CN114573061B - 基于自然通风湿式冷却塔的外置式脱硫废液处理系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种基于自然通风湿式冷却塔的外置式脱硫废液处理系统，该系统包括设置在自然通风湿式冷却塔外部的闭式蒸发塔，闭式蒸发塔包括：入口，入口设置在闭式蒸发塔下部的侧壁上；出口，出口设置在淋水装置上方；废液池；蒸发塔喷洒装置，蒸发塔喷洒装置位于闭式蒸发塔上部，在出口下方；泵，泵一端连接到设置在废液池处的废液循环管，另一端连接到蒸发塔喷洒装置；换热器，换热器设置在蒸发塔喷洒装置下方，换热器由淋水装置供水。

Description

基于自然通风湿式冷却塔的外置式脱硫废液处理系统

技术领域

本发明涉及火力发电脱硫废液处理，更具体地说，涉及一种基于自然通风湿式冷却塔的外置式脱硫废液处理系统。

背景技术

自然通风冷却塔是一种工业冷却设备，广泛应用于火电厂。按照冷却方式，自然通风冷却塔可分为湿式冷却塔和间接空冷塔。湿式冷却塔是通过空气与水的直接接触，利用蒸发，将高温水所含的废热排入大气中；间接空冷塔，高温水在散热器内的管道中循环流动，利用空冷散热器，将高温水所含的废热排入大气。湿式冷却塔广泛应用于我国南方和东北地区，而间接空冷塔广泛应用于水资源短缺的西北地区。根据是否有集水池，分为湿式常规冷却塔和湿式高位收水冷却塔。

近年来，随着我国环保要求的提高，新建火电厂均需同步建设脱硫装置，目前应用最为广泛的脱硫方法是石灰石-石膏湿法脱硫工艺，由于脱硫过程中浆液与烟气充分接触，使脱硫系统排水中含有较高浓度的盐分和重金属，因此如何处理和利用这部分污染最严重的水，是电厂实现废液零排放的关键。

对脱硫废液处理的关键步骤是使其蒸发结晶，最终达到零排放。浓缩结晶技术包括：机械蒸汽压缩(MVR)再循环技术、正渗透(MBC)浓缩技术、电离子膜(电渗析)浓缩技术。上述脱硫废液处理技术的投资大、且运行成本高，以30t/h的设备为例，按照二级软化沉淀预处理考虑，设备投资费用约7000～7500万元，处理脱硫废液成本约100～200元/t。

此外，为了对脱硫废液进行处理，火电厂通常需单独建设脱硫废液设施，增加了占地面积。

针对上述脱硫废液处理成本高的问题，由中国电力工程顾问集团中南电力设计院有限公司张春琳等人于2016年12月5日递交的中国发明专利申请CN201611100990.1公开了一种适用于间接空冷塔的脱硫废液处理一体化设施。该发明通过将一个机力通风蒸发塔布置在间接空冷塔内部，在蒸发塔内喷洒脱硫废液，塔内高温、低湿的空气为蒸发提供条件，克服了现有技术脱硫废液处理工艺投资高、运行成本高的缺点。

然而，我国南方和东北地区大多采用湿式冷却塔进行冷却，但是目前并不存在利用自然通风湿式冷却塔进行脱硫废液处理的系统或方法。

在该部分中公开的以上信息仅用于理解发明构思的背景，因此，可能包含不构成现有技术的信息。

发明内容

为了解决现有技术中脱硫废液处理成本高，难于实施且容易造成污染等问题，本发明提供了一种创新的基于自然通风湿式冷却塔的外置式脱硫废液处理系统，该系统适用于采用自然通风湿式冷却塔的火力发电厂，利用自然通风冷却塔的特性有效降低脱硫废液处理成本、避免脱硫废液对冷却塔造成污染且易于实施。

本发明提供一种基于自然通风湿式冷却塔的外置式脱硫废液处理系统，所述自然通风湿式冷却塔包括：冷却塔壳体；支撑所述冷却塔壳体的支柱；冷却塔壳体下方的进风口；位于冷却塔壳体的顶部处的出风口；在所述自然通风湿式冷却塔内从上到下依次布置的收水器、淋水装置、淋水填料和集水池。

所述基于自然通风湿式冷却塔的外置式脱硫废液处理系统包括设置在所述自然通风湿式冷却塔外部的闭式蒸发塔，所述闭式蒸发塔包括：入口，所述入口设置在所述闭式蒸发塔下部的侧壁上；出口，所述出口设置在所述淋水装置上方；废液池；蒸发塔喷洒装置，所述蒸发塔喷洒装置位于所述闭式蒸发塔上部，在所述出口下方；泵，所述泵一端连接到设置在所述废液池处的废液循环管，另一端连接到所述蒸发塔喷洒装置；换热器，所述换热器设置在所述蒸发塔喷洒装置下方，所述换热器由所述淋水装置供水。

