CN110482630B - 利用烟气热量的直接接触蒸发处理设备及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种利用烟气热量的直接接触蒸发处理设备及其方法，该设备包括：第一蒸发器，第一蒸发器设置有第一进料口、第一排料口、第一进气口和第一排气口，第一进气口用于接收高温烟气，第一排气口连接焚烧炉；以及第二蒸发器，第二蒸发器设置有第二进料口、第二排料口、第二进气口和第二排气口，第二进气口用于接收高温烟气，第二进料口连接第一排料口，用于从第一蒸发器接收待处理液在第一蒸发器中蒸发而形成的一级浓缩液，第二排气口连接焚烧炉的烟气处理系统或直接通向外界大气。本发明实现了高温烟气和高盐废水这两种二次污染源的统一处理，达到了“以废治废”的效果，减少了可燃气体的消耗，降低了高盐水的处理成本。

Description

利用烟气热量的直接接触蒸发处理设备及其方法

技术领域

本发明涉及环境保护的高盐有机废液处理技术领域，特别涉及一种利用烟气热量的直接接触蒸发处理设备及其方法。

背景技术

随着我国环境保护法规的日趋严格和排放标准要求的逐渐提高，在废水处理过程中产生越来越多的高盐废水，如垃圾渗滤液的膜浓缩液、危险废物处理残余高盐水等。由于通常高盐废水同时含有较高浓度的有机污染物、重金属以及易结垢的钙离子等物质而难以处理。

高盐废水通常含有大量易降解和难降解有机污染物及钙、镁等离子，导致其在蒸发处理过程中易出现有机物挥发及严重的有机物、无机物复合结垢问题。基于直接接触传热原理的浸没燃烧蒸发技术规避了结垢问题，该项技术不受高盐废水水质易变的影响，具有很强的抗冲击负荷能力，最终将所有有机、无机污染物及盐分都聚集到固态残渣中，已经应用于高盐有机废液，特别是垃圾渗滤液膜浓缩液的处理工程。

中国专利CN1278963C公开了一种填埋场渗滤液的蒸发焚烧和蒸发浓缩二阶段处理方法，其在实践中取得了较好的应用效果，但是作为可燃气体的填埋气体来源受限时，需要消耗沼气或天然气等商品燃料替代填埋气体，造成运行成本高昂且消耗大量能源，在缺少燃气供应的地区应用也受到很大限制。

发明内容

为解决或缓解上述技术问题中的至少一个问题，本发明提出一种利用烟气热量的直接接触蒸发处理设备及其方法。

本发明的一个目的在于提供一种燃料成本和/或设备成本降低的直接接触蒸发处理设备。

本发明的另一目的在于提供一种避免管道结垢堵塞的直接接触蒸发处理设备。

本发明的还一目的在于提供一种提高净化效率的直接接触蒸发处理设备。

本发明提出一种利用烟气热量的直接接触蒸发处理设备，包括：

第一蒸发器，所述第一蒸发器设置有第一进料口、第一排料口、第一进气口和第一排气口，所述第一进料口用于向所述第一蒸发器中输送待处理液，所述第一进气口用于接收焚烧炉排出的高温烟气，所述第一排气口连接所述焚烧炉；以及

第二蒸发器，所述第二蒸发器设置有第二进料口、第二排料口、第二进气口和第二排气口，所述第二进气口用于接收焚烧炉排出的高温烟气，所述第二进料口连接所述第一排料口，用于从所述第一蒸发器接收所述待处理液在所述第一蒸发器中蒸发而形成的一级浓缩液，所述第二排气口连接所述焚烧炉的烟气处理系统或直接通向外界大气。

进一步地，所述第一进气口连接有第一缓冲箱，所述第二进气口连接有第二缓冲箱，所述第一缓冲箱和所述第二缓冲箱设置有连通所述焚烧炉的管道，所述第一缓冲箱和所述第二缓冲箱沿水平方向的横截面面积大于所述管道的横截面面积。

进一步地，所述第一缓冲箱不使用管道而直接地连接于所述第一进气口，所述第二缓冲箱不使用管道而直接地连接于所述第二进气口。

进一步地，所述第一缓冲箱的顶部高于所述第一蒸发器内液体的液面，所述第二缓冲箱的顶部高于所述第二蒸发器内液体的液面。

进一步地，所述第一缓冲箱沿水平方向的截面图案的较短的边长或直径大于所述管道直径的3倍。

进一步地，所述利用烟气热量的直接接触蒸发处理设备用于垃圾焚烧厂和/或热电厂，所述垃圾焚烧厂和/或所述热电厂中设置有所述焚烧炉，由所述焚烧炉产生高温烟气，所述高温烟气通过所述第一进气口和所述第二进气口通入所述第一蒸发器和所述第二蒸发器。

