CN217785126U - 一种适用于循环流化床锅炉的脱硫废水零排放装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种适用于循环流化床锅炉的脱硫废水零排放装置，属于脱硫装置技术领域，包括水箱、水泵、雾化喷射装置、压缩空气系统、循环流化床锅炉、旋风分离器、尾部烟道；水箱用于存储脱硫废水，并通过水管道与水泵连接；雾化喷射装置包括喷枪和护套管，喷枪的顶端为喷口，喷枪上设有进水口、进气口，进水口和进气口设置在远离喷口的一端；进水口通过水管道与水泵连接，进气口通过管道与压缩空气系统管道出口连接，喷口放置于循环流化床锅炉内部，脱硫废水(水压0.3MPa左右)从进水口进入，压缩空气(压力0.5MPa左右)从进气口进入，二者混合喷出汽水混合物进入循环流化床锅炉内部燃烧系统，在高温(750℃以上)热烟气及炉灰的加热下瞬间汽化，实现脱硫废水中高盐分物质的无害化处理，从而实现脱硫废水零排放。

Description

一种适用于循环流化床锅炉的脱硫废水零排放装置

技术领域

本实用新型涉及脱硫装置技术领域，具体为一种适用于循环流化床锅炉的脱硫废水零排放装置。

背景技术

目前适用于循环流化床锅炉火电厂的脱硫技术主要有石灰石/石膏法湿法烟气脱硫技术、半干法脱硫技术、氨法脱硫技术等。其中，由于石灰石/石膏法湿法烟气脱硫技术具有煤种适应性广、脱硫剂(石灰石)易于获取且价格低廉、脱硫效率高(可达95％以上)、大型化设备运行靠性高等优点，运用范围较广。该技术通过向吸收塔的浆液中鼓入空气，强制使烟气脱硫反应生成的CaSO3氧化为CaSO4(石膏)，脱硫的副产品为石膏。但同时，由于其浆液与热烟气剧烈混合会不断蒸发散失浓缩，为不影响脱硫反应效果需控制浆液含盐量，需不断排除部分浆液并补充工业水，排出的浆液经澄清调质后，生成脱硫废水，脱硫废水由于含盐量高，难以回收利用。

当前环保要求日益严格，新建电厂均要求脱硫废水需实现零排放，部分在运电厂也进行了相关改造。主流的废水零排放技术主要有蒸发结晶、烟道旁路蒸发等。现有技术中，公布号为CN110395838A的中国发明专利《一种高盐废水蒸发结晶零排放设备》公开了一种高盐废水蒸发结晶零排放设备，包括初步处理组件、预加热组件、蒸发组件、保温组件、闪蒸组件和分离组件；公布号为 CN113735358A的中国发明专利申请《一种高盐废水蒸发结晶零排放设备》公开了一种高盐废水蒸发结晶零排放设备，包括安装架、预热罐、蒸发罐、空气压缩机、以及离心机；公布号为CN113023998A的中国发明专利申请《一种基于旁路烟道蒸发的脱硫废水零排放处理系统》公开了一种基于旁路烟道蒸发的脱硫废水零排放处理系统，包括存储机构、浓缩机构和结晶机构，浓缩塔设有烟气进口，浓缩塔内设置喷雾层，高温结晶塔上设有三个旁路烟气入口，用于引入脱硝反应器后的高温烟气对浓缩后的脱硫废水进行结晶；公布号为CN210595645U的中国实用新型专利《一种脱硫废水零排放旁路烟道蒸发系统》公开了一种脱硫废水零排放旁路烟道蒸发系统，设置旁路塔作为蒸发器主体，从SCR脱硝装置与空预器间抽一股热烟气进入废水喷雾蒸发器，废水喷雾蒸发器上部设置双流体雾化喷枪，在废水喷雾蒸发器内将废水蒸发，水分进入烟气中，蒸发析出的粗盐分颗粒落入蒸发塔底端被收集转运。

但蒸发结晶需使用锅炉产生的蒸汽，存在烟气热量转换成蒸汽热量的中间转换，会导致热量损失，造成能耗高，且蒸发结晶技术具有系统初始投资大、设备运行不稳定、废水处理量小、产生的工业盐难以处置等缺点，且目前逐渐淘汰，一些早期投入使用的该种工艺设备或弃之不用，或拆除更换其他工艺；烟道旁路蒸发技术较蒸发结晶技术工艺简单、能耗相对较小，但烟道旁路蒸发技术需抽取一部分热烟气与脱硫废水在旁路蒸发塔中进行换热，换热后的热烟气因为温度较低，无法被锅炉继续利用，会造成能耗偏高，且存在设备设施较为复杂、收集的高盐分灰难以处置等问题。现有技术在综合电耗、阻力损失、热量消耗三个方面都很大。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是如何实现脱硫废水中高盐分物质的无害化处理，从而实现脱硫废水零排放。

