CN110104717A - 利用旁路烟气蒸发脱硫废水并稳定循环浆液的方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了利用脱硫塔前烟气热量蒸发脱硫废水并让循环浆液稳定运行的方法，先将脱硫塔烟道内的烟气通过旁路进风管和旁路风机把烟气送入旁路烟道内；在旁路烟道内经循环浆液喷淋处理后，再回到脱硫塔烟道外排；循环浆液从冷却塔水箱经冷却塔水泵引至旁路烟道内的喷淋层内，循环浆液往下喷淋，循环浆液与烟气换热，循环浆液吸收烟气中的Cl‑成分，循环浆液PH下降；循环浆液从旁路烟道落入喷淋水箱内，利用稳定液泵把稳定液泵至喷淋水箱，稳定液与循环浆液混和，使循环浆液PH控制范围为3.3‑4.2，本发明在脱硫废水处理中利用烟气余热与循环浆液的接触，不需耗用大量电能、蒸汽和高品位烟气，设备简单，运行稳定可靠。
Description
技术领域
本发明涉及脱硫废水蒸发处理领域，特别涉及脱硫烟气处理废水直接换热、冷却塔蒸发处理废水处理领域。
背景技术
目前，脱硫烟气处理废水蒸发技术路线较多，其中较为常见有以下几种：
一、MVR法：加药预处理+膜浓缩+MVR;首先向脱硫废水中加药沉淀其中的二价盐，加药的同时增加脱硫废水中的盐含量，然后采用膜浓缩，再采用MVR（或高温烟道蒸发）等方法进行蒸发处理，MVR蒸发处理时需要耗能较多（高温烟道蒸发需要耗用较多高品位热能）。
二、喷雾干燥法；利用锅炉SCR出口300-400度的烟气对脱硫废水用喷雾干燥法把脱硫废水变成杂盐，此方法需要消耗较多高品位烟气。
由于脱硫废水中杂质含量高，特别是其中的硫酸钙、硫酸镁等含量高，极易结垢，这也是脱硫废水处理的一个难题。
如果采用烟气对脱硫废水进行直接换热，烟气中含有的各种成分如Cl-会溶入到循环浆液中，导致循环浆液下降，甚至可以达到PH为1以下，循环浆液浓缩后，循环浆液的含盐量大大增加，结垢的倾向极为严重，很可能严重腐蚀设备，并产生严重结垢，极可能导致系统不能运行。
有的利用脱硫塔前烟道直接换热，但没有采用冷却塔，循环液温度高，使得循环液与烟气换热时，效果不好。
有人申请了热水换热冷却塔蒸发，但热水耗能更高。
发明内容
针对现有技术中脱硫废水处理大量耗用电能、蒸汽、高品位烟气的问题，本发明提出利用旁路烟气蒸发脱硫废水并稳定循环浆液的方法及系统。
本发明要解决的技术问题所采取的技术方案是：利用旁路烟气蒸发脱硫废水并稳定循环浆液的方法，其方法步骤是：
第一步、将脱硫塔前烟道内的烟气通过旁路进风管和旁路风机把烟气送入旁路烟道内；在旁路烟道内经循环浆液喷淋处理后，再回到脱硫塔前烟道；
第二步、循环浆液从冷却塔水箱经冷却塔水泵引至旁路烟道内的喷淋层内，循环浆液往下喷淋，循环浆液与烟气换热，循环浆液吸收烟气中的Cl-成分，循环浆液PH下降。
第三步、循环浆液从旁路烟道落入喷淋水箱内，利用稳定液泵把稳定液泵至喷淋水箱，稳定液与循环浆液混和，使循环浆液PH控制范围为3.3-4.2，
第四步、当循环浆液PH控制范围为3.3-4.2时,再用喷淋水泵将循环浆液引至冷却塔，经冷却塔冷却后，循环浆液流至冷却塔水箱，通过冷却塔水泵引至旁路烟道内的喷淋层内，循环浆液往下喷淋，循环浆液与烟气换热，如此循环，完成脱硫废水循环浆液处理。
