CN106927528A - 一种利用太阳能的空气加湿除湿式脱硫废水处理装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种利用太阳能的空气加湿除湿式脱硫废水处理装置，属于废水处理领域。该装置包括太阳能集热器、流化床蒸发器、布袋除尘器、横管降膜冷凝器、流量控制器、废水泵、鼓风机；废水在太阳能集热器中受热后，进入流化床蒸发器，空气从底部进入流化床蒸发器，经蒸发的湿空气依次经过布袋除尘器、横管降膜冷凝器和气液分离器。本装置利用流化床蒸发器进行空气吸湿，利用横管降膜冷凝器进行空气除湿，使得废水在蒸发和冷凝中都有很高的传热传质效率，在常压下运行，无需真空泵。脱硫废水单独处理，保证了烟气脱硫过程的稳定性。采用半干法蒸发流程，通过布袋除尘器回收固体残渣，无需浓液储存处理装置。
Description
技术领域
本发明涉及一种利用太阳能的空气加湿除湿式脱硫废水处理装置，属于废水处理技术领域。
背景技术
燃煤电厂常用石灰石-石膏法进行烟气脱硫。该法在脱硫工序后会产生弱酸性的脱硫废水。废水中含有硫化物、氯化物、硝酸盐和部分重金属离子等可溶性物质。废水中还含有较多的悬浮物和部分小颗粒。
目前废水处理的方法有两种，一是加入碱性化学试剂，在废水中生成硫酸盐或氢氧化物沉淀，然后分离沉淀得到净水。二是采用蒸发结晶技术，得到蒸馏水和固体残渣，实现废水处理与蒸馏水回收。第二类方法可真正实现脱硫废水的“零排放”，但是传统的盐水蒸发浓缩技术要消耗大量的燃料或电力资源，投资和运行费用高。利用可再生能源－太阳能进行废水蒸发，可以避免大量燃料和电力资源消耗带来的能源和环境问题。但是太阳能是一种低品质热能，如果不采用复杂的聚光装置，太阳能仅能将工质加热到一定的温度。如果直接蒸馏废水，需配置多台真空泵才能完成蒸馏过程。增湿－去湿废水蒸发技术利用气体饱和湿度差进行废水蒸发，可以有效利用太阳能。
专利号为CN103982903A的中国发明专利公开了一种利用烟气余热处理末端废水的系统及其方法。设置废水喷雾蒸发器，利用热烟气吸湿能力，实现水分蒸发，同时得到固体残渣。废水有较强的腐蚀性，用于雾化废水的喷嘴极易遭到腐蚀。废水和烟气接触时间有限，可能导致废水蒸发量偏少，造成热量损失。另外，废水喷雾蒸发器置于空预器和除尘器之间，含有大量水分的烟气必将加重空预器后所有烟气管道和设备的腐蚀。
专利号为CN102330278A的中国发明专利公开了协同促进PM2.5团聚长大和蒸发处理脱硫废水的方法和装置。将脱硫废水用粘结剂处理后再雾化喷入空预器和除尘器之间的烟道，利用热烟气吸湿能力使得水分蒸发。该法同样会降低烟气温度，导致后续烟气管道和设备的腐蚀。同时当火电厂排烟温度较低时，烟气热量不足以完全蒸发脱硫水分。另外，随着低低温工艺的强制普及，可有效用以蒸发水分的烟道长度缩小，蒸发水量也会受到限制。
发明内容
本发明是鉴于上述情况作出的，其目的在于提出一种利用太阳能的空气加湿除湿式脱硫废水处理装置，利用不同温度下空气饱和湿度差进行废水处理。该装置在常压下运行，无需真空泵，无需浓液储存处理装置，具有较高的蒸发和冷凝效率，可根据太阳能集热器废水温度和空气流量自动调节蒸发器出口湿空气温度和生成冷凝水量。
本发明是通过以下技术方案实现的，一种利用太阳能的空气加湿除湿式脱硫废水处理装置，该装置包括太阳能集热器、流化床蒸发器、布袋除尘器、横管降膜冷凝器、流量控制器、废水泵、鼓风机；所述的太阳能集热器为太阳能采集装置并为脱硫废水提供加热能量；
所述的流化床蒸发器包括：壳体、气体进口喷嘴、废水进口、床料和湿空气出口，所述气体进口喷嘴固定于壳体底部，且其与横管降膜冷凝器中的受热空气出口相连接，废水进口设置于壳体内的顶部，且其与太阳能集热器出水口通过导管相连接，床料放置于壳体内，湿空气出口设置于壳体上部；
