溼法脫硫塔前廢液零排放及煙氣降溫節水的方法及裝置與流程
2023-06-15 12:52:46 3
本發明涉及煙氣降溫裝置，尤其涉及一種溼法脫硫塔前廢液零排放及煙氣降溫節水的方法及裝置，具體地說是一種用於火電、冶金、化工、建材等相關領域的脫硫廢水零排放及排煙降溫節水的方法和裝置。
背景技術：
綠色發展是當今社會、經濟的發展主題，綠色發展的要求即是環保又節能。目前，火電廠的脫硫廢水排放已受到人們的普遍關注，因此有效的節約能源以及實現廢水零排放是我國能源領域可持續發展所面臨的嚴峻挑戰。
目前，溼法脫硫技術是運用最為廣泛的煙氣脫硫技術。國際上85％左右大型火電廠採用溼法脫硫工藝流程。溼法煙氣脫硫系統廢水由於汞、鉛、鎳、砷及鉻重金屬含量較高，直接排放的危害很大，普通化學處理方法又過於複雜，且需要不斷添加化學藥品，耗費人力。另脫硫廢水化學處理方法處理後的廢水氯離子(目前尚無化學藥劑可以去除氯離子)仍無法去除。採取一般脫硫廢水處理工藝處理後的廢水按照相關規定不能稀釋排放，因此無法綜合利用。
脫硫廢水處理工藝步驟無外乎中和、絮凝、沉澱和外排。近幾年新開發了不少脫硫廢水處理工藝，如多級蒸髮結晶，回用，澄清等工藝，這類工藝雖能對脫硫廢水的回收利用有一定作用，但問題比較多，如需新增加大量設備、佔地面積大、投資大、工藝流程複雜、設備故障率高、運行效果不理想、設備運行可靠性不高、汙泥處理處置不方便、存在廢水外排現象等。如果這些問題得不到很好的解決，將嚴重影響各種脫硫廢水處理工藝的工業應用。
降低鍋爐排煙溫度是提高鍋爐熱效率，提高發電效率的重要途徑；而且目前鍋爐機組大多採用溼法脫硫技術，降低鍋爐排煙溫度能夠節約脫硫塔水耗和電耗。
目前工業上常用的空預器後排煙換熱降溫設備主要有低低溫省煤器，低低溫省煤器是煙氣間接換熱降溫設備，且存在設施佔地面積大、一次性投資高、容易堵塞和腐蝕、運行維護費用高及施工周期長等問題。因此急需尋求一種安全穩定、簡潔高效的新型煙氣降溫技術路線。
技術實現要素：
本發明的目的在於克服上述現有技術的缺點和不足，提供一種溼法脫硫塔前廢液零排放及煙氣降溫節水的方法及裝置，通過一套全新的成套系統解決脫硫廢水處理和鍋爐排煙降溫兩大難題。
本發明的技術方案如下：
一種溼法脫硫塔前廢液零排放及煙氣降溫節水的方法，對進入溼法脫硫塔前的高溫煙氣進行前處理，具體為將脫硫廢水噴入高溫煙氣，降低煙氣溫度，脫硫廢水蒸發形成水蒸汽，其中的結晶鹽物質被析出，然後通過聲波團聚協同除塵器除塵實現脫硫廢水固液氣分離，脫硫廢水中析出的鹽類物質顆粒連同高溫煙氣中的顆粒物均被聲波團聚協同除塵器脫除，除塵後的清潔氣體送入溼法脫硫塔。
進一步，所述的溼法脫硫塔前廢液零排放及煙氣降溫節水的方法，聲波團聚進行除塵的聲波可選擇低頻、高頻或可調頻形式聲波中的任意一種或幾種的組合。
進一步，所述的溼法脫硫塔前廢液零排放及煙氣降溫節水的方法，溼法脫硫塔的脫硫廢水先經脫水裝置脫水進行初步分離，再讓脫水後的液體通過沉降分離得到清水。
一種溼法脫硫塔前廢液零排放及煙氣降溫節水裝置，包括二級沉澱池，聲波團聚室，聲波團聚室內壁上設置有聲波發生裝置，聲波團聚室的入口處設置噴霧裝置，聲波團聚室的出口處設置除塵器，二級沉澱池的液體出口與噴霧裝置連接作為噴霧裝置的噴霧液體來源；聲波團聚室的出口與溼法脫硫塔氣體入口連接，溼法脫硫塔的脫硫廢水出口與二級沉澱池連接。
進一步，所述的溼法脫硫塔前廢液零排放及煙氣降溫節水裝置，聲波團聚室底端設置有結晶鹽收集倉。
進一步，所述的溼法脫硫塔前廢液零排放及煙氣降溫節水裝置，聲波發生裝置為低頻、高頻或可調頻聲波發生器中的任意一種或幾種的組合。
