CN213294703U - 一种含氯化钾盐的飞灰脱盐系统 - Google Patents

一种含氯化钾盐的飞灰脱盐系统 Download PDF

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韩志刚
刘昱彤
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本实用新型涉及飞灰脱盐处理领域以及环保设备领域,特别是涉及一种含氯化钾盐的飞灰脱盐系统,该系统包括:水洗搅拌澄清池A、固液分离器B、水洗搅拌澄清池C、固液分离器D、换热器组E、蒸发塔F、蒸汽发生器G、真空泵H、浓缩器I、降温结晶器J、蒸发结晶装置K、沉淀池L、真空泵M,该装置实现了从含氯化钾的飞灰中提取氯化钾盐,并同时提取其它可溶性盐,降低了飞灰中可溶解性盐的含量。

Description

一种含氯化钾盐的飞灰脱盐系统
技术领域
本实用新型涉及飞灰脱盐处理领域以及环保设备领域,特别是涉及一种含氯化钾盐的飞灰脱盐系统。
背景技术
我国在垃圾焚烧产生的飞灰、部分工业煅烧窑炉飞灰中含有一定量的可溶性盐、其中有很大一部分飞灰中氯化钾的含量很高,氯化钾作为一种重要的肥料,具备很高的经济价值,由于我国的钾肥资源自给率不足40%,因此随着国民经济的不断发展、钾肥缺口大,经济价值逐步提升,我国以往焚烧产生的飞灰、以及工业窑炉飞灰中均含有一定量的氯化钾盐,这些飞灰未经处理后,直接填埋处理,资源被白白浪费、因此从飞灰中提取氯化钾,对于缓解我国钾盐资源紧张的局面,具备一定的经济价值。
随着我国垃圾发电规模的扩大,垃圾飞灰处理压力日益严峻,传统的固化填埋已经不能满足环保的处置要求,资源化处理是必然的发展方向,我国在垃圾飞灰资源化处理领域,目前基本的思路是“三级水洗+化学法净化处理+MVR蒸发结晶或多效蒸发结晶”的技术路线,实现了飞灰的资源化处置,其中含有的氯化钾和氯化钠盐均通过蒸发分离实现了资源化,纯度满足工业级标准,然而虽然现有的技术路线解决了飞灰处置的难题,但是运行成本居高不下,吨飞灰的资源化处置成本在1000元/吨左右,按照吨垃圾飞灰产生量在3%-5%计算、处置费用按照1500元/吨计算、吨垃圾飞灰处置费用在45元/吨左右,而多数垃圾发电厂的飞灰处置费用不足100元/吨,因此采用该方式虽然实现了飞灰的资源化处置,但是运行成本依然高,加之投资过大,垃圾焚烧飞灰采用水洗飞灰以及提取氯化钾和氯化钠的积极性不高。
因此,从实际经济性分析,通过对飞灰水洗提取脱盐、并实现结晶盐进行提纯,存在投资大、运行费用昂贵的难题,降低投资、降低实际运行成本,是市场面临的难题。
实用新型内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足,本实用新型提供一种含氯化钾盐的飞灰脱盐系统。
(二)技术方案
为实现上述目的,本实用新型提供如下技术方案:一种含氯化钾盐的飞灰脱盐系统,包括水洗搅拌澄清池A、固液分离器B、水洗搅拌澄清池C、固液分离器D、换热器组E、蒸发塔F、蒸汽发生器G、真空泵H、浓缩器I、降温结晶器J、蒸发结晶装置K、沉淀池L和真空泵M;
所述水洗搅拌澄清池A的第一入口用于通入飞灰,第二入口与水洗搅拌澄清池C的第一出口连接用于通入水洗搅拌澄清池C的洗灰水;水洗搅拌澄清池A的第三入口用于通入洗灰的补充水;水洗搅拌澄清池A的第四入口与固液分离器B的第一出口连接用于通入固液分离后的溶液;水洗搅拌澄清池A的第一出口与固液分离器B的第一入口连接用于通入水洗搅拌澄清池A的底部泥浆;水洗搅拌澄清池A的第二出口与换热器组E的第一入口连接用于通入洗灰水;
