CN104761010B - 用于使废水蒸发和减少酸性气体排放的设备和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于使废水蒸发和减少酸性气体排放的设备和方法。一种用于使废水蒸发和减少气体排放的设备包括蒸发器装置(7,31),蒸发器装置构造成接收从锅炉单元(1)中排出的烟道气的一部分和废水,以使烟道气直接接触废水,以冷却和湿润烟道气,以及干燥废水内的固体颗粒。在一些实施例中,废水可为由混合器装置(25)形成的混合物的成分,然后其接触烟道气,以湿润和冷却烟道气,以及干燥废水内的固体。在废水接触烟道气之前,碱性试剂和活性碳可与废水混合。在经冷却和湿润的烟道气内干燥的固体颗粒可通过颗粒收集器(9)与烟道气分离。

Description

用于使废水蒸发和减少酸性气体排放的设备和方法

技术领域

本公开涉及用于使用来自锅炉或其它燃烧单元的烟道气来使废水蒸发且减少气体排放的设备和方法。

背景技术

公用装置和工业装置,诸如功率装置、发电装置、废物-能量设施、水泥窑和燃烧矿物燃料的其它设施,在空气排放和废水排放方面可遭受严格约束,以帮助确保干净和环境友好的功率生产。传统上,通过使用湿法或干法烟道气脱硫系统来遵守空气排放约束。可使用水处理系统来处理废水排放,以遵从适用的废水规定。可从下者中理解烟道气清洁系统和/或废水处理系统的示例:国际公开No. WO 2006030398、美国专利申请公开No. 2009/0294377、No. 2011/0262331、No. 2012/0240761、No. 2013/0248121和No. 2013/0220792、美国专利No. 6,076,369、No. 7,524,470、No. 7,625,537、No. 8,388,917和No. 8,475,750、欧洲专利公开No. EP 1 955 755和日本公开的专利申请No. JP 2012200721。

使用湿法或干法烟道气脱硫系统的空气排放系统和装置系统的相关联的其余部件(例如管道、风机、批量材料处理系统等)的资金成本往往较昂贵(例如介于$200-500每千瓦(kW)之间)。在改造情形中,与这样的系统相关联的资金成本可使装置不经济。除了资金成本之外,湿法和干法烟道气脱硫系统还涉及与试剂消耗、辅助功率使用和运行和管理人员相关联的大量运行成本。

废水处理系统可构造成中和和沉淀重金属,对废水执行生物处理,而且还过滤废水来使水变干净,以输出水。与运行废水处理系统相关联的成本在资金成本和运行成本方面可能较高。

发明内容

根据本文示出的方面,提供一种用于使废水蒸发和减少酸性气体排放的方法,其包括至少以下步骤:使烟道气与废水接触,以冷却和湿润烟道气,以及干燥废水内的固体颗粒;以及分离固体颗粒与经冷却和湿润的烟道气。

根据本文示出的其它方面,一种用于使废水蒸发和减少酸性气体排放的设备包括蒸发器装置,蒸发器装置构造成至少接收从锅炉单元中排出的分烟道气的第一部分、碱性试剂、固体颗粒和废水,以使烟道气直接接触废水,以冷却和湿润烟道气,以及干燥固体颗粒。

根据本文示出的其它方面,一种装置包括:燃烧单元,其构造成燃烧燃料,以排出蒸汽和烟道气中的至少一个;碱性试剂源;液体废水源;颗粒收集器,其构造成分离固体材料与烟道气;以及混合器装置,其连接到液体废水源、碱性试剂源和颗粒收集器上,以接收液体废水、碱性试剂和由颗粒收集器分离的固体材料的至少一部分。混合器装置可构造成混合液体废水、碱性试剂和固体材料的一部分,以形成混合物。装置还可包括管道或容器,管道或容器连接到燃烧单元和混合器装置上,以接收来自混合器装置的混合物和来自燃烧单元的烟道气的至少第一部分。管道或容器可构造成使混合物直接接触烟道气达预先规定的时期,以冷却和湿润烟道气,以及干燥混合物内的固体颗粒,然后烟道气和固体材料馈送到颗粒收集器。

用以下附图和详细描述来举例说明上面描述的特征和其它特征。

附图说明

现在参照附图,附图是示例性实施例,并且其中,以相同的方式对相同元件编号:

图1是用于使废水蒸发和减少酸性气体排放的设备的第一示例性实施例的框图;以及

图2是用于使废水蒸发和减少酸性气体排放的设备的第二示例性实施例的框图。

根据示例性实施例和相关联的示例性方法的以下描述,本文公开的发明的实施例的其它细节、目标和优点将变得显而易见。

具体实施方式

本文公开的是一种功率或工业装置、用于使废水蒸发以减少酸性气体排放的设备及其实践方法,其可构造成减少排放(诸如空气污染),而且还减少废水排放。用于使废水蒸发以减少酸性气体排放的设备的实施例可用于功率装置、公用装置和工业装置中。