进一步地，所述第一排气口和所述第二排气口均安装引风机，所述引风机能够使所述第一蒸发器和所述第二蒸发器内形成负压，使所述高温烟气能够进入所述第一蒸发器和所述第二蒸发器。

本发明还提出一种利用烟气热量的直接接触蒸发处理方法，所述利用烟气热量的直接接触蒸发处理方法使用上述技术方案中任一项所述的利用烟气热量的直接接触蒸发处理设备。

本发明还提出一种利用烟气热量的直接接触蒸发处理方法，待处理液通过所述第一进料口进入所述第一蒸发器内，一部分高温烟气经所述第一缓冲箱后通入所述第一蒸发器，所述待处理液在所述第一蒸发器内蒸发而进行一级浓缩，所述一级浓缩产生的一级蒸发气体经引风机排出所述第一蒸发器通入所述焚烧炉，所述一级浓缩产生的一级浓缩液通过所述第一排料口排出，并且通过所述第二进料口通入所述第二蒸发器内，一部分所述高温烟气经所述第二缓冲箱后通入所述第二蒸发器，使得所述一级浓缩液在所述第二蒸发器内蒸发而进行二级浓缩，所述二级浓缩产生的二级蒸发气体直接排放到大气或通入所述焚烧炉的烟气处理系统，所述二级浓缩产生的二级浓缩液或盐泥通过所述第二排料口排出所述第二蒸发器。

通过上述技术方案可以获得以下有益效果中的至少一个效果：

1.本发明对垃圾焚烧厂或热电厂产生的高温烟气加以利用，利用高温烟气的热量对待处理液进行蒸发处理，实现了高温烟气和高盐废水这两种二次污染源的统一处理，达到了“以废治废”的效果，减少了可燃气体的消耗，降低了高盐水的处理成本。

2.本发明利用高温烟气与待处理液进行直接接触蒸发，相比于间接接触蒸发降低了结垢风险，有利于蒸发的持续稳定进行。

3.本发明利用高温烟气与待处理液的直接接触，使高温烟气中的污染物吸收至待处理液，通过对待处理液蒸发，最终污染物富集在浓缩液中，方便对污染物进行处理。

4.本发明采用两级蒸发器，依据一级蒸发气体和二级蒸发气体的不同性质分别通往焚烧炉进行焚毁和通往烟气处理系统进行去除污染物，可以分类控制挥发性污染物，提高蒸发的净化效率。

5.本发明利用引风机在蒸发器内形成的负压对高温烟气进行调度利用，从而避免使用耐高温风机来调度高温烟气，解决耐高温风机难以选择和成本高的问题。

6.本发明利用缓冲箱容纳在设备停机时从蒸发器内回流的液体，防止回流的液体在高温下结垢而导致管道堵塞。

附图说明

图1是根据本发明的实施方式的一种利用烟气热量的直接接触蒸发处理设备的结构示意图。

附图标记说明

1第一蒸发器 11第一进料口 12第一进气口 13第一排料口 14第一排气口 15第一缓冲箱

2第二蒸发器 21第二进料口 22第二进气口 23第二排料口 24第二排气口 25第二缓冲箱

3引风机。

具体实施方式

为了更加清楚地阐述本发明的上述目的、特征和优点，在该部分结合附图详细说明本发明的具体实施方式。除了在本部分描述的各个实施方式以外，本发明还能够通过其他不同的方式来实施，在不违背本发明精神的情况下，本领域技术人员可以做相应的改进、变形和替换，因此本发明不受该部分公开的具体实施例的限制。本发明的保护范围应以权利要求为准。

