CN109179545B - 一种利用电厂烟气余热处理脱硫废水的装置系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种利用电厂烟气余热处理脱硫废水的装置系统，包括惰性粒子干燥室、风供应装置、进料装置、气固分离装置；电厂脱硫废水经过进料装置加压进入液体分布器均匀分布于流化床，喷淋涂覆于惰性粒子表面，与从惰性粒子干燥室底部及侧部吹入的热烟气进行热质交换脱去水分，脱硫废水中的固体物料碰撞脱落后，含废渣的气体一部分排出由电厂再利用，一部分与热烟气混合循环进入惰性粒子干燥室。本发明解决了传统废水处理装置占地面积大、操作复杂、可靠性低、经济性不突出等缺点，将电厂烟气余热合理二次利用，并提高了流化床的干燥能力与可靠性。
Description
技术领域
本发明属于干燥设备技术领域，具体涉及一种利用电厂烟气余热处理脱硫废水的装置及其干燥方法。
背景技术
我国电厂多采用石灰石-石膏湿法脱硫，产生的固体石膏可再利用，而所产生的脱硫废水，其酸性大，包含大量的悬浮物和金属，水质恶劣，不可直接排放，需进行处理。
随着国家对大气环境保护和水环境保护的高度重视，对工业废水的排放标准逐渐提高，废水的零排放技术已得到相关领域的重视，燃煤电厂耗水量大，如何处理电厂脱硫废水，改进和优化处理技术已成为新的挑战。
电厂脱硫废水的处理技术繁多，但是大部分属于试验阶段，一般处理往往不能在经济和环保上双赢，能取得较好效果的技术需投入高的成本，而成本低的往往操作复杂，取得成效一般，甚至无法达到排放标准。
电厂烟气余热高于环境温度，仍具进一步回收利用的价值。在能源问题已成为经济社会发展瓶颈的今天，将电厂烟气余热作为二次资源化利用，已成为我国节能减排战略中最具潜力的研究方向。
性粒子流化床作为一种干燥设备，它的优点是：对物料的适应性广、设备的传热系数大、干燥与粉碎合二为一、设备简单、占地小、维修简单、经济性突出。惰性粒子具有防、除垢的性能。
专利号为CN106927528A的中国发明专利公开了一种利用太阳能的空气加湿除湿式脱硫废水处理装置。废气通过太阳能受热进入流化床蒸发器进行吸湿，然后经过布袋除尘器、横管降膜冷凝器和气液分离器，冷凝水回收再利用，气体排出。太阳能板作为一个新型的能源利用技术，有一定的发展优化价值，但就目前技术来说，采用太阳能加热板的缺陷在于占地面积大，不适用于太阳光不充足的地区，且该处理装置不适合处理电厂的大量脱硫废水。布袋除尘装置回收固体残渣存在很大的缺陷，可能会致使滤袋黏结，阻塞滤料，阻力损失较大，减短寿命，采用的惰性粒子的直径太小，易被吹出，且易结块；通入的干燥空气未进行加热影响流化效果。
发明内容
针对现有脱硫废水处理装置存在的的能耗大、操作复杂和设备占地面积大的等问题，本发明的目的在于提供一种利用电厂烟气余热处理脱硫废水的装置及其干燥方法，本发明的装置占地面积小，操作工艺简单，且对电厂烟气的热量进行二次回收利用，能耗低，将环保、经济收益最大化。
所述的一种利用电厂烟气余热处理脱硫废水的装置系统，其特征在于包括惰性粒子干燥室、风供应装置、进料装置和气固分离装置；所述惰性粒子干燥室的顶部通过排气口与气固分离装置管路连接，所述惰性粒子干燥室内部设有气体分布板和液体分布器，惰性粒子铺设于气体分布板上；所述液体分布器与惰性粒子干燥室的侧部进料口管路连接，经惰性粒子干燥室的侧部进料口与进料装置管路连接，以将脱硫废水分散液，喷洒在惰性粒子干燥室内呈流化态的惰性粒子上，进行干燥；所述风供应装置的进气管与热烟气进口管路连接；所述风供应装置的出气管分为两路，一路与惰性粒子干燥室底部的第一进气口管路连接，以对惰性粒子吹扫气体使其流化；另一路与惰性粒子干燥室侧部的第二进气口管路连接，以从惰性粒子干燥室的侧部吹入气体，使惰性粒子的流化态增强且防止其粘壁；相应管路上设有控制阀。
