CN212269521U - 利用烟气余热进行废水浓缩的装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种利用烟气余热进行废水浓缩的装置，其包括筒体、塔釜和底部锥段，与筒体的下段连通有烟气进口，筒体的上端为烟气出口，底部锥段的小端朝下并设置有浓缩液外排口，在塔釜的侧壁上设置有第一出水口和第二出水口，第一出水口连接第一循环管的一端，第一循环管的另一端穿过筒体的侧壁伸入筒体内，在筒体内的第一循环管连接有若干第一喷嘴，第二出水口连接第二循环管的一端，第二循环管的另一端穿过筒体的侧壁伸入筒体内，在筒体内的第二循环管连接有若干第二喷嘴，在塔釜的侧壁上还设置有补水口。该装置采用高温的烟气和废水逆流接触的方式，蒸发浓缩废水量，减少后续废水系统的负荷量，利用烟气余热降低后期废水的运行费用。
Description
技术领域
本实用新型涉及废水处理技术领域，特别涉及一种利用烟气余热进行废水浓缩的装置。
背景技术
为达到保护环境，防治污染，促进废水工艺和污染治理技术的进步，电厂和钢铁行业的脱硫废水排放标准不断更新，废水零排放逐步得到关注和重视。脱硫废水的水质水量波动较大，蒸发浓缩是废水零排放的重要环节。在现有技术中，利用高温烟气蒸发浓缩脱硫废水的装置，多采用喷淋形式，废水从喷嘴喷出，与从进气口进入装置的上升的热烟气发生换热反应，从而达到蒸发浓缩的目的。
但现有技术存在很多不足之处，主要有以下几个方面：
一是装置内部的换热效果差，浓缩效果不佳；
二是热烟气布气不均匀，与废水接触率低，传热效果差；
三是装置底部易堆积沉淀物，难清理。
鉴于现有技术存在上述不足，因此需要一种利用烟气余热进行废水浓缩的装置。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种利用烟气余热进行废水浓缩的装置。该装置采用高温的烟气和废水逆流接触的方式对废水进行浓缩，减少后续废水系统的负荷量，该装置结构简洁，负荷适应性好，蒸发高效稳定，适应各种工况的废水，建设期短，占地面积小，对整个工艺流程影响最小。
为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
一种利用烟气余热进行废水浓缩的装置，其包括：筒体、塔釜和底部锥段，其中，所述筒体的下端与所述塔釜的上端连接，与所述筒体的下段连通有烟气进口，所述筒体的上端为烟气出口；所述底部锥段的大端与所述塔釜的下端连接，所述底部锥段的小端朝下并设置有浓缩液外排口；所述塔釜用于存放废水，在所述塔釜的侧壁上设置有第一出水口和第二出水口；所述第一出水口连接第一循环管的一端，所述第一循环管的另一端穿过所述筒体的侧壁伸入所述筒体内，在所述筒体内的所述第一循环管连接有若干第一喷嘴；所述第二出水口连接第二循环管的一端，所述第二循环管的另一端穿过所述筒体的侧壁伸入所述筒体内，在所述筒体内的所述第二循环管连接有若干第二喷嘴；在所述塔釜的侧壁上还设置有补水口，所述补水口位于所述塔釜的下段。
如上所述的利用烟气余热进行废水浓缩的装置中，可选地，在所述第一循环管上设置有第一循环泵，在所述第二循环管上设置有第二循环泵。
如上所述的利用烟气余热进行废水浓缩的装置中，可选地，所述烟气进口与所述塔釜内废水液面之间的垂直距离L1为1.5米-2.0米；所述烟气进口与所述第一喷嘴之间的垂直距离L2为2.0米-2.5米。
如上所述的利用烟气余热进行废水浓缩的装置中，可选地，所述第一出水口所在的位置高于所述第二出水口的所在的位置，所述第一喷嘴所在的位置低于所述第二喷嘴所在的位置；所述第二喷嘴的雾化粒径大于所述第一喷嘴的雾化粒径。
