CN107188258A - 一种应用于脱硫废水的蒸发装置及控制方法 - Google Patents

一种应用于脱硫废水的蒸发装置及控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种应用于脱硫废水的蒸发装置，包括空气预热器、蒸发塔、结晶盐回收装置和电除尘器，空气预热器通过烟气管与蒸发塔连接，蒸发塔与结晶盐回收装置连接，结晶盐回收装置与电除尘器连接，蒸发塔内设置有调节挡板、分区隔板和旋流叶片，调节挡板设置于蒸发塔的烟道入口处，分区隔板设置于烟道入口与旋流叶片之间，蒸发塔上设置有雾化装置上，的旋流叶片设置于雾化装置的上方。通过本发明一种应用于脱硫废水的蒸发装置及控制方法，可对燃煤电厂湿法脱硫过程中产生的废水进行高质量的蒸发干燥，提高脱硫废水的净化质量。

Description

一种应用于脱硫废水的蒸发装置及控制方法
技术领域
本发明涉及一种应用于脱硫废水的蒸发装置及控制方法，属于燃煤火力发电厂脱硫技术领域。
背景技术
石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺是国、内外最为主流的烟气脱硫技术，该技术属于气-液-固三相反应过程，包括了SO2和石灰石在液体中的溶解传质过程以及溶解物在液相中的反应过程。脱硫浆液由塔顶喷淋层通过液相喷嘴自上而下喷入脱硫塔，烟气由吸收塔底部区域自下而上通过吸收区域，脱硫用水在吸收塔内不断循环，完成烟气中SO2的吸收过程。但是，由于脱硫用水的不断循环，造成可溶盐的不断浓缩，这会产生部分成分复杂、浊度高、盐分高的脱硫废水，其具有很强的腐蚀性及易结垢等特点。而脱硫废水的处理成为制约火电厂废水零排放的关键因素。
处理脱硫废水包括对含可溶性盐及不溶性颗粒溶液的蒸发处理，蒸发处理主要分为两个阶段：等速蒸发及降速蒸发。等速蒸发是液滴中含有大量的不溶性颗粒，随蒸发的进行，液滴逐渐收缩，颗粒间的距离减小，直至颗粒表面接触，此时液滴表面形成一层外壳，水的通路被限制，剩余的水分很难蒸发；降速蒸发是剩余水分通过扩散作用到达液滴表面，最终的水分含量受扩散速度、蒸汽压、颗粒与气体的温度等参数的影响。其中降速蒸发的时间远大于等速蒸发，因此在蒸发塔的设计过程中如果可以将两种蒸发分区域进行控制，则可以有效提高蒸发效率，减少设备尺寸，提高蒸发质量。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种应用于脱硫废水的蒸发装置及控制方法，本发明的蒸发装置和控制方法用于干燥燃煤电厂湿法脱硫过程中产生的废水，采用分区蒸发脱硫废水的方式，其蒸发效率高、质量高；本发明装置的建造费用低、占地面积小，运行维护费用低。目前的干燥设备往往只考虑了干燥蒸发两个阶段中的某一个阶段。例如，当只考虑等速蒸发阶段时，设备体积较小、占地及建造费用低，但蒸发效果较差，很难达到完全蒸发；当考虑到降速蒸发阶段时，设备体积很大，占地及建造费用很高。
