CN214004104U - 用于脱硫废水的回转式烟道蒸发器及蒸发系统 - Google Patents

Abstract

用于脱硫废水的回转式烟道蒸发器及蒸发系统，包括回转式烟道蒸发器外壳、中心滚筒、布水管、灰仓、传动装置、支撑装置和接触球，所述中心滚筒通过支撑装置进行支撑安装，所述回转式烟道蒸发器外壳前侧有入口烟道、后侧有出口烟道，所述回转式烟道蒸发器外壳内有中心滚筒，所述中心滚筒通过传动装置驱动，所述中心滚筒内有接触球，所述中心滚筒内壁设有托槽，所述托槽随着中心滚筒转动将相应的接触球托起，所述中心滚筒中部有布水管，所述中心滚筒内均匀分布排灰口，对应排灰口下方的回转式烟道蒸发器外壳下方设有灰仓。本实用新型采用该装置处理脱硫废水可以不用软化、不添加任何药剂、不用膜浓缩、可将产生的废盐全部利用除尘器同步收集，没有堵塞，没有腐蚀，一步解决脱硫废水零排问题。

Description

用于脱硫废水的回转式烟道蒸发器及蒸发系统

技术领域

本实用新型涉及脱硫废水处理领域，特别是涉及用于脱硫废水的烟道蒸发器及蒸发系统。

背景技术

在烟气湿法脱硫过程中，为了维持脱硫装置浆液循环系统的平衡，需要定时从吸收塔排放废水，即脱硫废水。脱硫废水性质较为特殊，其中含有大量的悬浮物 ( 石膏颗粒、SiO₂、铝和铁的氢氧化物等 )、硫酸根、氯离子、氟离子、钙离子、镁离子、钠离子、有机物COD、活性硅、微量的重金属元素等，在处理过程中，水质呈现为典型的易结垢、易堵塞、易腐蚀等特征，导致工程投资和运行成本均过高，处理设施很难连续运行，且产生的固废也无法妥善处置。鉴于此，脱硫废水零排放处理已成为火电厂极为棘手的问题。

目前，常见的脱硫废水处理方法大致有：化学沉淀法（俗称“三联箱工艺”，一般用于达标排放或作为零排预处理）、蒸发结晶法（一般为双效或三效闪蒸工艺，热源采用乏汽或烟气余热）和烟道处理法（直接烟道喷雾干燥或旁路烟道旋转喷雾干燥，多用于浓缩液处理），或多种方法组合使用和变形使用。为减少处理水量，有些工艺系统还会先采用膜过滤（超滤、纳滤和高压反渗透）进行减量处理。同时，为保证处理系统能够正常运行，一般需在预处理中增加软化措施，以减少后续膜单元或蒸发单元的堵塞现象。

现有技术理论上均可行，但在实际工程应用中均普遍存在以下问题：

1、脱硫废水的易结垢、易腐蚀特征，导致几乎所有的膜过滤、蒸发结晶、喷雾干燥等技术都无法稳定运行，需要经常性停机维护，影响正常生产；

2、每项单元技术只能解决部分问题，实现脱硫废水零排必须组合多项技术，从而造成流程繁杂过长，实际操作困难，基本上没有能够长期连续运行的案列；

3、由于脱硫废水的结垢离子浓度非常高，需要投加大量的软化药剂，费用巨大，而且即使采取了化学软化措施，后续设备仍然无法避免结垢问题；

4、由于废水不断浓缩，废水中的腐蚀性离子浓度剧增，必须选择价格昂贵的抗腐蚀性强的材质制作设备，导致工程投资巨大；

5、脱硫废水零排实际上是将废水中的盐分取出，最后转化为固废处理，大部分项目的废盐无出路，堆积成患，并没有最终解决问题；虽然有的项目采用纳滤分盐或热法分盐，但操控困难，无法稳定运行，有的项目采用部分浓缩（不结晶），剩余浓液喷入烟道，但浓液的腐蚀性更强、更易堵塞，转运、喷雾操作都非常困难，很容易在管壁烟道沉积，实际运行效果也很差；