本实用新型是通过以下技术方案解决上述技术问题的：

一种适用于循环流化床锅炉的脱硫废水零排放装置，包括包括：水箱、水泵、雾化喷射装置、压缩空气系统、循环流化床锅炉、旋风分离器、尾部烟道；所述水箱通过水管道与所述水泵连接；所述雾化喷射装置包括喷枪，所述喷枪的顶端为喷口，所述喷枪上设有进水口、进气口，所述进水口和所述进气口设置在远离所述喷口的一端，所述进水口通过水管道与所述水泵连接，所述进气口通过水管道与所述压缩空气系统管道出口连接；所述喷口放置于所述循环流化床锅炉内部，所述循环流化床锅炉炉膛出口与所述旋风分离器内部连通，所述旋风分离器后接有所述尾部烟道。

本实用新型的技术方案，通过在现行已有的烟道蒸发脱硫废水装置基础上的优化，脱硫废水经过雾化后再进入锅炉燃烧系统，在锅炉燃烧系统的高温下蒸发形成水汽和盐分，其中的盐分与炉灰在旋风分离器中充分均匀混合，最终随炉灰、炉渣直接销售，实现脱硫废水中高盐分物质的无害化处理，从而实现脱硫废水零排放，不存在蒸发结晶技术和烟道旁路蒸发技术产生高盐分灰难以处置的问题。利用循环流化床锅炉特有的旋风分离器，配以简单地废水输送及雾化喷射装置，整个系统十分简单，极大简化了消纳脱硫废水的设备配置，大幅度减少了工程投资，系统故障点较少、运行操作便捷，需要关注的系统参数及设备运行状态参数大大减少，其运行可靠性、安全性大幅度提升，设备用电较少，直接利用锅炉烟道及分离器不会导致额外的烟气阻力损失，比蒸发结晶技术、烟道旁路蒸发技术的热能利用效率更高。

进一步地，所述雾化喷射装置安装在所述循环流化床锅炉炉膛出口与所述旋风分离器之间的水平烟道处。

进一步地，还包括冷却风系统，所述雾化喷射装置还包括护套管，所述护套管端头固定在所述循环流化床锅炉炉墙上，所述护套管两端通透，且套装在所述喷枪上，所述护套管和所述喷枪之间有间隙，所述护套管上设有进风口，所述冷却风系统出口通过管道与所述进风口连接。

进一步地，所述护套管外敷设浇注料。

进一步地，所述喷口伸入所述循环流化床锅炉炉膛内部约10cm。

进一步地，所述水箱内壁设置有防腐层；所述水管道上设置阀门、流量计、压力表；所述压缩空气系统中管道上设置阀门、过滤器、压力表；所述冷却风系统中管道上设置阀门。

进一步地，所述喷枪固定在所述循环流化床锅炉炉墙上。

与现有技术相比，本实用新型提供了一种适用于循环流化床锅炉的脱硫废水零排放装置，具备以下有益效果：

1、本技术方案是在现行已有的烟道蒸发脱硫废水装置基础上的优化，脱硫废水经过雾化后再进入锅炉燃烧系统，在锅炉燃烧系统的高温下蒸发形成水汽和盐分，其中的盐分与炉灰在旋风分离器中充分均匀混合，最终随炉灰、炉渣直接销售，实现脱硫废水中高盐分物质的无害化处理，从而实现脱硫废水零排放，不存在蒸发结晶技术和烟道旁路蒸发技术产生高盐分灰难以处置的问题。

2、循环流化床锅炉特有的旋风分离器可以将从循环流化床锅炉炉膛进入旋风分离器的烟气中的飞灰进行惯性分离，大颗粒飞灰重新进入锅炉炉膛，细颗粒飞灰进入尾部烟道，并由尾部烟道后面的除尘器捕捉，利用循环流化床锅炉特有的旋风分离器，配以简单地废水输送及雾化喷射装置，整个系统十分简单，极大简化了消纳脱硫废水的设备配置，大幅度减少了工程投资。

3、利用循环流化床锅炉特有的旋风分离器，配以简单地废水输送及雾化喷射装置，系统简单，使得系统故障点较少、运行操作便捷，需要关注的系统参数及设备运行状态参数大大减少，其运行可靠性、安全性大幅度提升。

