CN108862442A - 一种用于烟气余热处理脱硫废水的干燥塔 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于烟气余热处理脱硫废水的干燥塔，包括脱硫废水进口、低温烟气进口、干燥塔本体、低温烟气出口、除雾装置、浓缩脱硫废水循环水喷淋装置、防涡板、浓缩脱硫废水排放口、环形烟道及烟气分流进口，干燥塔本体一侧固定安装有低温烟气进口，脱硫废水进口安装于干燥塔本体安装低温烟气进口下方，低温烟气出口固定安装于干燥塔本体顶端，低温烟气进口的水平周圈安装有环形烟道，干燥塔本体与环形烟道连接处均匀开有若干烟气分流进口，低温烟气出口内部固定安装有除雾装置，该发明结构合理，达到以废治废及脱硫废水零排放的目的，具有出投资省、运行费用低、不需添加任何化学药品等优势。

Description

一种用于烟气余热处理脱硫废水的干燥塔

技术领域

本发明涉及干燥塔技术领域，具体为一种用于烟气余热处理脱硫废水的干燥塔。

背景技术

目前国内火电厂，由于燃煤的原因，其锅炉烟气中通常含有一定量的SO2，SO3。目前国内主要采用的脱硫方法为石灰石—石膏湿法烟气脱硫工艺。该工艺在运行过程中，烟气中的HCL、颗粒物、重金属等不断在脱硫浆液中富集，富集到一定程度会引起脱硫效率降低、设备腐蚀加速等多种问题，因此必须排出一定量的废水以控制脱硫浆液中各种杂质的浓度。这部分废水即为脱硫废水。

对脱硫废水零排放的方法中，通常采用干燥塔对其进行干燥，主要的干燥工艺使采用脱硝后，进空气预热之前的烟气进行蒸发，所以现行的干燥塔均为基于高温烟气下对脱硫废水进行高温、单次的蒸发干燥来进行设计制造的。

而对于采用低温烟气余热进行蒸发干燥的工艺中，现行的基于高温烟气蒸发的干燥塔并不适用。

所谓低温烟气是指，锅炉烟气在经过空预器后，进入脱硫塔之前的烟气。此段烟气通常不会再作任何利用，属于理论上的废烟气。而此时烟气依然有一百多度的温度，且含水率较低。适合用来加热干燥脱硫废水。

为配合低温烟气余热进行蒸发干燥的工艺，开发出一套适合低温烟气的蒸发的干燥塔十分必要。

发明内容

利用低温烟气与脱硫废水之间温差较低，换热速率较为平缓的特点，在该工艺发明中我们采用循环蒸发的方法，对脱硫废水进行蒸发，最终达到废水零排放的效果。

基于以上利用烟气余热蒸发脱硫废水的方法，本发明提供了一种用于烟气余热处理脱硫废水的干燥塔，该设备利用锅炉烟气余热的热量蒸发脱硫废水，达到以废治废及脱硫废水零排放的目的，具有出投资省、运行费用低、不需添加任何化学药品、不会堵塞烟道等优势，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种用于烟气余热处理脱硫废水的干燥塔，包括脱硫废水进口、低温烟气进口、干燥塔本体、低温烟气出口、除雾装置、浓缩脱硫废水循环水喷淋装置、防涡板、浓缩脱硫废水排放口、环形烟道及烟气分流进口，所述干燥塔本体一侧固定安装有低温烟气进口，所述脱硫废水进口安装于干燥塔本体安装低温烟气进口下方，所述低温烟气出口固定安装于干燥塔本体顶端，所述低温烟气进口的水平周圈安装有环形烟道，干燥塔本体与环形烟道连接处均匀开有若干烟气分流进口，所述低温烟气出口内部固定安装有除雾装置，所述除雾装置优选但不限于采用折板除雾结构，所述浓缩脱硫废水循环水喷淋装置固定安装于干燥塔本体内部，所述干燥塔本体底部固定安装有浓缩脱硫废水排放口，所述防涡板固定安装于干燥塔本体内部底端。

优选的，所述低温烟气进口采用“环形联通分布管+分流口的”结构，优选100℃~130℃之间的低温烟气进行换热，所述环形烟道内设计烟气流速为20m/s~75m/s， 所述烟气分流进口处设计烟气流速为8m/s ~40 m/s，所述低温烟气进口的烟气进量与脱硫废水进口的物料进量的比值设计定在35:1~60:1之间，烟气在脱硫塔内平均流速设计值为1.5~8m/s之间。