由于上述原因，现有的脱硫废水零排工程投资大，运行成本高，运行不稳定，企业难以承受，很难大面积推广实施。

经检索发现公开的部分专利文献，具体公开内容如下：

专利文献（公告号CN103708666A）：脱硫废水回用与零排放处理方法及设备。该方法步骤包括：预处理、化学反应处理、分离处理、净化过滤处理和蒸发结晶处理，最后得到供回用净化水和盐。设备包括预处理沉清装置、反应装置、循环装置、增压泵、分离主机、过滤器、反渗透主机及蒸发结晶器。该工艺流程繁杂过长，实际无法连续运行，投资运行费用均较大，废盐无去处。

专利文献（公告号CN105174580A）：脱硫废水零排放处理系统及工艺。该工艺包括依次连接的中和调节池、混凝沉淀池以及絮凝沉淀池，絮凝沉淀池上清液处理装置包括依次连接的全自动软化过滤器、超滤器、一级和二级 RO 反渗透，该二级反渗透的出口分别连接浓水箱和净水箱，净水箱内的净水可回用，浓水箱内的浓水进入结晶蒸发器产生盐，下浓液处理装置排出固废，污泥浓缩箱分离出来的废水通过管路排入中和调节池，进行循环再次处理。同样，该工艺流程繁杂过长，实际运行困难，投资运行费用均较大，也没有解决废盐问题。

专利文献（公告号CN105502792B）：一种脱硫废水零排放处理方法。脱硫废水经一级化学沉淀处理系统处理后，向脱硫废水内加入碳酸钠进行反应，然后将脱硫废水沉淀、过滤后送入多效蒸发装置进行蒸发，在多效蒸发装置内母液的结垢离子的浓度达到结垢浓度前或腐蚀离子浓度达到腐蚀换热管浓度前将多效蒸发装置内的部分母液引入一级化学沉淀处理系统处理。该工艺核心主要是加强母液回流，通过预处理软化降低结垢离子浓度，但腐蚀性离子是很难通过化学沉淀去除的，依然会不断浓缩升高。该工艺实际控制和操作都很困难，没有根本解决结垢腐蚀问题，也没有解决废盐问题，投资运行费用依然很高。

专利文献（公告号CN106007142A）：脱硫废水零排放处理系统。设有锅炉、烟道、除尘器、湿法脱硫装置、废水预处理装置、换热器、蒸发罐、冷却罐、离心机及结晶器；锅炉烟气出口经烟道接除尘器进口，换热器设于烟道内，且位于本系统界外已有的脱硝装置与空气预热器之间。该方法采用换热器获取空预器之前的烟气热量作为蒸发热源，如接纳全部脱硫废水，则会影响烟温，明显降低锅炉效率，代价较大，同时，依然存在结垢、腐蚀和废盐处置问题没有解决。

专利文献（公告号CN 106439882 A）：一种利用烟气余热的脱硫废水处理装置，包括锅炉、空预器、电除尘器、引风机、脱硫塔、烟囱通过烟气管道顺次连接，其还包括：烟气冷却器，设置于烟气管道上，该烟气冷却器包括二级烟气冷却器，设置于空预器与电除尘器之间，利用锅炉空预器的排烟余热来蒸发脱硫废水，降低电除尘器入口的烟气温度，提高除尘效率。该方法对空预器出口的烟气余热进行回收，同时，还需要进一步在引风机与脱硫塔之间增加一级烟气冷却器，装置体积大，现场布置困难。该方案同样存在结垢、腐蚀和废盐处置问题。

专利文献（公告号CN 107601748 A）：一种脱硫废水零排放系统，包括依次连接的调节池、板框压滤机、软化池、软化沉淀池、超滤进水池、超滤装置、纳滤装置、膜浓缩系统、蒸发结晶系统。该系统增加了纳滤，可实现分盐，回收较为纯净的氯化钠，蒸发结晶采用了MVR。本工艺流程过长，几乎包括了所有的处理单元技术，操控难度极大，纳滤膜同样面临严重的结垢问题，膜系统很难稳定运行，并不适合脱硫废水的处理。