4、利用循环流化床锅炉特有的旋风分离器，配以简单地废水输送及雾化喷射装置，系统简单，设备用电较少，直接利用锅炉烟道及分离器不会导致额外的烟气阻力损失；汽水混合物在锅炉烟道中直接蒸发消耗一定热量，因为是直接利用热烟气，且热烟气后续仍将全部参与锅炉的换热，本发明比蒸发结晶技术、烟道旁路蒸发技术的热能利用效率更高。

附图说明

图1是本实用新型实施例一的一种适用于循环流化床锅炉的脱硫废水零排放装置工艺系统图；

图2是本实用新型实施例二的一种适用于循环流化床锅炉的脱硫废水零排放装置工艺系统图；

图3是本实用新型雾化喷射装置接口位置示意图；

图4是本实用新型雾化喷射装置结构示意图；

图5是本实用新型雾化喷射装置喷枪结构示意图；

图6是本实用新型雾化喷射装置护套管结构示意图；

图7是本实用新型雾化喷射装置与锅炉接口位置示意图。

图中：1水箱、2水泵、3雾化喷射装置、31喷枪、32护套管、311进水口、 312进气口、313喷口、314第一法兰、321进风口、322第二法兰、4压缩空气系统、5冷却风系统、6循环流化床锅炉、7旋风分离器、8尾部烟道。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例，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作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。

下面结合说明书附图以及具体的实施例对本实用新型的技术方案作进一步描述：

实施例一

如图1-3所示，一种适用于循环流化床锅炉的脱硫废水零排放装置，包括：水箱1、水泵2、雾化喷射装置3、压缩空气系统4、冷却风系统5、循环流化床锅炉6、旋风分离器7、尾部烟道8。

水箱1用于存储脱硫废水，并通过水管道与水泵2连接。

同时参阅图4-6，雾化喷射装置3包括喷枪31和护套管32，喷枪31的顶端为喷口313，喷枪31上设有进水口311、进气口312，喷枪31上远离喷口313 的位置设有第一法兰314，进水口311和进气口312设置在远离喷口313的一端；护套管32上设有进风口321，护套管32上靠近进风口321的一端设有第二法兰 322，进水口311通过水管道与水泵2连接，进气口312通过管道与压缩空气系统4管道出口连接，护套管32固定在锅炉炉墙上，护套管32两端通透，且套装在喷枪31上，第一法兰314和第二法兰322通过四个螺栓连接固定喷枪31和护套管32，护套管32和喷枪31之间留有间隙；喷口313放置于循环流化床锅炉6 内部，脱硫废水(水压0.3MPa左右)从进水口311进入，压缩空气(压力0.5MPa 左右)从进气口312进入，二者混合喷出汽水混合物通过喷口313进入循环流化床锅炉6内部。

循环流化床锅炉炉膛6出口与旋风分离器7内部连通，旋风分离器7后接有尾部烟道8。旋风分离器7可以将从循环流化床锅炉炉膛6进入旋风分离器7的烟气中的飞灰进行惯性分离，大颗粒飞灰重新进入锅炉炉膛6，细颗粒飞灰进入尾部烟道8，并由尾部烟道8后面的除尘器捕捉。

冷却风系统5出口通过管道与雾化喷射装置3的进风口321连接，冷却风从护套管32上的进风口321进入，对喷枪31和护套管32进行冷却，然后从喷枪 31与护套管32之间的间隙，沿着喷枪31的方向吹出去，废水投停与冷却风系统5的投停没有联锁，冷却风始终投入，不仅可以一直冷却喷口313，而且可以减少随废水投停而频繁操作冷却风投停可能导致的操作失误。

作为进一步优化的技术方案，如图3所示，喷口313安装在循环流化床锅炉炉膛6出口与旋风分离器7之间的水平烟道处。锅炉炉膛6出口与旋风分离器7 之间水平烟道处的烟气流速在锅炉内部最大，水平烟道处距离旋风分离器7最近，脱硫废水从此处喷入可以迅速蒸发，盐分物质能够最快速地进入旋风分离器 7；此外，锅炉炉膛6内部存在锅炉灰渣物料小循环运动，即使护套管32有浇注料保护，锅炉灰渣物料也容易对雾化喷射装置3产生较为严重的冲刷风险。

如图7所示，喷口313伸入锅炉炉膛6内部约10cm，护套管32外敷设浇注料10，浇注料10为碳化硅浇注料或者刚玉浇注料，浇注料10敷设在护套管32 外部，浇注料10具有粘性，可将护套管32直接粘在循环流化床锅炉6炉墙上，待浇注料晾干后即可固定住护套管32，浇注料10对雾化喷射装置3进行保护。