优选的，所述干燥塔本体内低温烟气与循环脱硫废水设计换热时间为0.5~5s之间。

优选的，所述浓缩脱硫废水循环水喷淋装置包括主管、支管及喷嘴，所述主管一侧固定连接有若干个支管，所述支管均设置于干燥塔本体内，所述支管下表面开有若干个小孔，所述喷嘴固定安装于小孔处。

优选的，所述浓缩脱硫废水循环水喷淋装置设置2~10层喷淋层,所述喷嘴优选但不限于采用偏心喷嘴和螺旋喷嘴，所述浓缩脱硫废水循环水喷淋装置单层喷淋喷嘴下方1m处设计喷淋覆盖率为140%~280%，每只所述喷嘴设计的供给压力为2~10bar，所述低温烟气出口处设计烟气流速为7m/s~15m/s。

优选的，所述除雾装置置于干燥塔本体内。

优选的，所述干燥塔本体内部优选但不限于采用衬玻璃鳞片的方法进行防腐处理。

优选的，其使用方法包括以下步骤：

步骤一: 脱硫废水进入浓缩塔下部与之前浓缩后的脱硫废水混合；

步骤二：混合后脱硫废水经浓缩废水出口排出；

步骤三：澄清后浓缩废水由循环水喷淋装置雾化进入浓缩塔；

步骤四：抽取空气预热器之后及脱硫塔之前的低温烟气，利用烟气风机进入浓缩塔与浓缩脱硫废水换热蒸发；

步骤五：含蒸发水份的烟气经除雾装置，除去烟气中夹带的水雾；

步骤六：蒸发后烟气返回经烟气出口排出浓缩塔；

步骤七：未蒸发完全的浓缩脱硫废水，落入浓缩塔底部与新进脱硫废水混合。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

（1）干燥塔本体为立式圆柱形容器，具有在废水喷淋雾化过程中腔室内无死角，制作简便，用料节省的特点。

（2）浓缩塔底盖为锥形结构，有利于浓缩废水排出，有效防止浓缩脱硫废水在底部局部。

（3）干燥塔本体下端设有脱硫废水进口，脱硫废水进口与干燥塔本体切线连接。

（4）脱硫废水不需经任何预处理，直接进入干燥塔。

（5）采用“环形联通分布管+分流口的”低温烟气进口结构。

（6）优选100℃~130℃之间的低温烟气进行换热，为理论上的工业废热回收利用，不消耗额外能源。

（7）废水循环喷淋装置，设置2~10层喷淋层，增大与烟气接触的面积，实现接触充分，蒸发浓缩迅速。

（8）除雾装置置于干燥塔内，减少设备额外占用空间。

（9）设备结构简单，日常维护保养简单方便；。

（10）所涉及处理设备均为常压运行，安全稳定。

（11）烟气与浓缩废水间相互逆流，进行充分换热，可以带走尽量多的水份。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明环形烟道处局部示意图。

图3为脱硫废水进口与干燥塔本体连接示意图。

图4为浓缩脱硫废水循环水喷淋装置结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-2，本发明提供一种技术方案：一种用于烟气余热处理脱硫废水的干燥塔，包括脱硫废水进口1、低温烟气进口2、干燥塔本体3、低温烟气出口4、除雾装置5、浓缩脱硫废水循环水喷淋装置6、防涡板7、浓缩脱硫废水排放口8、环形烟道9及烟气分流进口10，干燥塔本体3一侧固定安装有低温烟气进口2，脱硫废水进口1安装于干燥塔本体3安装低温烟气进口2下方，低温烟气出口4固定安装于干燥塔本体3顶端，低温烟气进口的水平周圈安装有环形烟道9，干燥塔本体与环形烟道连接处均匀开有若干烟气分流进口10，低温烟气从低温烟气进口2进入，至低温烟气出口4排出，低温烟气在干燥塔本体3内自下而上运动，低温烟气出口4内部固定安装有除雾装置5，除雾装置5优选但不限于采用折板除雾结构，浓缩脱硫废水循环水喷淋装置6固定安装于干燥塔本体3内部，干燥塔本体3底部固定安装有浓缩脱硫废水排放口8，以保证积液能够完全排尽，防涡板7固定安装于干燥塔本体3内部底端，除雾装置5是用于将脱硫废水与高温烟气接触后产生的水雾进行分离，由于水雾中不仅含有水分，还容有硫酸、硫盐酸、二氧化硫等，会造成风机、热交换器及烟道的玷污严重腐蚀，因此设计除雾器通入烟道的物质进行分离，保证烟道的使用寿命，且除雾装置5置于干燥塔3内，减少设备额外占用空间，干燥塔本体3内为常压运行，安全稳定，外接的烟气风机变频可控，可以根据脱硫循环水进量不同以及低温烟气实际温度的波动，而调节烟气进量、初始速度，保证蒸发效果。