所述的一种利用电厂烟气余热处理脱硫废水的装置系统，其特征在于惰性粒子干燥室的上端内部设有金属丝网，以阻隔惰性粒子被气体吹出。
所述的一种利用电厂烟气余热处理脱硫废水的装置系统，其特征在于所述气固分离装置包括电除尘装置、过滤装置和固体回收罐；所述电除尘装置的进气管与惰性粒子干燥室顶部的排气口管路连接；所述电除尘装置的出气管分为两路，一路与过滤装置管路连接，排出废气；另一路连接到风供应装置的进气管上，使得部分废气重新流入惰性粒子干燥室内，形成气体部分内循环，实现热量的部分重复利用；所述电除尘装置的固体出料口与固体回收罐管路连接。
所述的一种利用电厂烟气余热处理脱硫废水的装置系统，其特征在于进料装置为加压进料泵；所述进料装置进料管与脱硫废水进口管路连接；所述进料装置与惰性粒子干燥室的侧部进料口之间的连接管路上设有流量控制阀。
所述的一种利用电厂烟气余热处理脱硫废水的装置系统，其特征在于所述惰性粒子干燥室外侧设有保温层，且上部外壁设有电磁振荡器，以减轻粘壁现象。
所述的一种利用电厂烟气余热处理脱硫废水的装置系统，其特征在于惰性粒子为氧化铝和氧化锆中的一种或两种混合物，粒径为2~5mm，密度为3960-6000kg/m3。
所述的一种利用电厂烟气余热处理脱硫废水的装置系统，其特征在于液体分布器为蚊香型盘管，所述蚊香型盘管的上下端均设有若干变径分液孔。
所述的一种利用电厂烟气余热处理脱硫废水的装置系统的废水的干燥方法，其特征在于关闭风供应装置和电除尘装置之间连接管路上的控制阀，开启风供应装置，由热烟气进口吸入热烟气后，经第一进气口和第二进气口向惰性粒子干燥室内输送气体，通入的气体使惰性粒子呈流化态后，由进料装置向惰性粒子干燥室内通入脱硫废水，脱硫废水经液体分布器分散均匀的喷洒在惰性粒子表面，脱硫废水中的固体物料依次经经粘附、干燥、脱落过程，脱落后的固体物料经通入的气体夹带，通过排气口流入电除尘装置，沉积的固体物料经固体回收罐收集，电除尘装置内的气体经过滤装置过滤后排出；惰性粒子干燥室内的惰性粒子呈流化态达到稳定后，打开风供应装置和电除尘装置之间连接管路上的控制阀，电除尘装置内的部分废气重新流入惰性粒子干燥室内，形成气体的部分内循环，加热器用于加热循环气体，使其保持稳定温度，即实现脱硫废水的连续干燥以回收其中的固体物料。
在国内应用较为普遍的处理脱硫废水的化学沉淀方法的缺陷在于系统复杂、建设和运行费用高，需通过中和、沉淀、絮凝、澄清等步骤，并且在操作的过程中加入了许多的化学药剂，处理后含盐量仍很高，持续排放影响周围生态环境且污泥量大，脱水困难。而生物处理技术、膜分离、吸附等深度处理技术的投资成本高，可再生循环性差。本发明的技术优点在于
（1）利用电厂烟气余热通过惰性粒子流化床处理脱硫废水，烟气余热温度较高，无需再加热，并且有二次利用的价值，利用烟气余热来干燥脱硫废水从根本上很好的节省了能源的消耗；最后产生的主要废气为水蒸气，在干燥物料少的情况下，高温水蒸气可进行二次循环。
（2）惰性粒子流化床处理脱硫废水的过程简单易操作，运行费用低，占地面积小，可连续运行，外界影响因素少，相对于现有的技术，此工艺由于惰性粒子的存在，拓宽了工艺应用的范围，除脱硫废水外，还可干燥粘性较大的固体或者液体，采用了筒侧壁及下方同时进料，筒壁装有电磁震荡，更好地防止粘壁效应，并且很好地做到了能源的充分利用，最后取得的干燥效果相对较优，能达到固体废物含水量2%左右的干燥效果，不会产生二次污染，适用于工业放大应用。
附图说明
图1是本发明的一种利用电厂烟气余热处理脱硫废水的装置系统的结构示意图；