固液分离器B的第二出口与水洗搅拌澄清池C的第一入口连接用于通入固体灰渣;水洗搅拌澄清池C的第二入口用于通入洗灰水补水,水洗搅拌澄清池C的第三入口与换热器组E的第一出口连接用于通入凝结水;水洗搅拌澄清池C的第二出口与固液分离器D的第一进口连接用于通入泥浆;固液分离器D的第一出口与水洗搅拌澄清池C 的第四入口连接用于输入固液分离后的清液;
固液分离器D的第二出口用于导出分离后的固体灰渣;
换热器组E的第二出口与真空泵H的进口连接,真空泵H的出口外排不凝气;换热器组E的第三出口与蒸发塔F的第一入口连接用于通入洗灰废水;换热器组E的第2入口与浓缩器I的第一出口连接用于通入浓缩器I的高温冷凝水与二次蒸汽;换热器组E的第三入口与蒸发塔F的第一出口连接用于通入蒸发塔F的洗灰浓缩水;
蒸发塔F的第二入口用于通入自然风,第三入口与蒸汽发生器G 的第一出口连接用于通入塔内低温烟气;蒸发塔F的第2出口用于排出低温混合气体出口;
浓缩器I的第一入口与蒸发塔F的第一出口连接用于通入浓缩后的洗灰水;浓缩器I的第二入口与蒸汽发生器G的第二出口连接用于通入蒸汽;浓缩器I的第二出口与蒸汽发生器G的第一入口连接用于蒸汽凝水回流的管路;
浓缩器I的三入口与降温结晶器J的第一出口连接用于返回降温结晶器J的部分母液;浓缩器I的三出口与降温结晶器J的第一进口连接用于通入冷却后饱和盐溶液;
蒸汽发生器G的第二入口用于通入热烟气,第4出口用于与真空泵M入口连接;真空泵M出口用于排除不凝气出口;蒸汽发生器G的第三出口与蒸发结晶装置K第一入口连接用于通入蒸汽;
降温结晶器J的第三出口用于排出氯化钾结晶盐的出口,第二出口与蒸发结晶装置K第二入口连接用于通入饱和盐溶液;
蒸发结晶装置K的第一出口与降温结晶器J的第二入口连接用于浓盐溶液回流冷却的管路;蒸发结晶装置K的第二出口与沉淀池L的第一入口连接用于通入饱和盐溶液、第三入口与沉淀池L的第二出口连接;第三出口用于输出结晶氯化钠盐;
沉淀池L的第二入口为药剂添加口,第一出口为固体物排出口。
优选的,所述水洗搅拌澄清池C采用一体化机械搅拌加速澄清池。
优选的,所述固液分离器D采用叠螺机固液分离器或涡螺机固液分离器、或真空皮带机分离器或板框式压滤机;
优选的,所述蒸汽发生器G采用相变式蒸汽发生器。
优选的,所述浓缩器I采用自清洁型多效蒸发浓缩器;
优选的,所述蒸发塔F采用间壁式喷淋塔、其内部换热器采用耐腐蚀的316L或钛材。
优选的,所述蒸发结晶装置K采用奥斯陆结晶器或反循环结晶器 (三)有益效果
与现有技术相比,本实用新型提供了一种含氯化钾盐的飞灰脱盐系统,具备以下有益效果:
1、该含氯化钾盐的飞灰脱盐系统,首次提出了采用窑炉烟气余热对洗灰废水进行蒸发结晶的技术手段,通过对窑炉外排尾气的余热梯级利用,实现了对洗灰水进行蒸发浓缩、结晶,相比多效蒸发结晶装置,节约了蒸汽,仅仅消耗的是设备运行的电能;相对于现有MVR 蒸发结晶的技术手段,由于MVR蒸发结晶吨水电耗在40-50度电/吨水,而采用烟气余热的蒸发结晶,吨水电耗在15-20度电/吨水之间,因此,运行电耗节约50%以上,因此,从蒸发浓缩、结晶工艺环节,降低了至少50%的运行成本;
2、该含氯化钾盐的飞灰脱盐系统,首次提出了针对洗灰废水采用自清洁的蒸发浓缩、结晶技术,实现了在洗灰水中即使是过量的钙离子存在的情况下,蒸发浓缩以及结晶设备依然不结垢,保持蒸发结晶设备的正常稳定运行。由于洗灰水中钙离子过高,因此采用碳酸钠、氢氧化钠双碱法对洗灰水进行软化,药剂使用成本昂贵,本新型由于采用自清洁蒸发浓缩、结晶器,因此免去了昂贵的废水药剂软化费用,大幅度降低了药剂使用成本,同时减少了固体废弃物产生量,同时减少了洗灰水净化处理的设备投资,降低了投资成本;
3、该含氯化钾盐的飞灰脱盐系统,针对烟气余热回收的办法,提出了利用相变换热器的烟气余热回收技术,充分利用窑炉烟气热能产生蒸汽,具备蒸汽发生量可调可控的技术优势,同时具备较低的运行能耗,减少现有窑炉排入大气的热能,实现了余热回收利用;