如上所述的利用烟气余热进行废水浓缩的装置中，可选地，所述装置还包括有若干旋转组件，若干所述旋转组件水平布置，若干所述旋转组件均位于所述第一喷嘴和所述第二喷嘴之间；所述旋转组件包括旋转叶片和旋转轴，多个所述旋转叶片围绕所述旋转轴的轴心呈圆周阵列布置，每个所述旋转叶片与水平面之间的夹角为20°-25°。
如上所述的利用烟气余热进行废水浓缩的装置中，可选地，还包括烟气布气结构，所述烟气布气结构包括进气总管、环形出气支管和直管出气支管，所述环形出气支管和所述直管出气支管均位于所述筒体内，所述直管出气支管的两端均与所述环形出气支管连通；所述进气总管的一端与所述环形出气支管和所述直管出气支管均连通，所述进气总管的另一端穿过所述筒体的下段延伸至所述筒体外，所述进气总管的另一端为所述烟气进口；所述环形出气支管和所述直管出气支管上均设置有若干通气孔。
如上所述的利用烟气余热进行废水浓缩的装置中，可选地，所述环形出气支管的横截面为圆环，所述直管出气支管的中心线为所述圆环的一条直径，所述进气总管的中心线与所述直管出气支管的中心线共线。
如上所述的利用烟气余热进行废水浓缩的装置中，可选地，在所述直管出气支管上的若干所述通气孔的孔径由所述直管出气支管的一端至另一端依次增大；在所述环形出气支管上的若干所述通气孔的孔径由所述直管出气支管的一端处至另一端处依次增大。
如上所述的利用烟气余热进行废水浓缩的装置中，可选地，在所述烟气出口处设置有除雾器和/或除尘器。
如上所述的利用烟气余热进行废水浓缩的装置中，可选地，在所述浓缩液外排口处设置有浓缩液电动外排阀。
分析可知，本实用新型公开一种利用烟气余热进行废水浓缩的装置。
本实用新型的技术方案实现了如下技术效果：
1)该装置采用高温的烟气和废水逆流接触的方式，蒸发浓缩废水量，减少后续废水系统的负荷量，利用烟气余热降低后期废水的运行费用，该装置结构简洁，建设期短，占地面积小，对整个工艺流程影响最小。
2)该装置负荷适应性好，蒸发高效稳定，适应各种工况的废水。
3)利用第一喷嘴、第二喷嘴和旋转组件，增加废水和烟气的接触停留时间，提高蒸发率。
4)烟气布气结构采用环形出气支管和直管出气支管的结构，利用不同孔径的通气孔进行布置，保证烟气布气均匀性，保证换交换高效率。
5)该装置底部采用锥形方式(底部锥段)，保证结晶物(沉淀物)重力沉降至底部锥段的底部，通过浓缩液电动外排阀控制外排，避免装置堵塞，减少后期设备维修率。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。其中：
图1为本实用新型一实施例的结构示意图。
图2为本实用新型一实施例的另一结构示意图。
图3为本实用新型一实施例的烟气布气结构的俯视示意图。
图4为本实用新型一实施例的旋转组件的俯视示意图。
附图标记说明：1筒体；2塔釜；3底部锥段；4烟气进口；5烟气出口；6浓缩液外排口；7第一出水口；8第一循环管；9第一喷嘴；10第二出水口；11第二循环管；12第二喷嘴；13补水口；14第一循环泵；15第二循环泵；16旋转组件；17烟气布气结构；18进气总管；19环形出气支管；20直管出气支管；21通气孔；22浓缩液电动外排阀；23旋转叶片；24旋转轴；
L1烟气进口与塔釜内废水液面之间的垂直距离；L2烟气进口与第一喷嘴之间的垂直距离；L3旋转组件与第一喷嘴之间的垂直距离；L4旋转组件与第二喷嘴之间的垂直距离。
具体实施方式
