CN114656005A - 基于自然通风湿式冷却塔的内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内置式脱硫废液处理系统，包括位于自然通风湿式冷却塔内的闭式蒸发塔，闭式蒸发塔贯穿淋水填料并伸出淋水装置；闭式蒸发塔包括：入口，入口设置在闭式蒸发塔远离中心的外侧，入口由通风管道构成并延伸至自然通风湿式冷却塔的进风口的外侧；出口，出口位于闭式蒸发塔的顶部并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并与由蒸发塔喷洒装置喷洒的废液进行热交换。

Description

基于自然通风湿式冷却塔的内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内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内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内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内置式脱硫废液处理系统包括位于所述自然通风湿式冷却塔内的闭式蒸发塔，所述闭式蒸发塔贯穿所述淋水填料并伸出所述淋水装置。

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远离中心的外侧，所述入口由通风管道构成并延伸至所述自然通风湿式冷却塔的进风口的外侧；出口，所述出口位于所述闭式蒸发塔的顶部并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并与由蒸发塔喷洒装置喷洒的废液进行热交换。

在一优选实施方式中，所述闭式蒸发塔位于所述自然通风湿式冷却塔内远离中心的外侧处。

在一优选实施方式中，所述换热器采用换热盘管的形式，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且连接回所述淋水装置的配水管。

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，所述出口设置在所述收水器与所述淋水装置之间，或者所述出口设置在所述收水器上方。

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，所述闭式蒸发塔置于所述自然通风湿式冷却塔的集水池的底面上。

在一优选实施方式中，所述闭式蒸发塔由支架支撑于所述自然通风湿式冷却塔的集水池之上。

根据本发明所提供的一种基于自然通风湿式冷却塔的内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)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。

(5)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。

(6)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例示根据本发明第一优选实施例的基于自然通风湿式冷却塔的内置式脱硫废液处理系统；

图2为根据本发明一优选实施例的闭式蒸发塔的示意性结构图；

图3例示根据本发明第二优选实施例的基于自然通风湿式冷却塔的内置式脱硫废液处理系统；以及

图4例示根据本发明第三优选实施例的基于自然通风湿式冷却塔的内置式脱硫废液处理系统。

图中：

10，10’，10”-基于自然通风湿式冷却塔的内置式脱硫废液处理系统；11-冷却塔壳体；12-支柱；13-进风口；14-出风口；15-收水器；16-淋水装置(包括配水管和淋水喷头)；17-淋水填料；18-集水池；

20，20’，20”-闭式蒸发塔，21-入口；22-出口；23-废液池，24-蒸发塔喷洒装置，25-泵，P-废液供给管；WP-废液循环管；26，26’-换热器；PI-进水口；PO-出水口；27-收水器；28-支架；29-蒸发塔填料。

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内置式脱硫废液处理系统10。图2为根据本发明第一优先实施例的闭式蒸发塔20的示意性结构图。

通常，如图1所示，自然通风湿式冷却塔包括：冷却塔壳体11、支撑冷却塔壳体的支柱12、冷却塔壳体11下方的进风口13和位于冷却塔壳体11的顶部处的出风口14。在自然通风湿式冷却塔内从上到下依次布置的收水器15、淋水装置16、淋水填料17和集水池18。

基于自然通风湿式冷却塔的内置式脱硫废液处理系统10包括位于自然通风湿式冷却塔内的闭式蒸发塔20。闭式蒸发塔20贯穿淋水填料17并伸出淋水装置16。

闭式蒸发塔20可以置于自然通风湿式冷却塔的集水池18的底面上。

闭式蒸发塔20包括：入口21、出口22、废液池23、蒸发塔喷洒装置24、泵25和换热器26。

闭式蒸发塔20的入口21设置在闭式蒸发塔20远离中心的外侧，入口由通风管道构成并延伸至自然通风湿式冷却塔的进风口13的外侧，以与环境空气连通。闭式蒸发塔20的出口22位于闭式蒸发塔20的顶部并设置在淋水装置16上方。闭式蒸发塔20的出口与自然通风湿式冷却塔的内部环境连通。闭式蒸发塔20的入口21处空气压力为大气压(可近似为0Pa)，闭式蒸发塔20的出口22处的空气压力为负，因此在没有风机提供动力时，也有空气流入蒸发塔，这实现了节能目的。优选地，闭式蒸发塔20位于自然通风湿式冷却塔内远离中心的外侧处，进一步有利于空气的进入。

