CN113979506B - 一种新型废水蒸发结晶器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型废水蒸发结晶器，包括竖置式的蒸发器筒体，以及与蒸发器筒体配合的烟气机构和废水喷出机构；烟气机构包括烟气进口管道、旁路烟气进口管道和烟气出口管道，其中：烟气进口管道置于蒸发器筒体下部，旁路烟气进口管道置于蒸发器筒体中部，烟气出口管道置于蒸发器筒体顶部；废水喷出机构包括采用异位布置的双喷头，双喷头喷射方向对向布置；双喷头均置于蒸发结晶器筒体中心，分别为上部喷头和下部喷头，其中：下部喷头位于烟气进口管道上部，喷射方向朝上；上部喷头位于旁路烟气进口管道上部，喷射方向朝下。本发明通过引入高温烟气并强化其与废水液滴的蒸发换热，确保电厂废水的完全蒸发，以实现电厂的废水零排放。

Description

一种新型废水蒸发结晶器

技术领域

本发明涉及电厂废水烟道蒸发设备，尤其涉及一种应用于处理废水的利用省煤器后高温烟气对电厂废水进行蒸发结晶的设备。

背景技术

我国能源利用以煤为主要能源，我国6MW以上火电机组装机容量占比达到62.8%。现阶段火电仍是我国能源需求的根本保障，火电厂燃煤中SO₂排放量近乎占全国SO₂排放量的一半，目前国内外各大电厂采用的大多是石灰石-石膏湿法脱硫技术，该技术成熟而廉价，运行可靠，适用煤种范围广，但为了保证脱硫效率，减小腐蚀，必然会存在大量的脱硫废水需要及时地排出脱硫系统，采用合适且高效的脱硫废水处理技术是当今火电厂生存发展的关键。国内外燃煤电厂脱硫废水处理技术主要有：化学沉淀法、废水零排放技术、生物处理法三项技术。其中化学沉淀法建设投资高，出水仍然含有大量可溶性盐；生物处理法费用较高且受限于占地太大。废水零排放技术中处理废水一般分为三个阶段：预处理一浓缩减量一蒸发固化。预处理主要是通过去除废水中的悬浮物等杂质，可溶性盐以及重金属，来对废水进行软化处理，以防后续流程中出现堵塞等现象。浓缩减量的目的是减小后续蒸发处理量，其方式主要有热浓缩膜浓缩两种方式。蒸发固化一般采用蒸发塘、结晶系统，烟道处理等技术。通过蒸发固化可以将浓缩后的脱硫废水蒸发气化，并将杂质结晶外排，从而在理论上达到零排放。其中烟道处理技术利用烟气余热蒸发脱硫废水的废水零排放的新理念以其操作系统简单，费用低廉的优势，受到各大燃煤电厂的重视。

公告号为CN105621511A的发明专利公开了一种高效节能废水蒸发结晶器，包含有依次连通的蒸发管入口、入口法兰、入口室、入口气动挡板、蒸发管主体、出口气动挡板、出口室、出口法兰和蒸发管出口，连接蒸发管入口设置气体管道，所述气体管道连接在外部脱硝装置和空气预热器之间的烟道上，蒸发管出口与除尘器的入口烟道连通，蒸发管主体中设有废水喷头，废水喷头与预处理后的废水管道相连通。本发明提供了一种高效节能废水蒸发结晶器，从空气预热器前端引高温气体，增大了蒸发能效，即使电厂在较低的运行负荷下，或是空预器出口烟道较短以及较复杂的烟道结构形式下也能实现脱硫废水的完全蒸发，确保电厂废水零排放，并从本质上避免对锅炉原有设备的影响。