4、该含氯化钾盐的飞灰脱盐系统,首次提出了采用蒸发塔方式,利用洗灰水作为冷却水对蒸发浓缩,结晶器的末端低温蒸汽进行冷凝,洗灰水在蒸发塔内与空气直接接触换热,空气增湿,通过空气带走水分,起到浓缩减量洗灰水的目的,实现了热能的高效梯级利用。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图;
图2是本实用新型浓缩器I工作时的结构示意图;
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图,对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本实用新型保护的范围。
请参阅图1,设备主要由水洗搅拌澄清池A、固液分离器B、水洗搅拌澄清池C、固液分离器D、换热器组E、蒸发塔F、蒸汽发生器G、真空泵H、浓缩器I、降温结晶器J、蒸发结晶装置K、沉淀池L、真空泵M组成。
飞灰通过输送装置进入水洗搅拌澄清池A,在水洗搅拌澄清池A 内经过充分的搅拌,实现了飞灰和水溶液的充分混合,形成了固液混合泥浆、经过自然沉降,不溶解的灰渣逐步沉积在水洗搅拌澄清池A 底部,灰渣中的可溶性盐溶解在水溶液中,水洗搅拌澄清池A的底部泥浆通过输送泵,输送到固液分离器B,实现固液分离,固液分离器B 可采用真空皮带分离机、叠螺式分离机、涡螺式分离机、板框压滤机的一种或多种组合,实现了固液分离,分离后的清液返回水洗搅拌澄清池A、含水的灰渣进入水洗搅拌澄清池C进行第二次洗涤分离,水洗搅拌澄清池C的与水洗搅拌澄清池A功能一样,实现搅拌,固液充分混合,固体灰渣中含有的可溶解性盐被充分溶解在水中,达到去除灰渣中可溶性盐的目的,经过自然澄清后,底部泥浆进入固液分离器D实现固液分离,所述固液分离器D可以采用可采用真空皮带分离机、叠螺式分离机、涡螺式分离机、板框压滤机的一种或多种组合,分离后的清液返回水洗搅拌澄清池C。
水洗搅拌澄清池A澄清液体为含溶解盐的高盐水,首先进入换热器E,在换热器E内与来自浓缩器I的蒸发浓缩的高温凝结水,低温蒸汽进行换热,溶液温度升高,所述换热器E采用防结垢型换热器,具备不结垢、换热效率稳定的特点。
换热器E与蒸发塔F形成了洗灰水的循环冷却交换的运行模式,换热器E内低温蒸汽被冷凝液化,作为水洗搅拌澄清池C的洗灰补水,对飞灰进行二次水洗,换热后的含盐水进入蒸发塔F,蒸发塔F采用空冷式无填料塔,其由塔体,喷淋器组组成,在塔内,高盐水与来自塔底进入的空气进行水汽两相直接接触式换热,水温降低、空气湿度饱和,洗灰水中的水分被空气带走,实现了基于空气增湿的自然蒸发模式,从而实现了对洗灰高盐水的浓缩减量。
蒸发塔F底部的出口是一定浓度的洗灰后的高盐水,进入浓缩器 I、浓缩器I与蒸汽发生器G连接,蒸汽发生器G进入窑炉的热烟气,蒸汽发生器采用相变换热器,热烟气在蒸汽发生器G换热,内部水作为相变介质,水汽化成蒸汽后,进入浓缩器I,对浓缩器I中的高盐水进行蒸发浓缩,蒸汽变成凝结水后,重新返回蒸汽发生器G,蒸汽发生器G与真空泵M连接,维持蒸汽发生器G内一定的真空度,从蒸汽发生器G出来的烟气进入蒸发塔F,蒸发塔F进入洗灰水、与烟气一起从底部进入的外界自然空气,实现了烟气和空气混合后,与盐水充分接触、换热,增湿后,排入大气。
浓缩器I采用多效防结垢型的强制循环蒸发浓缩器,其单效的基本防结垢原理如下,参照附图2:
含盐溶液从进口进入,换热器管程内颗粒与盐溶液在底部混合后向上流动,实现了溶液在加热管内的固态、气态、液态三相流动状态,实现了颗粒的扰动和摩擦、冲击效应、破坏了壁面结垢的临界状态、从而达到防止结垢的目的,颗粒在加热管、颗粒贮存区、分离区后实现固液分离、颗粒在重力作用下通过颗粒循环管重新到底部,与溶液混合,循环使用。