如图3所示，干燥塔本体3为立式圆柱形容器，干燥塔本体3底部为锥形结构，干燥塔本体3下端设有脱硫废水进口1，脱硫废水进口1与干燥塔本体3切线连接，有效的使脱硫废水在干燥塔本体3内有序流动，防止脱硫废水在塔内发生局部滞留引起的沉淀、结垢等问题，该设置还使得脱硫废水在塔内进行曲线螺旋运动，增大运动路径，保证脱硫废水在塔内能充分换热。

如图4所示，浓缩脱硫废水循环水喷淋装置6包括主管61、支管62及喷嘴63，主管61一侧固定连接有若干个支管62，支管62均设置于干燥塔本体3内，支管62下表面开有若干个小孔，喷嘴63固定安装于小孔处，,喷嘴63优选但不限于采用偏心喷嘴和螺旋喷嘴，在干燥塔本体3垂直方向依照处理量等实际需要，设置2~10层，在每层根据塔身直径均布若干只偏心喷嘴63，以保证在空间区域内脱硫废水雾分布均匀，多喷嘴布置使得脱硫废水大与烟气接触的面积，实现接触充分，蒸发浓缩迅速，浓缩脱硫废水自浓缩脱硫废水循环水喷淋装置6进入，至浓缩脱硫废水排放口7，在干燥塔本体3内自上而下运动，烟气与浓缩废水间相互逆流，进行充分换热，可以带走尽量多的水份。

一种用于烟气余热处理脱硫废水的干燥塔，其使用方法包括以下步骤：

步骤一: 脱硫废水进入浓缩塔下部与之前浓缩后的脱硫废水混合；

步骤二：混合后脱硫废水经浓缩废水出口排出；

步骤三：澄清后浓缩废水由循环水喷淋装置雾化进入浓缩塔；

步骤四：抽取空气预热器之后及脱硫塔之前的低温烟气，利用烟气风机进入浓缩塔与浓缩脱硫废水换热蒸发；

步骤五：含蒸发水份的烟气经除雾装置，除去烟气中夹带的水雾；

步骤六：蒸发后烟气返回经烟气出口排出浓缩塔；

步骤七：未蒸发完全的浓缩脱硫废水，落入浓缩塔底部与新进脱硫废水混合。

一种用于烟气余热处理脱硫废水的干燥塔，主体采用圆柱形立式容器，内部通过多层喷淋，逆流换热，实现对脱硫废水浓缩直至结晶。

干燥塔本体包括主体、上顶及底盖；

主体为立式圆柱形容器，具有在废水喷淋雾化过程中腔室内无死角，制作简便，用料节省的特点；

顶盖优选但不限于锥形、或拱顶型结构；

底盖为锥形结构，有利于浓缩废水排出，有效防止浓缩脱硫废水在底部局部。

干燥塔本体下端设有脱硫废水进口，脱硫废水进口与干燥塔本体切线连接，脱硫废水通过切线方式进入塔中，在塔内锥部通过螺旋曲线运动，保证能与未蒸发完全的浓缩脱硫废水混合完全，防止液体悬浮物、结晶物在塔内局部沉淀。

干燥塔本体下部，且脱硫废水进口的上部设有低温烟气进口。

低温烟气进口，在干燥塔本体下部水平周圈分设若干只烟气分流口，分流口外部采用环形烟道联通分布。低温烟气首先进入环形烟气管道，而后从各个烟气分流口中进入干燥塔内。

低温烟气进口的烟气温度适用范围从：100℃~500℃之间。按利用烟气废热蒸发，以废治废的思路，设计优选烟气温度为：100℃~130℃之间的低温烟气。

“环形联通分布管+分流口的”低温烟气进口结构，保证烟气能均匀进入腔室内；通过调整所述的分流口面积与环形联通管流通面积的比值，能有效保证烟气以较平缓的流速进入干燥塔内。