如图1所示，本发明提出一种利用烟气热量的直接接触蒸发处理设备，其包括第一蒸发器1、第二蒸发器2和引风机3。

第一蒸发器1设置有第一进料口11、第一进气口12、第一排料口13和第一排气口14。第一进料口11可以位于第一蒸发器1的例如侧壁，第一进料口11用于向第一蒸发器1中输送待处理液(渗滤液或高盐水，高盐水是指总含盐质量分数至少1％的废水)。第一进气口12连接焚烧炉，用于将焚烧炉产生的高温气体通入第一蒸发器1。第一蒸发器1的内部设置有第一布气装置，第一布气装置连接第一进气口12，第一布气装置能够将通入第一蒸发器1的高温气体撕裂成微小气泡，微小气泡有利于充分和液体进行热交换。第一排料口13可以设置于第一蒸发器1的底部，第一排气口14可以位于第一蒸发器1的顶部或上部。第一排气口14可以连接引风机3，引风机3可以使第一蒸发器1内形成负压，从而使高温烟气从第一进气口12吸入第一蒸发器1。可以理解，从第一进气口12通入气体的温度高于从第一排气口14排出气体的温度，因此在第一排气口14设置引风机3可以不必选用耐高温的风机设置于第一进气口12。

第一进气口12连接有第一缓冲箱15，第一缓冲箱15设置有连通焚烧炉的管道，该管道连接于第一缓冲箱15的顶部，第一缓冲箱15沿水平方向的截面面积大于管道的横截面面积。第一缓冲箱15的沿水平方向的截面形状可以为矩形或圆形，管道的横截面形状为圆形，第一缓冲箱15沿水平方向的截面图案较短的边长或直径大于管道的直径，例如第一缓冲箱15沿水平方向的截面图案的较短的边长或直径大于管道直径的3倍。在设备停机时，第一蒸发器1内的待处理液可能沿管道向焚烧炉中回流，由于管道的温度较高，回流的液体在高温下容易局部蒸发、结晶，在管道内壁结垢而导致管道堵塞。第一缓冲箱15的截面面积较大，即使结垢也可以避免堵塞。

进一步地，第一缓冲箱15可以不使用管道而直接地连接于第一进气口12，从而避免连接第一缓冲箱15和第一进气口12的那部分管道结垢。第一缓冲箱15的顶部高于第一蒸发器1内液体的液面，例如第一缓冲箱15的顶部高于第一蒸发器1内待处理液的液面10厘米以上，避免回流的液体进入连接于第一缓冲箱15顶部的管道。

第一蒸发器1的罐底优选形成为锥形、喇叭形或斜坡形等倾斜结构，使待处理液经过一级浓缩后形成的一级浓缩液容易在重力作用下从第一蒸发器1底部的第一排料口13排出。第一排气口14可以连接焚烧炉(未示出)，使第一蒸发器1中蒸发产生的一级蒸发气体，例如可挥发有机物和水蒸气等气体，通入焚烧炉中被焚烧处理。

第二蒸发器2设置有第二进料口21、第二进气口22、第二排料口23和第二排气口24。第二进料口21可以位于第二蒸发器2的例如侧壁，第二进料口21连接第一排料口13，第二进料口21用于向第二蒸发器2中输送从第一排料口13排出的一级浓缩液。第二进气口22连接焚烧炉，用于将焚烧炉产生的高温气体通入第二蒸发器2。第二蒸发器2的内部设置有第二布气装置，第二布气装置连接第二进气口22，第二布气装置能够将通入第二蒸发器2的高温气体撕裂成微小气泡。第二排料口23可以设置于第二蒸发器2的底部，第二排气口24可以设置于第二蒸发器2的顶部或上部。第二排气口24可以连接引风机3，引风机3可以使第二蒸发器2内形成负压，从而使高温烟气从第二进气口22吸入第二蒸发器2。可以理解，从第二进气口22通入气体的温度高于从第二排气口24排出气体的温度，因此在第二排气口24设置引风机3可以不必选用耐高温的风机设置于第二进气口22。

第二进气口22连接有第二缓冲箱25，第二缓冲箱25设置有连通焚烧炉的管道，该管道连接于第二缓冲箱25的顶部，第二缓冲箱25沿管道径向的尺寸大于管道的直径，例如第二缓冲箱25沿管道径向的尺寸大于管道直径的3倍。在设备停机时，第二蒸发器2内的液体可能沿管道向焚烧炉中回流，由于管道的温度较高，回流的液体在高温下容易局部蒸发、结晶，在管道内壁结垢而导致管道堵塞。第二缓冲箱25沿管道径向的尺寸较大，即使结垢也可以避免堵塞。

进一步地，第二缓冲箱25不使用管道而直接地连接于第二进气口22，从而避免连接第二缓冲箱25和第二进气口22的那部分管道结垢。第二缓冲箱25的顶部高于第二蒸发器2内液体的液面，例如第二缓冲箱25的顶部高于第二蒸发器2内液体的液面10厘米以上，避免回流的液体进入连接于第二缓冲箱25顶部的管道。