進一步，所述的溼法脫硫塔前廢液零排放及煙氣降溫節水裝置，噴霧裝置包括順次連接的空氣壓縮機、儲氣罐和霧化噴嘴，其中霧化噴嘴設置於聲波團聚室入口內。
進一步，所述的溼法脫硫塔前廢液零排放及煙氣降溫節水裝置，溼法脫硫塔的脫硫廢水出口與脫水裝置連接，脫水裝置與脫硫廢水清水池連接，脫硫廢水清水池與二級沉澱池連接，二級沉澱池通過輸送泵將水體送入噴霧裝置。
更進一步，所述的溼法脫硫塔前廢液零排放及煙氣降溫節水裝置，除塵器可以為管式除塵器。
更進一步，所述的溼法脫硫塔前廢液零排放及煙氣降溫節水裝置，霧化噴嘴包括進氣管、進氣堵頭、共振腔、進水管、水流導向管和水噴嘴；進氣堵頭設置於進氣管的氣體出口端內部，與進氣管的氣體出口端內壁存在間隙，進而形成氣體高壓發射口；共振腔為帶有內陷腔體的結構，共振腔以內陷腔體與氣體高壓發射口相對的方式設置且與氣體高壓發射口之間形成間隙；進水管連接水流導向管，水流導向管的水流出口端連接水噴嘴，水噴嘴的噴水出口設置於氣體高壓發射口的相鄰位置。
進一步，所述的溼法脫硫塔前廢液零排放及煙氣降溫節水裝置，共振腔可通過進氣堵頭下方連接的固定杆與氣體高壓發射口相對設置，共振腔套接於固定杆上，且共振腔在固定杆上的位置可調節。
進一步，所述的溼法脫硫塔前廢液零排放及煙氣降溫節水裝置，水流導向管的水流出口端與水噴嘴之間還設置有散流片，散流片為帶有散流孔的部件。
進一步，所述的溼法脫硫塔前廢液零排放及煙氣降溫節水裝置，水流導向管和水噴嘴可以均套於進氣管上；其中水流導向管與進氣管採取螺紋方式連接；水噴嘴與水流導向管採取螺紋方式連接；水噴嘴與進氣管採取螺紋方式連接或不連接。
本發明將脫硫廢水經噴霧裝置霧化，廢水變成霧狀的固液混合小液滴，從而可實現與煙氣流充分接觸，固液混合小液滴充分利用煙氣餘熱後，潔淨的水分部分被高溫迅速蒸發形成氣體，剩下鹽分結晶物，實現了固液分離。
本發明噴霧裝置中的霧化噴嘴通過特定結構的設置，能夠極大提升噴霧性能，在霧化噴嘴噴霧過程中，首先將高壓氣體通入進氣管，高壓氣體經過氣體高壓發射口時，形成射流，氣體在氣體高壓發射口處達到音速時，在這個氣體高壓發射口處形成激波，這個激波是穩定的。當下遊存在鈍體時，激波變得不穩定，出現壓力脈動，壓力脈動存在一定頻率，但是脈動幅值不大。當激波下遊安裝一個固定頻率和該脈動頻率相同的共振腔時，由於共振使壓力脈動幅值大大增加，進而產生高強聲波；該高強聲波可以將水噴嘴噴出的液霧進一步破碎形成更加微小的霧滴微粒，同時由於高強聲波的作用，能夠通過振動防止噴嘴堵塞。以上霧化噴嘴中共振腔與氣體高壓發射口之間的距離可以調節，通過該距離的調節能夠產生可調頻的高強聲波，滿足不同程度的噴霧需要。
本發明運用聲波團聚裝置、團聚沉降室以及後續的除塵器形成固液氣分離處理裝置，實現廢液零排放和廢液中鹽和重金屬離子的收集去除。
本發明提供的溼法脫硫塔前廢液零排放及煙氣降溫節水的方法及裝置通過將脫硫廢水引接至二級沉澱池，通過二級沉澱後將脫硫廢水通過輸送泵送至噴霧裝置作為噴霧水源噴入聲波團聚室中。霧化後的廢水通過高溫煙氣加熱迅速蒸發，脫硫廢水吸熱後導致煙氣溫度降低，從而節約脫硫塔用水。煙氣攜帶廢水蒸髮結晶出來的鹽和重金屬離子進入聲波團聚室，聲波發生裝置發出聲波能使得不同粒徑煙塵、鹽及重金屬離子顆粒之間產生相對振動並因此增加它們的碰撞概率和速率，一旦發生了碰撞，它們便粘附而形成較大一級的團聚物，在重力場的作用下，自由沉降至結晶鹽收集倉中。煙氣通過高效管式除塵器，此時沒有沉降的超細顆粒物，在高強聲波及慣性和離心力的作用下，被高效管式除塵器捕集，從而達到固氣液分離，實現深度去除超細顆粒物，然後潔淨煙氣進入溼法脫硫塔。
