CN108640188B - 旁路烟道气流喷雾干燥脱硫废水处理装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种旁路烟道气流喷雾干燥脱硫废水处理装置及方法，该装置包括气流式喷雾塔、设置在所述气流式喷雾塔上部并与之相连的烟气布风器、设置在气流式喷雾塔内部中轴线上的气流式喷嘴、与气流式喷嘴进料口连接的废水罐、与气流式喷雾塔下部的连接的除尘器、分别与所述除尘器的下部两端连接的第一灰仓和第二灰仓、与所述第二灰仓出灰口连接的正压关风器、与所述正压关风器下方连接的罗茨风机及其出风管。气流式喷雾塔直筒顶部设有飞灰入口，飞灰入口与气流式喷雾塔直筒切向连接，确保进入气流式喷雾塔的飞灰呈螺旋状向下喷淋。本发明运行成本极低、无结垢结壁、系统运行可靠、不影响锅炉主机运行，运行稳定可靠。

Description

旁路烟道气流喷雾干燥脱硫废水处理装置及方法

技术领域

本发明属于环境工程领域，涉及一种燃煤电厂脱硫废水的处理装置和方法。

背景技术

2006年颁布的《火力发电厂废水治理设计技术规程》已明确提出：火电厂的脱硫废水处理设施要单独设置，优先考虑处理回用，不设排放口，必须实现废水零排放。脱硫废水是电厂的终端废水，水质最为恶劣，脱硫废水主要含有钙镁离子和氯离子。高含量的氯离子使脱硫废水无法采用生化处理达到回用水标准。

目前国内外常采用的烟道喷雾蒸发技术、煤场喷洒、反渗透膜过滤、旁路烟道高速离心喷雾等技术，优缺点分析如表1所示。

表1脱硫废水处理技术优缺点分析

烟道喷雾蒸发技术存在烟道结垢堵塞严重、影响主机运行；膜技术系统复杂、投资高、膜组件需要定期更换导致检修维护费用升高，更重要的是必须投药除硬，投药费用达到20-30元/吨，产生大量含重金属污泥，增加处置费用。

发明内容

本发明提供一种利用烟气废热或余热，采用旁路烟道气流喷雾干燥方式，实现低成本、高可靠性的旁路烟道气流喷雾干燥脱硫废水处理装置及方法。

本发明的旁路烟道气流喷雾干燥脱硫废水处理装置，包括气流式喷雾塔、设置在所述气流式喷雾塔上部并与之相连的烟气布风器、设置在气流式喷雾塔内部中轴线上的气流式喷嘴、与气流式喷嘴进料口连接的废水罐、与气流式喷雾塔下部的连接的除尘器、分别与所述除尘器的下部两端连接的第一灰仓和第二灰仓、与所述第二灰仓出灰口连接的正压关风器、与所述正压关风器下方连接的罗茨风机及其出风管，所述罗茨风机的出风管与气流式喷雾塔上部设置的飞灰入口连接，烟气布风器进口端连接有空气预热器，空气预热器同时与除尘器连接。

进一步的，本发明装置中，所述空气预热器出口端与除尘器进口端之间的主烟道上设置有调节阀，空气预热器出口端与烟气布风器进口端之间的管路上设有第二开关阀门和烟气流量计，气流式喷嘴与废水罐的连接管路上设置有废水泵，气流式喷雾塔下部出口设有出口烟温计，气流式喷雾塔下部出口与除尘器进口端之间的管路上设置有第一开关阀门。

进一步的，本发明装置中，所述飞灰入口设置在气流式喷雾塔直筒顶部并与其切向连接。

进一步的，本发明装置中，所述气流式喷嘴采用二流式或三流式喷嘴。

进一步的，本发明装置中，所述气流式喷嘴与烟气布风器间距为100-500mm。

本发明的旁路烟道气流喷雾干燥脱硫废水处理方法，包括以下步骤：

1)打开第二开关阀门和第一开关阀门，打开并调节调节阀，向气流式喷雾塔输送烟气，如果第二开关阀门与烟气布风器间烟道上的烟气流量计计量值高于设定值，则关小调节阀，如果烟气流量计计量值低于设定值，则开大调节阀，确保烟气流量计计量值接近设定值；