但是在使用该高效节能废水蒸发结晶器时，蒸发结晶器管道是横置于烟道管路中的，烟气内携带有大量的粉尘和蒸发结晶器内经过蒸发的结晶颗粒，会不可避免地受重力和浮升力影响，沾附至蒸发器内壁、管壁以及废水喷头上，且所述雾化喷头喷出的废水液滴也因受重力影响，沾附在壁面上，近而结渣结垢。蒸发结晶器内壁上大量的粉尘和结晶颗粒会降低烟气的流速，从而导致废水液滴的蒸发效率大幅降低，废水液滴无法在短时间内完成蒸发结晶，则导致废水液滴贴壁成膜结渣，最终在壁面不断堆结进一步恶化蒸发效率，形成恶性循环。且蒸发器内结晶颗粒仅随烟气流动至除尘器，易积存于烟路管道且对烟路管道产生磨损。蒸发结晶器内壁以及喷头上过多地结渣结垢就需要停机和拆卸来对此进行清理，进而浪费大量的人力物力和时间，使设备的稼动率大大降低。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种可有效防止壁面结渣结垢，进一步提高蒸发效率，并可方便进行清洗的竖置式新型废水蒸发结晶器。

为实现以上目的，本发明采用如下技术方案：

一种新型废水蒸发结晶器，包括竖置式的蒸发器筒体，以及与蒸发器筒体配合的烟气机构和废水喷出机构；

烟气机构包括烟气进口管道、旁路烟气进口管道和烟气出口管道，其中：烟气进口管道置于蒸发器筒体下部，旁路烟气进口管道置于蒸发器筒体中部，烟气出口管道置于蒸发器筒体顶部；

废水喷出机构包括采用异位布置的双喷头，双喷头喷射方向对向布置；双喷头均置于蒸发结晶器筒体中心，分别为上部喷头和下部喷头，其中：下部喷头位于烟气进口管道上部，喷射方向朝上；上部喷头位于旁路烟气进口管道上部，喷射方向朝下；

上部喷头和下部喷头分别通过废水管道与预处理后废水输送管道相连。

进一步的，所述烟气进口管道开置于蒸发器筒体壁面下部，烟气进口管道穿过蒸发器筒体并内弯转九十度方向朝上，在蒸发器筒体内形成位于筒体中心位置并方向朝上的烟气进口。

进一步的，所述烟气进口管道下侧开置有辅助排泄口，辅助排泄口位于蒸发器筒体外管道部分，辅助排泄口管径小于烟气进口管道管径。

进一步的，所述辅助排泄口与旁路烟气进口管道通过辅助管道连接，辅助管道上设有控制阀。

进一步的，所述旁路烟气进口管道开置于蒸发器筒体壁面中部，形成位于蒸发器筒体壁面的旁路烟气进口。

进一步的，所述旁路烟气进口管道处设置有入口调节阀，烟气出口管道处设有出口调节阀。

进一步的，所述烟气进口管道和旁路烟气进口管道均与进烟管道相连，进烟管道连接于烟气脱硝装置与空气预热器之间的管道；

烟气出口管道与排烟管道相连，排烟管道连接于除尘器入口前烟道。

进一步的，所述蒸发器筒体底部同轴设置有锥型底仓，锥型底仓底部可拆卸式连接有集料仓。

进一步的，所述蒸发器筒体顶部通过同轴布置的出口室与烟气出口管道相连，所述出口室截面积随着烟气流动方向逐渐减小，直至连接于烟气出口管道。

进一步的，所述上部喷头和下部喷头连接的废水管道上分别设有三通阀，两个三通阀的第一接口和第二接口分别接入对应的废水管道，两个三通阀的第三接口之间连接除垢管道，除垢管道上设有除垢溶液贮存装置，除垢溶液贮存装置两侧的除垢管道上均设有水泵。

本发明的有益效果：

本发明通过采用以上技术方案，提供了一种新型废水蒸发结晶器，通过引入高温烟气并强化其与废水液滴的蒸发换热，确保电厂废水的完全蒸发，以实现电厂的废水零排放。与现有技术相比，本发明具有如下优点：

1、本发明中蒸发结晶器筒体采用竖置结构，烟气入口开置于蒸发结晶器筒体下部和中部，烟气下进上出流动，利用高温烟气的浮升力，使中上部废水液滴与高温烟气充分接触换热并迅速蒸发，极大得提高了蒸发结晶的效率；结晶颗粒受重力作用下落置于集料仓内，足够的烟气入口的烟气流速和喷头的废水流速可以保证结晶颗粒不会回落于烟气入口管道内。

