CN105944548B - 一种具有脱硫废水浓缩功能的脱硫塔入口烟道及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具有脱硫废水浓缩功能的脱硫塔入口烟道及系统，包括烟道主体、水箱、布液器和布液组件，所述水箱安装在烟道主体的上方，水箱上设置有进水口；布液器安装在水箱内部，布液器的下方安装所述布液组件；布液组件包括若干个布液元件，布液元件的外表面提供形成水膜的场所；布液元件沿竖向设置，其上方贯穿所述烟道主体的壁并延伸进入水箱内部，布液元件的主体部分分布在烟道主体的截面上，布液元件的下方设置废液收集结构，废液收集结构的下端设置出水口。脱硫废水在布液元件的外表面形成水膜，利用入口烟气的低温余热，进一步浓缩脱硫废水，使脱硫废水中氯化物的浓度达到40％，实现脱硫废水的减量化，并可补充脱硫塔中水分的消耗。

Description

一种具有脱硫废水浓缩功能的脱硫塔入口烟道及系统
技术领域
本发明属于环境污染防治与洁净煤技术领域，具体涉及一种具有脱硫废水浓缩功能的脱硫塔入口烟道及系统。
背景技术
石灰石-石膏法烟气脱硫技术(WFGD)因其煤种适应范围广、脱硫效率高、脱硫剂利用率高、工艺成熟以及运行可靠性高等优势，成为现阶段世界范围内应用最为广泛的烟气脱硫工艺。
其脱硫流程为：锅炉烟气经尾部受热面利用其热量后，温度为90-150℃的烟气经脱硫塔入口烟道进入脱硫塔，与喷淋层喷出的含有一定量碳酸钙的脱硫浆液逆流接触，烟气中的二氧化硫被脱除。从热力学角度看，脱硫过程为一绝热增湿过程，烟气放热、降温，脱硫浆液中部分水分吸热、升温、汽化，烟气湿度增加。从中可看出，脱硫过程中总有一部分水分以水蒸汽的形式从脱硫塔中排出，该部分水量约占总烟气量的10％左右。以300MW机组为例，每小时蒸发流失的水量为100t/h左右，这也是脱硫系统水耗高的主要原因。
同时，在常规WFGD工艺运行过程中，为了维持系统稳定安全运行并保持较高的脱硫效率，防止烟气中可溶部分即氯浓度超过规定值和保证石膏质量，必须从系统中排放一定量的废水，称为脱硫废水，脱硫废水主要来自石膏脱水和清洗系统。这主要由于烟气中的氯元素、工艺水中的氯元素和脱硫剂(石灰石)中的氯元素不断进入脱硫浆液且逐渐富集，浆液中高浓度的氯离子具有降低脱硫效率、加速设备腐蚀以及影响石膏品质等众多危害。脱硫废水中Cl-浓度一般为10000-20000mg/L，质量浓度约为1-2％。这部分脱硫废水由于流量大、盐浓度较小，使得废水处理投资、运行费用非常高。
因此，目前湿法脱硫工艺中，在水平衡方面存在两方面的问题：1)尽管燃煤烟气采用多种受热面提取其中的热量，但是其进入脱硫塔的温度仍为90-150℃，不仅浪费热量，同时导致脱硫浆液中大量水分以蒸发的形式浪费；2)脱硫废水主要盐分非常低，不仅造成水的浪费，同时提高了水处理投资、运行费用。
发明内容
为了克服上述现有技术中存在的不足，本发明提供了一种具有脱硫废水浓缩功能的脱硫塔入口烟道及系统。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案。
一种具有脱硫废水浓缩功能的脱硫塔入口烟道，包括烟道主体、水箱、布液器和布液组件，所述水箱安装在烟道主体的上方，水箱上设置有进水口；布液器安装在水箱内部，布液器的下方安装所述布液组件；布液组件包括若干个布液元件，布液元件的外表面提供形成水膜的场所；布液元件沿竖向设置，其上方贯穿所述烟道主体的壁并延伸进入水箱内部，布液元件的主体部分分布在烟道主体的截面上，布液元件的下方设置废液收集结构，废液收集结构的下端设置出水口。
优选的，所述布液组件的下方设置有组件固定装置。
优选的，所述废液收集结构为浓缩水箱，浓缩水箱的下端设置有出水口。
优选的，所述浓缩水箱位于烟道主体的下方，布液元件贯穿烟道截面。