进一步，闭式蒸发塔20的出口22设置在自然通风湿式冷却塔的收水器15与淋水装置16之间。闭式蒸发塔20还包括位于蒸发塔喷洒装置24与出口22之间的另外的收水器27。自然通风湿式冷却塔的收水器15与闭式蒸发塔20的收水器27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20中的脱硫废液飘滴的污染。

废液池23位于闭式蒸发塔20的底部处。闭式蒸发塔20还包括废液供给管P，废液供给管P从入口21引入，将待蒸发的脱硫废液引入废液池23中。

蒸发塔喷洒装置24位于闭式蒸发塔20上部，在出口22下方。泵25一端连接到设置在废液池23处的废液循环管WP，另一端连接到蒸发塔喷洒装置24。换热器26设置在蒸发塔喷洒装置24下方，换热器26由淋水装置16供水并与由蒸发塔喷洒装置24喷洒的脱硫废液进行间接的热交换。

换热器26采用换热盘管的形式，包括进水口PI和出水口PO，换热器26的进水口PI由淋水装置16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内置式脱硫废液处理系统10中，换热器26的进水口PI连接到淋水装置16的配水管，换热器26的出水口PO伸出到闭式蒸发塔20外部并且连接回淋水装置16的配水管。

优选地，闭式蒸发塔20还包括位于蒸发塔喷洒装置24与换热器26之间的蒸发塔填料29，由蒸发塔喷洒装置24喷淋的脱硫废液在与由淋水装置16供给至换热盘管形式的换热器26中的高温循环水进行热交换之前经过蒸发塔填料形成水膜，使得脱硫废水的蒸发效率高。

此外，闭式蒸发塔20还可以包括设置在入口21处的预热器(未示出)，对进入闭式蒸发塔20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20也可以包括设置在入口21处的风机(未示出)，进一步加速空气流动。

在图1所示的示例中，脱硫废液从蒸发塔喷洒装置24喷淋至蒸发塔填料29上、掉落至换热盘管形式的换热器26上、掉落至废液池23，然后在泵25作用下回至蒸发喷洒装置24，实现了循环流动。从入口21引入的环境空气向上经换热盘管形式的换热器26、蒸发塔填料29、喷淋区和收水器27之后，从出口22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21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20内额外设置的蒸发塔填料29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。

图3例示根据本发明第二优选实施例的基于自然通风湿式冷却塔的内置式脱硫废液处理系统10’。图3的基于自然通风湿式冷却塔的内置式脱硫废液处理系统10’与图1的系统10大体相同，除了闭式蒸发塔20’和换热器26’的布置方式。

如图3所示，闭式蒸发塔20’由支架28支撑于自然通风湿式冷却塔的集水池18之上，这有利于降低脱硫废液循环水泵的扬程，节约循环水的电耗。

此外，换热器26’的进水口PI连接到淋水装置16的配水管，换热器26’的出水口PO伸出到闭式蒸发塔20’外部并将水排入到集水池18。

图4例示根据本发明第三优选实施例的基于自然通风湿式冷却塔的内置式脱硫废液处理系统10”。图4的基于自然通风湿式冷却塔的内置式脱硫废液处理系统10”与图3的系统10’大体相同，除了闭式蒸发塔20”的出口22设置在自然通风湿式冷却塔的收水器15的上方。

闭式蒸发塔20”还包括位于该闭式蒸发塔20”的蒸发塔喷洒装置24与出口22之间的另外的收水器27。由于闭式蒸发塔20”的出口22延伸至自然通风湿式冷却塔的收水器15的上方，因此，该另外的收水器27是必需的，从而防止闭式蒸发塔20中的脱硫废液飘滴污染自然通风湿式冷却塔和循环水。

如图4中所示，闭式蒸发塔20”的出口22设置在收水器15上方。

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 (10)

1.一种基于自然通风湿式冷却塔的内置式脱硫废液处理系统(10，10’，10”)，所述自然通风湿式冷却塔包括：冷却塔壳体(11)；支撑所述冷却塔壳体的支柱(12)；冷却塔壳体(11)下方的进风口(13)；位于冷却塔壳体(11)的顶部处的出风口(14)；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(15)、淋水装置(16)、淋水填料(17)和集水池(18)，其特征在于：

