闭塞引起的运转停止、因喷雾液滴径的粗大化导致的必要干燥时间的长期化而引起的干燥不足等。另外，能够消除因喷雾范围的偏差所引起的干燥状况的干燥不均、干燥不足等。
在固液分离装置中分离出的分离残渣43可以与集尘灰16合流，而通过脱水滤液33含有水分。
需要说明的是，在另行单独利用集尘灰16这样的情况下，可以对集尘灰16和残渣在不同的场所进行脱水滤液33的喷雾处理。
另外，可以在设置于废气导入管线L11中的喷雾干燥机50的前段侧或后段侧中的任一方或两方设置小型的集尘机，在废气导入管线L11中除去废气中的烟尘。
需要说明的是，废气18的导入根据废气供给管线L2和废气导入管线L11的压力损失的不同，将废气18向喷雾干燥机50内导入，或者根据需要使用引导风扇等将废气18导入。
【实施例3】
接着，对实施例3涉及的废气处理系统进行说明。需要说明的是，对与上述的实施例1相同的结构标注同一符号，而省略其说明。
图5是实施例3涉及的废气处理系统的简要结构图。在本实施例涉及的废气处理系统10C中，如图5所示，从空气加热器13的气体供给管线L3进行废气18的分支，使在喷雾干燥机50中用于喷雾干燥后的废气再次返回同一处的气体供给管线L3。
由此，不需要设置实施例1那样的旁通管线。
【符号说明】
10A～10C 废气处理系统
11 锅炉
12 脱硝装置
13 空气加热器
14 集尘机
15 脱硫装置
16 集尘灰
18 废气
20 石灰浆料
21 石灰浆料供给装置
22 塔底部
23 喷嘴
24 塔顶部
26 净化气体
27 烟囱
30 脱硫排水
32 脱水机
33 脱水滤液
50 喷雾干燥机

Claims (8)

1.一种来自脱硫排水的脱水滤液的喷雾干燥装置，其特征在于，具备：
喷雾喷嘴，其向喷雾干燥装置主体内雾状喷出来自脱硫排水的脱水滤液；
导入口，其设置在喷雾干燥装置主体上，导入对喷雾液进行干燥的废气；
干燥区域，其设置在喷雾干燥装置主体内，利用废气对脱水滤液进行干燥；
排出口，其将有助于干燥的废气排出；
温度计，其在所述干燥区域内设置多个，对内部的温度进行计测；
判定机构，其根据所述温度计的计测结果，进行脱水滤液的喷雾/干燥状态的好坏的判断；
控制机构，其在所述判定机构的判断结果为喷雾干燥不良的情况下，进行废气或脱水滤液的调整。
2.根据权利要求1所述的来自脱硫排水的脱水滤液的喷雾干燥装置，其特征在于，
脱水滤液的调整通过脱水滤液的供给量的增减或雾化空气的供给量的增减来进行。
3.根据权利要求1所述的来自脱硫排水的脱水滤液的喷雾干燥装置，其特征在于，
废气的调整通过废气的导入量的控制来进行。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的来自脱硫排水的脱水滤液的喷雾干燥装置，其特征在于，
喷雾干燥不良根据温度减少程度来判断。
5.一种废气处理系统，其特征在于，具备：
锅炉，其使燃料燃烧；
空气加热器，其对来自所述锅炉的废气的热量进行回收；
集尘机，其将热回收后的废气中的烟尘除去；
脱硫装置，其利用吸收液将除尘后的废气中含有的硫氧化物除去；
脱水机，其从由所述脱硫装置排出的脱硫排水中将石膏除去；
权利要求1～4中任一项所述的喷雾干燥装置，其具备将来自所述脱水机的脱水滤液雾状喷出的喷雾机构；
废气导入管线，其将废气的一部分向所述喷雾干燥装置导入。
6.根据权利要求5所述的废气处理系统，其特征在于，
具有将来自所述脱水机的脱水滤液中的浮游物质除去的固液分离装置。
7.一种废气处理方法，在利用空气加热器将来自使燃料燃烧的锅炉的废气的热量回收之后，在脱硫装置中利用吸收液将热回收后的废气中含有的硫氧化物除去，所述废气处理方法的特征在于，
在利用废气的一部分对脱水滤液进行喷雾干燥时，边监控干燥区域中的温度状态，边进行脱水滤液的喷雾干燥，该脱水滤液是从由所述脱硫装置排出的脱硫排水中将石膏除去而得到的脱水滤液。
8.根据权利要求7所述的废气处理方法，其特征在于，
对将所述脱水滤液中的浮游物质除去后的分离液进行喷雾干燥。
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