所述横管降膜冷凝器包括冷凝器箱体、上横管和下横管，所述冷凝器箱体顶部设有进口，底部设有出口，上横管通废水，设置废水进、出口，下横管通空气，设置气体进、出口，冷凝器箱体的进口通过导管与流化床蒸发器的湿空气出口相连接，上横管的废水进口和废水泵相连接，废水出口和太阳能集热器进水口相连接，气体进口和鼓风机相连接，气体出口和流化床蒸发器的气体进口喷嘴相连接；
所述流量控制器设于太阳能集热器出水口与流化床蒸发器顶部的废水进口之间的导管上，用以控制进口废水量。所述布袋除尘器设于冷凝器箱体的进口与流化床蒸发器的湿空气出口之间的导管上，用以收集湿空气中的固态残渣。
所述壳体为不锈钢、聚丙烯或玻璃钢材料制成，壳体外部包裹石棉保温层。
所述床料为粒径为350µm的石英砂颗粒。颗粒被空气流化，将热废水分散为液滴，并将液滴黏附在其表面完成蒸发过程。颗粒对废水的分散和黏附作用扩大了空气和废水的接触面积，并提高了废水液滴在流化床蒸发器中的停留时间，同时颗粒在床内的流化导致气液间的传热、传质系数得到很大的提高，从而提高了废水蒸发效率。废水在流化床蒸发器中完全蒸发，因此无需设置高浓度废水储存处理装置。
所述冷凝器箱体的出口设有气液分离器，用以分离冷凝水。
所述气液分离器出液口和出气口分别连接有冷凝水存储箱和引风机，引风机用以提供气流动力。
有意效果：本发明装置利用流化床蒸发器进行空气吸湿，利用横管降膜冷凝器进行空气除湿，使得废水在蒸发和冷凝中都有很高的传热传质效率，在常压下运行，无需真空泵。脱硫废水单独处理，保证了烟气脱硫过程的稳定性。采用半干法蒸发流程，通过布袋除尘器回收固体残渣，无需浓液储存处理装置。
附图说明
图1是本发明的一种利用太阳能的空气加湿除湿式脱硫废水处理装置的结构示意图。
图中：1为太阳能集热器、2为流化床蒸发器、3为布袋除尘器、4为横管降膜冷凝器、5为气液分离器、6为流量控制器、7为废水泵、8为鼓风机、9为引风机、10为冷凝水存储箱、11为壳体、12为床料。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施例作详细说明。本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方案和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1
如图1所示，一种利用太阳能的空气加湿除湿式脱硫废水处理装置，该装置包括太阳能集热器1、流化床蒸发器2、布袋除尘器3、横管降膜冷凝器4、流量控制器6、废水泵7、鼓风机8；
流化床蒸发器2包括：壳体11、气体进口喷嘴、废水进口、床料12和湿空气出口，气体进口喷嘴固定于壳体底部，且其与横管降膜冷凝器4中的受热空气出口相连接，废水进口设置于壳体11内的顶部，且其与太阳能集热器1出水口通过导管相连接，床料12放置于壳体内，湿空气出口设置于壳体11上部；
横管降膜冷凝器4包括冷凝器箱体、上横管和下横管，冷凝器箱体顶部设有进口，底部设有出口，上横管通废水，设置废水进、出口，下横管通空气，设置气体进、出口，冷凝器箱体的进口通过导管与流化床蒸发器2的湿空气出口相连接，废水进口和废水泵7相连接，废水出口和太阳能集热器1进水口相连接，气体进口和鼓风机8相连接，气体出口和流化床蒸发器2的气体进口喷嘴相连接；从流化床蒸发器中蒸发产生的湿空气掠过冷凝器壳程，在上下横管外壁冷凝放热，这种横管降膜冷凝方式有效降低了管内外的传导热阻，增大管外对流换热系数，使得冷凝器中的放热冷凝非常高效。