图2是本发明的液体分布器的结构示意图；
图中，1-惰性粒子干燥室，2-排气口，3-金属丝网，4-电磁振荡器，5-第二进气口，6-气体分布板，7-第一进气口，8-固体回收罐，9-液体分布器，10-电除尘装置，11-风供应装置，12-进料装置，13-过滤装置，14-加热器，e-热烟气进口，c-脱硫废水进口，g-废气出口。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，但本发明的保护范围并不限于此。
实施例：
一种利用电厂烟气余热处理脱硫废水的装置系统，包括惰性粒子干燥室1、风供应装置11、进料装置12和气固分离装置；所述惰性粒子干燥室1内部设有气体分布板6和液体分布器9，液体分布器9设于气体分布板6的上方，惰性粒子（惰性粒子为氧化铝和氧化锆中的一种或两种混合物，粒径为2~5mm，密度为3960-6000kg/m3）铺设于气体分布板6上。在惰性粒子干燥室1的上端内部设置阻隔惰性粒子被气体吹出的金属丝网3。在惰性粒子干燥室1外侧设有保温层，且上部外壁设有电磁振荡器4。
进料装置12（进料装置12可以为加压进料泵）的出料管与惰性粒子干燥室1的侧部进料口管路连接，连接管路上设有流量控制阀，进料装置12的进料管与脱硫废水进口c管路连接。惰性粒子干燥室1的侧部进料口再与液体分布器9（液体分布器9可以为蚊香型盘管，上下端均设有若干分液孔）管路连接，即液体分布器9通过惰性粒子干燥室1的侧部进料口与进料装置12管路连接，以将脱硫废水分散液，喷洒在惰性粒子干燥室1内呈流化态的惰性粒子上，进行干燥。
所述惰性粒子干燥室1的顶部通过排气口2与气固分离装置管路连接，使得经气体夹带流出的固体物料，经气固分离装置进行回收；气固分离装置包括电除尘装置10、过滤装置13和固体回收罐8；所述电除尘装置10的固体出料口与固体回收罐8管路连接。电除尘装置10的进气管与惰性粒子干燥室1顶部的排气口2管路连接；电除尘装置10的出气管分为两路，一路与过滤装置13管路连接，过滤装置13出气管与废气出口g管路连接，排出废气；另一路连接到风供应装置11的进气管上，使得部分废气重新流入惰性粒子干燥室1内，实现热量的部分重复利用。
热烟气进口e与风供应装置11的进气管管路连接（即风供应装置11的进气管分为两路，一路与热烟气进口e管路连接，另一路与电除尘装置10管路连接），使得从电除尘装置10流出的部分废气与热烟气混合后，通入惰性粒子干燥室1内。
风供应装置11的出气管分为两路，一路与惰性粒子干燥室1底部的第一进气口7管路连接，以对惰性粒子吹扫气体使其流化；另一路与惰性粒子干燥室1侧部的第二进气口5管路连接，以从侧部吹入气体，使惰性粒子的流化态增强且防止其粘壁。
通过上述惰性粒子干燥室1、电除尘装置10、风供应装置11之间的依次管路连接，惰性粒子干燥室1顶部排出的部分气体又重新返回惰性粒子干燥室1内，形成气体部分内循环。上述相应管路上均设有控制阀门。其中，从电除尘装置10流出的部分废气与电厂烟气混合后，混合烟气的温度比热烟气的温度低，为保持混合烟气温度的稳定，在风供应装置11的出气管上设置加热器14，使得混合烟气经加热器14加热后通过第一进气口7和第二进气口5流入惰性粒子干燥室1内，进行干燥。
本实施例的脱硫废水的干燥方法为：
采用的惰性粒子干燥室1的下床体的直径为900mm，浓相区高度为664mm，扩大段的直径为4000mm，扩大段的高度为1920mm，设备的总高度为4584mm。
气体分布板6设于惰性粒子干燥室1内，气体分布板6的开孔率为6%，每个孔的直径为1.5mm，气体分布板6上均匀铺上静床高为400mm的氧化铝陶瓷珠，其直径为2~5mm。