经过浓缩后的洗灰水,溶液中氯化钾处于过饱和状态,根据氯化钾高温溶解度增加、低温溶解度析出的特性,浓缩后的盐水进入降温结晶器J、经过降温后,析出氯化钾晶体,降温结晶器J实现固液分离后,液体一部分返回浓缩器I继续浓缩减量、一部分进入蒸发结晶装置K,实现氯化钠的蒸发结晶,蒸发结晶装置K采用奥斯陆型或反循环蒸发结晶器的大颗粒结晶技术,实现氯化钠的大颗粒状结晶析出。换热器组E与真空泵H连接,实现了维持换热器组E、浓缩器I内的一定真空度。
本新型就设备特点介绍如下:
1洗搅拌澄清池A、水洗搅拌澄清池C
水洗搅拌澄清池是一种筒体或箱体结构、底部是锥型体结构、锥型体与泥浆泵连接,作为泥浆的出口,水洗搅拌澄清池顶部有补水管、飞灰输送进口,配置泥水搅拌器,经过高效充分的搅拌后,泥浆和水充分混合,然后静止,通过重力沉降的方式实现固体不溶物和盐水的分层。
2固液分离器B、固液分离器D、
可采用真空皮带分离机、叠螺式分离机、或涡螺式分离机,或者板框压滤机的一种或多种组合、实现了泥浆脱水。
3换热器组E、
换热器采用不结垢、自清洁换热器,其结构与原理如图2
4蒸汽发生器G、
相变换热器在我国工业、发电领域多有应用,其主要由两部分组成:一是蒸发段,二是冷凝段。蒸发段是与烟气接触部分、采用翅片管接触烟气换热、或宽流道板式接触换热,蒸发段上部分具备一定的汽液分离空间,空间内真空度结合实际可调整成负压、近真空状态、通过调整真空度、控制换热器内水的蒸发温度,蒸发产生的蒸汽进入一效蒸发浓缩器的加热器壳程内,一效加热器作为相变换热器的冷凝段。
蒸发段与烟气接触部分、采用耐腐蚀、耐磨损、具备高效传热的防腐蚀陶瓷涂层,从而彻底解决烟气换热的壁面露点腐蚀的难题。
5蒸发塔F、
是一种凉水塔、其工作原理:利用吹进来的风与由上洒下来的水形成对流,把热源排走,一部分水在对流中蒸发,带走了相应的蒸发潜热、从而降低水的温度。凉水塔由塔体、喷淋器、内顶部除雾器组成。
所述凉水塔是一种大气式混凝式凉水塔。开式凉水塔F实现将多效蒸发浓缩器D出口蒸汽冷却成水,蒸汽潜热通过开式蒸发塔F被风带走,同时通过对流方式蒸发掉部分高盐废水,实现对高盐废水的浓缩减量。
凉水塔内顶部除雾器采用高效丝网除雾器或折流板除雾器等,除掉空气中液滴效率达到99%以上。
5真空泵H、真空泵M、
维持系统真空度的作用、采用罗茨水循环真空机组或蒸汽喷射式真空泵等,维持系统内设定的真空度。
6浓缩器I、
采用强制循环蒸发浓缩器、强制循环蒸发浓缩器技术成熟、化工行业等常用设备,主要有蒸发室、强制循环泵、管路、加热器等组成,本新型由于洗灰水盐溶液中硬度高,因此在加热器环节,采用列管式不结垢加热器,彻底解决了结垢难题,其基本的原理见图2:
盐溶液从进口进入,换热器管程内颗粒与盐溶液在底部混合后向上流动,实现了溶液在加热管内的固态、气态、液态三相流动状态,实现了颗粒的扰动和摩擦、冲击效应、破坏了壁面结垢的临界状态、从而达到防止结垢的目的,颗粒在加热管、颗粒贮存区、分离区后实现固液分离、颗粒在重力作用下通过颗粒循环管重新到底部,与溶液混合,循环使用。
7降温结晶器J、
采用降温析出的方式,通过给出足够的结晶时间和结晶器的容积,实现晶体自然静态析出,然后通过滤布式过滤器在低温状态下实现盐水分离,得到纯度较高的氯化钾晶体。
8蒸发结晶装置K、
采用基于大颗粒结晶的奥斯陆结晶器、或FC反循环结晶器,实现氯化剂结晶颗粒大,纯度高等技术优势
9、沉淀池L、
沉淀池通过对蒸发剩余的浓缩液添加石灰石,实现对蒸发浓稠液体中的多价阳离子进行沉淀分离,固体物和液体经过沉降分离后,液体重新返回蒸发蒸发结晶装置K。
尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例,对于本领域的普通技术人员而言,可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型,本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种含氯化钾盐的飞灰脱盐系统,其特征在于,包括水洗搅拌澄清池A、固液分离器B、水洗搅拌澄清池C、固液分离器D、换热器组E、蒸发塔F、蒸汽发生器G、真空泵H、浓缩器I、降温结晶器J、蒸发结晶装置K、沉淀池L和真空泵M;