专利文献（201010548211.0）公开一种脱硫废水处理工艺，属于蒸发结晶法，其原理是将脱硫废水经脱色和过滤后，再经双效蒸发装置负压浓缩，最后再将浓缩后的废水在结晶分享器中冷却到35～50℃析出，所述的双效蒸发装置包括一效蒸发器、一效分离器及二效蒸发器、二效分离器。蒸发器所用热源为外介蒸汽热源，消耗能源大，投资成本和运行费用高。多效蒸发本身属于成熟技术，直接用于脱硫废水需要解决热源、结垢腐蚀，以及废盐处置等问题。

专利文献（201510553944.6）公开一种脱硫废水预蒸发零排放处理装置，把脱硫废水雾化自上向下喷入一蒸发器中，同时从空预器和脱硝装置之间烟道引入300～400℃气源，使之形成螺旋上升气流，螺纹气流会与雾化后液滴强烈混合，使用之蒸发，盐份析出随烟气进入空预器和除尘器之间的烟道中，最后被除尘器捕集。该方法只能处理少量的废水（需要预浓缩），大水量引入风量大，降低锅炉效率，增加除尘器的负荷，同时降低除尘器烟气温度，降低酸露，容易造成烟道和除尘器腐蚀。

实用新型内容

为了解决以上问题，本实用新型提供用于脱硫废水的回转式烟道蒸发器及蒸发系统，采用该装置废水可以不用软化、不添加任何药剂、不用膜浓缩、可将产生的废盐全部利用除尘器同步收集，没有堵塞，没有腐蚀，一步解决脱硫废水零排问题，为达此目的，本实用新型提供用于脱硫废水的回转式烟道蒸发器，包括回转式烟道蒸发器外壳、中心滚筒、布水管、灰仓、传动装置、支撑装置和接触球，所述中心滚筒通过支撑装置进行支撑安装，所述回转式烟道蒸发器外壳前侧有入口烟道、后侧有出口烟道，所述回转式烟道蒸发器外壳内有中心滚筒，所述中心滚筒通过传动装置驱动，所述中心滚筒内有接触球，所述中心滚筒内壁设有托槽，所述托槽随着中心滚筒转动将相应的接触球托起，所述中心滚筒中部有布水管，所述中心滚筒上均匀分布排灰口，对应排灰口回转式烟道蒸发器外壳的下方有灰仓。

作为本实用新型用于脱硫废水的回转式烟道蒸发器进一步改进，所述中心滚筒外侧的传动装置的传动轮与回转式烟道蒸发器外壳之间的缝隙内有密封圈，所述中心滚筒两端设置隔离网，设置密封圈防止灰尘飞出，中心滚筒两端设置隔离网，防止有少量接触球在跌落碰撞中飞出，并保证烟气流动不受影响。

作为本实用新型用于脱硫废水的回转式烟道蒸发器进一步改进，所述中心滚筒有均匀分布的数个排灰口且开口尺寸小于接触球的直径，脱落的烟灰通过排灰口进入灰仓，可有效防止烟灰二次上扬。

作为本实用新型用于脱硫废水的回转式烟道蒸发器进一步改进，所述中心滚筒内壁设有等角度均匀分布的托槽，可保证一定数量的接触球被托起上扬和跌落，同时，可保证水不会漏出滚筒。

作为本实用新型用于脱硫废水的回转式烟道蒸发器进一步改进，所述接触球为球状的惰性载体，中心滚筒内置了一定数量的接触球作为惰性载体，接触球自然均匀堆积，接触球具有巨大的比表面积，以保证足够的蒸发所需面积；接触球具有足够的质量、强度和耐磨度，以保证在跌落和相互挤压摩擦的过程中自身不会过度损耗，保证使用寿命。

作为本实用新型用于脱硫废水的回转式烟道蒸发器进一步改进，所述布水管上均匀分布数个穿孔，布水管采用简单的穿孔方式快速出水，可保证出水均匀并不会堵塞。

作为本实用新型用于脱硫废水的回转式烟道蒸发器进一步改进，所述中心滚筒外侧有传动轮，所述传动装置驱动传动轮带动中心滚筒转动，本申请采用外部驱动轮方式驱动可以保证运转平稳。