在一优选实施方式中，所述闭式蒸发塔的入口由连接到所述闭式蒸发塔下部的侧壁上一个或多个通风管道构成。

在一优选实施方式中，所述换热器采用换热盘管形式，包括进水口和出水口，所述换热器的进水口由所述淋水装置进行给水。

在一优选实施方式中，所述换热器的进水口连接到所述淋水装置的配水管，所述换热器的出水口伸出到所述闭式蒸发塔外部并将水排入到所述集水池。

在一优选实施方式中，所述闭式蒸发塔还包括位于所述蒸发塔喷洒装置与所述出口之间的另外的收水器。

在一优选实施方式中，所述闭式蒸发塔通过顶部的导风管连接到所述自然通风湿式冷却塔。

在一优选实施方式中，所述闭式蒸发塔还包括位于所述换热器与蒸发塔喷洒装置之间的蒸发塔填料。

在一优选实施方式中，所述闭式蒸发塔还包括上部的风筒。

在一优选实施方式中，所述系统还包括设置在所述入口处的预热器和或风机。

在一优选实施方式中，所述系统还包括废液供给管，所述废液供给管将待蒸发的脱硫废液引入所述废液池中，所述废液池位于所述闭式蒸发塔的底部处。

根据本发明所提供的一种基于自然通风湿式冷却塔的外置式脱硫废液处理系统，具有以下有益效果：

(1)负压利用。蒸发塔的出口与自然通风湿式冷却塔淋水区上方内部环境空气连通，即，出口处空气压力为负压；而蒸发塔的入口与外部环境空气连通，即，入口处空气压力为大气压(可近似为0Pa)。因此，在没有风机提供动力的情况下，蒸发塔入口与出口处的压差使得空气自然流入蒸发塔，这实现了节能目的。

(2)废热利用。由于蒸发塔内设置了换热盘管形式的换热器，换热器由自然通风湿式冷却塔的淋水装置供给高温循环水，充分利用自然通风冷却塔中的高温循环水的废热进行蒸发，实现了废热利用的目的。

(3)蒸发效率高。脱硫废液借助泵从废液池供应至蒸发塔喷洒装置，由蒸发塔喷洒装置喷淋至蒸发塔填料上、掉落至换热盘管上、经换热器进行热交换，再掉落返回至废液池，如此循环往复，实现了脱硫废液在蒸发塔内的循环流动。从入口引入的环境空气向上经换热盘管、蒸发塔填料、喷淋区和收水器之后，经由导风管从出口逸出。一方面，在循环流动过程中，脱硫废液不断吸收换热盘管内高温循环水的热量，脱硫废液的温度逐渐升高，直至逼近理论最高温度。另一方面，从入口引入的环境空气向上经换热盘管加热至热空气，经换热盘管加热的热空气在蒸发塔内额外设置的蒸发塔填料区内与脱硫废液以水膜的形式与进行热交换，进一步热空气在喷淋区与喷洒的脱硫废液进行热交换。整个过程使得脱硫废液蒸发效率高。

(4)提高了冷却能力。由于自然通风湿式冷却塔的部分循环水进入了蒸发塔内的换热盘管，其热量被脱硫废液和空气吸收，即蒸发塔协助自然通风冷却塔对循环水进行了冷却，这提高了系统的冷却能力。

(5)近零污染：自然通风湿式冷却塔的收水器与闭式蒸发塔的收水器的双重收水器布置起到了双重防护的作用，能有效防止自然通风湿式冷却塔内及其循环水受到闭式蒸发塔中的脱硫废液飘滴的污染。

(6)易实施。将闭式蒸发塔搁置在自然通风湿式冷却塔外，操作性强。

(7)投资成本少、运行费用低。

附图说明

在下文中将参照附图更完全地描述本发明的一些示例实施例；然而，本发明可以以不同的形式体现，不应当被认为限于本文所提出的实施例。相反，附图与说明书一起例示本发明的一些示例实施例，并用于解释本发明的原理和方面。

在图中，为了例示清楚，尺寸可能被夸大。贯穿全文，相同的附图标记指代相同的元件。

图1例示根据本发明优选实施例的基于自然通风湿式冷却塔的外置式脱硫废液处理系统。

图中：

100-基于自然通风湿式冷却塔的外置式脱硫废液处理系统；101-冷却塔壳体；102-支柱；103-进风口；104-出风口；105-收水器；106-淋水装置(包括配水管和淋水喷头)；107-淋水填料；108-集水池；

200-闭式蒸发塔，201-入口；202-出口；203-废液池，204-蒸发塔喷洒装置，205-泵，206-换热器；207-收水器；208-导风管；209-蒸发塔填料；210-风筒；211-预热器；P-废液供给管；WP-废液循环管；P1-进水口；P2-出水口。

