CN206203922U - 脱硫废水喷雾蒸发分离装置及零排放系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及烟气脱硫废水处理技术领域，具体涉及一种脱硫废水喷雾蒸发分离装置及零排放系统。所述脱硫废水喷雾蒸发分离装置，包括旋流蒸发器和气固分离器；所述旋流蒸发器包括蒸发器筒体，所述蒸发器筒体的上部设置有烟气入口，且所述烟气入口以侧面切向方式与蒸发器筒体连接，所述蒸发器筒体内设置有雾化喷嘴；所述蒸发器筒体的下部设置有烟气出口；所述蒸发器筒体的底部设置有蒸发器集尘口。本实用新型能够实现废水的完全蒸发，实现了废水中重金属和结晶盐等固体的单独分离，同时未对原有除尘系统所收集粉煤灰的综合处置带来影响，便于后续电厂固废的分类处置。

Description

脱硫废水喷雾蒸发分离装置及零排放系统

技术领域

本实用新型属于烟气脱硫废水处理领域，具体涉及一种脱硫废水喷雾蒸发分离装置，以及基于烟气蒸发脱硫废水的零排放系统。

背景技术

石灰石-石膏湿法脱硫技术是目前火电厂应用最广泛的烟气脱硫技术。脱硫装置运行过程中定期排放大量废水，即脱硫废水。该废水具有悬浮物浓度高、无机盐及重金属离子浓度高等特点，常采用中和、沉淀、絮凝及浓缩与澄清的传统化学处理方法进行处理，但处理后水中氯离子无法去除，难以进入系统回用，同时该法还存在工艺流程长、投资成本大、运行维护成本高等诸多缺点。

随着水资源短缺及环保压力不断加大，环保部门已要求燃煤机组逐步减排废水，最终实现废水零排放。采用化学加药法处理废水，已无法满足燃煤锅炉用户经济效益和日益苛刻的环保要求。目前，国内主流的脱硫废水零排解决方案主要有两种：蒸发结晶和烟道蒸发工艺，但蒸发结晶工艺设备造价和运行成本高昂，吨废水处理费达数十元甚至上百元，致其无法推广使用。烟道蒸发工艺利用空气预热器后的烟气对雾化后脱硫废水进行蒸发干燥，蒸发形成的固体颗粒物被后续除尘器进一步脱除，不失为废水零排的一个好思路，但由于脱硫废水在烟道内的完全蒸发效果不能得到保证，可能给电除尘器和下游设备及烟道带来腐蚀和安全隐患，致使国内很多电厂对该技术的可行性和可靠性存在疑问，实际工业应用尚不多见。

烟道蒸发废水零排工艺实现的关键在于能否保证废水完全蒸发，因此，针对此问题，提出了不在烟道内而在烟道外设置独立的蒸发干燥装置的方法。例如，专利文献1(中国专利ZL201520675408.9)中公开了一种脱硫废水预蒸发零排放处理装置，包括除尘器、与除尘器相连的脱硫装置以及基于烟气换热的加速旋流蒸发器。通过以旋流方式引入锅炉空预器前高温烟气(300～400℃)到蒸发器，与脱硫装置预处理后的雾化废水在蒸发器内形成螺旋气流发生强烈热质交换，从而实现废水在烟道外的完全蒸发。根据专利文献1，废水完全蒸发的问题可得到解决。但是，废水在蒸发器内蒸干后形成的结晶盐颗粒重新进入烟道并被除尘器搜集的方案，实质上是污染物从废水中转移至飞灰中，虽然这部分结晶盐颗粒质量占电厂除尘器飞灰比例很小，但从长远来看，随着国家对环保要求的提高，对飞灰的综合利用与处置存在一定的环保风险。如何使这部分结晶盐颗粒收集下来单独处理是烟道废水蒸发工艺必须考虑的问题。

