CN114620791B - 一种梯级利用烟气余热浓缩脱硫废水的系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种梯级利用烟气余热浓缩脱硫废水的系统,包括蒸发器、预热塔和脱硫塔;热源烟气分为两路,一路进入蒸发器作为蒸发热源,另一路进入脱硫塔进行脱硫处理;出脱硫塔的脱硫烟气在预热塔中对出脱硫塔的脱硫废水进行预热;出预热塔的预热后的脱硫废水进入蒸发器作为蒸发水源,所述预热后的脱硫废水在蒸发器中蒸发,完成蒸发的烟气排入所述脱硫塔进行脱硫处理。本发明综合考虑实际应用过程中热能的梯级利用以及脱硫废水的处理要求,充分利用除尘器后烟气的多级热量,实现脱硫废水与烟气的充分接触换热,避免了烟气、废水的直接排放造成的热量损失和成本提高问题。
Description
技术领域
本发明属于脱硫废水处理技术领域,特别涉及一种梯级利用烟气余热浓缩脱硫废水的系统。
背景技术
在工业生产中,钢铁、化工、燃煤发电等领域存在大量的烟气排放,这些烟气在换热除尘后一般为130℃,在脱硫后约80℃。烟气排放造成的热损失一般可占据锅炉热损失的7%左右,热能资源浪费严重。
与此同时,烟气中含有大量的硫化物、氮氧化物、粉尘等有害成份,直接排放会造成严重的大气污染,在排放前需要进行处理。目前主要采用的是石灰石-石膏湿法脱硫技术,脱硫后产生的废水处理是电厂的一大难题。脱硫废水成分复杂。含有大量的熔盐离子和固体物质,直接排放会造成不可逆转的环境污染问题,也很难净化提纯。
目前部分学者提出了多效及MVR蒸发技术对脱硫废水进行处理,消耗大量的熟石灰和碳酸钠,产生很多泥饼,且蒸发器存在结构堵塞危险。也有学者提出高温烟气余热蒸发脱硫废水技术,但是这项技术以牺牲锅炉效率为代价,且容易堵塞、腐蚀、后端除尘器。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点,本发明的目的在于提供一种梯级利用烟气余热浓缩脱硫废水的系统,综合考虑实际应用过程中的热能的梯级利用,以及脱硫废水的处理要求,充分利用除尘器后烟气的多级热量,通过蒸发塔以及预热塔,实现脱硫废水与烟气的充分接触换热,实现脱硫废水的预热以及浓缩处理。
为了实现上述目的,本发明采用的技术方案是:
一种梯级利用烟气余热浓缩脱硫废水的系统,包括蒸发器、预热塔和脱硫塔;热源烟气分为两路,一路进入蒸发器作为蒸发热源,另一路进入脱硫塔进行脱硫处理;出脱硫塔的脱硫烟气在预热塔中对出脱硫塔的脱硫废水进行预热;出预热塔的预热后的脱硫废水进入蒸发器作为蒸发水源,所述预热后的脱硫废水在蒸发器中蒸发,完成蒸发的烟气排入所述脱硫塔进行脱硫处理。
在一个实施例中,所述蒸发器包括壳体,所述壳体的底部设有浓缩液排出口,顶端设有与所述脱硫塔连接的烟气出口,侧壁设有高温烟气入口和循环水进口,内部设有与所述循环水进口连接的第一水管,所述第一水管上设有若干竖直向上的第一喷嘴,所述高温烟气入口处于所述第一喷嘴的下方,所述预热后的脱硫废水与所述循环水进口连通。
在一个实施例中,所述壳体的侧壁设有预热废水入口和循环水出口,所述预热废水入口位于循环水出口的下方,循环水出口位于高温烟气入口的下方,所述预热废水入口与所述预热塔连接,所述循环水出口通过外部管道与循环水进口连接,且在所述外部管道上设置有循环泵。
在一个实施例中,所述壳体内部设有第一除雾器,所述第一除雾器位于所述烟气出口下方。
在一个实施例中,所述浓缩液排出口每隔一定时间打开,将处理后的浓缩废水排出。
在一个实施例中,所述第一喷嘴位于所述蒸发器中下部,沿着所述蒸发器的径向等间距竖直向上布置且关于中轴线对称,所述第一喷嘴在烟气从所述高温烟气入口进入后开始喷射,脱硫废水液滴经所述第一喷嘴喷出后向上运动,与烟气流向相同,到达一定高度后向下运动,与烟气流向相反,脱硫废水液滴在向上向下运动的过程中始终与烟气进行换热,达到蒸发浓缩的目的。