可以延长布液元件上的水膜的流动路径长度，在烟气的加热作用下蒸发更多水分，得到更好的浓缩。
优选的，所述布液器的外周设置有溢流堰，溢流堰与水箱侧壁之间的水箱底部设置有溢流口，溢流口通过溢流管与脱硫废水储罐连通。
由于溢流堰具有一定的高度，当向水箱中通入脱硫废水时，布液器上的液位会维持在一定值，产生稳定的水压，废水在稳定的水压作用下，脱硫废水经布液器流到每个布液元件的顶端，在布液元件的外表面形成水膜。
进一步优选的，所述溢流管贯穿所述烟道主体设置，脱硫废水储罐位于烟道主体的下端。
优选的，所述布液元件为圆管。
进一步优选的，多个圆管竖向设置，圆管之间大体平行。
更进一步优选的，相邻两个圆管之间的距离为圆管外径的两倍以上。
进一步优选的，所述圆管为金属圆管。
优选的，所述布液元件为凹槽结构，内凹面的朝向与烟气流向相反设置。
在凹槽结构的内凹面形成水膜，内凹面迎着烟气，能够促进烟气与水膜之间的热量传递。
进一步优选的，所述布液元件的排数为1-40排。
进一步优选的，所述布液元件为槽钢。
更进一步优选的，所述槽钢中心线的行间距和列间距分别为槽钢宽度的两倍以上。
进一步优选的，所述布液元件平行设置，且布液元件相对于竖直方向倾斜设置。使得易于形成水膜及水膜稳定。
更进一步优选的，所述布液元件的倾斜方向与烟气的流动方向相同。
再进一步优选的，布液元件与水平方向之间的夹角为45-80°。
优选的，所述布液元件是平板型，平板型布液元件大体与烟气流向平行设置。
进一步优选的，所述布液元件为金属板。
进一步优选的，所述金属板沿竖直方向布置。
进一步优选的，相邻两个金属板之间的距离为100-1000mm。
优选的，所述布液元件为布料，布料沿竖直方向布置，且大体平行于烟气流动方向。
进一步优选的，相邻两个布料布液元件之间的距离为100-1000mm。
一种脱硫废水在线浓缩系统，包括上述脱硫塔入口烟道、脱硫塔和脱硫废水储罐，所述脱硫塔入口烟道的烟道主体的出口端与脱硫塔连通，烟道主体的入口与烟气源连通，脱硫塔与脱硫废水储罐的入水口连通，脱硫废水储罐的出水口与所述脱硫塔入口烟道的水箱进水口连通。
在脱硫塔内脱硫后产生的脱硫废水流入脱硫废水储罐进行储存，脱硫废水储罐中的脱硫废水被水泵泵入脱硫塔入口烟道的水箱中，经过布液器，在布液元件上形成水膜，与高温烟气接触，被加热蒸发浓缩。
利用所述脱硫塔入口烟道进行脱硫废水在线浓缩的方法，包括如下步骤：
将脱硫废水储罐中的脱硫废水泵入水箱中，在布液器的上表面形成设定高度的液面，在水压作用下，脱硫废水在布液元件的外表面形成水膜，水膜与烟道主体中的烟气接触，发生热传递，水膜中的水分被加热蒸发浓缩，浓缩后的脱硫废水被收集；脱硫废水经过加热蒸发的水分随烟气进入脱硫塔，补充脱硫过程中流失的水分。
优选的，所述烟道主体中的烟气流速为5-10m/s。
优选的，所述水箱中的供给水流量为蒸发水量的2倍以上。
本发明的有益效果为：
1、本发明中的水箱储存脱硫废水，并在布液器的上表面形成一定液位，在水压作用下，废水流到布液元件的顶端，并在布液元件的外表面形成水膜，在不改变脱硫塔入口烟道主要结构形式的前提下，利用入口烟气的低温余热(低温烟气)，通过水膜蒸发的形式进一步浓缩脱硫废水(通过水膜蒸发，属于部分蒸发、自然蒸发，无须消耗动力)，使脱硫废水中氯化物的浓度达到40％，实现大幅度减少脱硫废水排放量，降低脱硫废水处理费用的目的，同时还可补充脱硫过程中水分的消耗。
2、在布液器的四周设置溢流堰，由于溢流堰的高度一定，在连续生产过程中，可以将布液器上方的水位维持在一定高度，即维持了水压恒定，维持了布液元件外表面的水膜的稳定性，可以使脱硫废水的浓缩持续稳定进行。
3、本发明的结构简单，无需新增占地面积，投资少、运行成本低，具有实施简单、操作简便等优点。
附图说明
图1为本发明所涉及的脱硫塔入口烟道的实施例的结构示意图；