低温烟气进口，“环形联通分布管”内，设计烟气流速为：20m/s~75m/s。当烟气流速低于20m/s，难以保证各分流口处进入干燥塔内流速相近，且难以保证提供足量的烟气；当烟气流速高于75m/s时，各分流口处流速难以调整至较平缓的流速。

低温烟气进口，“分流口”处，设计烟气流速为：8m/s ~40 m/s。当烟气流速低于8m/s，难以保证提供足量的烟气，以及塔内烟气平均流速要求；当烟气流速高于40m/s时，会扰乱塔内流场影响蒸发效果，且难以在较短时间内降至塔内烟气流速要求。

低温烟气进口的烟气进量与脱硫废水进口的物料进量的比值设计定在：35:1~50:1之间。当烟气用量与蒸发量的比值低于35:1时，不能满足基本的热平衡需求；当烟气用量与蒸发量的比值高于50:1时，烟气流量过大，有效蒸发时间难以满足，且会造成成本浪费。

低温烟气进口进入干燥塔内的烟气，塔内平均流速设计值为：1.5~8m/s之间。当流速低于1.5m/s时，烟气换热时间过长，影响蒸发浓缩的效率；当流速高于8m/s时，难以保证有效的换热时间，影响换热效果。

干燥塔本体内低温烟气与循环脱硫废水，设计换热时间为：0.5~5s之间。当实际换热时间低于0.5s时，要求循环废水用量极大，不满足经济成本要求；当实际换热时间高于5s是，需求设备换热空间较大，需要大量占地面积和空间。

干燥塔本体上部设有废水循环喷淋装置，将浓缩脱硫废水在干燥塔内循环。

废水循环喷淋装置，设计循环量为脱硫废水进口进量的10~60倍之间。当设计循环量低于废水增加量的10倍时，在干燥塔内的提供蒸发面积太少，难以产生足够的蒸发量；当设计循环量高于废水增量50倍时，需要的设备体积，循环管路体积，泵送功率太多，超出经济适用的范畴。

废水循环喷淋装置，设置2~10层喷淋层。单层喷淋层，不能提供足够的换热面积，影响换热效率。喷淋层数超过10层时，喷淋区域占用空间太多，挤压及实际换热空间，同样影响换热效果。

废水循环喷淋装置，优选但不限于采用偏心喷嘴，螺旋喷嘴。该类喷嘴具有有效防堵塞，流量可调范围大，在特地定范围内压力下雾化效果均匀等特点。

废水循环喷淋装置，单层喷淋喷嘴下方1m处，设计喷淋覆盖率为：140%~280%，废水循环喷淋装置，设计每只喷嘴的供给压力为2~10bar。当喷嘴供给压力低于2bar时，循环喷淋装置，雾化颗粒大，且均匀度差，不能满足喷淋要求；当喷嘴供给压力高于10bar时，循环，雾化颗及均匀度，趋于稳定与供给压力关联度小，额外浪费供给能源。

干燥塔顶盖设有低温烟气出口。

烟气出口处，设计烟气流速为7m/s~15m/s。

干燥塔本体顶部，废水循环喷淋装置上方，烟气出口下方，设有除雾装置。除雾装置用于将脱硫废水与高温烟气接触后产生的水雾进行分离，由于水雾中不仅含有水分，还容有硫酸、硫盐酸、二氧化硫等，会造成风机、热交换器及烟道的玷污严重腐蚀，因此设计除雾器通入烟道的物质进行分离，保证烟道的使用寿命。