参照图1,功率装置或工业装置可包括燃烧单元,诸如燃气涡轮或锅炉单元1,燃烧单元燃烧燃料,以排出蒸汽和/或烟道气。可对锅炉单元1馈送至少一种含氧气体流(例如氧化剂流,诸如空气、O2气体,或包含O2气体的另一种类型的气体)和燃料,以燃烧燃料。燃料可为矿物燃料,诸如煤、石油或天然气。除了蒸汽之外,可通过燃烧燃料来形成烟道气,而且烟道气可由锅炉单元1排出。蒸汽可运送到涡轮(未显示),以用来发电,或者蒸汽可用于其它用途(例如区域加热、过程加热等)。烟道气可运送到用于使用烟道气的热的其它元件,然后烟道气的至少一部分排出到大气。

一个或多个管道可将锅炉单元1连接到氮氧化物移除单元3上,使得烟道气可从锅炉单元1传送到氮氧化物移除单元3。氮氧化物移除单元3可构造成选择性催化还原(SCR)单元、选择性非催化还原(SNCR)单元,或者构造成从烟道气中移除氮氧化物(例如NO2、NO3、NOx)的另一种类型的元件。

在传送通过氮氧化物移除单元3之后,烟道气可分成多个流,以进行进一步处理或使用。例如,烟道气的第一部分可传送通过旁通管道4,以绕过预热器5,以及将烟道气馈送到蒸发器装置7。烟道气的第一部分在设备的一些实施例中可认为是“滑流”。烟道气的第二部分可通过将氮氧化物移除单元3连接到预热器5上的至少一个管道来传送通过预热器5,以在流体馈送到锅炉单元1以燃烧燃料之前,加热流体流。烟道气的第二部分可在馈送到颗粒收集器9之前传送通过预热器5。

蒸发器装置7可为在大小上设置成接收烟道气和来自废水容器19的液体废水的容器。至少一个废水管道23可将蒸发器装置7连接到废水容器19上,以接收液体废水。废水容器19可为废水储料罐,或者构造成接收来自装置的一个或多个元件的液体废水,以及容纳那个废水,以按预先规定的流率或受控制的流率将废水供应到蒸发器装置7的其它容器。

蒸发器装置7可构造成喷雾干燥器吸收器(SDA),或者能够使废水流直接接触烟道气的其它装置或容器,使得通过使废水蒸发来将烟道气冷却到降低的温度,以及提高烟道气的湿度水平。蒸发器装置7可包括旋转式喷雾器、双流体喷嘴,或者用以将液体废水喷射到或以别的方式扩散到烟道气中,以冷却和湿润烟道气和使废水蒸发的其它扩散元件。

在烟道气馈送到预热器5以馈送到蒸发器装置7之前,由锅炉单元1排出的烟道气的一部分被转移可容许较热的烟道气(例如温度为700℉、370℃,介于600℉和800℉之间,或介于300℃和450℃之间的烟道气)馈送到蒸发器装置。以上温度范围代表产生蒸汽的功率装置应用,而其它工业应用或燃烧气体的应用可具有不同的温度范围。与之前已经在其它热传递运行中使用的较冷的烟道气相比(例如在烟道气已经传送通过预热器5之后),使用这种热烟道气可容许运送到蒸发器装置7的烟道气蒸发更大量废水。通过在烟道气进入预热器5之前转移烟道气可获得较高温度的烟道气,这可容许以较低的成本制造蒸发器装置7,因为与可构造成使用较冷的烟道气的其它实施例相比,蒸发器装置7的大小可不必容纳较大量烟道气,以蒸发期望量的废水。除了成本节约之外,使用较小的蒸发器装置7可容许蒸发器装置7、旁通管道4和输出管道8使用较小的占地面积,这对于在空间可用性较低的功率装置或工业装置内对设备的实施例进行改造可为有利的。

使用从预热器5的上游获得的热烟道气具有额外的优点,因为在此位置处的烟道气压力比在预热器后面的烟道气压力更高。较高的压力可有利于传送通过旁通管道4的烟道气自然循环,以将烟道气馈送到蒸发器装置7,以及将烟道气输出到输出管道8,使得不必用泵或风机来将烟道气流驱动进出蒸发器装置。当然,泵或风机仍然可用作备用措施,或者仍然可用来确保对烟道气流率的控制可保持在期望流率范围内。当在这样的实施例中使用泵或风机时,泵或风机可能能够以较低的功率水平运行,因为使用较热的烟道气提供了更大的压降。