图2(a)为本发明所涉及的第一种实施例的布液元件的结构示意图及布置方式；
图2(b)为第一种实施例的布液圆管的截面图；
图3(a)为本发明所涉及的第二种实施例的布液元件的结构示意图及布置方式；
图3(b)为第二种实施例的布液槽钢的截面图；
图3(c)为第二种实施例的布液槽钢的布置示意图；
图4(a)为本发明所涉及的第三种实施例的布液元件的结构示意图及布置方式；
图4(b)为第三种实施例的布液元件的截面图；
图5(a)为本发明所涉及的第四种实施例的布液元件的结构示意图及布置方式；
图5(b)为第四种实施例的布液元件的截面图。
其中，1、烟道主体；2、进水口；3、水箱；4、溢流堰；5、溢流口；6、溢流管；7、脱硫废水储罐；8、布液器；9、布液组件；10、布液元件；11、组件固定装置；12、浓缩水箱；13、出水口；14、脱硫塔。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
如图1所示，一种具有脱硫废水浓缩功能的脱硫塔入口烟道，包括烟道主体1、水箱3、布液器8和布液组件9，所述水箱3安装在烟道主体1的上方，优选为，水箱3的底壁为弧形结构，水箱3的底部贴合烟道主体1的外壁设置。水箱3上设置有进水口2；布液器8安装在水箱3内部，且布液器8的四周与水箱3之间密封设置，布液器8的下方安装所述布液组件9；布液组件9包括若干个布液元件，布液元件的外表面提供形成水膜的场所；布液元件沿竖向设置，布液元件的上方贯穿所述烟道主体1的壁并延伸进入水箱3内部，布液元件的主体部分分布在烟道主体1的截面上，布液元件的下方设置浓缩水箱12，浓缩水箱12的下端设置出水口13。布液元件与烟道主体1的壁之间留有供水膜流动的间隙，布液元件与水箱3的底壁之间也留有供水膜流动的间隙。布液组件9的下方设置有组件固定装置11，组件固定装置11固定在烟道主体1的内壁上。
所述浓缩水箱12可以位于烟道主体1的内部，浓缩水箱12下端的出水口延伸出烟道主体1，且出水口的外壁与烟道主体之间密封设置；浓缩水箱12也可以位于烟道主体1的下方，出水口13位于浓缩水箱12的下方，布液元件贯穿烟道主体1的截面。
在布液器8的外周设置有溢流堰4，溢流堰4与水箱3侧壁之间的水箱3底部设置有溢流口，溢流口通过溢流管6与脱硫废水储罐7连通。
此时，进水口2应该设置在布液器8的上方，直接将脱硫废水输送到布液器8上，当布液器8上的液面达到溢流堰4的高度后，废水溢流到溢流堰8与水箱3侧壁之间的空间，并通过水箱3底部的溢流口、溢流管6流入脱硫废水储罐7储存。
由于溢流堰4具有一定的高度，当向水箱3中通入脱硫废水时，布液器8上的液位会维持在一定值，产生稳定的水压，废水在稳定的水压作用下，脱硫废水经布液器8流到每个布液元件的顶端，在布液元件的外表面形成水膜。
进一步的，溢流管6贯穿所述烟道主体1设置，脱硫废水储罐7位于烟道主体1的下端。溢流管6也可以在烟道主体1的外侧绕出来，但是会影响工作环境的整洁，比较乱。
一种脱硫废水在线浓缩系统，包括上述脱硫塔入口烟道、脱硫塔14和脱硫废水储罐7，所述脱硫塔入口烟道的烟道主体1的出口端与脱硫塔14连通，烟道主体1的入口与烟气源连通，脱硫塔14与脱硫废水储罐7的入水口连通，脱硫废水储罐7的出水口与所述脱硫塔14入口烟道的水箱3的进水口2连通。
实施例一
参照图1、图2(a)和图2(b)，布液元件10为圆管，圆管竖向设置，圆管之间大体平行，脱硫废水由进水口2进入水箱3中，在溢流堰4的作用下，脱硫废水在水箱3的布液器8上部保持一定的水位，使得布液器8处保持一定的水压，在该水压的作用下，脱硫废水经布液器8流到每一个圆管的顶部，脱硫废水连续不断地、自上而下地流过圆管的外表面，在第一种布液元件10金属圆管的外表面形成连续均匀的水膜，烟气在圆管间的空隙流过时，与其表面的水膜充分接触，对水膜进行加热，使得水膜中的部分水分蒸发，该蒸发过程使得脱硫废水浓缩，体积减小，实现了减量化，浓缩后的脱硫废水经第一种布液元件10金属圆管的底部流入浓缩水箱12，并经出水口13排出。进入水箱3的脱硫废水的量应足够多以至于始终保持有小量脱硫废水经溢流堰4流入到水箱3的有溢流口5的一侧，这部分脱硫废水经溢流口5和溢流管6流回到脱硫废水储罐7中。