除雾装置优选但不限于采用折板除雾结构。

干燥塔底锥处，设有浓缩废水出口。

干燥塔内部，优选但不限于采用衬玻璃鳞片的方法，进行防腐处理。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种用于烟气余热处理脱硫废水的干燥塔，其特征在于：包括脱硫废水进口（1）、低温烟气进口（2）、干燥塔本体（3）、低温烟气出口（4）、除雾装置（5）、浓缩脱硫废水循环水喷淋装置（6）、防涡板（7）、浓缩脱硫废水排放口（8）、环形烟道（9）及烟气分流进口（10），所述干燥塔本体（3）一侧固定安装有低温烟气进口（2），所述脱硫废水进口（1）安装于干燥塔本体（3）安装低温烟气进口（2）下方，所述低温烟气出口（4）固定安装于干燥塔本体（3）顶端，所述低温烟气进口的水平周圈安装有环形烟道（9），干燥塔本体与环形烟道连接处均匀开有若干烟气分流进口（10），所述低温烟气出口（4）内部固定安装有除雾装置（5），所述除雾装置（5）优选但不限于采用折板除雾结构，所述浓缩脱硫废水循环水喷淋装置（6）固定安装于干燥塔本体（3）内部，所述干燥塔本体（3）底部固定安装有浓缩脱硫废水排放口（8），所述防涡板（7）固定安装于干燥塔本体（3）内部底端。

2.根据权利要求1所述的一种用于烟气余热处理脱硫废水的干燥塔，其特征在于：所述干燥塔本体（3）为立式圆柱形容器，所述干燥塔本体（3）底部为锥形结构，所述干燥塔本体（3）下端设有脱硫废水进口（1），脱硫废水进口（1）与干燥塔本体（3）切线连接。

3.根据权利要求1所述的一种用于烟气余热处理脱硫废水的干燥塔，其特征在于：所述低温烟气进口（2）采用“环形联通分布管+分流口的”结构，优选100℃~130℃之间的低温烟气进行换热，所述环形烟道（9）内设计烟气流速为20m/s~75m/s， 所述烟气分流进口（10）处设计烟气流速为8m/s ~40 m/s，所述低温烟气进口（2）的烟气进量与脱硫废水进口（1）的物料进量的比值设计定在35:1~60:1之间，烟气在脱硫塔内平均流速设计值为1.5~8m/s之间。

4.根据权利要求1或2所述的一种用于烟气余热处理脱硫废水的干燥塔，其特征在于：所述干燥塔本体（3）内低温烟气与循环脱硫废水设计换热时间为0.5~5s之间。

5.根据权利要求1或2所述的一种用于烟气余热处理脱硫废水的干燥塔，其特征在于：所述浓缩脱硫废水循环水喷淋装置（6）包括主管（61）、支管（62）及喷嘴（63），所述主管（61）一侧固定连接有若干个支管（62），所述支管（62）均设置于干燥塔本体（3）内，所述支管（62）下表面开有若干个小孔，所述喷嘴（63）固定安装于小孔处。

6.根据权利要求1或5所述的一种用于烟气余热处理脱硫废水的干燥塔，其特征在于：所述浓缩脱硫废水循环水喷淋装置（6）设置2~10层喷淋层,所述喷嘴（63）优选但不限于采用偏心喷嘴和螺旋喷嘴，所述浓缩脱硫废水循环水喷淋装置（6）单层喷淋喷嘴（63）下方1m处设计喷淋覆盖率为140%~280%，每只所述喷嘴（63）设计的供给压力为2~10bar，所述低温烟气出口（4）处设计烟气流速为7m/s~15m/s。

7.根据权利要求1所述的一种用于烟气余热处理脱硫废水的干燥塔，其特征在于：所述除雾装置（5）置于干燥塔本体（3）内。

8.根据权利要求1所述的一种用于烟气余热处理脱硫废水的干燥塔，其特征在于：所述干燥塔本体（3）内部优选但不限于采用衬玻璃鳞片的方法进行防腐处理。

9.实现权利要求1所述的一种用于烟气余热处理脱硫废水的干燥塔，其特征在于：其使用方法包括以下步骤：

步骤一: 脱硫废水进入浓缩塔下部与之前浓缩后的脱硫废水混合；

步骤二：混合后脱硫废水经浓缩废水出口排出；

步骤三：澄清后浓缩废水由循环水喷淋装置雾化进入浓缩塔；

步骤四：抽取空气预热器之后及脱硫塔之前的低温烟气，利用烟气风机进入浓缩塔与浓缩脱硫废水换热蒸发；

步骤五：含蒸发水份的烟气经除雾装置，除去烟气中夹带的水雾；

步骤六：蒸发后烟气返回经烟气出口排出浓缩塔；

步骤七：未蒸发完全的浓缩脱硫废水，落入浓缩塔底部与新进脱硫废水混合。