本实用新型提供用于脱硫废水的烟道蒸发系统，烟气经烟道接入烟道蒸发系统，所述烟道蒸发系统包括除尘器、引风机、回转式烟道蒸发器和脱硫塔，所述除尘器、引风机、回转式烟道蒸发器和脱硫塔通过烟道依次连接，所述回转式烟道蒸发器设置在烟道上，位于引风机的出口之后以及脱硫塔之前，且支撑底座固定于地面基础之上，所述回转式烟道蒸发器的进气口与引风机的出口烟道相连，所述回转式烟道蒸发器的出气口与脱硫塔的进气烟道相连，烟气水平从回转式烟道蒸发器的中心区域穿过，所述脱硫塔的脱硫废水排水管道与回转式烟道蒸发器内的布水管相连，废水通过进水泵打入回转式烟道蒸发器，所述回转式烟道蒸发器下方的灰仓与输灰管道相连，烟灰通过输灰仓泵送入除尘器。

作为本实用新型用于脱硫废水的烟道蒸发系统进一步改进，包括回转式烟道蒸发器外壳、中心滚筒、布水管、灰仓、传动装置、支撑装置和接触球，所述中心滚筒通过支撑装置进行支撑安装，所述回转式烟道蒸发器外壳前侧有入口烟道、后侧有出口烟道，所述回转式烟道蒸发器外壳内有中心滚筒，所述中心滚筒通过传动装置驱动，所述中心滚筒内有接触球，所述中心滚筒内壁等角度设有托槽，所述托槽随着中心滚筒转动将相应的接触球托起，所述中心滚筒中部有布水管，所述中心滚筒上有均匀分布的排灰口，对应排灰口回转式烟道蒸发器外壳的下方有灰仓。

与现有技术相比，本实用新型提供了用于脱硫废水的回转式烟道蒸发器及蒸发系统，具备以下有益效果：

1）本实用新型回转式烟道蒸发器水平串联接入烟道，不影响烟气顺利通过，充分利用了低温烟气的剩余能量，对锅炉效率没有影响；烟气携带的水蒸气在脱硫塔内冷凝回收利用；产生的烟灰直接进入除尘器和粉煤灰均匀掺混；不需要预处理，可一步完成脱硫废水零排处理过程并解决固废出路问题，节水节能，是目前最为简单的、高效彻底的脱硫废水处理方法，投资和运行均非常节省；

2）本实用新型装填的接触球具有巨大的比表面积，水气接触面积远远大于多效蒸发器的换热面积，和一般多效蒸发器的热传导工作原理不同，高速热烟气以对流方式传热，接触球表面水分汽化，水分在分压差的作用下扩散，并迅速被带走，传热、传质同时进行，盐水分离速度更快、效率更高。

3）本实用新型采用回转式烟道蒸发器，废水不需要任何预处理和调节，直接喷淋到接触球之上即可，接触球采用高强度、耐磨损、耐腐蚀的惰性材料制成，没有堵塞和腐蚀问题，可保证使用寿命，可长期连续稳定运行，远远优于现有的任何脱硫废水处理方式。

4）本实用新型回转式烟道蒸发器将蒸发、结晶、脱垢、出灰集中在单一设备中完成，只有一套传动装置推动中心滚筒旋转，中心滚筒采用耐磨合金材料，内部没有易损部件，设备结构简单，配套的密封件、传动装置、支撑装置和输灰装置均有成熟的商品化产品选购，维护量很少。

5）本实用新型回转式烟道蒸发器和现有复杂的零排处理系统相比，没有复杂的管路系统，没有多个工艺单元物料需要反复转运，没有易损坏的材料，没有复杂的控制点，系统配置极为简单，操作容易，检修量极少，运行稳定。

6）本实用新型由于中心滚筒转动带动接触球之间的相互挤压摩擦，接触球表面盐垢磨损不断脱落，脱落的烟灰同步排入灰仓，并通过仓泵排入除尘器和粉煤灰均匀掺混，不存在烟道积灰和堵塞问题，不存在因结垢堵塞导致设备停运维护的问题。