本發明提供的溼法脫硫塔前廢液零排放及煙氣降溫節水的方法及裝置具有適應性強，可靠性高，一次性投資低，運行及維護費用低，施工周期短，幾乎不佔面積，不產生二次汙染等諸多優點，不會對用戶設施產生任何的副作用，對用戶運行維護不會增加任何的負擔，應用前景廣闊。
本發明能夠使溼法脫硫塔入口煙溫降低，節約脫硫系統用水。
本發明能夠充分利用煙氣餘熱，實現脫硫廢水零排放處理。
本發明能夠協同深度處理超細顆粒物，實現超低排放。
本發明的系統結構緊湊，方法實施簡單，既環保又安全，具有較高的推廣價值。
本發明運用聲波團聚裝置、團聚沉降室和除塵器形成固液氣分離處理系統，實現水資源的回流利用和煙氣中細微顆粒物的進一步去除，全面實現節能環保和超低排放目標。
附圖說明
圖1為本發明實施例2提供的溼法脫硫塔前廢液零排放及煙氣降溫節水裝置示意圖；
圖2為本發明實施例3提供的溼法脫硫塔前廢液零排放及煙氣降溫節水裝置示意圖；
圖3為本發明實施例4提供的溼法脫硫塔前廢液零排放及煙氣降溫節水裝置中噴霧裝置中霧化噴嘴示意圖；
圖4為本發明實施例5中散流片示意圖；
圖5為本發明實施例5中霧化噴嘴示意圖；
以上圖1-圖5中，1為二級沉澱池，2為聲波團聚室，3為聲波發生裝置，4為噴霧裝置，41為進氣管，42為進氣堵頭，43為共振腔，44為進水管，45為水流導向管，46為水噴嘴，47為散流片，5為除塵器，6為溼法脫硫塔，7為結晶鹽收集倉，8為脫水裝置，9為脫硫廢水清水池，10為輸送泵。
具體實施方式：
實施例1
本實施例提供一種溼法脫硫塔前廢液零排放及煙氣降溫節水的方法，對進入溼法脫硫塔前的高溫煙氣進行前處理，具體為在所述高溫煙氣中通過噴入脫硫廢水降低煙氣溫度，從而節約脫硫塔用水；同時，在高溫煙氣的作用下脫硫廢水中的水分迅速完全蒸發形成水蒸汽，其中的結晶鹽等物質被析出，然後通過聲波團聚協同除塵器除塵實現脫硫廢水固液氣分離，脫硫廢水中析出的鹽類物質顆粒連同高溫煙氣中的顆粒物均被聲波團聚協同除塵器脫除，除塵後的清潔氣體(包括高溫煙氣、水蒸汽)送入溼法脫硫塔。
以上方法中，，脫硫廢水先經脫水裝置脫水進行初步分離，脫水後的液體再通過沉降分離得到清水，經過上述初步淨化處理後的脫硫廢水才能作為前期噴霧的水源噴霧進入高溫煙氣中。
以上方法中，利用聲波團聚進行除塵的聲波可以選擇低頻、高頻或可調頻形式聲波中的任意一種或幾種的組合，對於實際應用過程中可選擇合適的聲波組合進行。在應用過程中，聲波可以由聲波發生器提供。
實施例2
本實施例提供一種溼法脫硫塔前廢液零排放及煙氣降溫節水裝置，如圖1所示，包括二級沉澱池1，聲波團聚室2，聲波團聚室2內壁上設置有聲波發生裝置3，聲波團聚室2的入口處設置噴霧裝置4，噴霧裝置4包括順次連接的空氣壓縮機、儲氣罐和霧化噴嘴，其中霧化噴嘴設置於聲波團聚室2入口內，聲波團聚室2的出口處設置除塵器5，二級沉澱池1的液體出口與噴霧裝置4連接作為噴霧裝置4的噴霧液體來源；聲波團聚室2的出口與溼法脫硫塔6氣體入口連接，溼法脫硫塔6的脫硫廢水出口與二級沉澱池1連接。
本實施例提供的裝置，利用脫硫廢水進行沉澱分離後的清水作為噴霧水源進行聲波團聚室2入口內的噴霧，噴霧後，使得進入聲波團聚室2的高溫煙氣溫度降低；同時，在高溫煙氣的作用下脫硫廢水中的水分迅速完全蒸發形成水蒸汽，脫硫廢水中攜帶的結晶鹽等粒子析出。而在聲波團聚室2內，利用聲波發生裝置3發出的聲波進行團聚，各種塵粒、結晶鹽以及其他有害離子等在聲波作用下產生劇烈振動，並相互吸附團聚變大，最終團聚變大後的高溫煙氣中的煙塵、脫硫廢水析出的結晶鹽粒等物質到達除塵器5並被去除，通過除塵器5後的清潔煙氣進入溼法脫硫塔6中。聲波發生裝置3可以採用低頻、高頻或可調頻聲波發生器中的任意一種或幾種的組合，具體在實際應用過程中進行組合。