可通过在蒸发器装置7的入口附近的至少一个流量传感器、至少一个温度传感器和/或定位在蒸发器装置7的出口附近或者定位在蒸发器装置7的输出管道8内的至少一个湿度传感器,来监测烟道气进入蒸发器装置7的流率、烟道气的温度和/或离开蒸发器装置7的烟道气的湿度,以控制蒸发器装置的运行,以确保烟道气至少冷却到预先规定的温度,以及具有预先规定的湿度水平。可基于由一个或多个传感器检测到的烟道气流率、温度和湿度水平来调节传送到旁通管道4中的烟道气和/或馈送到蒸发器装置7的废水的流率。备选地,可保持烟道气流率,同时控制废水流,以实现烟道气的期望温度和湿度状况。

例如,可监测烟道气,以使输出管道8内的烟道气保持处于预先规定的温度范围,诸如介于180℉和300℉之间的温度或者介于80℃和150℃之间的温度。作为另一个示例,可监测蒸发器装置7和/或输出管道8内的烟道气的温度,以确保烟道气比其绝热饱和温度高至少10℃或30℉,以避免弄湿固体颗粒和/或腐蚀。在确定烟道气低于预先规定的温度阈值的情况下,可将较大量烟道气转移到旁通管道4中,以将烟道气馈送到蒸发器装置7,并且/或者可减少馈送到蒸发器装置的废水量,使得较少废水接触烟道气。在确定烟道气高于预先规定的温度阈值的情况下,可将较多废水馈送到蒸发器装置7,以及/或者较少烟道气可通过旁通管道4运送到蒸发器装置。

馈送到蒸发器装置7的液体废水可包括固体材料,诸如悬浮在废水内的固体颗粒。废水还可在水内包括在液体废水被加热,然后在蒸发器装置7中蒸发时,可从水中沉淀出的成分。当废水内存在固体时,固体可改进干燥操作。

在对于至少一些应用可能是优选的示例性实施例中,对废水添加固体材料,以有利于废水蒸发,以及干燥溶解和悬浮的固体,从而避免潮湿颗粒沉积在下游管道和容器中。例如,来自颗粒收集器9的固体颗粒或来自烟道气脱硫系统的固体副产物可馈送到废水,或者与废水混合,以对废水添加固体颗粒。固体颗粒在废水内混合可在废水容器19中进行,诸如储料罐,然后废水馈送到蒸发器装置。

液体废水还可包括在其中混合或添加的其它成分。例如,可对废水添加包含碱性试剂的材料,诸如石灰、熟石灰、碳酸钠、天然碱或碱性飞灰。碱性试剂源17(诸如容纳这种材料的容器)可通过一个或多个管子或其它馈送管道连接到废水容器19上,以在废水容纳在废水容器19中时将碱性试剂馈送到废水。在备选实施例中,在烟道气进入蒸发器装置7或进入到蒸发器装置7中之前,或者在烟道气已经离开蒸发器装置之后,碱性试剂可在管道中与烟道气分开来馈送(例如碱性试剂可与废水分开来馈送到烟道气,以及馈送到旁通管道4或输出管道8或蒸发器装置7中)。

预先规定的碱性试剂量可馈送到废水,使得废水富含碱,并且超过当废水通过在蒸发器7中接触烟道气而蒸发时使不可溶解的化合物和重金属化合物沉淀所需的量。废水中存在过量碱性试剂还可帮助防止腐蚀,以及通过捕捉烟道气内的酸性气体成分(诸如氯化氢(HCl)、氟化氢(HF)、二氧化硫(SO2)、三氧化硫(SO3)和硫酸(H2SO4)),以及形成固体颗粒(诸如亚硫酸钙(CaSO3)、硫酸钙(CaSO4)、氯化钙(CaCl2)和氟化钙(CaF2))来减少污染物排放。另外,固体内的任何未反应的碱性试剂可提供吸附剂,吸附剂继续在烟道气内反应,以在烟道气传送出蒸发器装置7和馈送到出口管道8时,继续捕捉额外的酸性气体成分,在烟道气流传送出预热器5之后,出口管道8将经冷却和湿润的烟道气和固体颗粒馈送到第一烟道气流。存在这样吸附剂元件可通过捕捉烟道气内的酸性成分来帮助防止下游装备腐蚀,以及提供额外的吸附剂,以在下游收集与酸性气体有关的成分,以防止这样的成分排放到大气中。