7）本实用新型对布水的要求很低，可采用简单的穿孔管布水方式，摈弃了容易堵塞和损坏的各种形式的喷嘴结构，不用雾化，简单易行，免维护，可长期稳定运行。

附图说明

图1为本实用新型的工艺系统示意图。

图2为本实用新型的烟道结构示意图。

图3为本实用新型的接触球工作示意图。

图中：

30、锅炉；31、除尘器；32、引风机；33、脱硫塔；10、回转式烟道蒸发器；11、中心滚筒；12、托槽；13、排灰口；14、灰仓；15、输灰仓泵；16、支撑装置；17、传动装置；18、密封圈；19、传动轮；20、接触球；21、布水管；22、进水泵；23、底座。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本实用新型作进一步详细描述：

本实用新型提供用于脱硫废水的回转式烟道蒸发器及蒸发系统，采用该装置废水可以不用软化、不添加任何药剂、不用膜浓缩、可将产生的废盐全部利用除尘器同步收集，没有堵塞，没有腐蚀，一步解决脱硫废水零排问题。

具体实施方式1：

本实用新型用于火电厂，烟气提供的热量可将本台机组所产生的脱硫废水全部蒸发，且烟温下降幅度很小。以一台600MW机组为例，锅炉产生烟气量约260万Nm3/h，除尘器出口烟温约100-150C°，风速约8-20m/s，脱硫废水量约8t/h。

本实用新型系统包括：锅炉30、除尘器31、引风机32、回转式烟道蒸发器10、脱硫塔33顺次连接，脱硫废水进水泵22出口经管道与蒸发烟道10内的布水管21进口相连接，灰仓14出口与输灰仓泵15连接，输灰仓泵15与除尘器31连接。其中回转式烟道蒸发器10还包括：中心滚筒11、托槽12、排灰口13、灰仓14、输灰仓泵15、支撑装置16、传动装置17、密封圈18、接触球20、布水管21、底座23。

本实用新型可在引风机32出口烟道处串联接入回转式烟道蒸发器10，引风机32出口烟道和回转式烟道蒸发器10的进口相连接，回转式烟道蒸发器10的出口和脱硫塔33进口前的烟道相连接，相当于回转式烟道蒸发器10替代了引风机32和脱硫塔33之间的一部分烟道。（对于电除尘器，根据场地，也可安装在电除尘器之前）

本实用新型回转式烟道蒸发器10利用传动装置17推动中心滚筒11持续旋转，中心滚筒内壁均匀设置若干托槽12跟随中心滚筒11同步旋转，并带动接触球20不断上扬。

本实用新型接触球20自然均匀分布在中心滚筒11内部的下方，接触球20材质规格可根据水质水量调整，本实施例采用高强度耐磨瓷球，可提供足够的气水接触面积，接触球20在跌落的过程中，接触球20表面的水分被水平流动的热烟气迅速带走并进入脱硫塔33。

本实用新型接触球20跟随中心滚筒11不断上扬跌落，随着水分持续蒸发，废水中的杂质和盐分不断在接触球20的表面沉积结晶，由于接触球20之间连续不断的相互挤压摩擦，盐垢磨损形成粉末状烟灰脱落，脱落的烟灰通过排灰口13落入灰仓14，然后再经输灰仓泵15打入除尘器31，与粉煤灰均匀掺混。

本实用新型的控制系统主要通过调节中心滚筒11的转速完成，主要调节装置为传动机构17的减速器电动机。

本实用新型所配套的传动装置17采用单传动，由一台主传动电动机带动，包括：直流电动机、减速器和联轴器，均有成熟的商品化产品，可在市场上采购。根据设备体积重量，可选择双驱动或四驱动设计

本实用新型所配套的支撑装置16承受着回转式烟道蒸发器10的全部重量，并对中心滚筒起定位作用，使其能平稳运转，采用调心式滑动轴承结构，可在市场上采购。

本实用新型所配套的输灰仓泵15可将灰仓中的烟灰打入除尘器，市场上有成熟的商品化产品选配。

本实用新型的热控测点包括：电流、转速、热电阻、流量计、湿度计，均可接入发电机组的DCS系统，实现自动化控制。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非是对本实用新型作任何其他形式的限制，而依据本实用新型的技术实质所作的任何修改或等同变化，仍属于本实用新型所要求保护的范围。

Claims (9)