本发明所述方法的工作过原理及过程是：
电厂电除尘器后的烟气余热是电厂不需要的热量，电除尘器后烟气温度一般为90-130度，从脱硫塔前开一个旁路烟道，再从脱硫塔前另一点进入主烟道，旁路烟道控制烟气流速为2-5m/s以下，脱硫废水从旁路烟道直管段上部的硫酸废水向下喷淋，喷淋出的液体颗粒为1000-3000um，液粒中的部分水分蒸发，水蒸汽随烟气流向脱硫塔（此部分蒸汽不含氯离子），脱硫废水落下后回到喷淋水箱，喷淋水箱内设置搅拌装置，喷淋水箱内的脱硫废水与稳定液混合后形成循环浆液，循环浆液用喷淋水泵送至冷却塔，冷却塔采用强制通风喷雾塔，空气从下往上流动，加热后的脱硫废水从上往下流动，脱硫废水部分水分得到蒸发（此部分蒸汽不含氯离子），蒸发后的水分进入大气。经冷却塔冷却与浓缩后的脱硫废水从喷雾冷却塔水池中进入旁路烟道喷淋层内，并从喷淋层喷出后与烟气接触，一直循环。在此过程中，脱硫废水不断浓缩，直至达到盐饱和浓度。在脱硫废水从旁路烟道直管段上部向下喷淋的过程中，循环液也同时吸收烟气中Cl-等物质，加入稳定液可以保证循环液PH的稳定，并减少二氧化硫的溶解，减少Cl-的溶解，同时减少腐蚀和避免结垢。
本发明涉及到火力发电厂、工业窑炉湿法脱硫中的一种脱硫废水蒸汽加热喷雾冷却塔蒸发的及装置；将脱硫废水收集至喷雾冷却塔水池；喷雾冷却塔循环泵将喷雾冷却塔水池内的脱硫废水泵至蒸汽换热器；脱硫废水在蒸汽换热器中加热至一定温度，再进至喷雾冷却塔，从喷雾冷却塔喷嘴中喷雾成细颗粒落下，蒸汽从喷雾冷却塔上部蒸发，浓缩的脱硫废水再进入喷雾冷却塔水池。
所述稳定液最优选择为石灰石浆液、石灰浆液或氢氧化钠溶液。
所述循环浆液稳定液泵采用变频控制循环浆液PH为3.3-4.2。
本发明启动停运可以不影响脱硫主设备的运行，可以根据需要调整烟气流速，烟气流速是影响蒸发的重要因素，如果把喷淋系统放置于主烟道可能因为烟气流速过大，直接把循环液吹入脱硫系统。
虽然现有技术中有些脱硫系统也加入PH调整剂，但他们的用途是为了脱硫效率更高，氧化效率更高。本发明加入稳定液可以保证循环液PH的稳定，并减少二氧化硫的溶解，减少Cl-的溶解。
本发明所述系统的PH值与脱硫系统相差较大，并减少系统腐蚀，更为重要的是可以让结晶物结晶至水中石膏和其他颗粒上，与硫酸钙晶种法类似，但本发明中的控制循环液PH值才能配合硫酸钙晶种法使用，如果不加入稳定液，在极低PH时，硫酸钙晶种晶形已经变化，不能使用。
本发明采用了冷却塔，通过对循环液的冷却，使得循环液与烟气换热时，效率更好，另外冷却塔有氧化亚硫酸钙的作用，使新生成的硫酸钙又成为晶种。
本发明利用脱硫塔前的烟气热量几乎是电厂不需要的，节能效果好。
本发明提供了一种为实现上述的利用旁路烟气蒸发脱硫废水并稳定循环浆液的方法的系统，它包括旁路烟道喷淋装置、循环浆液冷却输送装置和循环浆液稳定液加入装置，所述旁路烟道喷淋装置由旁路进风管、旁路风机、旁路烟道、喷淋水箱、喷淋水泵、除雾器、喷淋层构成，旁路进风管一端与脱硫塔烟道相连，旁路进风管另一端经旁路风机与旁路烟道相连，旁路烟道上端与脱硫塔烟道相连，旁路烟道下端与喷淋水箱相连，在旁路烟道上端从上至下依次设置有除雾器清洗装置、除雾器和喷淋层，除雾器清洗装置与清洗液输入管相连；所述循环浆液冷却输送装置包括冷却塔、冷却塔水箱，冷却塔位于冷却塔水箱上，冷却塔通过管路和喷淋水泵与喷淋水箱相连，冷却塔水箱通过冷却塔水泵与喷淋层相连；所述循环浆液稳定液加入装置由循环浆液稳定液泵、喷淋水箱及管道组成，循环浆液稳定液泵把循环浆液稳定液加入到喷淋水箱内并与硫酸废水经搅拌混合形成循环液浆液。