为解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：一种应用于脱硫废水的蒸发装置，包括空气预热器、蒸发塔、结晶盐回收装置和电除尘器，空气预热器通过烟气管与蒸发塔连接，蒸发塔与结晶盐回收装置连接，结晶盐回收装置与电除尘器连接，蒸发塔内设置有调节挡板、分区隔板、旋流叶片及烟气均布板，调节挡板设置于蒸发塔的烟道入口处，分区隔板设置于烟道入口与旋流叶片之间，蒸发塔上设置有雾化装置上，的旋流叶片设置于雾化装置的上方。分区隔板用于将进入蒸发塔内的烟气分隔成两部分，从而在干燥塔内形成烟气平行流动区和烟气旋流区。烟气平行流动区是通过烟气均布板形成的，烟气通过烟气均布板时，通过烟气均布板上小孔的均流作用，气流流动方向、速度都基本相同，从而形成烟气平行流动区；烟气旋流区通过依靠调节挡板，使得一部分烟气的流动偏向烟气分区隔板外侧的流动通道，该部分烟气在流动过程中通过烟气旋流叶片，烟气形成以干燥塔中心线为轴的中心旋转流动。雾化装置位于烟气平行流动区，可以使得喷雾液滴运动方向基本一致，避免液滴碰撞长大，完成液滴等速蒸发阶段；液滴进入烟气旋流区，会随着烟气旋转运动，液滴可以在有限的空间内获得更长的停留时间，从而在不增大蒸发塔直径的情况下，完成降速蒸发阶段，得到更好的干燥效果。其中烟气均布板上小孔的开孔率为30％～50％。
本发明将等速蒸发阶段及降速蒸发阶段通过分区、分别监控调节的方式融合在单一的干燥塔中，具有设备体积小、干燥过程完全、监控调节方式灵活的特点。
前述的一种应用于脱硫废水的蒸发装置中，所述烟气管的一端与空气预热器的入口端连接，另一端与蒸发塔的入口连接。
前述的一种应用于脱硫废水的蒸发装置中，所述烟气管的一端与空气预热器的出口端连接，另一端与蒸发塔的入口连接。采用从空气预热器的入口端引出高温烟气至蒸发塔的方式，或者采用从空气预热器的出口端引出高温烟气至蒸发塔的方式，将温度约为300摄氏度的高温烟气引入蒸发塔中。采用这种引高温烟气至蒸发塔的方式，可在安装蒸发塔时，根据发电厂的实际空间位置来布置蒸发塔的安装位置。
前述的一种应用于脱硫废水的蒸发装置中，所述雾化装置的喷嘴一端设置于蒸发塔内的烟气平行流动区中，雾化装置连接于脱硫废水系统。
前述的一种应用于脱硫废水的蒸发装置中，所述脱硫废水系统包括废水池、预处理装置和水泵，废水池与预处理装置连接，预处理装置与水泵连接，水泵与雾化装置的入口端连接。
前述的一种应用于脱硫废水的蒸发装置中，所述烟气平行流动区的下方设有烟气旋流区，烟气平行流动区与烟气旋流区的区域内均分别设置有至少1个温度检测器。温度检测器可以安装在所述的烟气平行流动区和/或烟气旋流区区域内的蒸发塔内壁上。烟气旋流区，依靠调节挡板，使得一部分烟气的流动偏向分区隔板外侧的流动通道，该部分烟气在流动过程中通过旋流叶片，烟气将以干燥塔中心线为旋转轴，围绕其旋转流动，从而形成烟气旋流区。
烟气平行流动区是通过烟气均布板形成的。烟气通过烟气均布板时，通过烟气均布板上小孔的均流作用，使得烟气气流的流动方向、速度都基本相同，从而形成均匀流动区域。
前述的一种应用于脱硫废水的蒸发装置中，所述蒸发塔内设置有内腔和外腔，外腔位于蒸发塔的内壁与分区隔板之间，内腔由分区隔板形成。
内腔包括上腔口和下腔口，内腔的上腔口尺寸大于下腔口的尺寸。被分区隔板分隔成两部的烟气，一部份烟气通过分区隔板形成的内腔流入烟气平行流动区，一部分则通过分区隔板与蒸发塔内壁形成的外腔流入烟气平行流动区。
前述的一种应用于脱硫废水的蒸发装置中，所述分区隔板包括上分隔板部和下分隔板部，所述上分隔板部位于下分隔板部的上方并与下分隔板部连接，上分隔板部设置于蒸发塔的烟道入口内，下分隔板部设置蒸发塔的腔体中。从烟道入口进入的高温烟气，被设置在烟道入口位置的上分隔板部分开。
前述的一种应用于脱硫废水的蒸发装置中，还包括挡板控制器，所述的挡板控制器与调节挡板连接，挡板控制器与电气控制系统连接，电气控制系统与温度检测器连接。