实施例1：选用湿基含水量为95%的电厂脱硫废水，以1000kg/h的进料量通过进料装置12进料，风供应装置11提供的风量为2.1×104m3/h，进风温度为300℃；物料的干燥效果良好，在固体回收罐8下收集产品，测定电除尘装置10处的出风温度约为85℃，产品平均湿基含水量为3%。
具体过程如下：先关闭风供应装置11和电除尘装置10之间连接管路上的控制阀，开启风供应装置11，由热烟气进口e吸入电厂烟气的流量为2.1×104 m3/h（电厂烟气的温度为300℃），控制向第一进气口7流入的流量为1.9×104 m3/h，控制向第二进气口5流入的流量为0.2×104 m3/h，通入的气体使惰性粒子呈流化态并且达到稳定后，由进料装置12向惰性粒子干燥室1内通入脱硫废水（通入湿基含水量为95%的电厂脱硫废水，流量为1000kg/h），脱硫废水经液体分布器9分散后，均匀的喷洒在流化的惰性粒子表面，惰性粒子表面的脱硫废水干燥后，脱硫废水中的固体物料粘附在惰性粒子上，惰性粒子相互碰撞过程中固体物料脱落，脱落后的固体物料经通入的气体夹带，通过排气口2流入电除尘装置10进行气固分离，沉积的固体物料经固体回收罐8收集，电除尘装置10内的气体经过滤装置13过滤，慢慢打开风供应装置11和电除尘装置10之间连接管路上的控制阀，使从电除尘装置10流出的部分废气与电厂烟气混合，再控制电除尘装置10与风供应装置11之间连接管路上的废气流量为1.5×104 m3/h，控制由热烟气进口e吸入电厂烟气的流量为0.6×104 m3/h，使风供应装置11的总流量为2.1×104 m3/h，并且控制惰性粒子干燥室1的进气温度在300℃左右（部分废气与电厂烟气的混合气体低于300℃，加热器14控制混合气体温度为300℃，保持进气温度的稳定，由此控制进风温度300℃，电除尘装置10内的其余气体经过滤装置13过滤后排出），这时流向惰性粒子干燥室1的流量变大，控制流向第一进气口7和第二进气口5的流量分别为1.9×104 m3/h和0.2×104 m3/h。（开始电除尘装置10内的部分废气流向风供应装置11时，惰性粒子的流化态再次不稳定，运行一段时间后重新达到稳定）；由此形成气体的部分内循环，即实现脱硫废水的连续干燥处理，并进行回收，经检测回收产品的平均基含水量为3%。
实施例2：选用湿基含水量为95%的电厂脱硫废水，以500kg/h的进料量通过进料装置12进料，风供应装置11提供的风量为1.6×104m3/h，风供应装置的进风温度为300℃；物料的干燥效果良好，在电除尘装置下收集产品，测定电除尘装置处10的出风温度约为150℃，产品平均湿基含水量为2%。
具体过程如下：先关闭风供应装置11和电除尘装置10之间连接管路上的控制阀，开启风供应装置11，由热烟气进口e吸入电厂烟气的流量为1.6×104 m3/h（电厂烟气的温度为300℃），控制向第一进气口7流入的流量为1.44×104 m3/h，控制向第二进气口5流入的流量为0.16×104 m3/h，通入的气体使惰性粒子呈流化态并且达到稳定后，由进料装置12向惰性粒子干燥室1内通入脱硫废水（通入湿基含水量为95%的电厂脱硫废水，流量为500kg/h），脱硫废水经液体分布器9分散后，均匀的喷洒在流化的惰性粒子表面，惰性粒子表面的脱硫废水干燥后，脱硫废水中的固体物料粘附在惰性粒子上，惰性粒子相互碰撞过程中固体物料脱落，脱落后的固体物料经通入的气体夹带，通过排气口2流入电除尘装置10进行气固分离，沉积的固体物料经固体回收罐8收集，电除尘装置10内的气体经过滤装置13过滤，慢慢打开风供应装置11和电除尘装置10之间连接管路上的控制阀，使从电除尘装置10流出的部分废气与电厂烟气混合，再控制电除尘装置10与风供应装置11之间连接管路上的废气流量为1.3×104m3/h，控制由热烟气进口e吸入电厂烟气的流量为0.3×104m3/h，使风供应装置11的总流量为1.6×104m3/h，并且控制惰性粒子干燥室1的进气温度在300℃左右（部分废气与电厂烟气的混合气体低于300℃，加热器14控制混合气体温度为300℃，保持进气温度的稳定，由此控制进风温度300℃，电除尘装置10内的其余气体经过滤装置13过滤后排出），这时流向惰性粒子干燥室1的流量变大，控制流向第一进气口7和第二进气口5的流量分别为1.44×104 