在湿法烟道气脱硫系统13位于蒸发器装置的下游的实施例中,由于碱性试剂的原因,在上游捕捉烟道气中的HCl可减少吹扫废水的需要。因此对于那些实施例,蒸发器装置7的大小可减小,因为需要较少量烟道气来使较少量废水蒸发。

另外,可对废水容器19添加活性碳或活性焦炭,以在废水馈送到蒸发器装置7之前,对液体废水添加活性碳或活性焦炭。活性碳或活性焦炭的存在可吸附金属的化合物,诸如汞、硒和砷,而且可消除这样的化合物在废水在蒸发器装置7中蒸发时蒸发的可能性。另外,液体废水中存在活性碳或活性焦炭可吸附金属化合物(例如汞),在传送通过蒸发器装置7的烟道气中可能存在金属化合物。

在一些实施例中,活性碳或活性焦炭可与碱性试剂混合,然后将材料馈送到废水容器19。在其它实施例中,活性焦炭或活性碳可保持与碱性试剂分离,并且可单独添加到废水。

烟道气的第一部分和来自蒸发器装置7的输出管道8的固体颗粒可在管道或容器中与从预热器5中输出的烟道气的第二部分合并,然后将烟道气的结合的第一部分和第二部分和固体颗粒馈送到颗粒收集器9。颗粒收集器9可通过一个或多个管道连接到蒸发器装置7和预热器5上,以接收合并的烟道气和固体颗粒。颗粒收集器9可构造成沉淀器(诸如静电沉淀器),或者过滤器(诸如织物过滤器)。颗粒收集器9可备选地构造成另一种类型的颗粒收集器,其构造成分离固体颗粒与烟道气,以及/或者使固体颗粒沉淀出烟道气,以分离那些固体与烟道气。

分离的烟道气然后通过将颗粒连接器9连接到湿法烟道气脱硫系统上的至少一个管道而馈送到湿法烟道气脱硫系统13,以从烟道气中移除硫,然后烟道气运送到烟囱15(诸如烟道或热回收蒸汽发生器),以排到大气。至少一个管道可将湿法烟道气脱硫系统连接到烟囱15上,以将烟道气运送到烟囱15。在备选实施例中,可使用干法烟道气脱硫系统而非湿法烟道气脱硫系统。

来自湿法烟道气脱硫系统13的废水可馈送到作为废水源的废水容器19。例如,来自吹扫流反应罐的废水(主要是旋液分离器溢流或真空滤液)可通过使废水容器19与湿法烟道气脱硫系统13互连的一个或多个管道来馈送到废水容器19。另外,来自至少一个其它废水源21的废水可馈送到废水容器19。例如,来自冷却塔放水、暴雨和煤堆逸流、化学清洁废物和/或功率装置的灰池溢流的废水可收集或以别的方式运送到废水容器19,以容纳在其中。还构想到废水源可来自另一个工业方,其为设备运营者的顾客,其将废水运送到设备的运营者,以处理废水。

来自颗粒收集器的从烟道气中分离的固体颗粒可包括在矿物燃料原来在锅炉单元1中燃烧的期间产生的固体材料,固体材料可夹带在烟道气内。另外,由于废水接触烟道气以冷却和湿润烟道气,以及可通过颗粒收集器9形成或者以别的方式提取的烟道气沉淀物(诸如飞灰)而形成的固体可通过颗粒收集器9从烟道气中分离。可运送由颗粒收集器9分离的固体颗粒,以便存储、处理,或者通过至少一个固体颗粒管道11进行其它分配。

在备选实施例中,废水可馈送到混合器装置,以与碱性试剂、活性焦炭或活性碳和由颗粒收集器9分离的固体的至少一部分混合。图2示出了这种备选实施例。

如可从图2中看出的那样,用于使废水蒸发和减少酸性气体排放的设备的实施例构造成使得从锅炉单元1中排出的烟道气的一部分馈送到旁通管道6,以在烟道气已经传送通过氮氧化物移除单元3以移除烟道气的氮氧化物成分之后绕过预热器5。来自湿法烟道气脱硫系统13和至少一个其它废水源21的废水可临时容纳在废水容器19中,诸如废水储料罐,然后废水通过管道23馈送到混合器装置25,以与从碱性试剂源17馈送到混合器装置25的碱性试剂混合。对于这样的实施例,构想到混合器装置25可构造成NIDTM系统的混合器,其由Alstom Power公司提供。当然,可备选地使用其它类型的混合器装置。