相邻两个金属圆管之间的距离为金属圆管外径的两倍以上，
实施例二
参照图1、图3(a)、图3(b)和图3(c)，布液元件10为凹槽结构，凹槽结构的内凹面的朝向与烟气流向相反设置。凹槽结构的布液元件10优选为槽钢，也可以是形状类似槽钢，但材质不同于槽钢。多个布液元件10排成多排，优选为1-40排，每排包括多个布液元件10。布液元件10的中心线之间的行间距和列间距分别为槽钢宽度的两倍以上。
布液元件10的倾斜方向与烟气的流动方向相同，与水平方向之间的夹角优选为45-80°。
脱硫废水由进水口2进入水箱3中，在溢流堰4的作用下，脱硫废水在水箱3的布液器8上部保持一定的水位，使得布液器8处保持一定的水压，在该水压的作用下，脱硫废水经布液器8流到每一个如图3所示的第二种布液元件10的顶部，脱硫废水连续不断地、自上而下地流过第二种布液元件10的表面，在第二种布液元件10的槽钢凹槽表面形成连续均匀的水膜，烟气在第二种布液元件10间的空隙流过时，与其表面的水膜充分接触，对水膜进行加热，使得水膜中的部分水分蒸发，该蒸发过程使得脱硫废水浓缩，体积减小，实现了减量化，浓缩后的脱硫废水经第二种布液元件10的底部流入浓缩水箱12，并经出水口13排出。进入水箱3的脱硫废水的量应足够多以至于始终保持有小量脱硫废水经溢流堰4流入到水箱3的有溢流口5的一侧，这部分脱硫废水经溢流口5和溢流管6流回到脱硫废水储罐7中。
实施例三
参照图1、图4(a)和图4(b)，所述布液元件10是平板型，平板型布液元件大体与烟气流向平行设置，可以为金属板，金属板沿竖直方向布置，相邻两个金属板之间的距离为100-1000mm。
脱硫废水由进水口2进入水箱3中，在溢流堰4的作用下，脱硫废水在水箱3的布液器8上部保持一定的水位，使得布液器8处保持一定的水压，在该水压的作用下，脱硫废水经布液器8流到每一个如图4所示的该种布液元件10的顶部，脱硫废水连续不断地、自上而下地流过该种布液元件10的表面，在该种布液元件10的金属平板两侧表面形成连续均匀的水膜，烟气在该种布液元件10间的空隙流过时，与其表面的水膜充分接触，对水膜进行加热，使得水膜中的部分水分蒸发，该蒸发过程使得脱硫废水浓缩，体积减小，实现了减量化，浓缩后的脱硫废水经该种布液元件10的底部流入浓缩水箱12，并经出水口13排出。进入水箱3的脱硫废水的量应足够多以至于始终保持有小量脱硫废水经溢流堰4流入到水箱3的有溢流口5的一侧，这部分脱硫废水经溢流口5和溢流管6流回到脱硫废水储罐7中。
实施例四
参照图1、图5(a)和图5(b)，所述布液元件10为布料，布料沿竖直方向布置，且大体平行于烟气流动方向，相邻两个布料布液元件之间的距离为100-1000mm。
脱硫废水由进水口2进入水箱3中，在溢流堰4的作用下，脱硫废水在水箱3的布液器8上部保持一定的水位，使得布液器8处保持一定的水压，在该水压的作用下，脱硫废水经布液器8流到每一个如图5所示的该种布液元件10的顶部，脱硫废水连续不断地、自上而下地流过该种布液元件10的表面，在该种布液元件10的布料两侧表面形成连续均匀的水膜，烟气在该种布液元件10间的空隙流过时，与其表面的水膜充分接触，对水膜进行加热，使得水膜中的部分水分蒸发，该蒸发过程使得脱硫废水浓缩，体积减小，实现了减量化，浓缩后的脱硫废水经该种布液元件10的底部流入浓缩水箱12，并经出水口13排出。进入水箱3的脱硫废水的量应足够多以至于始终保持有小量脱硫废水经溢流堰4流入到水箱3的有溢流口5的一侧，这部分脱硫废水经溢流口5和溢流管6流回到脱硫废水储罐7中。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围内。