具体实施方式

在下面的详细描述中，本发明的某些示例性实施例简单地通过例示的方式被示出和描述。

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

图1例示根据本发明第一优选实施例的基于自然通风湿式冷却塔的外置式脱硫废液处理系统100。

通常，如图1所示，自然通风湿式冷却塔包括：冷却塔壳体101、支撑冷却塔壳体的支柱102、冷却塔壳体101下方的进风口103和位于冷却塔壳体101的顶部处的出风口104。在自然通风湿式冷却塔内从上到下依次布置的收水器105、淋水装置106、淋水填料107和集水池108。

基于自然通风湿式冷却塔的外置式脱硫废液处理系统100包括设置在自然通风湿式冷却塔内的闭式蒸发塔200。闭式蒸发塔200包括：入口201、出口202、废液池203、蒸发塔喷洒装置204、泵205和换热器206。

参照图1，闭式蒸发塔200的入口201设置在闭式蒸发塔200下部的侧壁上，以与外部环境空气连通。在一实施例中，闭式蒸发塔200的入口201可以是设置在闭式蒸发塔200下部的侧壁上的一个或多个开口。在一替代实施例中，闭式蒸发塔200的入口201由连接到闭式蒸发塔200下部的侧壁上的一个或多个通风管道构成。多个通风管道沿闭式蒸发塔200下部的侧壁隔开。

闭式蒸发塔200的出口202设置在淋水装置106上方，并且与自然通风湿式冷却塔淋水区上方的内部环境空气连通。优选地，闭式蒸发塔200的出口202设置在自然通风湿式冷却塔的收水器105与淋水装置106之间。在一替代实施例中，闭式蒸发塔200的出口202也可以设置在收水器105上方。

闭式蒸发塔200的入口201与环境空气连通，入口201处空气压力为大气压(可近似为0Pa)。闭式蒸发塔200的出口202与自然通风湿式冷却塔淋水区上方内部环境空气连通，出口202处的空气压力为负。因此在没有风机提供动力时，闭式蒸发塔200的入口201与出口202处的压差使得空气自然流入蒸发塔，这实现了节能目的。

蒸发塔喷洒装置204位于闭式蒸发塔200上部，在出口202下方。泵205一端连接到设置在废液池203处的废液循环管WP，另一端连接到蒸发塔喷洒装置204，实现脱硫废水在闭式蒸发塔200中的循环。换热器206设置在蒸发塔喷洒装置204下方，换热器206由淋水装置106供水，并与由蒸发塔喷洒装置204喷洒的脱硫废液进行间接的热交换。

换热器206采用换热盘管形式，包括进水口P1和出水口P2，换热器206的进水口P1由淋水装置106进行给水。

具体地，在图1所示的基于自然通风湿式冷却塔的外置式脱硫废液处理系统100中，换热器206的进水口P1连接到淋水装置106的配水管，换热器206的出水口P2伸出到闭式蒸发塔200外部并将水排入到集水池108。

闭式蒸发塔200还包括位于蒸发塔喷洒装置204与出口202之间的另外的收水器207。自然通风湿式冷却塔的收水器105与闭式蒸发塔200的收水器207起到双重防护作用，能有效防止自然通风湿式冷却塔内及其循环水免受闭式蒸发塔200中的脱硫废液飘滴的污染。

闭式蒸发塔200通过顶部的导风管208连接到自然通风湿式冷却塔。

闭式蒸发塔200还包括位于蒸发塔喷洒装置204与换热器206之间的蒸发塔填料209，由蒸发塔喷洒装置204喷淋的脱硫废液经过蒸发塔填料形成水膜，脱硫废液以水膜形式与换热盘管形式的换热器206中的高温循环水进行热交换，使得脱硫废水的蒸发效率高。

闭式蒸发塔200还包括上部的风筒210。在一实施例中，风筒210采用圆柱形形式，风筒210的直径沿高度方向不变。然而，本发明不限于此。例如，在一替代实施例中，风筒210也可以为截头圆锥形形式。

在图1所示的示例中，脱硫废液从蒸发塔喷洒装置204喷淋至蒸发塔填料209上、掉落至换热盘管形式的换热器206上、掉落至废液池203，然后在泵205作用下回至蒸发喷洒装置204，实现了循环流动。从入口201引入的环境空气向上经换热盘管形式的换热器206、蒸发塔填料209、喷淋区和收水器207之后，经由导风管208从出口202逸出。一方面，在循环流动过程中，脱硫废液不断吸收换热盘管内高温循环水的热量，脱硫废液的温度逐渐升高，直至逼近理论最高温度。另一方面，从入口201引入的环境空气向上经换热盘管加热至热空气，经换热盘管加热的热空气在蒸发塔内额外设置的蒸发塔填料209区内与脱硫废液以水膜的形式与进行热交换，进一步热空气在喷淋区与喷洒的脱硫废液进行热交换。整个过程使得脱硫废液蒸发效率高。