管道可将碱性试剂源17和废水容器19连接到混合器装置25上,以将这些成分供应给混合器装置25。活性碳源28或活性焦炭源还可通过一个或多个管道来连接到混合器装置25上,以将活性碳或活性焦炭馈送到混合器装置,以使它们与废水混合。混合器装置25还可通过至少一个固体颗粒再循环管道29来连接到颗粒收集器9上,使得由颗粒收集器9分离的固体颗粒的至少一部分可馈送到混合器装置25。固体颗粒再循环管道29的一部分可包括一个或多个贮仓或容器,贮仓或容器构造成临时存储由颗粒收集器9分离的固体颗粒,然后固体颗粒馈送到混合器装置25。在备选实施例中,来自颗粒收集器9的固体颗粒可存储在远处的贮仓或固体颗粒存储装置中,远处的贮仓或固体颗粒存储装置连接到固体颗粒再循环管道上,以使固体颗粒再循环到混合器装置25。

混合器装置25可接收碱性试剂、来自颗粒收集器9的固体材料(例如固体颗粒)、活性碳或活性焦炭和液体废水。混合器装置25可搅拌或以别的方式混合这些成分,以使成分结合而形成混合物。由混合器装置25形成的混合物可形成为潮湿粉末(例如湿灰或潮湿的灰)或浆料。当形成为潮湿粉末时,混合物可具有至少1重量%水的水含量,更优选地,可具有介于2重量%水和5重量%水之间的含量。还构想到实施例可构造成使得混合器装置形成具有1重量%水和8重量%水之间的混合物。而在其它实施例中,构想到混合器装置可构造成形成具有范围从1重量%水到高于8重量%水的含量值的水含量的潮湿粉末。

通过混合器装置25形成的混合物然后可从混合器装置输出。至少一个混合物分配管道27可将混合器装置25连接到旁通管道6上,以将废水、碱性试剂、活性碳或活性焦炭和固体颗粒的混合物馈送到传送通过旁通管道的烟道气。一个或多个喷嘴或其它扩散机构可构造成在旁通管道6内扩散或喷射混合物,以将混合物馈送到烟道气。混合物分配管道27可构造成使得由混合器装置25形成的混合物可在旁通管道6的一个离散位置内扩散,或者可在旁通管道6中的多个不同的间隔开的位置处扩散,以接触传送通过旁通管道6的烟道气。烟道气和混合物然后可传送通过旁通管道的其余部分,并且然后与传送出预热器5的烟道气合并。设备的备选实施例可构造成允许任何废水流或碱性流或来自颗粒收集器9的固体颗粒单独添加到旁通管道6或蒸发器容器31中。

烟道气和混合物传送通过其中的旁通管道6的一部分可认为是一种类型的蒸发器装置,因为烟道气在其暴露于且直接接触混合物内的废水时被冷却和湿润,而且混合物内的固体颗粒在暴露于且直接接触热烟道气时被干燥。

构想到旁通管道6可包括至少一个蒸发器容器31(在图2中用虚线显示),其构造成接收烟道气和来自混合器装置25的混合物,以将这些成分容纳在蒸发器容器31内达预先规定的驻留时间,以确保混合物与烟道气充分混合,以确保来自混合物的废水充分蒸发,混合物的固体颗粒充分干燥,以及烟道气充分冷却和湿润,以满足特定的一套设计标准。因而,蒸发器容器31可认为是一种类型的蒸发器装置。在被馈送混合物之后且在馈送到颗粒收集器9(例如蒸发器容器31)之前,烟道气传送通过其中的管道的一部分可为Alstom Power公司的NIDTM系统的J导管反应器或J导管,或者具有至少一个沿竖向延伸的区段的其它类型的导管,其对烟道气和混合物提供充分的驻留时间,以在烟道气和颗粒通过导管沿竖向移动到颗粒收集器9时,确保烟道气冷却到预先规定的温度,以及固体颗粒干燥到预先规定的干燥度。来自混合器装置25的混合物可直接馈送到蒸发器容器31内,或者可在烟道气和混合物传送通过蒸发器容器31之前,馈送到旁通管道6。

在传送出预热器5的烟道气流与烟道气、蒸发废水和来自旁通管道6的固体颗粒合并之后,这些结合的材料可馈送到颗粒收集器9,以使固体颗粒与烟道气分离。固体颗粒可分离,使得分离的固体材料的至少一部分通过再循环管道29再循环到混合器装置。固体材料的另一部分可输出供后续处理和分配。

从固体颗粒中分离的烟道气可从颗粒收集器9传送到湿法烟道气脱硫系统13,以在排出烟囱15(诸如热蒸汽回收发生器或烟道)之前进行后续处理。来自湿法烟道气脱硫系统13的废水以及来自其它装置操作的废水或者来自另一个废水源21的废水可馈送到废水容器19供容纳,以及供随后在混合器装置25中使用。在备选实施例中,可使用干法烟道气脱硫系统而非湿法烟道气脱硫系统。