实用新型内容

为了解决上述烟道蒸发废水零排工艺中产生的新问题，本实用新型的目的在于提供一种能够实现对脱硫废水中重金属和结晶盐等固体单独分离的脱硫废水喷雾蒸发分离装置。

为实现上述技术目的，本实用新型采用以下的技术方案：

脱硫废水喷雾蒸发分离装置，包括：

旋流蒸发器，所述旋流蒸发器包括蒸发器筒体，所述蒸发器筒体的上部设置有烟气入口且所述烟气入口以侧面切向方式与蒸发器筒体连接，所述蒸发器筒体内靠近所述烟气入口处设置有将脱硫废水雾化的雾化喷嘴；所述蒸发器筒体的下部设置有烟气出口；所述蒸发器筒体的底部设置有蒸发器集尘口；

气固分离器，所述气固分离器的入口与所述旋流蒸发器的烟气出口相连接，所述气固分离器的气体出口与除尘器入口前的烟道相连接。

作为优选，所述气固分离器采用旋风分离器，所述气固分离器与所述旋流蒸发器联合构成两级旋风除尘结构。

作为优选，所述蒸发器集尘口的周侧布置有机械振打器和伴热装置，利于减少结晶产物在蒸发器内部的黏附、板结和沉积，能够避免蒸发器堵塞问题。

作为优选，所述蒸发器集尘口的直径小于蒸发器筒体的直径，所述蒸发器集尘口与蒸发器筒体之间具有锥形渐变过渡段，锥形段表面与水平面的倾角最好为60°。

作为优选，所述蒸发器筒体的内侧设置有保护板，可以避免高温烟气对筒体的冲击，利于延长使用寿命。

作为优选，所述雾化喷嘴设置有1个或1个以上，所述雾化喷嘴的喷射角度不大于90度，注意多个雾化喷嘴布置时在同一喷雾界面上要保证雾化均匀。

本实用新型还提供了一种脱硫废水零排放系统，包括燃烧燃料的锅炉、从锅炉烟气中除去氮氧化物的脱硝装置、对燃料燃烧所需空气进行加热的空气预热器、收集烟气中飞灰的除尘器、从锅炉烟气中除去硫化物的脱硫装置、用于排放净化后烟气的烟囱、贮存已脱除石膏的脱硫废水箱、泵送废水的废水泵；所述脱硝装置与除尘器之间设置有以上所述的脱硫废水喷雾蒸发分离装置，所述脱硫废水喷雾蒸发分离装置的底部设置有集尘斗。

由于采用上述技术方案，本实用新型具有至少以下有益效果：

(1)通过以旋流方式引入锅炉尾部余热烟气到蒸发器，与脱硫装置预处理后的雾化废水在蒸发器内形成螺旋气流发生强烈热质交换，实现废水的完全蒸发。

(2)通过采用锥段布置和加装机械振打、伴热装置，减少了结晶产物在蒸发器内部的黏附、板结和沉积，避免了蒸发器堵塞。

(3)通过蒸发器集尘口和下游气固分离器联合，实现对废水中重金属和结晶盐等固体的单独分离，未增加系统固有除尘装置的负荷，同时未对原有除尘系统所收集粉煤灰的综合处置带来影响，便于后续电厂固废的分类处置。

附图说明

以下附图仅旨在于对本实用新型做示意性说明和解释，并不限定本实用新型的范围。其中：

图1是脱硫废水零排放系统的系统结构示意图；

图2是本实施例中脱硫废水喷雾蒸发分离装置的结构示意图；

图3是图1中A-A向的剖面结构示意图。

图中：1-烟气入口；2-蒸发器筒体；3-雾化喷嘴；4-烟气出口；5-蒸发器集尘口；6-气固分离器；7-机械振打器；8-伴热装置；9-保护板；10-锅炉；11-脱硝装置；12-空气预热器；13-除尘器；14-脱硫装置；15-烟囱；16-脱硫废水箱；17-废水泵；18-脱硫废水喷雾蒸发分离装置；19-集尘斗。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，进一步阐述本实用新型。在下面的详细描述中，只通过说明的方式描述了本实用新型的某些示范性实施例。毋庸置疑，本领域的普通技术人员可以认识到，在不偏离本实用新型的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，附图和描述在本质上是说明性的，而不是用于限制权利要求的保护范围。