闭式蒸发塔200还可以包括设置在入口201处的预热器211，对进入闭式蒸发塔200的空气流进行预热，进一步提高蒸发效率。优选地，闭式蒸发塔200也可以包括设置在入口201处的风机(未示出)，进一步加速空气流动。

废液池203位于闭式蒸发塔101的底部处。闭式蒸发塔200还包括废液供给管P，废液供给管P将待蒸发的脱硫废液引入废液池203中。

尽管本文已经描述了某些示例性实施例和实施方式，但是如本领域技术人员将认识到的那样，附图和描述为示例性而非限制性的，所描述的实施例可以以各种不同的方式修改，所有这些都不脱离本发明的精神或范围。因此，本发明构思不限于这种实施例，而是限于所附权利要求的较宽范围以及对本领域的普通技术人员显而易见的各种明显的修改和等同布置。

Claims (8)

1.一种基于自然通风湿式冷却塔的外置式脱硫废液处理系统（100），所述自然通风湿式冷却塔包括：冷却塔壳体（101）；支撑所述冷却塔壳体的支柱（102）；冷却塔壳体（101）下方的进风口（103）；位于冷却塔壳体（101）的顶部处的出风口（104）；在所述自然通风湿式冷却塔内从上到下依次布置的收水器（105）、淋水装置（106）、淋水填料（107）和集水池（108），其特征在于：

所述基于自然通风湿式冷却塔的外置式脱硫废液处理系统（100）包括设置在所述自然通风湿式冷却塔外部的闭式蒸发塔（200），所述闭式蒸发塔（200）包括：

入口（201），所述入口（201）设置在所述闭式蒸发塔（200）下部的侧壁上，所述入口与外部环境空气连通；

出口（202），所述出口（202）设置在所述淋水装置（106）上方，并且与自然通风湿式冷却塔淋水区上方的内部环境空气连通；

废液池（203）；

蒸发塔喷洒装置（204），所述蒸发塔喷洒装置（204）位于所述闭式蒸发塔（200）上部，在所述出口（202）下方；

泵（205），所述泵（205）一端连接到设置在所述废液池（203）处的废液循环管（WP），另一端连接到所述蒸发塔喷洒装置（204）；

换热器（206），所述换热器（206）设置在所述蒸发塔喷洒装置（204）下方，所述换热器（206）由所述淋水装置（106）供水，所述换热器（206）的进水口（P1）连接到所述淋水装置（106）的配水管，所述换热器（206）的出水口（P2）伸出到所述闭式蒸发塔（200）外部并将水排入到所述集水池（108），

所述闭式蒸发塔（200）通过顶部的导风管（208）连接到所述自然通风湿式冷却塔。

2.根据权利要求1所述的基于自然通风湿式冷却塔的外置式脱硫废液处理系统（100），其特征在于，所述闭式蒸发塔（200）的入口（201）由连接到所述闭式蒸发塔（200）下部的侧壁上一个或多个通风管道构成。

3.根据权利要求1所述的基于自然通风湿式冷却塔的外置式脱硫废液处理系统（100），其特征在于，所述换热器（206）采用换热盘管形式，包括进水口（P1）和出水口（P2），所述换热器（206）的进水口（P1）由所述淋水装置（106）进行给水。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的基于自然通风湿式冷却塔的外置式脱硫废液处理系统（100），其特征在于，所述闭式蒸发塔（200）还包括位于所述蒸发塔喷洒装置（204）与所述出口（202）之间的另外的收水器（207）。

5.根据权利要求1-3中任一项所述的基于自然通风湿式冷却塔的外置式脱硫废液处理系统（100），其特征在于，所述闭式蒸发塔（200）还包括位于所述换热器（206）与蒸发塔喷洒装置（204）之间的蒸发塔填料（209）。

6.根据权利要求1-3中任一项所述的基于自然通风湿式冷却塔的外置式脱硫废液处理系统（100），其特征在于，所述闭式蒸发塔（200）还包括设置在所述蒸发塔喷洒装置（204）上部的风筒（210）。

7.根据权利要求1-3中任一项所述的基于自然通风湿式冷却塔的外置式脱硫废液处理系统（100），其特征在于，还包括设置在所述入口（201）处的预热器（211）和或风机。

8.根据权利要求1-3中任一项所述的基于自然通风湿式冷却塔的外置式脱硫废液处理系统（100），其特征在于，还包括废液供给管（P），所述废液供给管（P）将待蒸发的脱硫废液引入所述废液池（203）中，所述废液池（202）位于所述闭式蒸发塔（200）的底部处。