构想到除了来自功率装置或工业装置操作的废水之外,来自其它工业设施的废水可通过管子、管或其它管道来运送到废水容器19。在一些实施例中,因此功率装置运营者可向在用于使废水蒸发和减少酸性气体排放的设备的操作中除了使用其本身的废水之外还需要移除废水的工业顾客或其它第三方收取处理废水的服务费。

在一些实施例中,构想到形成于混合器装置25中的混合物可在烟道气已经通过至少一个混合物馈送管道27a(在图2中用虚线显示)传送通过预热器5之后传送到烟道气,使得烟道气可被冷却和湿润,以及混合物内的固体颗粒可在将烟道气运送到预热器5下游的颗粒收集器9的管道或容器内(例如在烟道气已经传送通过预热器5之后),并且在烟道气、蒸发废水和固体颗粒传送通过颗粒收集器9之前干燥。设备的这种实施例可为有利的,因为它可提供较小的占地面积,这容许利用该设备对功率装置或工业装置进行改造,而所产生的资金成本最低。

例如,对于构造成使得在烟道气已经离开预热器5之后,以及在烟道气已经通过至少一个混合物馈送管道27a来馈送到颗粒收集器9之前,由混合器装置25形成的混合物馈送到所有烟道气的设备的实施例,可能不需要旁通管道6。另外,构想到可使用功率装置或工业装置内的将烟道气从预热器运送到颗粒收集器的先前存在的管道,对该管道进行少量修改,以将混合物和烟道气运送到颗粒收集器9。这个管道的运送混合物和烟道气两者的部分可构造成使得在烟道气传送通过那个管道时,混合物具有充分的驻留时间,以确保在进入颗粒收集器9之前,烟道气充分冷却,以及混合物内的固体颗粒充分干燥。例如,在传送出预热器5之后,烟道气可处于250℉和400℉之间或120℃和205℃之间的温度,然后在接触来自混合器装置25的混合物之后进一步冷却到180℉和300℉之间或80℃和150℃之间的温度,使得固体颗粒充分干燥,以及烟道气在馈送到颗粒收集器9之前被冷却和湿润。

在设备的一些实施例中,构想到可使用多个不同的混合物馈送管道来将来自混合器装置25的混合物在设备或功率装置内的多个不同的间隔开的位置处馈送到烟道气。例如,混合物的一部分可在烟道气传送通过预热器5之前通过混合物馈送管道馈送到烟道气,而混合物的另一部分则在烟道气传送通过预热器5之后馈送到烟道气。

可通过至少一个流量传感器、至少一个温度传感器和/或至少一个湿度传感器,来监测旁通管道6或将烟道气馈送到颗粒收集器9的另一个管道内的烟道气的流率、温度和/或湿度,以控制混合器装置25的运行,以确保烟道气冷却到至少预先规定的温度且具有预先规定的湿度水平。例如,可基于由一个或多个传感器检测到的温度和/或湿度水平,来调节馈送到混合器装置25的废水的流率或在馈送到烟道气的混合物内混合的水量,以使旁通管道6或将烟道气馈送到颗粒收集器9的管道内的烟道气保持处于预先规定的温度范围,诸如处于200℉和300℉之间的温度,处于90℃和150℃之间的温度或者比其绝热饱和温度高至少10℃或30℉的温度,以避免弄湿固体颗粒和/或腐蚀。

用于使废水蒸发以减少酸性气体的设备的实施例可构造成避免与传统废水处理相关联的资金和运行成本,减少或消除容许和报告废水排放,减少与遵守空气排放规范相关联的资金和运行成本,以及通过冷却和湿润颗粒收集器上游的烟道气来改进颗粒收集,与干吸附剂喷射系统相比,减少试剂消耗。通过添加碱性试剂(诸如石灰、熟石灰、碳酸氢钠或天然碱),设备的实施例还可避免装置的不同元件有腐蚀。构想到设备的实施例还可减少装置的功率消耗,因为较少气体量产生较小压降,以及减少对风机功率(或泵功率)的需要,因为废水蒸发所提供的烟道气冷却可导致气体量减少。例如,颗粒收集器9的运行可处于较低的容量,因为温度降低,这可对装置运行提供运行成本节约。