2、本发明中废水喷出机构采用双喷头异位布置，喷头采用喷雾射流可调控等型喷头，喷头喷射方向对向布置，配合烟气入口布置可使废水液滴与高温烟气充分接触，并迅速得进行传质和传热，保证了蒸发的效率。喷头在通入高温烟气时，喷射废水液滴完成蒸发结晶过程；在终止烟气流通后，可以喷射除垢溶液进行容器内清洁，结构简单，使用方便，大大地节省了人力和时间。

3、本发明中喷头通过废水管道和三通阀分别与除垢溶液贮存装置、预处理后废水输送管道相连接，除垢管道上设有水泵，保证了容器除垢清洁时除垢溶液的喷射循环。

4、本发明中旁路烟气入口与烟气出口设置有入口调节阀和出口调节阀，可根据蒸发器运行实际工况调整烟气流量和流速，保证容器内废水液滴迅速充分蒸发。在容器清洗期间，入口调节阀和出口调节阀可完全关闭，可做密封管路使用，无需拆卸，方便简捷。

5、本发明中集料仓灵活连接于容器下部的锥型底仓上，除理废水结晶颗粒更加方便容易，有效避免了结晶颗粒对烟路管道的损害以及烟气流动的阻碍；在进行容器清洗时可连接管道，使除垢溶液可以循环清洗，节省人力物力。

6、本发明中烟气入口下侧管道开置有辅助排泄口，在引入高温烟气进行蒸发结晶时，可以通过此通道调节烟气流量，将高温烟气引至旁路烟气入口管道；在进行容器清洗时可将清洗烟气管道内的除垢溶液与废料杂物由辅助排泄口排出。

7、本发明与锅炉系统相连，采用双烟道双喷头的竖置蒸发结晶器，将高温烟气从下部引入与锅炉废水蒸发换热，并将废水结晶颗粒、废渣等收于集料仓，使得废水雾滴迅速蒸发并析出结晶，有效防止了废水贴壁成膜，以及进一步结渣结垢，极大提高了蒸发效率。设备废水循环管路旁连有除垢溶液管道，无需拆卸即可对设备进行清洗和出除渣除垢，节约了大量人力和时间，使设备的稼动率大大提高。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图中：1、烟气出口管道，2、出口气动挡板，3、出口室，4、上部喷头，5、蒸发器筒体，6、入口气动挡板，7、旁路烟气进口管道，8、法兰，9、下部喷头，10、烟气进口管道，11、锥型底仓，12、集料仓，13、压力调节阀，14、三通阀，15、废水管道，16、水泵，17、除垢溶液贮存装置，18、水泵，19、压力调节阀，20、三通阀，21、法兰，22、辅助排泄口，23、法兰。

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。

具体实施方式的

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。

如图1所示，本实施例提供一种新型废水蒸发结晶器，包括竖置式的蒸发器筒体5，以及与蒸发器筒体配合的烟气机构和废水喷出机构。

烟气机构包括烟气进口管道10、旁路烟气进口管道7和烟气出口管道1，其中：烟气进口管道10置于蒸发器筒体5下部，旁路烟气进口管道7置于蒸发器筒体5中部，烟气出口管道1置于蒸发器筒体5顶部。

本发明中蒸发结晶器筒体采用竖置结构，烟气入口开置于蒸发结晶器筒体下部和中部，烟气下进上出流动，利用高温烟气的浮升力，使中上部废水液滴与高温烟气充分接触换热并迅速蒸发，极大得提高了蒸发结晶的效率；结晶颗粒受重力作用下落置于集料仓内，足够的烟气入口的烟气流速和喷头的废水流速可以保证结晶颗粒不会回落于烟气入口管道内。

本实施例中，烟气进口管道10开置于蒸发器筒体5壁面下部，烟气进口管道10穿过蒸发器筒体并内弯转九十度方向朝上，在蒸发器筒体5内形成位于筒体中心位置并方向朝上的烟气进口。烟气进口管道10的连接端设有法兰21。