当温度检测器检测到烟气旋流区靠近蒸发塔内壁面处的温度低于或高于设定值，则将传递信号给电气控制系统，电气控制系统则将控制信号传输至挡板控制器，根据控制信号，挡板控制器控制调节挡板减小或增大烟气调节挡板的开度。同理，当温度检测器检测到烟气平行流动区的温度测量值低于或高于设定值时，温度检测器将传递信号给电气控制系统，电气控制系统则将控制信号传输至挡板控制器，挡板控制器则根据控制信号增大或者减小烟气调节挡板的开度。
一种应用于脱硫废水的蒸发装置的控制方法，包括检测烟气旋流区和/或烟气平行流动区的温度，将检测到的温度值与各区的预设定值进行比较，根据比较结果控制调节挡板的开度，调节蒸发塔内干燥脱硫废水的温度；将检测到的烟气旋流区的温度值与预设定值进行比较，当检测到烟气旋流区内的温度值低于烟气旋流区内的预设定值时，则减小烟气调节挡板的开度；将检测到的烟气平行流动区内的温度值与预设定值进行比较，当检测到烟气平行流动区内的温度值低于烟气平行流动区内的预设值时，则增大烟气调节挡板的开度。
与现有技术相比，本发明的一种应用于脱硫废水的蒸发装置，通过在蒸发塔内设置调节挡板、分区隔板和旋流叶片，使得进入蒸发塔内的烟气分两部分依次流入烟气平行流动区和烟气旋流区，进而通过分区蒸发脱硫废水的方式，提高脱硫废水的蒸发效率和干燥质量，本发明蒸发装置的建造费用低、占地面积小、运行维护费用低；本发明的一种应用于脱硫废水的蒸发装置的控制方法，通过该控制方法，可有效的控制进入蒸发塔内的高温烟气，从而控制蒸发塔内的蒸发温度，保证了塔内液滴可以达到的蒸发温度，并保证了液滴可由液相转变为气相。通过本发明一种应用于脱硫废水的蒸发装置及控制方法，可对燃煤电厂湿法脱硫过程中产生的废水进行高质量的蒸发干燥，提高脱硫废水的净化质量。
附图说明
图1是本发明的一种实施例的结构示意图；
图2是本发明的蒸发塔的结构示意图；
图3是本发明烟气均布板的结构示意图；
图4是本发明设备连接示意图。
附图标记：1-空气预热器，2-蒸发塔，3-结晶盐回收装置，4-电除尘器，5-烟气管，6-雾化装置，7-调节挡板，8-分区隔板，9-旋流叶片，10-烟道入口，11-脱硫废水系统，12-废水池，13-预处理装置，14-水泵，15-温度检测器，16-内腔，17-外腔，18-电气控制系统，19-上分隔板部，20-下分隔板部，21-烟气平行流动区，22-烟气旋流区，23-挡板控制器，24-烟气均布板。
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的说明。
具体实施方式
本发明的实施例1：一种应用于脱硫废水的蒸发装置，包括空气预热器1、蒸发塔2、结晶盐回收装置3和电除尘器4，空气预热器1通过烟气管5与蒸发塔2连接，蒸发塔2与结晶盐回收装置3连接，结晶盐回收装置3与电除尘器4连接，蒸发塔2内设置有调节挡板7、分区隔板8、旋流叶片9及烟气均布板24，烟气均布板24上设置有小孔，烟气均布板24上小的开孔率为40％。调节挡板7设置于蒸发塔2的烟道入口10处，分区隔板8设置于烟道入口10与旋流叶片9之间，蒸发塔2上设置有雾化装置6上，旋流叶片9设置于雾化装置6的上方。蒸发塔2采用耐腐蚀不锈钢材质制成，蒸发塔2内壁采用碳钢内衬防腐涂层，可防止腐蚀性很强的脱硫废水对蒸发塔2塔体的腐蚀。烟气管5的一端与空气预热器1的入口端连接，另一端与蒸发塔2的入口连接。