应当理解,可对用于使废水蒸发和减少酸性气体排放的设备的实施例作出各种改变,以应对不同的设计标准。例如,用于将不同的流体运送到设备的不同元件以及从设备的不同元件中运送出不同的流体的管道的大小、形状或构造可具有多个适当的形状、大小或构造中的任一个,并且包括具有受泵或风机影响的流体流率的多个不同的管道元件(诸如容器、阀管子、管、槽或导管)中的任一个,泵或风机连接到这样的元件上,或者与这样的元件处于流体连通。烟道气、废水和其它流体流所要保持的温度和/或压力也可具有多个适当的范围中的任一个,以满足特定的一套设计目标。作为另一个示例,任何类型的适当的碱性试剂都可喷射在废水内或者与废水混合,以在蒸发器装置中中和由废水吸收的酸性气体。作为又一个示例,废水容器19可为储料罐、容纳罐,或者构造成使得用于在蒸发器装置7和/或混合装置25中使用的废水可收集和/或运送到蒸发器装置7或混合装置25的任何其它类型的容器。作为又一个示例,设备或方法可构造成使得不使用湿法或干法烟道气脱硫系统。例如,来自锅炉的热烟道气可馈送到蒸发器装置7或混合装置25,烟道气从不传送通过脱硫系统,或者以别的方式被脱硫系统处理。另外,设备的一些实施例可构造成使得不需要氮氧化物移除单元3。

虽然已经参照各种示例性实施例来描述了本发明,但本领域技术人员将理解,可在不偏离本发明的范围的情况下做出各种修改,而且等效物可代替本发明的元件。另外,可在不偏离本发明的实质范围的情况下作出许多改良,以使具体情况或内容适于本发明的教导。因此,意图的是本发明不限于被公开为为了执行本发明而构想的最佳模式的特定实施例,而是本发明将包括落在所附权利要求的范围内的所有实施例。

Claims (17)