本实施例中，旁路烟气进口管道7开置于蒸发器筒体5壁面中部，形成位于蒸发器筒体5壁面的旁路烟气进口。

本实施例中，蒸发器筒体5顶部通过同轴布置的出口室3与烟气出口管道1相连，所述出口3室截面积随着烟气流动方向逐渐减小，直至连接于烟气出口管道1。

本实施例中，烟气进口管道10和旁路烟气进口管道7均与进烟管道相连，进烟管道连接于烟气脱硝装置（图中未示意）与空气预热器（图中未示意）之间的管道；烟气出口管道1与排烟管道相连，排烟管道连接于除尘器入口前烟道（图中未示意）。

废水喷出机构包括采用异位布置的双喷头，双喷头喷射方向对向布置；双喷头均置于蒸发结晶器筒体5中心，分别为上部喷头4和下部喷头9，其中：下部喷头9位于烟气进口管道10上部，喷射方向朝上；上部喷头4位于旁路烟气进口管道7上部，喷射方向朝下。

上部喷头4和下部喷头9分别通过废水管道15与预处理后废水输送管相连，两路废水管道15上还分别设有压力调节阀13和压力调节阀19。

本发明中废水喷出机构采用双喷头异位布置，喷头采用喷雾射流可调控等型喷头，喷头喷射方向对向布置，配合烟气入口布置可使废水液滴与高温烟气充分接触，并迅速得进行传质和传热，保证了蒸发的效率。喷头在通入高温烟气时，喷射废水液滴完成蒸发结晶过程；在终止烟气流通后，可以喷射除垢溶液进行容器内清洁，结构简单，使用方便，大大地节省了人力和时间。

本实施例中，上部喷头4和下部喷头9连接的废水管道15上分别设有三通阀14、20，两个三通阀14、20的第一接口和第二接口分别接入对应的废水管道15，两个三通阀14、20的第三接口之间连接除垢管道，除垢管道上设有除垢溶液贮存装置17，除垢溶液贮存装置17两侧的除垢管道上均设有水泵16、18。

本发明中喷头通过废水管道和三通阀分别与除垢溶液贮存装置、预处理后废水输送管道相连接，除垢管道上设有水泵，保证了容器除垢清洁时除垢溶液的喷射循环。

本实施例中，旁路烟气进口管道7处设置有入口气动挡板6，烟气出口管道1处设有出口气动挡板2，进口气动挡板6以及出口气动挡板2为可拆卸布置。

本发明中旁路烟气入口管道7与烟气出口管道1设置有入口气动挡板6和出口气动挡板2，可根据蒸发器运行实际工况调整烟气流量和流速，保证容器内废水液滴迅速充分蒸发。在容器清洗期间，入口调节阀和出口调节阀可完全关闭，可做密封管路使用，无需拆卸，方便简捷。

本实施例中，蒸发器筒体5底部同轴设置有锥型底仓11，锥型底仓11底部可拆卸式连接有集料仓12。

本发明中集料仓灵活连接于容器下部的锥型底仓上，除理废水结晶颗粒更加方便容易，有效避免了结晶颗粒对烟路管道的损害以及烟气流动的阻碍；在进行容器清洗时可连接管道，使除垢溶液可以循环清洗，节省人力物力。

本实施例中，烟气进口管道10下侧开置有辅助排泄口22，辅助排泄口22位于蒸发器筒体5外管道部分，辅助排泄口22管径小于烟气进口管道管径。辅助排泄口22的连接端设有法兰23。

进一步的，辅助排泄口22与旁路烟气进口管道7通过辅助管道（图中未示意）连接，辅助管道上设有控制阀，辅助排泄口22可辅助调节烟气流量至旁路烟气进口管道。

本发明在烟气入口下侧管道开置有辅助排泄口22，在引入高温烟气进行蒸发结晶时，可以通过此通道调节烟气流量，将高温烟气引至旁路烟气入口管道；在进行容器清洗时可将清洗烟气管道内的除垢溶液与废料杂物由辅助排泄口排出。