优选地，为了提高循环浆液与热烟气热交换效果，将旁路烟道内的喷淋层进行改进，改进后的喷淋层包括位于循环浆液管下方的液体分布器，通过液体分布器使循环浆液呈水雾状与热烟气接触，使由液流与热烟气接触方式变为液雾状与气体接触方，增加传质界面接触面积，提高热交换效果。
所述液体分布器固定设置在旁路烟道内壁上，它包括位于循环浆液管下方呈长方形的主液斗，在主液下方间隔设置有若干只与主液斗垂直相交的分液斗，主液斗与分液斗相交之处设置有进液孔，在分液斗下方设置有蜂窝孔分液盘，所述蜂窝孔分液盘与分液斗之间设置有集液槽，所述蜂窝孔分液盘设置在固定于旁路烟道内壁上的支撑框体内，在蜂窝孔分液盘上设置有密封穿过蜂窝孔分液盘和集液槽并与旁路烟道内腔相通的烟气出气管。由于蜂窝孔分液盘上具有紧密排列的蜂窝孔，蜂窝孔表面积大，孔隙率高，使得从分液斗下来的循环浆液能高度分散流动，并呈液雾状从蜂窝孔中喷出与上升烟气在界面上能充分混合接触，在烟气上升中快速将烟气中的热量带走，使烟气温度下降并通过烟气出气管迅速地排入到旁路烟道内。
本发明所述循环浆液稳定液加入装置中的循环浆液稳定液可以是来自脱硫系统的石灰石浆液，也可以是Ca(OH)2和NaOH的碱性溶液。
优选地，所述循环浆液稳定液加入装置由循环浆液稳定液泵精确控制入加量确保循环浆液PH稳定。
所述循环浆液稳定参数为PH在3.3-4.2之间。
本发明在蒸发处理脱硫废水的同时，只利用烟气余热，不需耗用大量电能、蒸汽、高品位烟气，设备简单，运行稳定可靠。
附图说明
图1 为本发明系统整体结构示意图；
图2是发明所述旁路烟道的剖视结构示意图，
图3是图2的A-A剖视结构示意图，
图4是图3的B-B局部剖视结构示意图，
图5是图3的C-C局部剖视结构示意图。
在图中，1、脱硫塔烟道 2、旁路进风管、3、烟气测量仪 4、旁路风机 5、循环浆液稳定液泵 6、喷淋水箱 7、喷淋水泵 8、冷却塔水泵 9、冷却塔水箱 10、冷却塔11、喷淋层 12、除雾器清洗装置 13、除雾器 14、旁路烟道 15、清洗液或脱硫废水输入管 16、蜂窝孔分液盘 17、分液斗 18、烟气出气管 19、主液斗 20、支撑框体 21、蜂窝孔 22、蜂窝孔壁 23、集液槽 24、进液孔 25、循环浆液管。
具体实施方式
在图1中，本发明所述利用旁路烟气蒸发脱硫废水并稳定循环浆液的方法，其方法步骤是：
第一步、将脱硫塔烟道1内的烟气通过旁路进风管2和旁路风机4把热烟气送入旁路烟道14内；在旁路烟道内循环浆液经喷淋层11喷出的循环浆液喷淋下落，上升的热烟气与向下流的循环浆液接触，热烟气降温冷却后继续上升进入到脱硫塔烟道；
第二步、循环浆液从冷却塔水箱9经冷却塔水泵8引至旁路烟道内的喷淋层内，循环浆液往下喷淋，循环浆液与热烟气换热，循环浆液与热烟气接触换热的同时会吸收烟气中的Cl-成分，循环浆液PH下降。