2)打开并调节废水泵，从废水罐向气流式喷嘴输送脱硫废水，如果出口烟温计计量值低于设定值，则减少废水泵的转速，如果出口烟温计计量值高于设定值，则增加废水泵的转速，确保出口烟温计计量值接近设定值；

3)气流式喷嘴将由废水泵送入的脱硫废水雾化为细小液滴向气流式喷雾塔中喷射；

4)开启罗茨风机，将第二灰仓中的飞灰夹带到飞灰入口，与压缩气体一起进入气流式喷雾塔；

5)由气流式喷嘴喷射的雾化的液滴与空气预热器输送来的烟气直接接触后，快速蒸发干燥，干燥后的粉状颗粒与烟气一道从气流式喷雾塔底部出来，进入到除尘器中进行收集。

发电企业对废水零排放技术经济性及可靠性的考量越发突出，本发明针对脱硫废水水质复杂、波动大、电站具有大量低温废热的特点，发明了一种运行成本极低、无结垢结壁、系统运行可靠、不影响主机运行的脱硫废水处理技术。本发明利用锅炉烟气废热(温度一般120℃左右)，脱硫废水或浓缩液送入锅炉尾部旁路烟道干燥塔进行干燥处理，水蒸汽随烟气带到烟气处理系统，干品一般可以掺入煤飞灰中，如有特殊需求可以与煤飞灰分离收集。干燥采用锅炉尾部烟道低温烟气，约120℃，干燥速率低，为防止干燥塔结壁，发明了飞灰保护膜技术，杜绝了未干燥的脱硫废水触壁。

有益效果：与相似现有的烟道直接喷雾蒸发及脱硫废水旁路烟道高速离心喷雾干燥相比，本发明具有以下优点。

●与烟道直接喷雾蒸发相比：

(1)本发明与锅炉主机系统隔离，事故时，将设置在喷雾塔进、出口烟道是的开关阀门关闭，无需停机处理，对锅炉机组正常安全运行无风险；

(2)通过喷雾塔及灰淋的设计，不存在结垢、结壁现象，不可能造成烟道堵塞。

●与脱硫废水旁路烟道高速离心喷雾干燥相比：

(1)高速离心喷嘴利用高速转盘进行雾化的，转盘直接与热烟气结触，在热烟气的传热作用下，转盘内废水温度上升，加剧了脱硫废水在转盘内的结垢，特别是废水输送故障或立即停机时，转盘内废水温度会快速上升，导致喷嘴堵塞，本发明采用气流式喷嘴，喷嘴内废水通道与热烟气间设有压缩空气通道，阻碍了热烟气的热量传给喷嘴内的废水，喷嘴内废水温度不会上升，减轻了脱硫废水在转盘内的结垢；本发明无高速旋转动部件，无需维护保养，喷嘴小而轻，便于清理及更换；采用气流式喷嘴，可方便设置清堵装置，防止喷嘴堵料而影响运行；

(2)气流式喷雾塔直径比离心式喷雾塔直径小，便于在塔四周布置灰淋，防止未干液滴接触壁面而出现的粘壁现象；

(3)适应性更大，既能用于脱硫原废水，也能用于脱硫浓缩液。

附图说明

图1为本发明旁路烟道气流喷雾干燥脱硫废水处理装置示意图；

图2为气流喷雾塔结构原理图；

图3为灰淋俯视图；

图4为本发明利用高温烟气气流喷雾干燥脱硫废水处理工艺示意图。

图中：1-废水罐，2-废水泵，3-烟气布风器，4-气流式喷嘴，5-气流式喷雾塔，6-罗茨风机，7-正压关风器，8-第一开关阀门，9-调节阀，10-第二开关阀门，11-空气预热器，12-除尘器，13-烟气流量计，14-第二灰仓，15-出口烟温计，16-第一灰仓，51-飞灰入口，52-灰淋。