在一个实施例中,所述进入蒸发器的烟气的管路上设置增压风机。
在一个实施例中,所述预热塔设有脱硫废气入口、脱硫废气出口、脱硫废水入口和预热废水出口,所述脱硫废水入口与预热塔内的第二水管连接,所述第二水管上设有若干竖直向下的第二喷嘴,所述脱硫废气入口位于所述第二喷嘴的下方。
在一个实施例中,所述脱硫废气出口下方设有第二除雾器,所述脱硫废气出口与大气直接相通。
在一个实施例中,所述第二喷嘴位于所述预热塔中上部,沿着所述预热塔的径向等间距布置且关于中轴线对称。
本发明所述热源烟气为工业生产排放的经除尘后的烟气,温度10~150℃,出脱硫塔的脱硫烟气温度为70~90℃。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
1.本发明利用脱硫后的烟气对脱硫废水进行预热,利用除尘器后的烟气对脱硫废水进行蒸发浓缩,运行成本几乎为零。
2.本发明的喷嘴布置方式,在蒸发器中,喷嘴竖直向上,增大了脱硫废水与烟气地接触时间,增强换热效果,充分利用了烟气的热量。
3.本发明将烟气热量分级利用,提高了能量利用率。在预热塔中利用脱硫后的烟气对废水进行预热,缩短了脱硫废水在蒸发塔中的升温时间,在蒸发塔中,利用脱硫前的烟气蒸发浓缩预热后的脱硫废水,提高了热量的利用效率。
4.本发明利用预热塔,一方面实现了脱硫后烟气热量的充分利用,另一方面,在预热塔中,烟气与脱硫废水进一步接触,烟气中的硫化物、氮氧化物、颗粒等有害物质进一步溶于废水中,减少了烟气中污染物的排放。
附图说明
图1是本发明梯级利用烟气余热浓缩脱硫废水的系统示意图。
图2是本发明第一喷嘴的布置方式结构示意图。
附图标记说明:1电除尘器;2增压风机;3蒸发器;4引风机;5预热塔;6水泵;7脱硫塔;8脱硫废水排出泵;9循环水泵;301壳体;302烟气出口;303高温烟气入口;304浓缩液排出口;305预热废水入口;306循环水出口;307循环水入口;308第一水管;309第一喷嘴;310第一除雾器;501脱硫废气入口;502脱硫废气出口;503脱硫废水入口;504预热废水出口;505第二除雾器;506第二水管;507第二喷嘴;701进烟口;702排烟口;703脱硫废水出口。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白,下面结合实施例和附图,对本发明做进一步的详细说明。本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明,并不作为对本发明的限定。
钢铁、化工、燃煤发电等工业生产产生的烟气,一般会经换热除尘和脱硫之后外排,其中,换热除尘后烟气的温度一般在130℃左右,而脱硫后的烟气温度仍可达到80℃左右。
为对这部分烟气的热能进行合理利用,本发明提供了一种梯级利用烟气余热浓缩脱硫废水的系统,参考图1,系统主要包括蒸发器3、预热塔5和脱硫塔7。
工业生产产生的烟气先经电除尘器1进行换热除尘,本发明以换热除尘后的烟气为热源烟气,对脱硫塔7产生的脱硫废水蒸发浓缩,整个回路分为烟气管路和脱硫废水管路。具体地,本发明将热源烟气分为两路:一路进入蒸发器3作为蒸发热源,另一路则正常进入脱硫塔7进行脱硫处理;出脱硫塔7的脱硫烟气和脱硫废水均进入预热塔5,利用脱硫烟气余热对脱硫废水进行预热,预热后的烟气外排,预热后的脱硫废水出预热塔5进入蒸发器3,作为蒸发水源在蒸发器3中蒸发,完成蒸发的烟气则排入脱硫塔7进行脱硫处理,而脱硫废水则在蒸发器3中被蒸发浓缩,由此实现了利用烟气预热浓缩处理脱硫废水的目的。