m3/h和0.16×104 m3/h。（开始电除尘装置10内的部分废气流向风供应装置11时，惰性粒子的流化态再次不稳定，运行一段时间后重新达到稳定）；由此形成气体的部分内循环，即实现脱硫废水的连续干燥处理，并进行回收，经检测回收产品的平均基含水量为2%。
实施例3：选用湿基含水量为95%的电厂脱硫废水，以40kg/h的进料量通过进料装置12进料，风供应装置11提供的风量为2.0×103m3/h，风供应装置11的进风温度为300℃；物料的干燥效果良好，在电除尘装置下收集产品，测定电除尘装置10的出风温度约为200℃，产品平均湿基含水量为2%。）
具体过程如下：先关闭风供应装置11和电除尘装置10之间连接管路上的控制阀，开启风供应装置11，由热烟气进口e吸入电厂烟气的流量为2.0×103m3/h（电厂烟气的温度为300℃），控制向第一进气口7流入的流量为1.8×103 m3/h，控制向第二进气口5流入的流量为0.2×103 m3/h，通入的气体使惰性粒子呈流化态并且达到稳定后，由进料装置12向惰性粒子干燥室1内通入脱硫废水（通入湿基含水量为95%的电厂脱硫废水，流量为40kg/h），脱硫废水经液体分布器9分散后，均匀的喷洒在流化的惰性粒子表面，惰性粒子表面的脱硫废水干燥后，脱硫废水中的固体物料粘附在惰性粒子上，惰性粒子相互碰撞过程中固体物料脱落，脱落后的固体物料经通入的气体夹带，通过排气口2流入电除尘装置10进行气固分离，沉积的固体物料经固体回收罐8收集，电除尘装置10内的气体经过滤装置13过滤，慢慢打开风供应装置11和电除尘装置10之间连接管路上的控制阀，使从电除尘装置10流出的部分废气与电厂烟气混合，再控制电除尘装置10与风供应装置11之间连接管路上的废气流量为1.8×103m3/h，控制由热烟气进口e吸入电厂烟气的流量为0.2×103m3/h，使风供应装置11的总流量为2.0×103 m3/h，并且控制惰性粒子干燥室1的进气温度在300℃左右（部分废气与电厂烟气的混合气体低于300℃，加热器14控制混合气体温度为300℃，保持进气温度的稳定，由此控制进风温度300℃，电除尘装置10内的其余气体经过滤装置13过滤后排出），这时流向惰性粒子干燥室1的流量变大，控制流向第一进气口7和第二进气口5的流量分别为1.8×103 m3/h和0.2×103 m3/h。（开始电除尘装置10内的部分废气流向风供应装置11时，惰性粒子的流化态再次不稳定，运行一段时间后重新达到稳定）；由此形成气体的部分内循环，即实现脱硫废水的连续干燥处理，并进行回收，经检测回收产品的平均基含水量为2%。
本说明书所述的内容仅仅是对发明构思实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也仅仅于本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。
Claims (7)
1.一种利用电厂烟气余热处理脱硫废水的装置系统，其特征在于包括惰性粒子干燥室（1）、风供应装置（11）、进料装置（12）和气固分离装置；所述惰性粒子干燥室（1）的顶部通过排气口（2）与气固分离装置管路连接，所述惰性粒子干燥室（1）内部设有气体分布板（6）和液体分布器（9），惰性粒子铺设于气体分布板（6）上；