本发明的工作原理如下：

本实施例的蒸发结晶器在运行时，自烟气脱硝装置与空气预热器之间的管道出来的烟气经过烟气入口管道10进入蒸发器筒体5，所抽取的旁路烟气从旁路烟气入口管道7自蒸发器筒体5中部进入，设备进出口所在的入口气动挡板6和出口气动挡板2控制烟气流量与流速，保证容器内废水液滴迅速充分蒸发，烟气入口管道下方辅助排泄口22可辅助调节烟气流量至旁路烟气入口。

电厂废水经过预处理后从蒸发器筒体5上下两侧对向喷射废水雾滴，废水管道上的压力调节阀13、19调节控制废水压力，保证合适的废水喷头压力，由于高温烟气由下侧进入，下部喷头9废水雾滴喷出后迅速蒸发进行传热传质，喷出的废水雾团犹如置于焰口般，被烟气的高温热流烘烤与托升，废水雾滴与高温烟气充分接触进行换热，随着烟气不断在蒸发结晶器内爬升，遭遇上部喷头4二次喷射的废水雾滴，减缓了高温烟气与废水雾滴混合烟气的强势气流速度，延长了烟气与废水雾滴的换热时间，进一步提升了废水的蒸发率，同时减缓了混合烟气的强大气流对结晶颗粒的浮升阻力影响，为结晶颗粒的下落收集提供了预备条件。旁路烟气的投入可保证上部喷头喷出的废水雾滴能够瞬间蒸发结晶，避免液滴贴壁成膜，进而结渣结垢。废水蒸发结晶后的结晶颗粒于重力以及流场的搅乱扰流作用下落至集料仓内，而合适的烟气流速与下方喷头的喷头压力可以避免结晶颗粒回落到烟气入口管道内。经过换热烟气由上部出口室进入烟气出口管道送至除尘装置前管道。

设备停机清洗时，三通阀14、20内关闭废水来流通道，打开除垢溶液管道，除垢溶液经水泵加压送入蒸发器筒体内喷头进行喷射冲洗，废水管道上压力调节阀进行辅助调节废水流量和废水压力。喷头上下布置可对蒸发结晶器内壁面、管壁全方位进行充分的冲洗。入口气动挡板6和出口气动挡板2与法兰可对各管道进行密封，辅助排泄口22可将清洗烟气管道内的除垢溶液与废料杂物由此排出。锥型底仓11下部可置废渣水箱（池）对除垢后溶液进行静置沉淀，将除垢溶液再次抽取循环利用，节约成本。

本发明与锅炉系统相连，采用双烟道双喷头的竖置蒸发结晶器，将高温烟气从下部引入与锅炉废水蒸发换热，并将废水结晶颗粒、废渣等收于集料仓，使得废水雾滴迅速蒸发并析出结晶，有效防止了废水贴壁成膜，以及进一步结渣结垢，极大提高了蒸发效率。设备废水循环管路旁连有除垢溶液管道，无需拆卸即可对设备进行清洗和出除渣除垢，节约了大量人力和时间，使设备的稼动率大大提高。

本发明通过引入高温烟气并强化其与废水液滴的蒸发换热，确保电厂废水的完全蒸发，以实现电厂的废水零排放。

以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

如果本文中使用了“第一”、“第二”等词语来限定零部件的话，本领域技术人员应该知晓：“第一”、“第二”的使用仅仅是为了便于描述本发明和简化描述，如没有另外声明，上述词语并没有特殊的含义。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗指所指的装置或元件必须具有特定的方位、为特定的方位构造和操作，因而不能理解为对本发明保护内容的限制。

Claims (3)

1.一种新型废水蒸发结晶器，其特征在于：包括竖置式的蒸发器筒体，以及与蒸发器筒体配合的烟气机构和废水喷出机构；

所述蒸发器筒体底部同轴设置有锥型底仓，锥型底仓底部可拆卸式连接有集料仓；

烟气机构包括烟气进口管道、旁路烟气进口管道和烟气出口管道，其中：烟气进口管道置于蒸发器筒体下部，旁路烟气进口管道置于蒸发器筒体中部，烟气出口管道置于蒸发器筒体顶部；