水箱1材质为316L不锈钢，内部做防腐处理，形状、容积可根据实际需要确定；水泵2可选用离心泵，材质为316不锈钢，需考虑管道阻力损失及高度差产生的废水重力，保证雾化喷射装置3处压力达到0.3MPa，流量根据实际需要确定；水管道材质为316L不锈钢，管道直径根据废水流量确定；水管道输送脱硫废水至进水口311，管道上可设置阀门、流量计、压力表。

压缩空气系统4中管道材质为304不锈钢，管道直径根据压缩空气用量确定；压缩空气系统4输送压缩空气至进气口312，管道上可设置阀门、过滤器、压力表，压缩空气由电厂空压机提供。

冷却风系统5中管道材质为普通碳钢，管道直径根据冷却风量确定，冷却风由电厂风机提供，可在管道上安装阀门；喷枪31和护套管32材质为316L不锈钢。

使用上述适用于循环流化床锅炉的脱硫废水零排装置排放的过程如下：

S1、脱硫废水存放于水箱1中，水箱1出口连接水管道，水管道上装有水泵 2，水泵2通过水管道与雾化喷射装置3的进水口311相连接，压缩空气系统4 出口经管道连接到雾化喷射装置3的进气口312，冷却风系统5出口经管道连接到雾化喷射装置3的进风口321，护套管32固定在锅炉炉墙上，护套管32两端通透，且套装在喷枪31上，第一法兰314和第二法兰322通过四个螺栓连接固定喷枪31和护套管32，护套管32和喷枪31之间留有间隙；雾化喷射装置3的喷口313伸入锅炉炉膛6内部约10cm，安装在循环流化床锅炉炉膛6出口与旋风分离器7之间的水平烟道处；

S2、打开水管道、压缩空气系统4、冷却风系统5上的阀门，脱硫废水(水压0.3MPa左右)从进水口311进入，压缩空气(压力0.5MPa左右)从进气口 312进入，二者混合从喷口313喷出，形成雾化的圆锥体状的汽水混合物进入循环流化床锅炉6的燃烧系统，冷却风系统5始终向护套管32上的进风口321投入冷却风；

S3、汽水混合物在高温(750℃以上)热烟气及炉灰的加热下瞬间汽化，脱硫废水汽化后，其中的盐分物质在热烟气及炉灰的携带下进入锅炉的旋风分离器 7并与炉灰进行充分混合，部分盐分与大颗粒飞灰重新进入炉膛，部分盐分与细颗粒飞灰进入尾部烟道8，通过锅炉的排渣系统及除尘系统随炉灰排出锅炉燃烧系统。

工作原理：

脱硫废水存放于水箱1中，通过水管道，流经水泵2到雾化喷射装置3，护套管32固定在锅炉炉墙上，护套管32两端通透，且套装在喷枪31上，第一法兰314和第二法兰322通过四个螺栓连接固定喷枪31和护套管32，护套管32 和喷枪31之间留有间隙；喷口313伸入锅炉炉膛内部约10cm，安装在循环流化床锅炉炉膛6出口与旋风分离器7之间的水平烟道处，压缩空气系统4输出压缩空气至雾化喷射装置3，脱硫废水(水压0.3MPa左右)从进水口311进入，压缩空气(压力0.5MPa左右)从进气口312进入，二者混合从喷口313喷出，形成雾化的圆锥体状的汽水混合物进入循环流化床锅炉6的燃烧系统，锅炉运行时，汽水混合物在高温(750℃以上)热烟气及炉灰的加热下瞬间汽化，脱硫废水汽化后，其中的盐分物质在热烟气及炉灰的携带下进入锅炉的旋风分离器7 并与炉灰进行充分混合，部分盐分与大颗粒飞灰重新进入炉膛，部分盐分与细颗粒飞灰进入尾部烟道8，通过锅炉的排渣系统及除尘系统随炉灰排出锅炉燃烧系统；由于冷却风系统5始终向护套管32内投入冷却风，即使没有脱硫废水进入雾化喷射装置3，冷却风系统5引入的冷却风可以为喷口313冷却，防止喷口313 过热损坏。

实施例二

本实施例与实施例一的区别在于：其中雾化喷射装置3设置有三组，相对应的压缩空气系统4和冷却风系统5均设置有三组，在实际生产过程中，通过参数设定及设计分析，可以选取合适的雾化喷射装置数量、安装位置，最终实现脱硫废水安全可靠地蒸发吸收，实现零排放。

如图2-3所示，一种适用于循环流化床锅炉的脱硫废水零排放装置，包括：水箱1、水泵2、雾化喷射装置3、压缩空气系统4、冷却风系统5、循环流化床锅炉6、旋风分离器7、尾部烟道8。