流量控制器6设于太阳能集热器1出水口与流化床蒸发器2顶部的废水进口之间的导管上，用以控制进口废水量，布袋除尘器3设于冷凝器箱体的进口与流化床蒸发器2的湿空气出口之间的导管上，用以收集湿空气中的固态残渣。
壳体11为不锈钢、聚丙烯或玻璃钢等材料制成，壳体11外部包裹石棉保温层。
床料12为粒径为100µm-500µm 的石英砂颗粒。颗粒被空气流化，将热废水分散为液滴，并将液滴黏附在其表面完成蒸发过程。颗粒对废水的分散和黏附作用扩大了空气和废水的接触面积，并提高了废水液滴在流化床蒸发器中的停留时间，同时颗粒在床内的流化导致气液间的传热、传质系数得到很大的提高，从而提高了废水蒸发效率。废水在流化床蒸发器中完全蒸发，因此无需设置高浓度废水储存处理装置。
冷凝器箱体的出口设有气液分离器5，用以分离冷凝水。
气液分离器5出液口和出气口分别连接有冷凝水存储箱10和引风机9，引风机9用以提供气流动力。
本发明通过以下方式进行工作：太阳能集热器用于加热废水，废水在太阳能集热器中受热后，从顶部导管进入流化床蒸发器，空气从底部喷嘴进入流化床蒸发器，流化床料，热废水被流化后的床料分散为液滴，部分黏附在床料表面蒸发，部分直接蒸发。颗粒在床内的剧烈运动加大了废水的蒸发面积和蒸发效率，并且提高了废水在蒸发器中的停留时间。吸湿后的空气首先进入布袋除尘器除去固体残渣，然后进入横管降膜冷凝器冷凝。同时水蒸汽的冷凝热用于预热空气和废水，不会造成热量的浪费。经冷凝后的气液经过气液分离器分离气体和冷凝水，该冷凝水可回收利用。
Claims (5)
1.一种利用太阳能的空气加湿除湿式脱硫废水处理装置，其特征在于：该装置包括太阳能集热器（1）、流化床蒸发器（2）、布袋除尘器（3）、横管降膜冷凝器（4）、流量控制器（6）、废水泵（7）、鼓风机（8）；
所述的流化床蒸发器（2）包括：壳体（11）、气体进口喷嘴、废水进口、床料（12）和湿空气出口，所述气体进口喷嘴固定于壳体（11）底部，废水进口设置于壳体（11）内的顶部，且其与太阳能集热器（1）出水口通过导管相连接，床料（12）放置于壳体（11）内，湿空气出口设置于壳体（11）上部；
所述的横管降膜冷凝器（4）包括冷凝器箱体、上横管和下横管，所述冷凝器箱体顶部设有进口，底部设有出口；上横管通废水，设置废水进、出口；下横管通空气，设置气体进、出口；冷凝器箱体的进口通过导管与流化床蒸发器（2）的湿空气出口相连接，上横管的废水进口和废水泵（7）相连接，废水出口和太阳能集热器（1）进水口相连接，气体进口和鼓风机（8）相连接，气体出口和流化床蒸发器（2）的气体进口喷嘴相连接；
所述流量控制器（6）设于太阳能集热器（1）出水口与流化床蒸发器（2）废水进口之间的导管上，所述布袋除尘器（3）设于冷凝器箱体的进口与流化床蒸发器（2）的湿空气出口之间的导管上。
2.根据权利要求1所述的一种利用太阳能的空气加湿除湿式脱硫废水处理装置，其特征在于：所述壳体（11）为不锈钢、聚丙烯或玻璃钢材料制成，壳体（11）外部包裹石棉保温层。
3.根据权利要求1所述的一种利用太阳能的空气加湿除湿式脱硫废水处理装置，其特征在于：所述床料（12）为粒径为100µm-500µm的石英砂颗粒。
4.根据权利要求1所述的一种利用太阳能的空气加湿除湿式脱硫废水处理装置，其特征在于：所述冷凝器箱体的出口设有气液分离器（5）。
5.根据权利要求4所述的一种利用太阳能的空气加湿除湿式脱硫废水处理装置，其特征在于：所述气液分离器（5）出液口和出气口分别连接有冷凝水存储箱（10）和引风机（9）。
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2017
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