所述旁路烟气进口管道处设置有入口调节阀，烟气出口管道处设有出口调节阀；

所述烟气进口管道开置于蒸发器筒体壁面下部，烟气进口管道穿过蒸发器筒体并内弯转九十度方向朝上，在蒸发器筒体内形成位于筒体中心位置并方向朝上的烟气进口；

所述旁路烟气进口管道开置于蒸发器筒体壁面中部，形成位于蒸发器筒体壁面的旁路烟气进口；

所述烟气进口管道下侧开置有辅助排泄口，辅助排泄口位于蒸发器筒体外管道部分，辅助排泄口管径小于烟气进口管道管径；

所述辅助排泄口与旁路烟气进口管道通过辅助管道连接，辅助管道上设有控制阀；

所述烟气进口管道和旁路烟气进口管道均与进烟管道相连，进烟管道连接于烟气脱硝装置与空气预热器之间的管道；

所述蒸发器筒体顶部通过同轴布置的出口室与烟气出口管道相连；烟气出口管道与排烟管道相连，排烟管道连接于除尘器入口前烟道；

废水喷出机构包括采用异位布置的双喷头，双喷头喷射方向对向布置；双喷头均置于蒸发结晶器筒体中心，分别为上部喷头和下部喷头，其中：下部喷头位于烟气进口管道上部，喷射方向朝上；上部喷头位于旁路烟气进口管道上部，喷射方向朝下；

上部喷头和下部喷头分别通过废水管道与预处理后废水输送管道相连；两路废水管道上还分别设有压力调节阀；

蒸发结晶器在运行时，自烟气脱硝装置与空气预热器之间的管道出来的烟气经过烟气进口管道进入蒸发器筒体，所抽取的旁路烟气从旁路烟气进口管道自蒸发器筒体中部进入，设备进出口所在的入口调节阀和出口调节阀控制烟气流量与流速，保证容器内废水液滴迅速充分蒸发，烟气进口管道下方辅助排泄口可辅助调节烟气流量至旁路烟气进口管道；

电厂废水经过预处理后从蒸发器筒体上下两侧对向喷射废水雾滴，废水管道上的压力调节阀调节控制废水压力，保证合适的废水喷头压力，由于高温烟气由下侧进入，下部喷头废水雾滴喷出后迅速蒸发进行传热传质，喷出的废水雾团犹如置于焰口般，被烟气的高温热流烘烤与托升，废水雾滴与高温烟气充分接触进行换热，随着烟气不断在蒸发结晶器内爬升，遭遇上部喷头二次喷射的废水雾滴，减缓了高温烟气与废水雾滴混合烟气的强势气流速度，延长了烟气与废水雾滴的换热时间，进一步提升了废水的蒸发率，同时减缓了混合烟气的强大气流对结晶颗粒的浮升阻力影响，为结晶颗粒的下落收集提供了预备条件；旁路烟气的投入可保证上部喷头喷出的废水雾滴能够瞬间蒸发结晶，避免液滴贴壁成膜，进而结渣结垢；废水蒸发结晶后的结晶颗粒于重力以及流场的搅乱扰流作用下落至集料仓内，而合适的烟气流速与下方喷头的喷头压力可以避免结晶颗粒回落到烟气进口管道内；经过换热烟气由上部出口室进入烟气出口管道送至除尘装置前管道。

2.根据权利要求1所述的新型废水蒸发结晶器，其特征在于：所述出口室截面积随着烟气流动方向逐渐减小，直至连接于烟气出口管道。

3.根据权利要求1所述的新型废水蒸发结晶器，其特征在于：所述上部喷头和下部喷头连接的废水管道上分别设有三通阀，两个三通阀的第一接口和第二接口分别接入对应的废水管道，两个三通阀的第三接口之间连接除垢管道，除垢管道上设有除垢溶液贮存装置，除垢溶液贮存装置两侧的除垢管道上均设有水泵。