水箱1用于存储脱硫废水，并通过水管道与水泵2连接。

雾化喷射装置3包括喷枪31和护套管32，喷枪31的顶端为喷口313，喷枪 31上设有进水口311、进气口312喷枪31上远离喷口313的位置设有第一法兰 314，进水口311和进气口312设置在远离喷口313的一端；护套管32上设有进风口321，护套管32上靠近进风口321的一端设有第二法兰322，进水口311 通过水管道与水泵2连接，进气口312通过管道与压缩空气系统4管道出口连接，护套管32固定在锅炉炉墙上，护套管32两端通透，且套装在喷枪31上，第一法兰314和第二法兰322通过四个螺栓连接固定喷枪31和护套管32，护套管32 和喷枪31之间留有间隙；喷口313放置于循环流化床锅炉6内部，脱硫废水(水压0.3MPa左右)从进水口311进入，压缩空气(压力0.5MPa左右)从进气口 312进入，二者混合喷出汽水混合物进入循环流化床锅炉6内部；其中雾化喷射装置3设置有三组。

循环流化床锅炉炉膛6出口与旋风分离器7内部连通，旋风分离器7后接有尾部烟道8。旋风分离器7可以将从循环流化床锅炉炉膛6进入旋风分离器7的烟气中的飞灰进行惯性分离，大颗粒飞灰重新进入锅炉炉膛6，细颗粒飞灰进入尾部烟道8，并由尾部烟道8后面的除尘器捕捉。

冷却风系统5出口通过管道与进风口321连接。冷却风从护套管32上的进风口进入，对喷枪31和护套管32进行冷却，然后从喷枪31与护套管32之间的间隙，沿着喷枪31的方向吹出去，废水投停与冷却风系统的投停没有联锁，冷却风始终投入，不仅可以一直冷却喷口313，而且可以减少随废水投停而频繁操作冷却风投停可能导致的操作失误。

以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种适用于循环流化床锅炉的脱硫废水零排放装置，其特征在于，包括：水箱、水泵、雾化喷射装置、压缩空气系统、循环流化床锅炉、旋风分离器、尾部烟道；所述水箱通过水管道与所述水泵连接；所述雾化喷射装置包括喷枪，所述喷枪的顶端为喷口，所述喷枪上设有进水口、进气口，所述进水口和所述进气口设置在远离所述喷口的一端，所述进水口通过水管道与所述水泵连接，所述进气口通过水管道与所述压缩空气系统管道出口连接；所述喷口放置于所述循环流化床锅炉内部，所述循环流化床锅炉炉膛出口与所述旋风分离器内部连通，所述旋风分离器后接有所述尾部烟道。

2.根据权利要求1所述的一种适用于循环流化床锅炉的脱硫废水零排放装置，其特征在于，所述雾化喷射装置安装在所述循环流化床锅炉炉膛出口与所述旋风分离器之间的水平烟道处。

3.根据权利要求1所述的一种适用于循环流化床锅炉的脱硫废水零排放装置，其特征在于，还包括冷却风系统，所述雾化喷射装置还包括护套管，所述护套管端头固定在所述循环流化床锅炉炉墙上，所述护套管两端通透，且套装在所述喷枪上，所述护套管和所述喷枪之间有间隙，所述护套管上设有进风口，所述冷却风系统出口通过管道与所述进风口连接。

4.根据权利要求3所述的一种适用于循环流化床锅炉的脱硫废水零排放装置，其特征在于，所述护套管外敷设浇注料。

5.根据权利要求1所述的一种适用于循环流化床锅炉的脱硫废水零排放装置，其特征在于，所述喷口伸入所述循环流化床锅炉炉膛内部约10cm。

6.根据权利要求1所述的一种适用于循环流化床锅炉的脱硫废水零排放装置，其特征在于，所述水箱内壁设置有防腐层。

7.根据权利要求1所述的一种适用于循环流化床锅炉的脱硫废水零排放装置，其特征在于，所述水管道上设置阀门、流量计、压力表。

8.根据权利要求1所述的一种适用于循环流化床锅炉的脱硫废水零排放装置，其特征在于，所述压缩空气系统中管道上设置阀门、过滤器、压力表。

9.根据权利要求3所述的一种适用于循环流化床锅炉的脱硫废水零排放装置，其特征在于，所述冷却风系统中管道上设置阀门。

10.根据权利要求1所述的一种适用于循环流化床锅炉的脱硫废水零排放装置，其特征在于，所述喷枪固定在所述循环流化床锅炉炉墙上。

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