所述水洗搅拌澄清池A的第一入口用于通入飞灰,第二入口与水洗搅拌澄清池C的第一出口连接用于通入水洗搅拌澄清池C的洗灰水;水洗搅拌澄清池A的第三入口用于通入洗灰的补充水;水洗搅拌澄清池A的第四入口与固液分离器B的第一出口连接用于通入固液分离后的溶液;水洗搅拌澄清池A的第一出口与固液分离器B的第一入口连接用于通入水洗搅拌澄清池A的底部泥浆;水洗搅拌澄清池A的第二出口与换热器组E的第一入口连接用于通入洗灰水;
固液分离器B的第二出口与水洗搅拌澄清池C的第一入口连接用于通入固体灰渣;水洗搅拌澄清池C的第二入口用于通入洗灰水补水,水洗搅拌澄清池C的第三入口与换热器组E的第一出口连接用于通入凝结水;水洗搅拌澄清池C的第二出口与固液分离器D的第一进口连接用于通入泥浆;固液分离器D的第一出口与水洗搅拌澄清池C的第四入口连接用于输入固液分离后的清液;
固液分离器D的第二出口用于导出分离后的固体灰渣;
换热器组E的第二出口与真空泵H的进口连接,真空泵H的出口外排不凝气;换热器组E的第三出口与蒸发塔F的第一入口连接用于通入洗灰废水;换热器组E的第2入口与浓缩器I的第一出口连接用于通入浓缩器I的高温冷凝水与二次蒸汽;换热器组E的第三入口与蒸发塔F的第一出口连接用于通入蒸发塔F的洗灰浓缩水;
蒸发塔F的第二入口用于通入自然风,第三入口与蒸汽发生器G的第一出口连接用于通入塔内低温烟气;蒸发塔F的第2出口用于排出低温混合气体出口;
浓缩器I的第一入口与蒸发塔F的第一出口连接用于通入浓缩后的洗灰水;浓缩器I的第二入口与蒸汽发生器G的第二出口连接用于通入蒸汽;浓缩器I的第二出口与蒸汽发生器G的第一入口连接用于蒸汽凝水回流的管路;
浓缩器I的三入口与降温结晶器J的第一出口连接用于返回降温结晶器J的部分母液;浓缩器I的三出口与降温结晶器J的第一进口连接用于通入冷却后饱和盐溶液;
蒸汽发生器G的第二入口用于通入热烟气,第4出口用于与真空泵M入口连接;真空泵M出口用于排除不凝气出口;蒸汽发生器G的第三出口与蒸发结晶装置K第一入口连接用于通入蒸汽;
降温结晶器J的第三出口用于排出氯化钾结晶盐的出口,第二出口与蒸发结晶装置K第二入口连接用于通入饱和盐溶液;
蒸发结晶装置K的第一出口与降温结晶器J的第二入口连接用于浓盐溶液回流冷却的管路;蒸发结晶装置K的第二出口与沉淀池L的第一入口连接用于通入饱和盐溶液、第三入口与沉淀池L的第二出口连接;第三出口用于输出结晶氯化钠盐;
沉淀池L的第二入口为药剂添加口,第一出口为固体物排出口。
2.根据权利要求1所述的一种含氯化钾盐的飞灰脱盐系统,其特征在于,所述水洗搅拌澄清池C采用一体化机械搅拌加速澄清池。
3.根据权利要求1所述的一种含氯化钾盐的飞灰脱盐系统,其特征在于,所述固液分离器D采用叠螺机固液分离器或涡螺机固液分离器、或真空皮带机分离器或板框式压滤机。
4.根据权利要求1所述的一种含氯化钾盐的飞灰脱盐系统,其特征在于,所述蒸汽发生器G采用相变式蒸汽发生器。
5.根据权利要求1所述的一种含氯化钾盐的飞灰脱盐系统,其特征在于,所述浓缩器I采用自清洁型多效蒸发浓缩器。
6.根据权利要求1所述的一种含氯化钾盐的飞灰脱盐系统,其特征在于,所述蒸发塔F采用间壁式喷淋塔,其内部换热器采用耐腐蚀的316L或钛材。
7.根据权利要求1所述的一种含氯化钾盐的飞灰脱盐系统,其特征在于,所述蒸发结晶装置K采用奥斯陆结晶器或反循环结晶器。
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