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。各个示例通过本实用新型的解释的方式提供而非限制本实用新型。实际上，本领域的技术人员将清楚，在不脱离本实用新型的范围或精神的情况下，可在本实用新型中进行修改和变型。例如，示为或描述为一个实施例的一部分的特征可用于另一个实施例，以产生又一个实施例。因此，所期望的是，本实用新型包含归入所附权利要求及其等同物的范围内的此类修改和变型。
在本实用新型的描述中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”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，仅是为了便于描述本实用新型而不是要求本实用新型必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。本实用新型中使用的术语“相连”、“连接”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间部件间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
如图1至图3所示，根据本实用新型的实施例，提供了一种利用烟气余热进行废水浓缩的装置，该装置利用烟气对废水进行浓缩，烟气可以为钢厂排出的高温烟气。如图1所示，该装置包括：筒体1、塔釜2和底部锥段3，其中，筒体1的下端与塔釜2的上端连接，与筒体1的下段连通有烟气进口4，筒体1的上端为烟气出口5，底部锥段3的大端与塔釜2的下端连接，底部锥段3的小端朝下并设置有浓缩液外排口6。
塔釜2及底部锥段3用于存放废水、废水浓缩后形成的浓缩液以及沉淀物，在塔釜2的侧壁上设置有第一出水口7和第二出水口10，第一出水口7连接第一循环管8的一端，第一循环管8的另一端穿过筒体1的侧壁伸入筒体1内，在筒体1内的第一循环管8连接有若干第一喷嘴9。若干第一喷嘴9的下方形成一级喷淋层，一级喷淋层可以起到除尘除雾作用，可以降低烟气携带液滴和固体颗粒物含量。
第二出水口10连接第二循环管11的一端，第二循环管11的另一端穿过筒体1的侧壁伸入筒体1内，在筒体1内的第二循环管11连接有若干第二喷嘴12，若干第二喷嘴12的下方形成二级喷淋层。在塔釜2的侧壁上还设置有补水口13，补水口13位于塔釜2的下段，即补水口13设置在塔釜2与底部锥段的连接处，补水口13用于向塔釜2内补充废水。
该装置采用一级喷淋层和二级喷淋层两段喷淋方式进行废水浓缩，塔釜2内的废水通过第一循环管8在若干第一喷嘴9喷出、通过第二循环管11在若干第二喷嘴12喷出，烟气通过烟气进口4进入筒体1内，第一喷嘴9和第二喷嘴12喷出的废水与高速上升的烟气进行逆流接触并进行热量交换，废水中的水被全部或部分蒸发为水蒸汽，使烟气的含湿量增加甚至达到饱和状态，水蒸汽及部分未蒸发的液滴在烟气驱动下从烟气出口5排出，第一喷嘴9和第二喷嘴12喷出的废水经过蒸发浓缩后形成浓缩液落入塔釜2，浓缩液内包含有未蒸发的废水及废水中的氯离子、硫酸盐、固体颗粒物等，完成一次循环。浓缩液和由补水口13补充的废水共同进入下一次循环，随着废水不断的循环，废水得到不断蒸发，废水浓度逐渐增大，当达到一定浓度时，废水中的大部分硫酸盐和氯化盐以固体形式析出与固体颗粒物等形成沉淀物并沉淀至底部锥段3的底部，沉淀物和废水定期通过浓缩液外排口6排出。