在本发明的一个实施例中,蒸发器3包括壳体301,壳体301的底部设有浓缩液排出口304,顶端设有烟气出口302,侧壁设有高温烟气入口303和循环水进口307,内部设有与循环水进口307连接的第一水管308,第一水管308上设有若干竖直向上的第一喷嘴309。浓缩液排出口304用于排出脱硫废水蒸发浓缩得到的浓缩液,其可设为锥口形状,便于汇聚外排。烟气出口302用于将完成蒸发后的烟气外排入脱硫塔7。高温烟气入口303用于接入热源烟气,示例地,为保障烟气的强度,可在进入蒸发器3的烟气的管路上设置增压风机2。循环水进口307和第一水管308用于向壳体301内送入脱硫废水,第一喷嘴309用于将脱硫废水向上喷入壳体301内,以与高温烟气入换热。显然,高温烟气入口303处于第一喷嘴309的下方。
进一步地,壳体301的侧壁还设有预热废水入口305和循环水出口306,此时,预热废水入口305与预热塔5连接,直接获取其预热后的脱硫废水,在连接管路上,可设置水泵6。循环水出口306则通过外部管道与循环水进口307连接,且在外部管道上设置有循环泵9。预热废水入口305位于循环水出口306的下方,循环水出口306位于高温烟气入口303的下方,即,预热的脱硫废水进入壳体301后先在低位暂存,再泵至高位从第一喷嘴309喷出。
进一步地,如图2所示,第一水管308采用环形管和直管,位于蒸发器3中下部,第一喷嘴309均匀布置在第一水管308上,沿着蒸发器3的径向等间距竖直向上布置且关于中轴线对称,保证雾化后的脱硫废水液滴在蒸发器3内部均匀分布,更好地与烟气换热。第一喷嘴309在烟气从高温烟气入口303进入后开始喷射,脱硫废水液滴经第一喷嘴309喷出后向上运动,与烟气流向相同,到达一定高度后向下运动,与烟气流向相反,脱硫废水液滴在向上向下运动的过程中始终与烟气进行换热,达到蒸发浓缩的目的。
进一步地,壳体301内部还设有第一除雾器310,第一除雾器310位于烟气出口302下方。
在蒸发器3,烟气通过高温烟气入口303进入壳体301后向上运动,此时,由循环泵9循环的脱硫废水经第一喷嘴309向上喷出,循环水与烟气充分混合接触,对流换热,烟气携带由水分蒸发的蒸汽向上流动,脱硫废水在动能耗尽后向下流动,再次与下方吹来的烟气二次换热,进一步蒸发浓缩。其中,循环水为脱硫废水流至壳体301底部后经循环泵9抽出的上层低浓度的脱硫废水,高浓度的脱硫废水在锥段部分经底部的浓缩液排出口304定期被排出。循环泵9抽出的脱硫废水不断循环喷淋,提高传热传质次数,进行多次浓缩,提高了塔的利用率,有效降低塔高。烟气携带蒸发后的水蒸气通过第一除雾器310除雾后,经烟气出口302进入脱硫塔7中进行脱硫处理,烟气中的水蒸气可以回收。
在本发明中,脱硫塔7为现有设备,例如,可采用技术成熟、常见常用的石灰石脱硫塔。脱硫塔7通过引风机4和脱硫废水排出泵8与预热塔5连接。具体地,脱硫塔7设有进烟口701、排烟口702、脱硫废水出口703,进烟口701分别与电除尘器1的出气端和烟气出口302连接。烟气脱硫后经引风机4进入预热塔5,从脱硫塔5引出的出口烟气温度在80℃左右,引出的脱硫废水在30℃左右。
在一个实施例中,预热塔5设有脱硫废气入口501、脱硫废气出口502、脱硫废水入口503和预热废水出口504,脱硫废气入口501通过引风机4与排烟口702连接,脱硫废气出口502与大气直接相通,脱硫废气出口502下方可设置第二除雾器505。脱硫废水入口503通过脱硫废水排出泵8与脱硫废水出口703连接,并连接预热塔5内的第二水管506,预热废水出口504通过水泵6与预热废水入口305连接。
在第二水管506上设有若干竖直向下的第二喷嘴507,脱硫废气入口501位于第二喷嘴507的下方,以使得脱硫废气与脱硫废水进行逆向换热。
示例地,第二喷嘴507位于预热塔5中上部,沿着预热塔5的径向等间距布置且关于中轴线对称。
在预热塔5中,脱硫废水经第二喷嘴507向下喷出,被物化成雾滴与脱硫烟气充分接触,对流换热,温度升高,并且烟气中的部分有害物质溶于脱硫废水,烟气得到进一步净化。预热后的脱硫废水在预热塔底部经水泵6抽出进入蒸发器3,烟气向上运动,经过第二除雾器505去除水分后直接排入大气。