如图1至图3所示，本脱硫废水零排放系统以锅炉高温烟气的余热对烟气脱硫产生的废水进行蒸发干燥，实现脱硫废水的零排放，包括燃烧燃料的锅炉10、从锅炉烟气中除去氮氧化物的脱硝装置11、对燃料燃烧所需空气进行加热的空气预热器12、收集烟气中飞灰的除尘器13、从锅炉烟气中除去硫化物的脱硫装置14、用于排放净化后烟气的烟囱15、贮存已脱除石膏的脱硫废水箱16、泵送废水的废水泵17；所述脱硝装置与除尘器之间设置有脱硫废水喷雾蒸发分离装置18，所述脱硫废水喷雾蒸发分离装置18的底部设置有集尘斗19，通过集尘斗19对蒸发结晶产物进行收集。

参考图2和图3，脱硫废水喷雾蒸发分离装置，包括：

旋流蒸发器，所述旋流蒸发器包括蒸发器筒体2，所述蒸发器筒体2的上部设置有烟气入口1且所述烟气入口1以侧面切向方式与蒸发器筒体2连接，所述蒸发器筒体2的内侧设置有保护板9，可以避免高温烟气对筒体的冲击；所述蒸发器筒体2内靠近所述烟气入口1处设置有将脱硫废水雾化的雾化喷嘴3；所述蒸发器筒体2的下部设置有烟气出口4；所述蒸发器筒体2的底部设置有蒸发器集尘口5；所述蒸发器集尘口5的周侧布置有机械振打器7和伴热装置8，利于减少结晶产物在蒸发器内部的黏附、板结和沉积，能够避免蒸发器堵塞问题；所述机械振打器7和伴热装置8可以采用现有技术中公知常用结构实现其相应功能，在此不再详述；

气固分离器6，所述气固分离器6的入口与所述旋流蒸发器的烟气出口4相连接，所述气固分离器6的气体出口与除尘器13入口前的烟道相连接；本实施例中，所述气固分离器6采用旋风分离器，所述气固分离器6与所述旋流蒸发器联合构成两级旋风除尘结构，利于实现对废水中重金属和结晶盐等固体的单独分离。

本实施例中，所述蒸发器集尘口5的直径小于蒸发器筒体2的直径，所述蒸发器集尘口5与蒸发器筒体2之间具有锥形渐变过渡段，锥形段表面与水平面的倾角最好设置为60°，利于结晶物的振落与收集。

参考图1和图2，本脱硫废水零排放系统的工作原理如下：从锅炉10尾部的脱硝装置11和空气预热器12之间引出部分300～400℃的高温烟气作为脱硫废水汽化热源，从侧面切向引入蒸发器筒体2，在蒸发器筒体2内部形成螺旋下降气流，经石膏脱除的废水所含悬浮物含量相对较低，由废水泵17泵送至旋流蒸发器顶部靠近烟气入口1位置，经雾化喷嘴3雾化成细小液滴，与螺旋下降气流接触，在热烟气旋流带动下，脱硫废水雾滴和热烟气强烈混合，伴随废水的蒸发，废水中的微细颗粒、离子、重金属元素等与烟气中的烟尘共同形成结晶。蒸发后的结晶产物一部分在蒸发器内部气固混合过程中聚结长大，由蒸发器集尘口5排出(集尘口配机械振打器7和伴热装置8，防止结晶产物在蒸发器集尘口形成黏附、板结和沉积)，另一部分进入下游的旋风分离器，由于旋风分离器与蒸发器筒体均采用螺旋旋流方式，两部分联合形成双效旋风除尘结构，极大地提高了对结晶产物的捕集效率，被二次捕集的结晶产物由旋风分离器下部排出，和蒸发器筒体排出的结晶产物一起被集尘斗19收集。除去结晶物的烟气从旋风分离器上部排出，并进入距除尘器13入口前的一段烟道内，至流场均匀后进入除尘器13收尘。由于采用了带气固分离装置的废水零排放系统，本脱硫废水零排放系统分别在喷雾蒸发分离装置内部和系统原有除尘器内实现了对废水中重金属、结晶盐固体与烟气粉煤灰的单独分离，没有增加系统固有除尘器13的负荷，同时没有对原有除尘系统所收集粉煤灰的综合处置带来影响，有利于后续电厂在环保严格条件下对固体废弃物进行分类处置。由于结晶物并未与飞灰一同处置，也避免了飞灰堆场时可能造成的结晶物二次溶解及渗漏至地下水的风险，从而真正实现脱硫废水的零排放。