进一步地，在第一循环管8上设置有第一循环泵14，第一循环泵14能够将塔釜2内的废水泵至若干第一喷嘴9并通过第一喷嘴9喷出并形成一级喷淋层，在第二循环管11上设置有第二循环泵15，第二循环泵15能够将塔釜2内的废水泵至若干第二喷嘴12并通过第二喷嘴12喷出并形成二级喷淋层。
进一步地，如图2所示，烟气进口4与塔釜2内废水液面之间的垂直距离L1为1.5米-2.0米(比如：1.5米、1.6米、1.7米、1.8米、1.9米、2.0米)。如此设置能够使烟气的进入不影响塔釜2内废水的沉淀，当废水处理系统水量增加时，该装置的处理量仍可满足负荷量。
进一步地，第一出水口7所在的位置高于第二出水口10的所在的位置，第一喷嘴9所在的位置低于第二喷嘴12所在的位置，第二喷嘴12的雾化粒径大于第一喷嘴9的雾化粒径。由于塔釜2内的废水由液面至底部浓度逐渐增大，即位于第二出水口10位置处废水的浓度大于位于第一出水口7位置处废水的浓度，因此第一喷嘴9可以采用雾化粒径较小的喷嘴进行喷淋，由于经过浓缩使塔釜2内位于第二出水口10位置处的废水浓度较高，因此第二喷嘴12需要采用雾化粒径较大、防堵性强的喷嘴进行喷淋，以防堵塞。第一喷嘴9和第二喷嘴12的具体雾化粒径可根据实际情况进行确定。
进一步地，如图2所示，烟气进口4与第一喷嘴9之间的垂直距离L2为2.0米-2.5米(比如2.0米、2.1米、2.2米、2.3米、2.4米、2.5米)。如此设置能够使废水在一级喷淋层内与烟气充分接触并进行热量交换，提高该装置的蒸发浓缩效率。
进一步地，装置还包括有若干旋转组件16，若干旋转组件16水平布置，若干旋转组件16均位于第一喷嘴9和第二喷嘴12之间，如图4所示，旋转组件16包括旋转叶片23和旋转轴24，多个旋转叶片23围绕旋转轴24的轴心呈圆周阵列布置，每个旋转叶片23与水平面之间的夹角为20°-25°。烟气在经一级喷淋层与废水完成热量交换后进入二级喷淋层，在二级喷淋层内烟气由下方进入旋转组件16时，在旋转组件16的作用下，形成具有一定速度的向上的旋转气流，在若干第二喷嘴12喷淋下的废水由上方流经旋转组件16时，在旋转组件16的作用下，形成具有一定速度的向下的旋转液流，向上的热烟气拖住向下喷淋的废水并进行气液混合相互撞击，在逆流撞击过程中不断进行热交换，液相与气相激烈掺混，增加了掺混的强度，延长了气液接触的停留时间，提升了气液的热交换率。
如图2所示，旋转组件16与第一喷嘴9之间的垂直距离L3为1.5米，旋转组件16与第二喷嘴12之间的垂直距离L4为1.5米。如此设置能够使废水在二级喷淋层内与烟气充分接触并进行热量交换，提高该装置的蒸发浓缩效率。
进一步地，如图3所示，还包括烟气布气结构17，烟气布气结构17包括进气总管18、环形出气支管19和直管出气支管20，环形出气支管19和直管出气支管20均位于筒体1内，直管出气支管20的两端均与环形出气支管19连通，环形出气支管19的横截面为圆环，直管出气支管20的中心线为环形出气支管19横截面所形成的圆环的一条直径，进气总管18的一端与环形出气支管19和直管出气支管20均连通，进气总管18的中心线与直管出气支管20的中心线共线，进气总管18的另一端穿过筒体1的下段延伸至筒体1外，进气总管18的另一端为烟气进口4，环形出气支管19和直管出气支管20上均设置有若干通气孔21，通气孔21用于将烟气进口4进入的高温烟气均匀排放至筒体1内。该装置采用多孔排气方式通过烟气布气结构17向筒体1内排放烟气，保证筒体1内烟气均匀分布，提高热烟气和废水的接触率，增加废水的蒸发效率。