第三步、循环浆液与热烟气接触后，循环浆液从旁路烟道落入到与旁路烟道下端相连的喷淋水箱6内，利用循环浆液稳定液泵5把稳定液输送至喷淋水箱内，稳定液与循环浆液混和，通过调节使喷淋水箱内的循环浆液PH控制在3.3-4.2，
第四步、当喷淋水箱内的循环浆液PH控制范围为3.3-4.2时,再用喷淋水泵将循环浆液引至冷却塔10，经冷却塔冷却后，循环浆液流至冷却塔水箱，再通过冷却塔水泵将循环浆液引至旁路烟道内的喷淋层内，循环浆液通过喷淋层往下喷淋，循环浆液与热烟气进行换热，热烟气经过喷淋层后进入除雾器，通过除雾器后再进入脱硫塔烟道内，运行一段时间后，循环浆液需要补充，另外除雾器也需要清洗，从脱硫废水输入管补充脱硫废水，补充的脱硫废水与循环浆液一同流入喷淋水箱内，如此循环，完成脱硫废水循环浆液处理。
所述利用旁路烟气蒸发脱硫废水并稳定循环浆液的方法的系统，它包括旁路烟道喷淋装置、循环浆液冷却输送装置和循环浆液稳定液加入装置，所述旁路烟道喷淋装置由旁路进风管2、旁路风机4、旁路烟道14、喷淋水箱6、喷淋水泵7、除雾器13、喷淋层11组成，旁路进风管一端与脱硫塔烟道1相通连接，旁路进风管上连接有用于测量风量的烟气测量仪3，旁路进风管另一端经旁路风机4与旁路烟道14相连（即旁路进风管上设置有旁路风机后再与旁路烟道相通连接），旁路烟道上端与脱硫塔烟道相通连接，旁路烟道4下端与喷淋水箱6相通连接，在旁路烟道4上端从上至下依次设置有除雾器清洗装置12、除雾器13和喷淋层11，除雾器清洗装置12与清洗液或脱硫废水输入管15相连；所述循环浆液冷却输送装置包括冷却塔10、冷却塔水箱9，冷却塔10位于冷却塔水箱上，冷却塔通过管路和喷淋水泵7与喷淋水箱6相连，冷却塔用于冷却从喷淋水箱过来的循环浆液，冷却塔水箱通过冷却塔水泵8与喷淋层相连，冷却的同时，冷却塔上部部分循环浆液被蒸发成干净的蒸汽排入大气，所述循环浆液稳定液加入系统由循环浆液稳定液泵5、喷淋水箱6及管道组成，循环浆液稳定液泵把循环浆液稳定液加入到喷淋水箱内，所述循环浆液稳定液加入系统的循环浆液稳定液可以是来自脱硫系统的石灰石浆液，也可以是Ca(OH)2和NaOH的碱性溶液。
在图2、图3图4和图5中，为了提高循环浆液与热烟气热交换效果，将旁路烟道内的喷淋层进行改进，改进后的喷淋层包括位于循环浆液管25下方的液体分布器，通过液体分布器使循环浆液呈水雾状与热烟气接触，使由液流与热烟气接触方式变为液雾状与气体接触方，增加传质界面接触面积，提高热交换效果。
所述液体分布器固定设置在旁路烟道内壁上，它包括位于循环浆液管25下方呈长方形的主液斗19，循环浆液管位于除雾器下方，在主液斗下方间隔设置有若干只与主液斗垂直相交的分液斗17，主液斗与分液斗相交之处设置有进液孔24，在分液斗下方设置有蜂窝孔分液盘16，所述蜂窝孔分液盘与分液斗之间设置有集液槽23，所述蜂窝孔分液盘设置在固定于旁路烟道内壁上的支撑框体20内，在蜂窝孔分液盘上设置有密封穿过蜂窝孔分液盘和集液槽并与旁路烟道内腔相通的烟气出气管18。主液斗、分液斗和支撑框体用不锈钢制成，蜂窝孔分液盘用蜂窝陶瓷体制成，蜂窝孔21孔径为1-3毫米，蜂窝孔壁22的厚度为0.5-2毫米，蜂窝孔横截面为方形或圆形或正六边形等,图中箭头表示烟气流动方向, 箭头带小圆圈表示循环浆液流动方向,循环浆液经液体分布器均匀分布后呈液雾装向下流动并与上升的热烟气接触进行热交换,由于液雾状的循环浆液与热烟气接触面积大在提高,因此热烟气温度快速下降。