1.用于脱硫废水的回转式烟道蒸发器，包括回转式烟道蒸发器外壳、中心滚筒（11）、布水管（21）、灰仓（14）、支撑装置（16）、传动装置（17）、底座（23）和接触球（20），其特征在于，所述中心滚筒（11）通过支撑装置（16）进行支撑安装，所述回转式烟道蒸发器外壳前侧有入口烟道、后侧有出口烟道，所述回转式烟道蒸发器外壳内有中心滚筒（11），所述中心滚筒（11）通过传动装置（17）驱动，所述中心滚筒（11）内壁设有托槽（12），所述中心滚筒（11）内有接触球（20），所述托槽（12）随着中心滚筒（11）转动将相应的接触球（20）托起，所述中心滚筒（11）中部有布水管（21），所述中心滚筒（11）上均匀分布排灰口（13），对应排灰口（13）回转式烟道蒸发器外壳的下方设有灰仓（14）。

2.根据权利要求1所述的用于脱硫废水的回转式烟道蒸发器，其特征在于：所述中心滚筒（11）外侧的传动装置（17）的传动轮（19）与回转式烟道蒸发器外壳之间的缝隙内有密封圈（18），所述中心滚筒（11）两端设置隔离网。

3.根据权利要求1所述的用于脱硫废水的回转式烟道蒸发器，其特征在于：所述中心滚筒（11）有均匀分布的数个排灰口（13）且开口尺寸小于接触球（20）的直径。

4.根据权利要求1所述的用于脱硫废水的回转式烟道蒸发器，其特征在于：所述中心滚筒（11）内壁有等角度均匀分布的数个托槽（12）。

5.根据权利要求1所述的用于脱硫废水的回转式烟道蒸发器，其特征在于：所述接触球（20）为球状的惰性载体。

6.根据权利要求1所述的用于脱硫废水的回转式烟道蒸发器，其特征在于：所述布水管（21）上有均匀分布的数个出水孔。

7.根据权利要求1所述的用于脱硫废水的回转式烟道蒸发器，其特征在于：所述中心滚筒（11）外侧有传动轮（19），所述传动装置（17）驱动传动轮（19）带动中心滚筒（11）转动。

8.使用权利要求1-7任意一项所述回转式烟道蒸发器的用于脱硫废水的烟道蒸发系统，锅炉烟气出口经烟道接烟道蒸发系统，所述烟道蒸发系统包括除尘器（31）、引风机（32）、回转式烟道蒸发器（10）和脱硫塔（33），其特征在于：所述除尘器（31）、引风机（32）、回转式烟道蒸发器（10）和脱硫塔（33）通过烟道依次连接，所述回转式烟道蒸发器（10）设置在烟道上，位于引风机（32）的出口之后以及脱硫塔（33）之前且支撑底座固定于地面基础之上，所述回转式烟道蒸发器（10）的进气口与引风机（32）的出口烟道相连，所述回转式烟道蒸发器（10）的出气口与脱硫塔（33）的进气烟道相连，烟气水平从回转式烟道蒸发器（10）的中心区域穿过，所述脱硫塔（33）的脱硫废水排水管与回转式烟道蒸发器（10）内的布水管（21）相连，废水通过进水泵（22）打入回转式烟道蒸发器（10），所述回转式烟道蒸发器（10）下方的灰仓（14）与输灰管道相连，烟灰通过输灰仓泵（15）送入除尘器（31）。

9.根据权利要求8所述的用于脱硫废水的烟道蒸发系统，其特征在于：包括回转式烟道蒸发器外壳、中心滚筒（11）、布水管（21）、灰仓（14）、传动装置（17）、支撑装置（16）、底座（23）和接触球（20），所述中心滚筒（11）通过支撑装置（16）进行支撑安装，所述回转式烟道蒸发器外壳前侧有入口烟道、后侧有出口烟道，所述回转式烟道蒸发器外壳内有中心滚筒（11），所述中心滚筒（11）通过传动装置（17）驱动，所述中心滚筒（11）内有接触球（20），所述中心滚筒（11）内壁等角度设有托槽（12），所述托槽（12）随着中心滚筒（11）转动将相应的接触球（20）托起，所述中心滚筒（11）中部有布水管（21），所述中心滚筒（11）上均匀分布排灰口（13），对应排灰口（13）回转式烟道蒸发器外壳的下方有灰仓（14）。

Images