具体实施方式

以下结合附图对本发明介绍具体实施方式和具有的收益效果，旨在帮助阅读者更好的理解本发明的实质和精神所在，但不能构成对本发明实施范围的限定。

实施例1

一种旁路烟道气流喷雾干燥脱硫废水处理方法，烟气来自锅炉空气预热器后，温度约120℃，装置由烟气布风器3、气流式喷嘴4、气流式喷雾塔5组成，烟气布风器3下部与气流式喷雾塔5上部相连，气流式喷嘴4设在气流式喷雾塔5内部中轴线上，与烟气布风器3相隔100-500mm，烟气布风器3进口烟道上设有烟气流量计，控制主烟道上的调节阀9，进入气流式喷嘴4的废水由废水泵2送入，废水泵2流量由设在气流式喷雾塔5底部的出口烟温计15的计量温度调节，出口烟温计15的温度调节范围为90-100℃。气流式喷雾塔5直筒顶部设有飞灰入口51，飞灰入口51与气流式喷雾塔5直筒切向连接，入口速度8-16m/s，确保进入气流式喷雾塔5的飞灰呈螺旋状向下喷淋。气流式喷嘴4采用二流式或三流式喷嘴，雾化气体为压缩空气或水蒸汽。由本系统除尘器收集下来的飞灰送入飞灰入口51，通过罗茨风机6及设置在除尘器第二灰仓14底部的正压关风器7实现。

实施例2

一种旁路烟道气流喷雾干燥脱硫废水处理方法及装置，烟气来自锅炉省煤器、SCR脱销后，温度约350℃，锅炉正常负荷工况运行时，空气预热器阻力大于喷雾塔阻力，打开调节阀9，调节第二开关阀门10，即可实现进入喷雾塔的烟气流量计13的计量值达到设定值，低负荷工况运行时，空气预热器阻力小于喷雾塔阻力，打开第二开关阀门10，调节控制主烟道上的调节阀9，也可实现进入喷雾塔的烟气流量计13的计量值达到设定值；出口烟温计15的温度调节范围也为90-100℃。

实施例3

旁路烟道气流喷雾干燥脱硫废水处理装置由烟气布风器3、气流式喷嘴4、气流式喷雾塔5组成，烟气布风器3下部与气流式喷雾塔5上部相连，气流式喷嘴4设在气流式喷雾塔5内部中轴线上，与烟气布风器3相隔100-500mm，烟气布风器3进口烟道上设有烟气流量计13，控制主烟道上的调节阀9，进入气流式喷嘴4的废水由废水泵2送入，废水泵2流量由设在气流式喷雾塔5底部的出口烟温计15的计量温度调节。气流式喷雾塔5直筒顶部设有飞灰入口51，飞灰入口51与气流式喷雾塔5直筒切向连接，确保进入气流式喷雾塔5的飞灰呈螺旋状向下喷淋。气流式喷嘴4采用二流式或三流式喷嘴，雾化气体为压缩空气或水蒸汽。由本系统除尘器收集下来的飞灰送入飞灰入口51，通过罗茨风机6及设置在除尘器第二灰仓14底部的正压关风器7实现。

本发明的工作过程如下：

利用锅炉烟气废热(温度一般120℃左右)，脱硫废水或浓缩液送入锅炉尾部旁路烟道干燥塔进行干燥处理，水蒸汽随烟气带到烟气处理系统，干品一般可以掺入煤飞灰中，如有特殊需求可以与煤飞灰分离收集。进口烟道上设有13，控制主烟道上的调节阀9，进入气流式喷嘴4的废水由废水泵2送入，废水泵2流量由设在气流式喷雾塔5底部的出口烟温计15的计量温度调节。气流式喷嘴4采用二流式或三流式喷嘴，雾化气体为压缩空气或水蒸汽。由本系统除尘器收集下来的飞灰送入飞灰入口51，通过罗茨风机6及设置在除尘器底部第二灰仓14底部的正压关风器7实现。

为防止干燥塔结壁，在气流式喷雾塔5直筒顶部设有飞灰入口51，飞灰入口51与气流式喷雾塔5直筒切向连接，确保进入气流式喷雾塔5的飞灰呈螺旋状向下喷淋。图2、3示出了兼有飞灰保护膜技术的气流喷雾塔原理图，在喷嘴附近干燥塔壁面，设有螺旋的飞灰通道，由压缩空气带入的飞灰从进口送入，在干燥塔壁面形成灰淋，旋转的作用是借助离心力，确保灰淋紧贴壁面。由于烟气温度在120℃左右，从喷嘴出来的液滴需要较长时间才能得到干燥，未干燥的液滴到达壁面时，极易粘壁，在紧贴壁面处设置螺旋状向下喷淋的灰淋，具有以下三个作用：①阻挡了未干液滴接触壁面；②减少了未干液滴的粘附性；③螺旋状向下喷淋的灰对喷雾塔产生冲刷作用。这三重作用，确保气流式喷雾塔5不结灰、不结壁。