为保证废水和烟气在蒸发器筒体2内实现快速混合，入口烟气速度宜控制在15m/s左右。

为减少结晶物在蒸发器集尘口5处形成黏附、板结和沉积，可增加蒸发器内部材质的加工精度，宜对蒸发器内壁进行抛光处理或内壁采用疏水性材料。

另外，为减少蒸发过程中热量的损失，蒸发器筒体2上部最好设置保温层。

以上所述仅为本实用新型示意性的具体实施方式，并非用以限定本实用新型的范围。任何本领域内的技术人员，在不脱离本实用新型的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本实用新型保护的范围。

Claims (7)

1.脱硫废水喷雾蒸发分离装置，其特征在于，包括：

旋流蒸发器，所述旋流蒸发器包括蒸发器筒体(2)，所述蒸发器筒体(2)的上部设置有烟气入口(1)，且所述烟气入口(1)以侧面切向方式与所述蒸发器筒体(2)连接，所述蒸发器筒体(2)内靠近所述烟气入口(1)处设置有将脱硫废水雾化的雾化喷嘴(3)；所述蒸发器筒体(2)的下部设置有烟气出口(4)；所述蒸发器筒体(2)的底部设置有蒸发器集尘口(5)；

气固分离器(6)，所述气固分离器(6)的入口与所述旋流蒸发器的烟气出口(4)相连接，所述气固分离器(6)的气体出口与除尘器(13)入口前的烟道相连接。

2.如权利要求1所述的脱硫废水喷雾蒸发分离装置，其特征在于：所述气固分离器(6)采用旋风分离器，所述气固分离器与所述旋流蒸发器联合构成两级旋风除尘结构。

3.如权利要求1所述的脱硫废水喷雾蒸发分离装置，其特征在于：所述蒸发器集尘口(5)的周侧布置有机械振打器(7)和伴热装置(8)。

4.如权利要求1所述的脱硫废水喷雾蒸发分离装置，其特征在于：所述蒸发器集尘口(5)的直径小于蒸发器筒体(2)的直径，所述蒸发器集尘口(5)与蒸发器筒体(2)之间具有锥形渐变过渡段。

5.如权利要求1所述的脱硫废水喷雾蒸发分离装置，其特征在于：所述蒸发器筒体(2)的内侧设置有保护板(9)。

6.如权利要求1所述的脱硫废水喷雾蒸发分离装置，其特征在于：所述雾化喷嘴(3)设置有1个或1个以上，所述雾化喷嘴(3)的喷射角度不大于90度。

7.脱硫废水零排放系统，包括燃烧燃料的锅炉(10)、从锅炉烟气中除去氮氧化物的脱硝装置(11)、对燃料燃烧所需空气进行加热的空气预热器(12)、收集烟气中飞灰的除尘器(13)、从锅炉烟气中除去硫化物的脱硫装置(14)、用于排放净化后烟气的烟囱(15)、贮存已脱除石膏的脱硫废水箱(16)、泵送废水的废水泵(17)；其特征在于：所述脱硝装置(11)与除尘器(13)之间设置有如权利要求1至6任一项所述的脱硫废水喷雾蒸发分离装置，所述脱硫废水喷雾蒸发分离装置的底部设置有集尘斗(19)。