以上实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
Claims (3)
1.利用旁路烟气蒸发脱硫废水并稳定循环浆液的方法，其特征是：所述方法步骤是：
第一步、将脱硫塔前烟道内的烟气通过旁路进风管和旁路风机把烟气送入旁路烟道内；在旁路烟道内经循环浆液喷淋处理后，再回到脱硫塔烟道；
第二步、循环浆液从冷却塔水箱经冷却塔水泵引至旁路烟道内的喷淋层内，循环浆液往下喷淋，循环浆液与烟气换热，循环浆液吸收烟气中的Cl-成分，循环浆液PH下降；
第三步、循环浆液从旁路烟道落入喷淋水箱内，利用稳定液泵把稳定液泵至喷淋水箱，稳定液与循环浆液混和，使循环浆液PH控制范围为3.3-4.2，
第四步、当循环浆液PH控制范围为3.3-4.2时,再用喷淋水泵将循环浆液引至冷却塔，经冷却塔冷却后，循环浆液流至冷却塔水箱，通过冷却塔水泵引至旁路烟道内的喷淋层内，循环浆液往下喷淋，循环浆液与烟气换热，如此循环，完成脱硫塔烟道烟气循环浆液处理。
2.一种实现权利要求1所述的利用旁路烟气蒸发脱硫废水并稳定循环浆液的方法的系统，它包括旁路烟道喷淋装置、循环浆液冷却输送装置和循环浆液稳定液加入装置，其特征是：所述旁路烟道喷淋装置由旁路进风管（2）、旁路风机（4）、旁路烟道（14）、喷淋水箱（6）、喷淋水泵（7）、除雾器（13）、喷淋层（11）构成，旁路进风管一端与脱硫塔烟道相连，旁路进风管另一端经旁路风机与旁路烟道相连，旁路烟道上端与脱硫塔烟道相连，旁路烟道下端与喷淋水箱相连，在旁路烟道上端从上至下依次设置有除雾器清洗装置（13）、除雾器和喷淋层，除雾器清洗装置与清洗液或脱硫废水输入管（15）相连；所述循环浆液冷却输送装置包括冷却塔（10）、冷却塔水箱（9），冷却塔位于冷却塔水箱上，冷却塔通过管路和喷淋水泵与喷淋水箱相连，冷却塔水箱通过冷却塔水泵与喷淋层相连；所述循环浆液稳定液加入系统由循环浆液稳定液泵（5）、喷淋水箱及管道组成，循环浆液稳定液泵把循环浆液稳定液加入到喷淋水箱内。
3.根据权利要求2所述的利用旁路烟气蒸发脱硫废水并稳定循环浆液的方法的系统，其特征是：所述喷淋层（11）包括液体分布器，所述液体分布器固定设置在旁路烟道内壁上，它包括位于循环浆液管下方呈长方形的主液斗（19），在主液下方间隔设置有若干只与主液斗垂直相交的分液斗（17），主液斗与分液斗相交之处设置有进液孔（24），在分液斗下方设置有蜂窝孔分液盘（16），所述蜂窝孔分液盘与分液斗之间设置有集液槽（23），所述蜂窝孔分液盘设置在固定于旁路烟道内壁上的支撑框体（20）内，在蜂窝孔分液盘上设置有密封穿过蜂窝孔分液盘和集液槽并与旁路烟道内腔相通的烟气出气管（18）。
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