實施例3
本實施例是在實施例2基礎上的進一步改進，如圖2所示，在聲波團聚室2底端設置有結晶鹽收集倉7，用於收集聲波團聚後附著於聲波團聚室2底部的結晶鹽，保證裝置的使用效果。溼法脫硫塔6的脫硫廢水出口與脫水裝置8連接，脫水裝置8與脫硫廢水清水池9連接，脫硫廢水清水池9與二級沉澱池1連接，二級沉澱池1通過輸送泵10將水體送入噴霧裝置4。通過對脫硫廢水進行脫水裝置脫水，脫水裝置脫水後的水體送入脫硫廢水清水池9，然後再將進入脫硫廢水清水池9的水進行二級沉澱池1中的沉澱分離，進一步得到清水。脫水裝置8脫水後得到的渣滓通過回收處理後再利用。本實施例中除塵器5採用管式除塵器，效果更顯著。本實施例進行的改進進一步提高了整個裝置的使用效果，提升了裝置的使用壽命。
實施例4
本實施例提供了以上實施例應用的噴霧裝置4所使用的霧化噴嘴，如圖3所示，該霧化噴嘴包括進氣管41、進氣堵頭42、共振腔43、進水管44、水流導向管45和水噴嘴46；進氣堵頭42設置於進氣管41的氣體出口端內部，與進氣管41的氣體出口端內壁存在間隙，進而形成氣體高壓發射口；共振腔43為帶有內陷腔體的結構，共振腔43以內陷腔體與氣體高壓發射口相對的方式設置且與氣體高壓發射口之間形成間隙；進水管44連接水流導向管45，水流導向管45的水流出口端連接水噴嘴46，水噴嘴46的噴水出口設置於氣體高壓發射口的相鄰位置。
作為以上的一種具體改進，共振腔43通過進氣堵頭42下方連接的固定杆與氣體高壓發射口相對設置，共振腔43套接於固定杆上，且共振腔43在固定杆上的位置可調節。
以上提供的霧化噴嘴在使用過程中，氣流從進氣管41通過流通面積急劇減小的氣體高壓發射口，氣體壓縮後發射而出形成射流，可以通過調節進氣管41中氣體的流速來調整射流速度，當射流流速達到音速時，在氣體高壓發射口形成激波，而通過設置於氣體高壓發射口相對位置的共振腔43，激波在進入共振腔43的內陷腔體中時，由於遇到鈍體，產生高強壓力脈動，該高強壓力脈動具有一定的頻率，即形成高強聲波，當共振腔43相對於氣體高壓發射口的相對位置可調節時，形成可調頻的高強聲波。
水流導向管45的水流出口端連接水噴嘴46進而形成一個整體，水流從進水管44流入時，水流流入水流導向管45，水流導向管45能夠使水流按照一定的方向流動，最終從水噴嘴46噴出，當調節水流流速時，從水噴嘴46噴出的水流會相應產生不同的噴射霧滴，通過調節水流速度大小可以調節噴射霧滴的噴射速度以及霧滴大小，而水噴嘴46相鄰氣體高壓發射口設置，這樣噴射出的水霧在氣體高壓發射口發出的高強聲波作用下瞬間被撕裂，破碎為微粒形式，同時形成霧化效果更好的噴霧狀態。
實施例5
本實施例為以上實施例4的進一步改進，如圖5所示，水流導向管45的水流出口端與水噴嘴46之間還設置有散流片47，散流片47為帶有散流孔的部件(如圖4)；設置了散流片47後，水流會通過散流片47的作用達到散流，使得最終產生的噴霧更為均勻。本實施例中水流導向管45和水噴嘴46均套於進氣管41上；其中水流導向管45與進氣管41採取螺紋方式連接；水噴嘴46與水流導向管45採取螺紋方式連接；共振腔43以螺紋的形式連接在固定杆上，水噴嘴46與進氣管41採取螺紋方式連接或不連接。
通過以上設置方式形成的霧化噴嘴在使用時，可以通過調整水流導向管45、水噴嘴46的相對位置來實現調節噴霧狀態，通過調節固定杆上的共振腔43與氣體高壓發射口之間的距離來調節高強聲波頻率，以上調節的結合可以實現實際使用過程中所需要的超高頻噴霧形式。