本发明的实施例2：一种应用于脱硫废水的蒸发装置，包括空气预热器1、蒸发塔2、结晶盐回收装置3和电除尘器4，空气预热器1通过烟气管5与蒸发塔2连接，蒸发塔2与结晶盐回收装置3连接，结晶盐回收装置3与电除尘器4连接，蒸发塔2内设置有调节挡板7、分区隔板、旋流叶片9及烟气均布板24，烟气均布板24上设置有小孔，烟气均布板24上小的开孔率为30％。调节挡板7设置于蒸发塔2的烟道入口10处，分区隔板8设置于烟道入口10与旋流叶片9之间，蒸发塔2上设置有雾化装置6上，旋流叶片9设置于雾化装置6的上方。烟气管5的一端与空气预热器1的出口端连接，另一端与蒸发塔2的入口连接。
雾化装置6的喷嘴一端设置于蒸发塔2内的烟气平行流动区21中，雾化装置6连接于脱硫废水系统11。烟气平行流动区21位于蒸发塔2内的中心区域，脱硫废水通过雾化装置6的喷嘴以液滴的形式喷入烟气平行流动区21，在烟气平行流动区21内烟气流动方向基本相同，可保证喷入液滴的雾化效果，避免液滴碰撞长大。
脱硫废水系统11包括废水池12、预处理装置13和水泵14，废水池12与预处理装置13连接，预处理装置13与水泵14连接，水泵14与雾化装置6的入口端连接。所述脱硫废水系统11中各个设备之间的连接管路均采用耐腐蚀不锈钢或氟塑料材质，以防止脱硫废水对管路的腐蚀。
烟气平行流动区21的下方设有烟气旋流区22，烟气平行流动区21与烟气旋流区22的区域内均分别设置有至少1个温度检测器15。
蒸发塔2内设置有内腔16和外腔17，外腔17位于蒸发塔2的内壁与分区隔板8之间，内腔16由分区隔板8形成。
分区隔板8包括上分隔板部19和下分隔板部20，上分隔板部19位于下分隔板部20的上方并与下分隔板部20连接，上分隔板部19设置于蒸发塔2的烟道入口10内，下分隔板部20设置蒸发塔2的腔体中。
还包括挡板控制器23，挡板控制器23与调节挡板7连接，挡板控制器23与电气控制系统18连接，电气控制系统18与温度检测器15连接。
本发明的实施例3：一种应用于脱硫废水的蒸发装置的控制方法，包括检测烟气旋流区和/或烟气平行流动区的温度，将检测到的温度值与各区的预设定值进行比较，根据比较结果控制调节挡板7的开度，调节蒸发塔2内干燥脱硫废水的温度；将检测到的烟气旋流区的温度值与预设定值进行比较，当检测到烟气旋流区内的温度值低于烟气旋流区内的预设定值时，则减小烟气调节挡板7的开度；将检测到的烟气平行流动区内的温度值与预设定值进行比较，当检测到烟气平行流动区内的温度值低于烟气平行流动区内的预设值时，则增大烟气调节挡板7的开度。
本发明的一种实施例的工作原理：将高温烟气通过空气预热器1的入口端或者出口端引至蒸发塔2的烟道入口10，在烟道入口10处，通过分区隔板8将引入的高温烟气分开，使一部高温烟气经蒸发2塔内壁与分区隔板8形成的外腔17流入烟气平行流动区21中，一部高温烟气则经分区隔板8自身形成的内腔16流入烟气平行流动区21。
通过雾化装置6将经预处理装置13处理过的脱硫废水以液滴的形式喷入蒸发塔2的烟气平行流动区21，在烟气平行流动区21内液滴受到所引入高温烟气的加热，将达到或者接近液滴的蒸发温度，达到蒸发温度的液滴随之进入烟气旋流区22，在烟气旋流区22内液滴继续吸收大量的烟气热量，从而完成由液相到气相的转变。
在烟气平行流动区21交汇的高温烟气和液滴，随着高温烟气的流动进入烟气旋流区22，高温烟气在烟气旋流区22内沿着塔壁做圆周运动，从而在有限的蒸发塔2空间内，可以增加烟气及液滴的停留时间，进而可减小蒸发塔2的体积，更加便于蒸发塔2在发电厂内的灵活布置。

Claims (10)