第二蒸发器2的罐底优选形成为锥形、喇叭形或斜坡形等倾斜结构，使一级浓缩液经过二级浓缩后形成的二级浓缩液或盐泥容易在重力作用下从第二蒸发器2底部的第二排料口23排出。第二排气口24可以连接焚烧炉的烟气处理系统，使第二蒸发器2中蒸发产生的二级蒸发气体通入烟气处理系统进行净化处理。可以理解，第二排气口24可以直接通向外界大气，使第二蒸发器2中蒸发产生的二级蒸发气体排放到大气。

本发明的利用烟气热量的直接接触蒸发处理设备用于垃圾焚烧厂和/或热电厂，垃圾焚烧厂和/或热电厂中设置有焚烧炉，由焚烧炉产生高温烟气，高温烟气通过第一进气口12和第二进气口22通入第一蒸发器1和第二蒸发器2与液体直接接触进行蒸发。

可以理解，利用高温烟气中的热量对待处理液直接接触蒸发，省去了现有技术中的浸没燃烧蒸发时所使用的燃烧器，燃烧器的减少不仅降低了建设投资成本，而且降低了燃烧器所带来的安全风险，使运行管理更加便捷。

本发明采用焚烧炉的产生的高温烟气与液体进行直接接触蒸发，相比于间接接触蒸发降低了结垢风险，有利于蒸发的持续稳定进行。烟气与待蒸发液体直接接触的过程中，烟气中的污染物被吸收至液相，最终富集在最终浓缩液中，方便对污染物进行处理。

下面介绍利用烟气热量的直接接触蒸发处理设备的工作过程。

待处理液通过第一进料口11进入第一蒸发器1内，引风机3在第一蒸发器1内形成负压，使焚烧炉产生的高温烟气经第一缓冲箱15后通入第一蒸发器1，高温烟气的温度不低于200℃。待处理液在第一蒸发器1内和被第一布气装置撕裂的高温微小气泡接触换热，使待处理液进行一级浓缩，一级浓缩产生的一级蒸发气体经引风机3排出第一蒸发器1通入焚烧炉中进行处理，一级蒸发气体的温度低于100℃，例如大约90℃。一级浓缩产生的一级浓缩液通过第一排料口13排出第一蒸发器1，一级浓缩液的温度可以为例如85℃至95℃。一级浓缩液通过第二进料口21通入第二蒸发器2内，高温烟气经第二缓冲箱25后通入第二蒸发器2。一级浓缩液在第二蒸发器2内和被第二布气装置撕裂的高温微小气泡接触换热，一级浓缩液进行二级浓缩，二级浓缩产生的二级蒸发气体可以直接排放到大气或通入焚烧炉的烟气处理系统，二级蒸发气体的温度低于100℃，例如大约90℃。二级浓缩产生的二级浓缩液或盐泥通过第二排料口23排出第二蒸发器2进行收集。

可以理解，利用高温烟气的热量直接对液体进行加热，省去了现有技术中的浸没燃烧蒸发时所使用的燃烧器，燃烧器的减少不仅降低了建设投资成本，而且降低了燃烧器所带来的安全风险，使运行管理更加便捷。由于现有技术的浸没燃烧蒸发使用燃烧器，热量输入由可燃气体量决定，因此需要具有对燃烧过程实时控制的实时监测控制系统。由于在本发明中燃烧过程在焚烧炉中进行，远离蒸发罐没有爆炸的风险，因此简化了蒸发中的控制流程，在实际运行中管理方便。

在现有技术中当作为可燃气体的填埋气体来源受到限制时，需要由商品燃料替代，造成运行成本高昂且消耗大量能源。而本发明利用垃圾焚烧产生的高温烟气，对高温烟气加以利用，实现了垃圾处理场的两个二次污染源(高温烟气和高盐废水)的统一处理，达到了“以废治废”的效果，减少了可燃气体的使用，降低渗滤液处理的成本。

本发明采用两级蒸发器，依据通过两次蒸发出的第一蒸发气体和第二蒸发气体的性质的不同，可以分别通向焚烧炉进行焚毁和通向烟气处理系统进行污染物去除，分类控制相关挥发性污染物，提高蒸发的净化效率。

Claims (8)