本发明旁路烟道气流喷雾干燥脱硫废水处理装置，运行成本极低、无结垢结壁、系统运行可靠、不影响锅炉主机运行，运行稳定可靠。

以上对本发明创造进行了详细说明，所述内容仅为本发明创造的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明创造的实施范围。凡依本发明创造申请范围所做的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明创造的专利涵盖范围之内。

Claims (5)

1.一种旁路烟道气流喷雾干燥脱硫废水处理装置，其特征在于，该装置包括气流式喷雾塔(5)、设置在所述气流式喷雾塔(5)上部并与之相连的烟气布风器(3)、设置在气流式喷雾塔(5)内部中轴线上的气流式喷嘴(4)、与气流式喷嘴(4)进料口连接的废水罐(1)、与气流式喷雾塔(5)下部的连接的除尘器(12)、分别与所述除尘器(12)的下部两端连接的第一灰仓(16)和第二灰仓(14)、与所述第二灰仓(14)出灰口连接的正压关风器(7)、与所述正压关风器(7)下方连接的罗茨风机(6)及其出风管，所述罗茨风机(6)的出风管与气流式喷雾塔(5)上部设置的飞灰入口(51)连接，烟气布风器(3)进口端连接有空气预热器(11)，空气预热器(11)同时与除尘器(12)连接，所述飞灰入口(51)设置在气流式喷雾塔(5)直筒顶部并与其切向连接。

2.根据权利要求1所述的旁路烟道气流喷雾干燥脱硫废水处理装置，其特征在于，所述空气预热器(11)出口端与除尘器(12)进口端之间的主烟道上设置有调节阀(9)，空气预热器(11)出口端与烟气布风器(3)进口端之间的管路上设有第二开关阀门(10)和烟气流量计(13)，气流式喷嘴(4)与废水罐(1)的连接管路上设置有废水泵(2)，气流式喷雾塔(5)下部出口设有出口烟温计(15)，气流式喷雾塔(5)下部出口与除尘器(12)进口端之间的管路上设置有第一开关阀门(8)。

3.根据权利要求1或2所述的旁路烟道气流喷雾干燥脱硫废水处理装置，其特征在于，所述气流式喷嘴(4)采用二流式或三流式喷嘴。

4.根据权利要求1或2所述的旁路烟道气流喷雾干燥脱硫废水处理装置，其特征在于，所述气流式喷嘴(4)与烟气布风器(3)间距为100—500mm。

5.一种旁路烟道气流喷雾干燥脱硫废水处理方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

1)打开第二开关阀门(10)和第一开关阀门(8)，打开并调节调节阀(9)，向气流式喷雾塔(5)输送烟气，如果第二开关阀门(10)与烟气布风器(3)间烟道上的烟气流量计(13)计量值高于设定值，则关小调节阀(9)，如果烟气流量计(13)计量值低于设定值，则开大调节阀(9)，确保烟气流量计(13)计量值接近设定值；

2)打开并调节废水泵(2)，从废水罐(1)向气流式喷嘴(4)输送脱硫废水，如果出口烟温计(15)计量值低于设定值，则减少废水泵(2)的转速，如果出口烟温计(15)计量值高于设定值，则增加废水泵(2)的转速，确保出口烟温计(15)计量值接近设定值；

3)气流式喷嘴(4)将由废水泵(2)送入的脱硫废水雾化为细小液滴向气流式喷雾塔(5)中喷射；

4)开启罗茨风机(6)，将第二灰仓(14)中的飞灰夹带到飞灰入口(51)，与压缩气体一起进入气流式喷雾塔(5)；

5)由气流式喷嘴(4)喷射的雾化的液滴与空气预热器(11)输送来的烟气直接接触后，快速蒸发干燥，干燥后的粉状颗粒与烟气一道从气流式喷雾塔(5)底部出来，进入到除尘器中进行收集。

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