进一步地，若干通气孔21的孔径由直管出气支管20的一端至另一端依次增大，在环形出气支管19上的若干通气孔21的孔径由直管出气支管20的一端处至另一端处依次增大。分别在环形出气支管19和直管出气支管20上根据与进气总管18的距离设置不同孔径的通气孔21，距离进气总管18近的通气孔21的孔径小，距离进气总管18远的通气孔21的孔径大。通气孔21采用三种规格的孔径，通气孔21的数量及孔径大小根据该装置的横截面积进行调整。
通气孔21的孔径可以在25mm、50mm、100mm、150mm、200mm五种规格中进行选择，通气孔21的孔径可以为上述5种规格孔径中的任意三种，比如：三种规格的孔径分别为25mm、50mm、100mm，或，三种规格的孔径分别为50mm、100mm、150mm，或，三种规格的孔径分别为100mm、150mm、200mm等。相邻的两个通气孔21之间的距离保持一致。如此设置能够使烟气布气结构17上各个通气孔21的布气量相对均匀，保证热交换的高效率。
进一步地，在烟气出口5处设置有除雾器和/或除尘器(图中未示出)。如此设置能够降低烟气出口5排出的烟气中的含水量和/或减少烟气出口5排出的烟气中的颗粒物，使排出的烟气符合要求。
进一步地，如图1所示，在浓缩液外排口6处设置有浓缩液电动外排阀22。废水以及废水浓缩后的沉淀物通过浓缩液电动外排阀22进行控制，定期外排，保证装置的正常运行。
为了提高蒸发浓缩效率，该装置采用一级喷淋层和二级喷淋层两段喷淋方式，烟气通过烟气进口4进入该装置，首先烟气进入一级喷淋层，通过第一循环泵14排出的较低浓度废水由第一喷嘴9喷出细小液滴，在一级喷淋层与高速烟气进行逆流接触，烟气与废水进行热量交换的同时降低烟气携带液滴和固体颗粒物含量，对烟气起到除尘除雾作用。然后烟气继续向上进入二级喷淋层，烟气从旋转组件16的下方进入，在旋转组件16的作用下，形成具有一定速度的向上的旋转气流，与从第二喷嘴12喷淋下的废水进行气液混合相互撞击，而第二喷嘴12喷淋的废水向下流经旋转组件16时，在旋转组件16的作用下，形成具有一定速度的向下的旋转液流。向上的烟气拖住向下喷淋的废水，在逆流撞击过程中不断进行热交换，液相与气相激烈掺混，增加了掺混的强度，延长了气液接触的停留时间，提升了气液的热交换率。
在一级喷淋层和二级喷淋层内，烟气和废水不断进行热交换，烟气的含湿量增加甚至达到饱和状态，废水中的水全部或部分蒸发为水蒸汽，水蒸汽及部分未蒸发的液滴在烟气驱动下从烟气出口5排出。经过蒸发浓缩后，未蒸发的废水及废水中的氯离子、硫酸盐、固体颗粒物等落入塔釜2，随着第一循环泵14和第二循环泵15的不断循环作用，废水得到不断蒸发，废水浓度逐渐增大，当达到一定浓度时，废水中的大部分盐以固体形式析出，最终静止沉淀至底部锥段3的底部，并定期通过浓缩液电动外排阀22外排。
从以上的描述中，可以看出，本实用新型上述的实施例实现了如下技术效果：
1)该装置采用高温的烟气和废水逆流接触的方式，蒸发浓缩废水量，减少后续废水系统的负荷量，利用烟气余热降低后期废水的运行费用，该装置结构简洁，建设期短，占地面积小，对整个工艺流程影响最小。
2)该装置负荷适应性好，蒸发高效稳定，适应各种工况的废水。
3)利用第一喷嘴9、第二喷嘴12和旋转组件16，增加废水和烟气的接触停留时间，提高蒸发率。
4)烟气布气结构17采用环形出气支管19和直管出气支管20的结构，利用不同孔径的通气孔21进行布置，保证烟气布气均匀性，保证换交换高效率。
