高濃度有機廢水濃縮、燃燒、發電方法及設備的製作方法
2023-08-12 21:50:06
專利名稱：高濃度有機廢水濃縮、燃燒、發電方法及設備的製作方法
技術領域：
本發明屬於高濃度有機廢水的處理方法及設備，特別是將難處理的廢棄物進行濃縮、燃 燒後用於發電的方法及設備。
背景技術：
高濃度有機廢水是目前製糖、食品、造紙等輕工業的汙染物，特別是酒精廢液，是糖廠 製糖副產品糖蜜經發酵，醪液在蒸餾塔餾出酒精後排放的廢醪液。它的排放量大，色度深、 膠質大，pH3-4，富含蛋白質和其它有機物，容易發臭，其化學耗氧量(C0D)達10萬mg/l以上， 生化耗氧量(B0D)在3000PPM以上，每年排放量相當於酒精產量的13倍以上，是製糖工業最 嚴重的排汙源。 一個日產20噸的酒精工廠排出的酒精廢液相當於一個50萬人口城市汙水排放 的程度。據統計，目前廣西、廣東、福建、雲南等地還有較多的糖廠糖蜜酒精廢液未經處理 或稍經處理即排放到環境中，造成了極大的汙染危害。
九十年代以來，很多大學、研究所與企業一起研究了製糖、食品、造紙的高濃度有機廢 水處理，有的研究採用生化促進處理、厭氧生化降解、化學模擬生物降解和電化學處理等方 法，雖然能夠處理達到一定效果，但是有很多高濃度有機廢水含有的有用物質給浪費了。所 以，將有機廢液蒸發濃縮，利用有機廢液燃燒回收有用的物質或直接作為能源，是發展的方 向，所謂濃縮廢液燃燒，是採用噴射或流化燃燒技術燃燒廢液濃縮液，實現廢液零排放。經 過檢索，我們發現公開文獻報導了一些有機廢液燃燒方法及設備，例如
題名用板式降膜蒸發器蒸發濃縮酒精廢液的探索與實踐作者黃偉添陳樂軍機構廣州市永大集團公司甘蔗化工廠刊名輕工環保.1997(1).-18-20文摘長期
來，糖蜜酒精廢液在蒸發濃縮中由於其結垢的問題難解決，使該廢液汙染不能得到較滿意的 治理，廣州永大集團甘蔗化工廠得到較滿意的治理，他們採用板式降膜蒸發器蒸發濃縮糖蜜 酒精廢液，然後用濃縮液生產有機肥料。實踐說明，該工藝設備較好地解決了結垢難題，是 一種在技術上，經濟上都行得通的治理方法。
2、 中國專利，申請號99212182公告號2371444發明名稱酒精廢液濃縮液流化燃
燒爐發明人文茂林;劉潔;劉明華，申請人文茂林;劉明華申請人地址廣西壯族自治 區南寧市衡陽東路正寧花園3棟601房文摘 一種酒精廢液濃縮液流化燃燒爐，它的實現是燃燒室頂部做成反射拱，布風裝置上面設有耐高溫顆粒狀床料密相層，酒精廢液濃縮液 噴液噴嘴設於顆粒狀密相層上方，熱回收裝置並聯有設於煙道前端內的熱交換器A和設於煙 道中尾部內的熱交換器B，在兩熱交換器之間的煙道內設有灰回收裝置。其特點是燃燒穩定、 完全，設備使用壽命長，酒精廢液處理達到零排放，運行成本低。
3、 中國專利，申請號99123078公開號1261060發明名稱噴霧濃縮燃燒處理酒精