1.一种应用于脱硫废水的蒸发装置，其特征在于，包括空气预热器(1)、蒸发塔(2)、结晶盐回收装置(3)和电除尘器(4)，所述空气预热器(1)通过烟气管(5)与蒸发塔(2)连接，蒸发塔(2)与结晶盐回收装置(3)连接，结晶盐回收装置(3)与电除尘器(4)连接，所述蒸发塔(2)内设置有调节挡板(7)、分区隔板(8)、旋流叶片(9)及烟气均布板(24)，所述调节挡板(7)设置于蒸发塔(2)的烟道入口(10)处，所述分区隔板(8)设置于烟道入口(10)与旋流叶片(9)之间，所述蒸发塔(2)上设置有雾化装置(6)上，所述的旋流叶片(9)设置于雾化装置(6)的上方。
2.根据权利要求1所述的一种应用于脱硫废水的蒸发装置，其特征在于，所述烟气管(5)的一端与空气预热器(1)的入口端连接，另一端与蒸发塔(2)的入口连接。
3.根据权利要求1所述的一种应用于脱硫废水的蒸发装置，其特征在于，所述烟气管(5)的一端与空气预热器(1)的出口端连接，另一端与蒸发塔(2)的入口连接。
4.根据权利要求1所述的一种应用于脱硫废水的蒸发装置，其特征在于，所述雾化装置(6)的喷嘴一端设置于蒸发塔(2)内的烟气平行流动区(21)中，所述雾化装置(6)连接于脱硫废水系统(11)。
5.根据权利要求4所述的一种应用于脱硫废水的蒸发装置，其特征在于，所述脱硫废水系统(11)包括废水池(12)、预处理装置(13)和水泵(14)，所述废水池(12)与预处理装置(13)连接，预处理装置(13)与水泵(14)连接，所述水泵(14)与雾化装置(6)的入口端连接。
6.根据权利要求4所述的一种应用于脱硫废水的蒸发装置，其特征在于，所述烟气平行流动区(21)的下方设有烟气旋流区(22)，所述烟气平行流动区(21)与烟气旋流区(22)的区域内均分别设置有至少1个温度检测器(15)。
7.根据权利要求1所述的一种应用于脱硫废水的蒸发装置，其特征在于，所述蒸发塔(2)内设置有内腔(16)和外腔(17)，所述外腔(17)位于蒸发塔(2)的内壁与分区隔板(8)之间，所述内腔(16)由分区隔板(8)形成。
8.根据权利要求1或7所述的一种应用于脱硫废水的蒸发装置，其特征在于，所述分区隔板(8)包括上分隔板部(19)和下分隔板部(20)，所述上分隔板部(19)位于下分隔板部(20)的上方并与下分隔板部(20)连接，所述上分隔板部(19)设置于蒸发塔(2)的烟道入口(10)内，下分隔板部(20)设置蒸发塔(2)的腔体中。
9.根据权利要求6所述的一种应用于脱硫废水的蒸发装置，其特征在于，还包括挡板控制器(23)，所述的挡板控制器(23)与调节挡板(7)连接，挡板控制器(23)与电气控制系统(18)连接，所述电气控制系统(18)与温度检测器(15)连接。
10.根据权利要求1至9中任一权利要求所述的一种应用于脱硫废水的蒸发装置的控制方法，其特征在于，包括检测烟气旋流区和/或烟气平行流动区的温度，将检测到的温度值与各区的预设定值进行比较，根据比较结果控制调节挡板的开度，调节蒸发塔内干燥脱硫废水的温度；将检测到的烟气旋流区的温度值与预设定值进行比较，当检测到烟气旋流区内的温度值低于烟气旋流区内的预设定值时，则减小烟气调节挡板的开度；将检测到的烟气平行流动区内的温度值与预设定值进行比较，当检测到烟气平行流动区内的温度值低于烟气平行流动区内的预设值时，则增大烟气调节挡板的开度。
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