5)该装置底部采用锥形方式(底部锥段3)，保证结晶物(沉淀物)重力沉降至底部锥段3的底部，通过浓缩液电动外排阀22控制外排，避免装置堵塞，减少后期设备维修率。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种利用烟气余热进行废水浓缩的装置，其特征在于，包括：筒体、塔釜和底部锥段，其中，
所述筒体的下端与所述塔釜的上端连接，与所述筒体的下段连通有烟气进口，所述筒体的上端为烟气出口；
所述底部锥段的大端与所述塔釜的下端连接，所述底部锥段的小端朝下并设置有浓缩液外排口；
所述塔釜用于存放废水，在所述塔釜的侧壁上设置有第一出水口和第二出水口；
所述第一出水口连接第一循环管的一端，所述第一循环管的另一端穿过所述筒体的侧壁伸入所述筒体内，在所述筒体内的所述第一循环管连接有若干第一喷嘴；
所述第二出水口连接第二循环管的一端，所述第二循环管的另一端穿过所述筒体的侧壁伸入所述筒体内，在所述筒体内的所述第二循环管连接有若干第二喷嘴；
在所述塔釜的侧壁上还设置有补水口，所述补水口位于所述塔釜的下段。
2.根据权利要求1所述的利用烟气余热进行废水浓缩的装置，其特征在于，
在所述第一循环管上设置有第一循环泵，在所述第二循环管上设置有第二循环泵。
3.根据权利要求1所述的利用烟气余热进行废水浓缩的装置，其特征在于，
所述烟气进口与所述塔釜内废水液面之间的垂直距离L1为1.5米-2.0米；
所述烟气进口与所述第一喷嘴之间的垂直距离L2为2.0米-2.5米。
4.根据权利要求1所述的利用烟气余热进行废水浓缩的装置，其特征在于，
所述第一出水口所在的位置高于所述第二出水口的所在的位置，所述第一喷嘴所在的位置低于所述第二喷嘴所在的位置；
所述第二喷嘴的雾化粒径大于所述第一喷嘴的雾化粒径。
5.根据权利要求1或4所述的利用烟气余热进行废水浓缩的装置，其特征在于，
所述装置还包括有若干旋转组件，若干所述旋转组件水平布置，若干所述旋转组件均位于所述第一喷嘴和所述第二喷嘴之间；
所述旋转组件包括旋转叶片和旋转轴，多个所述旋转叶片围绕所述旋转轴的轴心呈圆周阵列布置，每个所述旋转叶片与水平面之间的夹角为20°-25°。
6.根据权利要求1所述的利用烟气余热进行废水浓缩的装置，其特征在于，
还包括烟气布气结构，所述烟气布气结构包括进气总管、环形出气支管和直管出气支管，所述环形出气支管和所述直管出气支管均位于所述筒体内，所述直管出气支管的两端均与所述环形出气支管连通；
所述进气总管的一端与所述环形出气支管和所述直管出气支管均连通，所述进气总管的另一端穿过所述筒体的下段延伸至所述筒体外，所述进气总管的另一端为所述烟气进口；
所述环形出气支管和所述直管出气支管上均设置有若干通气孔。
7.根据权利要求6所述的利用烟气余热进行废水浓缩的装置，其特征在于，
所述环形出气支管的横截面为圆环，所述直管出气支管的中心线为所述圆环的一条直径，所述进气总管的中心线与所述直管出气支管的中心线共线。
8.根据权利要求7所述的利用烟气余热进行废水浓缩的装置，其特征在于，
在所述直管出气支管上的若干所述通气孔的孔径由所述直管出气支管的一端至另一端依次增大；
在所述环形出气支管上的若干所述通气孔的孔径由所述直管出气支管的一端处至另一端处依次增大。
9.根据权利要求1所述的利用烟气余热进行废水浓缩的装置，其特征在于，
在所述烟气出口处设置有除雾器和/或除尘器。
10.根据权利要求1所述的利用烟气余热进行废水浓缩的装置，其特征在于，
在所述浓缩液外排口处设置有浓缩液电动外排阀。
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