稀廢液的方法及設備，發明人黃華申請人黃華，申請人地址廣西壯族自治區南寧市 星湖路22號清華科技有限公司，文摘 一種酒精廢液處理的方法及設備，它是將從酒精蒸 餾塔引出的稀廢液送進燃燒爐出口的多級噴霧蒸發器中，與熱煙氣接觸，將酒精廢液濃縮幹 燥，濃縮液直接噴入爐內或與煤或蔗渣、濾泥混合放入燃燒爐燃燒，熱煙氣經除塵和回收熱 量後從煙囪排放，本方法設備簡單，熱能利用充分，能全部處理蒸餾塔排出的酒精廢液，避 免排放導致的環境汙染。
4、 中國專利，申請號01267108公告號2505704發明名稱燃燒酒精廢液濃縮液鍋
爐，發明人劉明華;王勇；劉平，申請人廣西綠洲熱能設備有限公司，申請人地址廣西
壯族自治區南寧市衡陽東路38-2號糖業大廈14樓文摘本實用新型屬於一種燃燒酒精廢
液濃縮液鍋爐，它主要由以絕熱燃燒段和內頂壁及四周壁上設有膜式水冷壁之水冷段組成的
燃燒室、內設有水冷隔牆的內頂壁及四周壁上設有膜式水冷壁之u形飛灰沉降室、設有對流
管和水冷隔牆的內頂壁及四周壁上設有膜式水冷壁之對流煙道、省煤器、落灰鬥、存灰鬥等
構成，其特點是燃燒室的水冷段和U形飛灰沉降室以及對流煙道的內頂壁、四周壁均採用
全水冷壁結構，降低了飛灰的粘結性，有效地減少灰垢的形成，鍋爐燃燒穩定，爐膛及其它 受熱面積不易結焦和積灰，產生的蒸汽供生產或濃縮酒精廢液使用。
5、 中國專利，申請號01201786公告號2486537發明名稱 一種提高酒精廢液濃度
的換熱分離器發明人石濮琿，申請人石濮琿，申請人地址廣東省茂名市站前路28號 區府大樓(四樓)區府辦梁健收轉文摘 一種提高酒精廢液濃度的換熱分離器，它是一容
器，在所述容器中用管板隔成三個室，位於上部的上液室、位於下部的下液室和位於中部的 汽室，在所述上液室和下液室之間用換熱管相連通，所述換熱管穿過所述汽室，在汽室中的
各換熱管上套裝有互相錯開的擋板；本實用新型在酒精生產中廢液的蒸發水份工藝中使用，
大大節約濃縮該廢液所消耗的能源，且提高酒精產量，適於酒精、製藥等企業處理有機廢水 使用。
上述摘錄的公開文獻報導了酒精廢液濃縮、燃燒的方法以及燃燒爐的結構，在酒精廢液 濃縮、燃燒的方法中，只是給出了濃縮、燃燒的方法，還沒有能夠給出在燃燒過程中將熱能
充分利用的途徑；在公開的燃燒設備方面，還存在爐膛溫度難控制、燃燒不穩定、反射拱上易積灰、結焦、灰回收裝置及各受熱面易積灰、熱量利用還不夠充分，存在熱效率低等問題。 嚴重影響廢液濃縮液流化燃燒爐的長期正常連續運行和酒精的正常生產，為了使處理酒精廢 液實現零排放，以上的設備還需要分別配套濃縮裝置，系統複雜，設備投資大。運行成本高。
發明內容
本發明的目的在於提供一種集蒸發濃縮裝置、燃燒爐、發電設備於一體的有機廢液處理 方法及設備，不僅處理了很難處理的高濃度有機廢水(廢液)，還可以充分利用能源發電設 備，達到工廠無廢水排放且運行成本低的效果。
本發明的高濃度有機廢水濃縮、燃燒和發電系統的方法是將汽輪發電機出來的乏汽間 接加熱濃縮高濃度有機廢水，乏汽換熱產生的冷凝水送入燃燒爐的水冷器，經過若干段濃縮 以後的廢液濃縮液送入燃燒爐中燃燒，冷凝水經燃燒爐加熱成為過熱蒸汽進入汽輪發電機發 電。
本發明所述的高濃度有機廢水包括糖蜜酒精廢液、玉米酒精廢液、薯類酒精廢液、造紙 黑液、食品工業廢液或者含有機物較高幹燥燃燒時能夠產生較高熱值的工業有機廢水。