在本发明中,第一除雾器310、第二除雾器505可采用丝网式、折流板式、或旋风管式除雾器,实现气流中分离液体的作用,其气液分离效率达到99%以上。第一喷嘴309、第二喷嘴507采用不锈钢或PVC耐磨、耐腐蚀雾化喷嘴,实现对水溶液高效雾化,进而达到气液均匀接触的目的。
在本发明中,水泵6、脱硫废水排出泵8、循环泵9均采用防腐蚀泵。
Claims (7)
1.一种梯级利用烟气余热浓缩脱硫废水的系统,其特征在于,包括蒸发器(3)、预热塔(5)和脱硫塔(7);热源烟气分为两路,一路进入蒸发器(3)作为蒸发热源,另一路进入脱硫塔(7)进行脱硫处理;出脱硫塔(7)的脱硫烟气在预热塔(5)中对出脱硫塔(7)的脱硫废水进行预热;出预热塔(5)的预热后的脱硫废水进入蒸发器(3)作为蒸发水源,所述预热后的脱硫废水在蒸发器(3)中蒸发,完成蒸发的烟气排入所述脱硫塔(7)进行脱硫处理;
所述蒸发器(3)包括壳体(301),所述壳体(301)的底部设有浓缩液排出口(304),顶端设有与所述脱硫塔(7)连接的烟气出口(302),侧壁设有高温烟气入口(303)和循环水进口(307),内部设有与所述循环水进口(307)连接的第一水管(308),所述第一水管(308)上设有若干竖直向上的第一喷嘴(309),所述高温烟气入口(303)处于所述第一喷嘴(309)的下方,所述壳体(301)的侧壁设有预热废水入口(305)和循环水出口(306),所述预热废水入口(305)位于循环水出口(306)的下方,循环水出口(306)位于高温烟气入口(303)的下方,所述预热废水入口(305)与所述预热塔(5)连接,所述循环水出口(306)通过外部管道与循环水进口(307)连接,且在所述外部管道上设置有循环泵(9);
所述热源烟气为工业生产排放的经除尘后的烟气,温度为120~150℃,出脱硫塔(7)的脱硫烟气温度为70~90℃。
2.根据权利要求1所述梯级利用烟气余热浓缩脱硫废水的系统,其特征在于,所述壳体(301)内部设有第一除雾器(310),所述第一除雾器(310)位于所述烟气出口(302)下方。
3.根据权利要求1所述梯级利用烟气余热浓缩脱硫废水的系统,其特征在于,所述浓缩液排出口(304)每隔一定时间打开,将处理后的浓缩废水排出。
4.根据权利要求1至3任一权利要求所述梯级利用烟气余热浓缩脱硫废水的系统,其特征在于,所述第一喷嘴(309)位于所述蒸发器(3)中下部,沿着所述蒸发器(3)的径向等间距竖直向上布置且关于中轴线对称,所述第一喷嘴(309)在烟气从所述高温烟气入口(303)进入后开始喷射,脱硫废水液滴经所述第一喷嘴(309)喷出后向上运动,与烟气流向相同,到达一定高度后向下运动,与烟气流向相反,脱硫废水液滴在向上向下运动的过程中始终与烟气进行换热,达到蒸发浓缩的目的。
5.根据权利要求1所述梯级利用烟气余热浓缩脱硫废水的系统,其特征在于,所述进入蒸发器(3)的烟气的管路上设置增压风机(2)。
6.根据权利要求1所述梯级利用烟气余热浓缩脱硫废水的系统,其特征在于,所述预热塔(5)设有脱硫废气入口(501)、脱硫废气出口(502)、脱硫废水入口(503)和预热废水出口(504),所述脱硫废水入口(503)与预热塔(5)内的第二水管(506)连接,所述第二水管(506)上设有若干竖直向下的第二喷嘴(507),所述脱硫废气入口(501)位于所述第二喷嘴(507)的下方。
7.根据权利要求6所述梯级利用烟气余热浓缩脱硫废水的系统,其特征在于,所述脱硫废气出口(502)下方设有第二除雾器(505),所述脱硫废气出口(502)与大气直接相通,所述第二喷嘴(507)位于所述预热塔(5)中上部,沿着所述预热塔(5)的径向等间距布置且关于中轴线对称。
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