所述液体分布器（9）与惰性粒子干燥室（1）的侧部进料口管路连接，经惰性粒子干燥室（1）的侧部进料口与进料装置（12）管路连接，以将脱硫废水分散液，喷洒在惰性粒子干燥室（1）内呈流化态的惰性粒子上，进行干燥；液体分布器（9）为蚊香型盘管，所述蚊香型盘管的上下端均设有若干变径分液孔；
所述风供应装置（11）的进气管与热烟气进口（e）管路连接；所述风供应装置（11）的出气管分为两路，一路与惰性粒子干燥室（1）底部的第一进气口（7）管路连接，以对惰性粒子吹扫气体使其流化；另一路与惰性粒子干燥室（1）侧部的第二进气口（5）管路连接，以从惰性粒子干燥室（1）的侧部吹入气体，使惰性粒子的流化态增强且防止其粘壁；相应管路上设有控制阀；
利用电厂烟气余热处理脱硫废水的装置系统的废水的干燥方法，其过程为：关闭风供应装置（11）和电除尘装置（10）之间连接管路上的控制阀，开启风供应装置（11），由热烟气进口（e）吸入热烟气后，经第一进气口（7）和第二进气口（5）向惰性粒子干燥室（1）内输送气体，通入的气体使惰性粒子呈流化态后，由进料装置（12）向惰性粒子干燥室（1）内通入脱硫废水，脱硫废水经液体分布器（9）分散均匀的喷洒在惰性粒子表面，脱硫废水中的固体物料依次经粘附、干燥、脱落过程，脱落后的固体物料经通入的气体夹带，通过排气口（2）流入电除尘装置（10），沉积的固体物料经固体回收罐（8）收集，电除尘装置（10）内的气体经过滤装置（13）过滤后排出；惰性粒子干燥室（1）内的惰性粒子呈流化态达到稳定后，打开风供应装置（11）和电除尘装置（10）之间连接管路上的控制阀，电除尘装置（10）内的部分废气重新流入惰性粒子干燥室（1）内，形成气体的部分内循环，即实现脱硫废水的连续干燥以回收其中的固体物料。
2.根据权利要求1所述的一种利用电厂烟气余热处理脱硫废水的装置系统，其特征在于惰性粒子干燥室（1）的上端内部设有金属丝网（3），以阻隔惰性粒子被气体吹出。
3.根据权利要求1所述的一种利用电厂烟气余热处理脱硫废水的装置系统，其特征在于所述气固分离装置包括电除尘装置（10）、过滤装置（13）和固体回收罐（8）；所述电除尘装置（10）的进气管与惰性粒子干燥室（1）顶部的排气口（2）管路连接；
所述电除尘装置（10）的出气管分为两路，一路与过滤装置（13）管路连接，排出废气；另一路连接到风供应装置（11）的进气管上，使得部分废气重新流入惰性粒子干燥室（1）内，形成气体部分内循环，实现热量的部分重复利用；
所述电除尘装置（10）的固体出料口与固体回收罐（8）管路连接。
4.根据权利要求1所述的一种利用电厂烟气余热处理脱硫废水的装置系统，其特征在于进料装置（12）为加压进料泵；所述进料装置（12）进料管与脱硫废水进口（c）管路连接；所述进料装置（12）与惰性粒子干燥室（1）的侧部进料口之间的连接管路上设有流量控制阀。
5.根据权利要求1所述的一种利用电厂烟气余热处理脱硫废水的装置系统，其特征在于所述惰性粒子干燥室（1）外侧设有保温层，且上部外壁设有电磁振荡器（4），以减轻粘壁现象。
6.根据权利要求1所述的一种利用电厂烟气余热处理脱硫废水的装置系统，其特征在于惰性粒子为氧化铝和氧化锆中的一种或两种混合物，粒径为2~5mm，密度为3960-6000kg/m3。
7.根据权利要求1所述的一种利用电厂烟气余热处理脱硫废水的装置系统，其特征在于风供应装置（11）的出气管上设置有加热器（14）。
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