本發明所述的高濃度有機廢水濃縮、燃燒和發電系統的方法採用的設備，包括汽輪發電 機、燃燒爐和濃縮裝置，高濃度有機廢水進入濃縮裝置後接到燃燒爐的噴嘴，燃燒爐產生的 過熱蒸ft經主汽管接汽輪發電機，汽輪發電機出口的乏汽管接濃縮裝置的換熱管以後接燃燒 爐內的進水管。
以上所述的燃燒爐下部是燃燒段和爐膛，上部是過熱器，煙氣出口設有水冷器，爐膛有 進風口，從濃縮裝置引來的廢液進入燃燒段的廢液噴槍口；所述的燃燒段為倒錐型，內部是 膜式水冷管結構，爐壁上敷有耐火材料，燃燒段的底部設有流化床，流化床的下面是水冷風 箱；所述的過熱器布置在爐膛的煙氣出口上方；所述的過熱器進口與鍋筒上端連通，出口匯 到集汽集箱，集汽集箱通過主汽管與汽輪發電機連通。本發明所述的燃燒爐不設反射拱，燃 燒室的水冷段、對流管屏、省煤器採用全膜式水冷管結構，過熱器採用屏式水冷管結構。
以上所述的濃縮裝置有若干個加熱器和分離器，每個加熱器與分離器形成一個循環回 路，加熱器換熱管採用波紋管結構。
以上所述的汽輪發電機與現有的汽輪發電機結構相同。
通過採用上述的方法和設備，本發明將很難處理的高濃度有機廢水(廢液)濃縮後經燃
燒爐燃燒，蒸汽供汽輪發電設備發電，餘熱用於濃縮。該處理系統不僅能單純地燃燒廢液濃
縮液，而且可以直接利用燃燒廢液濃縮液放出的熱量，通過水冷結構產生過熱蒸汽進入汽輪
發電機發電。電可用於酒精生產，通過汽輪機後出來的乏汽再用於濃縮生產酒精排出的廢液，
濃縮得到的廢液濃縮液又回燃燒爐中燃燒，達到節能減排的目的。與已有技術相比較，本發明的突出的實質性特點和顯著的進步是-
將蒸發濃縮液裝置、燃燒爐及汽輪發電機三部分有機地結合在一起，它不僅濃縮效率高 不易結垢，燃燒酒精廢液濃縮液完全，燃燒容易控制，不易結焦及積灰，而且直接利用燃燒 廢液濃縮液放出的熱量，通過膜式水冷管結構產生的蒸汽發電，乏汽用於濃縮生產酒精排出 的廢液，濃縮得到的廢液濃縮液又回爐中燃燒，節約能源，大大減少設備投資，降低廢液處 理成本，提高設備的綜合處理能力，使酒精生產廠家的酒精廢水治理達到零排放。本發明燃 燒冷空氣從一次風箱，二次風口及三次風口分別送入，流化床的沸騰狀態及床溫容易控制， 燃燒更穩定。本發明的燃燒爐不設反射拱，燃燒室的水冷段、對流管屏、省煤器採用全膜式 水冷管結構，過熱器採用屏式水冷管結構，降低了飛灰的粘結性，有效地減少灰垢的形成， 不易結焦及積灰。
圖l是本發明的高濃度有機廢水濃縮、燃燒、發電方法及設備的結構示意圖。
具體實施例方式
根據圖1所示，本發明的具體實施方式
如下。燃燒爐51與濃縮裝置52、汽輪發電機53 三者合為一體。燃燒爐51的爐膛8設有倒錐型燃燒段4、水冷器9、過熱器ll。燃燒段4的 底部設有流化床2，流化床2的下面是水冷風箱1;整個燃燒段為膜式水冷管結構，並敷有 耐火材料；點火燃料供給口3設在燃燒段的錐段上；二次風口5設在燃燒段4的上部直段靠 出口的位置，與水平成15 30度角斜向底部流化床2。