1.一种用于使废水蒸发和减少酸性气体排放的方法,包括:
在所述废水接触烟道气之前,将活性碳和活性焦炭中的至少一个添加到所述废水;
在所述废水与所述烟道气接触之前,将碱性试剂添加到所述废水;
在所述废水与所述烟道气接触之前,将分离的固体颗粒的一部分馈送到所述废水;
使所述烟道气与所述废水接触,以冷却和湿润所述烟道气并干燥所述废水内的固体颗粒;以及
分离所述固体颗粒与经冷却和湿润的所述烟道气。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述方法包括:
混合碱性试剂、分离的固体颗粒的一部分和所述废水,以形成用于馈送到所述烟道气的混合物,以冷却和湿润所述烟道气,以及在所述烟道气已经传送出预热器之后,并且在所述烟道气馈送到颗粒收集器之前,捕捉所述烟道气内的酸性气体成分;以及
其中,当所述烟道气接触馈送到所述烟道气的混合物时,所述烟道气接触所述废水。
3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,所述混合物形成为潮湿粉末。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述方法进一步包括:
将由燃烧单元排出的烟道气的第一部分运送到蒸发器装置,使得所述烟道气的第一部分绕过预热器;
将由所述燃烧单元排出的烟道气的第二部分传送到所述预热器,以在流体馈送到所述燃烧单元之前,加热该流体;
在所述烟道气的第二部分已经传送通过所述预热器之后,合并所述烟道气的经冷却和湿润的第一部分与所述烟道气的第二部分,并且在此之后,所述烟道气的合并的第一部分和第二部分传送到颗粒收集器,以分离所述固体颗粒与经冷却和湿润的烟道气。
5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,所述方法包括:
在所述废水与所述烟道气的第一部分接触之前,将碱性试剂添加到所述废水。
6.一种用于蒸发废水和减少酸性气体排放的设备,其包括:
蒸发器装置,其构造成至少接收从锅炉单元排出的烟道气的第一部分、碱性试剂、固体颗粒和废水,以使所述烟道气直接接触所述废水,以冷却和湿润所述烟道气以及干燥所述固体颗粒;以及
废水容器,其连接到所述蒸发器装置以将所述废水提供给所述蒸发器装置,所述废水容器构造为接收所述碱性试剂,使得在将所述废水和所述碱性试剂加入到所述蒸发器装置之前将所述碱性试剂添加到容纳于所述废水容器内的所述废水中;
在所述废水与所述烟道气接触之前,将分离的固体颗粒的一部分馈送到所述废水。
7.根据权利要求6所述的设备,其特征在于,所述设备包括:
用于排出所述烟道气的锅炉单元,所述锅炉单元连接到所述蒸发器装置上,使得至少所述烟道气的第一部分可运送到所述蒸发器装置;以及
颗粒收集器,其连接到所述蒸发器装置上,以至少接收经冷却和湿润的烟道气的第一部分和来自所述蒸发器装置的固体颗粒,所述颗粒收集器构造成分离所述固体颗粒与所述烟道气。
8.根据权利要求6所述的设备,其特征在于,所述设备包括:
烟道气脱硫系统,其连接到所述颗粒收集器上,以接收来自所述颗粒收集器的分离的烟道气,并且所述烟道气脱硫系统构造成从所述烟道气中移除氧化硫,所述烟道气脱硫系统还连接到所述废水容器上,以将废水从所述烟道气脱硫系统馈送到所述废水容器。
9.根据权利要求6所述的设备,其特征在于,所述废水容器构造成接收所述碱性试剂,使得所述碱性试剂添加到容纳在所述废水容器内的废水,然后所述废水和添加到其中的所述碱性试剂馈送到所述蒸发器装置。
10.根据权利要求6所述的设备,其特征在于,所述设备包括:
预热器,其连接到所述锅炉单元上,以接收所述烟道气的第二部分,以在流体馈送到所述锅炉单元之前,加热所述流体;
其中,所述烟道气的第一部分从所述锅炉单元运送到所述蒸发器,使得所述烟道气的第一部分绕过所述预热器;以及
其中,所述蒸发器装置连接到所述颗粒收集器上,使得在所述烟道气的第二部分传送出所述预热器之后,所述烟道气的第一部分与所述烟道气的第二部分合并,并且在此之后,所述烟道气的合并的第一部分和第二部分馈送到所述颗粒收集器。
11.根据权利要求7所述的设备,其特征在于,所述设备包括:
混合器装置,其构造成混合所述碱性试剂、所述废水和由所述颗粒收集器分离的固体颗粒的一部分,以形成用于馈送到所述蒸发器装置的混合物。
12.根据权利要求11所述的设备,其特征在于,所述设备包括:
预热器,其连接到所述锅炉单元上,以接收所述烟道气,以在流体馈送到所述锅炉单元之前,加热所述流体;以及
其中,所述蒸发器装置由管道组成,所述管道构造成在所述烟道气传送通过所述预热器之后,将所述烟道气传送到所述颗粒收集器,在所述烟道气传送到所述颗粒收集器之前,由混合器装置形成的混合物馈送到所述管道。
13.根据权利要求12所述的设备,其特征在于,所述混合物形成为潮湿粉末。
14.根据权利要求11所述的设备,其特征在于,所述蒸发器装置由容器组成,所述容器用于接收所述烟道气和所述混合物,以容纳所述混合物和所述烟道气达预先规定的时期,以冷却和湿润所述烟道气,以及干燥所述混合物内的固体颗粒,然后将所述烟道气和所述固体颗粒馈送到所述颗粒收集器。
15.一种用于蒸发废水和减少酸性气体排放的装置,其包括:
燃烧单元,其构造成燃烧燃料,以排出蒸汽和烟道气中的至少一个;
碱性试剂源;
液体废水源;
颗粒收集器,其构造成分离固体材料与所述烟道气;
混合器装置,其连接到所述液体废水源、所述碱性试剂源和所述颗粒收集器上,以接收液体废水、碱性试剂和由所述颗粒收集器分离的固体材料的至少一部分,所述混合器装置构造成混合所述液体废水、所述碱性试剂和所述固体材料的所述部分以形成混合物;以及
管道或容器,其连接到所述燃烧单元和混合器装置上,以接收来自所述混合器装置的混合物和来自所述燃烧单元的烟道气的至少第一部分,所述管道或容器构造成使所述混合物直接接触所述烟道气达预先规定的时期,以冷却和湿润所述烟道气并干燥所述混合物内的固体颗粒,然后将所述烟道气和所述固体材料馈送到所述颗粒收集器。
16.根据权利要求15所述的装置,其特征在于,所述装置包括:
预热器,其连接到所述燃烧单元上,以接收来自所述燃烧单元的烟道气,以加热传送通过所述预热器的流体,然后所述流体馈送到所述燃烧单元;以及
其中,所述管道或容器在所述预热器的下游定位在所述预热器和所述颗粒收集器之间,而且所有所述烟道气都馈送到所述管道或所述容器,以接触所述混合物,以在所述烟道气传送通过所述预热器之后,冷却和湿润所述烟道气,以及干燥所述混合物内的固体材料。
17.根据权利要求15所述的装置,其特征在于,所述装置包括:
预热器,其连接到所述燃烧单元上,以接收来自所述燃烧单元的烟道气的第二部分,以加热传送通过所述预热器的流体,然后所述流体馈送到所述燃烧单元;以及
其中,所述烟道气的第一部分馈送到所述管道或所述容器,以接触所述混合物,以冷却和湿润所述烟道气,以及干燥所述混合物内的固体材料,使得所述烟道气的第一部分绕过所述预热器;以及
其中,所述预热器和所述管道或所述容器连接成使得所述烟道气的第一部分和第二部分在馈送到所述颗粒收集器之前合并在一起。
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