Claims (20)

1.一种具有脱硫废水浓缩功能的脱硫塔入口烟道，其特征在于：包括烟道主体、水箱、布液器和布液组件，所述水箱安装在烟道主体的上方，水箱上设置有进水口；布液器安装在水箱内部，布液器的下方安装所述布液组件；布液组件包括若干个布液元件，布液元件的外表面提供形成水膜的场所；布液元件沿竖向设置，其上方贯穿所述烟道主体的壁并延伸进入水箱内部，布液元件的主体部分分布在烟道主体的截面上，布液元件的下方设置废液收集结构，废液收集结构的下端设置出水口；
所述布液器的外周设置有溢流堰，溢流堰与水箱侧壁之间的水箱底部设置有溢流口，溢流口通过溢流管与脱硫废水储罐连通。
2.根据权利要求1所述的脱硫塔入口烟道，其特征在于：所述废液收集结构为浓缩水箱，浓缩水箱的下端设置有出水口。
3.根据权利要求2所述的脱硫塔入口烟道，其特征在于：所述浓缩水箱位于烟道主体的下方，布液元件贯穿烟道截面。
4.根据权利要求1所述的脱硫塔入口烟道，其特征在于：所述溢流管贯穿所述烟道主体设置，脱硫废水储罐位于烟道主体的下端。
5.根据权利要求1所述的脱硫塔入口烟道，其特征在于：所述布液元件为圆管。
6.根据权利要求5所述的脱硫塔入口烟道，其特征在于：多个圆管竖向设置，圆管之间大体平行。
7.根据权利要求5所述的脱硫塔入口烟道，其特征在于：相邻两个圆管之间的距离为圆管外径的两倍以上。
8.根据权利要求1所述的脱硫塔入口烟道，其特征在于：所述布液元件为凹槽结构，内凹面的朝向与烟气流向相反设置。
9.根据权利要求8所述的脱硫塔入口烟道，其特征在于：所述布液元件中心线的行间距和列间距分别为槽钢宽度的两倍以上。
10.根据权利要求8所述的脱硫塔入口烟道，其特征在于：所述布液元件平行设置，且布液元件倾斜设置。
11.根据权利要求10所述的脱硫塔入口烟道，其特征在于：所述布液元件的倾斜方向与烟气的流动方向相同。
12.根据权利要求11所述的脱硫塔入口烟道，其特征在于：布液元件与水平方向之间的夹角为45-80°。
13.根据权利要求1所述的脱硫塔入口烟道，其特征在于：所述布液元件是平板型，平板型布液元件大体与烟气流向平行设置。
14.根据权利要求13所述的脱硫塔入口烟道，其特征在于：所述布液元件为金属板。
15.根据权利要求14所述的脱硫塔入口烟道，其特征在于：相邻两个金属板之间的距离为100-1000mm。
16.根据权利要求1所述的脱硫塔入口烟道，其特征在于：所述布液元件为布料，布料沿竖直方向布置，且大体平行于烟气流动方向。
17.根据权利要求16所述的脱硫塔入口烟道，其特征在于：相邻两个布料布液元件之间的距离为100-1000mm。
18.一种脱硫废水在线浓缩系统，其特征在于：包括权利要求1-17任一所述脱硫塔入口烟道、脱硫塔和脱硫废水储罐，所述脱硫塔入口烟道的烟道主体的出口端与脱硫塔连通，烟道主体的入口与烟气源连通，脱硫塔与脱硫废水储罐的入水口连通，脱硫废水储罐的出水口与所述脱硫塔入口烟道的水箱进水口连通。
19.利用权利要求18所述的脱硫废水在线浓缩系统进行脱硫废水在线浓缩的方法，其特征在于：包括如下步骤：
将脱硫废水储罐中的脱硫废水泵入水箱中，在布液器的上表面形成设定高度的液面，在水压作用下，脱硫废水在布液元件的外表面形成水膜，水膜与烟道主体中的烟气接触，发生热传递，水膜中的水分被加热蒸发浓缩，浓缩后的脱硫废水被收集；脱硫废水经过加热蒸发的水分随烟气进入脱硫塔，补充脱硫过程中流失的水分。
20.根据权利要求19所述的方法，其特征在于：所述水箱中的供给水流量为蒸发水量的2倍以上。
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