1.一种利用烟气热量的直接接触蒸发处理设备，其特征在于，包括：

第一蒸发器(1)，所述第一蒸发器(1)设置有第一进料口(11)、第一排料口(13)、第一进气口(12)和第一排气口(14)，所述第一进料口(11)用于向所述第一蒸发器(1)中输送待处理液，所述第一进气口(12)用于接收焚烧炉排出的高温烟气，所述第一排气口(14)连接所述焚烧炉；以及

第二蒸发器(2)，所述第二蒸发器(2)设置有第二进料口(21)、第二排料口(23)、第二进气口(22)和第二排气口(24)，所述第二进气口(22)用于接收焚烧炉排出的高温烟气，所述第二进料口(21)连接所述第一排料口(13)，用于从所述第一蒸发器(1)接收所述待处理液在所述第一蒸发器(1)中蒸发而形成的一级浓缩液，所述第二排气口(24)连接所述焚烧炉的烟气处理系统或直接通向外界大气，

所述第一进气口(12)连接有第一缓冲箱(15)，所述第二进气口(22)连接有第二缓冲箱(25)，所述第一缓冲箱(15)和所述第二缓冲箱(25)设置有连通所述焚烧炉的管道，所述第一缓冲箱(15)和所述第二缓冲箱(25)沿水平方向的横截面面积大于所述管道的横截面面积。

2.根据权利要求1所述的利用烟气热量的直接接触蒸发处理设备，其特征在于，所述第一缓冲箱(15)不使用管道而直接地连接于所述第一进气口(12)，所述第二缓冲箱(25)不使用管道而直接地连接于所述第二进气口(22)。

3.根据权利要求1所述的利用烟气热量的直接接触蒸发处理设备，其特征在于，所述第一缓冲箱(15)的顶部高于所述第一蒸发器(1)内液体的液面，所述第二缓冲箱(25)的顶部高于所述第二蒸发器(2)内液体的液面。

4.根据权利要求1所述的利用烟气热量的直接接触蒸发处理设备，其特征在于，所述第一缓冲箱(15)沿水平方向的截面图案的较短的边长或直径大于所述管道直径的3倍。

5.根据权利要求1所述的利用烟气热量的直接接触蒸发处理设备，其特征在于，所述利用烟气热量的直接接触蒸发处理设备用于垃圾焚烧厂和/或热电厂，所述垃圾焚烧厂和/或所述热电厂中设置有所述焚烧炉，由所述焚烧炉产生高温烟气，所述高温烟气通过所述第一进气口(12)和所述第二进气口(22)通入所述第一蒸发器(1)和所述第二蒸发器(2)。

6.根据权利要求1所述的利用烟气热量的直接接触蒸发处理设备，其特征在于，所述第一排气口(14)和所述第二排气口(24)均安装引风机(3)，所述引风机(3)能够使所述第一蒸发器(1)和所述第二蒸发器(2)内形成负压，使所述高温烟气能够进入所述第一蒸发器(1)和所述第二蒸发器(2)。

7.一种利用烟气热量的直接接触蒸发处理方法，其特征在于，所述利用烟气热量的直接接触蒸发处理方法使用权利要求1至6中任一项所述的利用烟气热量的直接接触蒸发处理设备。

8.一种利用烟气热量的直接接触蒸发处理方法，其特征在于，所述利用烟气热量的直接接触蒸发处理方法使用权利要求1至6中任一项所述的利用烟气热量的直接接触蒸发处理设备，待处理液通过所述第一进料口(11)进入所述第一蒸发器(1)内，一部分高温烟气经所述第一缓冲箱(15)后通入所述第一蒸发器(1)，所述待处理液在所述第一蒸发器(1)内蒸发而进行一级浓缩，所述一级浓缩产生的一级蒸发气体经引风机(3)排出所述第一蒸发器(1)通入所述焚烧炉，所述一级浓缩产生的一级浓缩液通过所述第一排料口(13)排出，并且通过所述第二进料口(21)通入所述第二蒸发器(2)内，一部分所述高温烟气经所述第二缓冲箱(25)后通入所述第二蒸发器(2)，使得所述一级浓缩液在所述第二蒸发器(2)内蒸发而进行二级浓缩，所述二级浓缩产生的二级蒸发气体直接排放到大气或通入所述焚烧炉的烟气处理系统，所述二级浓缩产生的二级浓缩液或盐泥通过所述第二排料口(23)排出所述第二蒸发器(2)。

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