所述基于自然通风湿式冷却塔的内置式脱硫废液处理系统(10，10’，10”)包括位于所述自然通风湿式冷却塔内的闭式蒸发塔(20，20’，20”)，所述闭式蒸发塔(20，20’，20”)贯穿所述淋水填料(17)并伸出所述淋水装置(16)；

所述闭式蒸发塔(20，20’，20”)包括：

入口(21)，所述入口(21)设置在所述闭式蒸发塔(20，20’，20”)远离中心的外侧，所述入口由通风管道构成并延伸至所述自然通风湿式冷却塔的进风口(13)的外侧；

出口(22)，所述出口(22)位于所述闭式蒸发塔(20，20’，20”)的顶部并设置在所述淋水装置(16)上方；

废液池(23)；

蒸发塔喷洒装置(24)，所述蒸发塔喷洒装置(24)位于所述闭式蒸发塔(20，20’，20”)上部，在所述出口(22)下方；

泵(25)，所述泵(25)一端连接到设置在所述废液池(23)处的废液循环管(WP)，另一端连接到所述蒸发塔喷洒装置(24)；

换热器(26，26’)，所述换热器(26，26’)设置在所述蒸发塔喷洒装置(24)下方，所述换热器(26，26’)由所述淋水装置(16)供水并与由蒸发塔喷洒装置(24)喷洒的废液进行热交换。

2.根据权利要求1所述的基于自然通风湿式冷却塔的内置式脱硫废液处理系统(10，10’，10”)，其特征在于，所述闭式蒸发塔(20，20’，20”)位于所述自然通风湿式冷却塔内远离中心的外侧处。

3.根据权利要求1所述的基于自然通风湿式冷却塔的内置式脱硫废液处理系统(10，10’，10”)，其特征在于，所述换热器(26，26’)采用换热盘管的形式，包括进水口(PI)和出水口(PO)，所述换热器(26，26’)的进水口(PI)由所述淋水装置(16)进行给水。

4.根据权利要求3所述的基于自然通风湿式冷却塔的内置式脱硫废液处理系统(10，10’，10”)，其特征在于，所述换热器(26，26’)的进水口(PI)连接到所述淋水装置(16)的配水管，所述换热器(26，26’)的出水口(PO)伸出到所述闭式蒸发塔(20，20’，20”)外部并且连接回所述淋水装置(16)的配水管。

5.根据权利要求3所述的基于自然通风湿式冷却塔的内置式脱硫废液处理系统(10，10’，10”)，其特征在于，所述换热器(26，26’)的进水口(PI)连接到所述淋水装置(16)的配水管，所述换热器(26，26’)的出水口(PO)伸出到所述闭式蒸发塔(20，20’，20”)外部并将水排入到所述集水池(18)。

6.根据权利要求1所述的基于自然通风湿式冷却塔的内置式脱硫废液处理系统(10，10’，10”)，其特征在于，所述闭式蒸发塔(20，20’，20”)还包括位于所述换热器(26，26’)与蒸发塔喷洒装置(24)之间的蒸发塔填料(29)。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的基于自然通风湿式冷却塔的内置式脱硫废液处理系统(10，10’，10”)，其特征在于，所述出口(22)设置在所述收水器(15)与所述淋水装置(16)之间，或者所述出口(22)设置在所述收水器(15)上方。

8.根据权利要求1-6中任一项所述的基于自然通风湿式冷却塔的内置式脱硫废液处理系统(10，10’，10”)，其特征在于，所述闭式蒸发塔(20，20’，20”)还包括位于所述蒸发塔喷洒装置(24)与所述出口(22)之间的另外的收水器(27)。

9.根据权利要求1-6中任一项所述的基于自然通风湿式冷却塔的内置式脱硫废液处理系统(10，10’，10”)，其特征在于，所述闭式蒸发塔(20，20’，20”)置于所述自然通风湿式冷却塔的集水池(18)的底面上。

10.根据权利要求1-6中任一项所述的基于自然通风湿式冷却塔的内置式脱硫废液处理系统(10，10’，10”)，其特征在于，所述闭式蒸发塔(20，20’，20”)由支架(28)支撑于所述自然通风湿式冷却塔的集水池(18)之上。

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