水冷器9設在燃燒段4上面，水冷器 9的下部設有廢液噴槍口 6及三次風口 7，三次風口 7與水平成15 30度角斜向底部流化床 2;水冷器9的出煙口 13設在水冷器9上部。過熱器11為屏式水冷管結構，布置在爐膛8 的上部水平煙道處。燃燒爐51的尾部受熱面是以膜式水冷管結構12為受熱面做成的三回程 的對流管屏16及省煤器17。對流管屏16的前上部進煙口直接連著水冷器9的出煙口 13， 省煤器17的後下部直接連著燃燒爐51的出煙口 18，對流管屏16及省煤器17的下面設有落 灰鬥19及貯灰室20。燃燒爐51的水冷器9、對流管屏16及省煤器17的膜式水冷管結構12 的熱管上端全部匯到鍋筒49，省煤器17下部設有進水管21。燃燒爐51的水冷器9、對流管 屏16及省煤器17的爐牆外面均敷保溫層10。燃燒爐51的過熱器11進口與鍋筒49上端連 通，出口匯到集汽集箱14。集汽集箱14通過主汽管15與汽輪發電機53連通。汽輪發電機 53尾部再通過連通管23與濃縮裝置52的加熱器I 24連通。加熱器I 24內部採用波紋管28 結構，外部設有回液管27，下部設有回水管22、過液管32，回水管22直接與燃燒爐51的 進水管21連通，過液管32直接分離器II34連通；加熱器I 24與分離器I 25之間設有循環 管30、循環出口管26;分離器I25頂部設有汁汽管29，直接與加熱器II33連通。加熱器II33的內部採用波紋管35結構，外部設有回液管34，下部設有冷凝水管43，直接與冷凝水箱 47連接；加熱器I133與分離器I134之間設有循環管44、循環出口管35;分離器II34頂部 設有汁汽管38，直接與冷凝器39連接。冷凝器39上設有冷卻水進口 40、冷卻水出口41; 底部設有冷凝水出水管48，直接與冷凝水箱47連接；頂部設有不凝汽出口46，直接與真空 泵45連接。濃縮裝置52的進料口 31設在分離器I 25上，出料口 42設在加熱器I133上。 燃燒爐51、濃縮裝置52和汽輪發電機53全部支撐在構架50上。
本發明的工作過程是冷態下，風箱l的冷風與從點火燃料供給口3下來的燃料一起在 流化床2內燃燒，預熱整個燃燒爐51的爐膛8。當爐膛8的燃燒段4內的溫度達到900 1000 。C左右時，從廢液噴槍口 6噴入濃度為55° Bx (低位發熱值〉6000KJ/kg)以上額廢液濃縮 液;濃縮液在用耐火材料敷蓋的燃燒段4內與從流化床2上升的熱煙氣混合，在與水平成15 30度角噴出的二次風、三次風強烈擾動下，濃縮液蒸發水分，較細的霧滴在廢液噴槍口6附 近就能著火燃燒，較粗的霧滴要落到流化床2內燃燒。流化床2內儲存了大量床料，貯存大 量的熱量，即使負荷變化或廢液濃縮液的濃度稍有變化也能保持較穩定的燃燒溫度。調整風 箱l的進風量維持流化床2內的溫度在適當的範圍內，調整二次風口5、三次風口7的進風 量，保證燃燒完全。燃燒完全後的高溫煙氣通過水冷器9及過熱器11，被熱管水冷結構12 冷卻，溫度降至飛灰的粘結點以下，再從出煙口 13進入三回程的對流管屏16及省煤器17， 呈蛇形流動，下行時縱向衝刷對流的膜式水冷管結構12的管屏，並分離飛灰，飛灰經落灰 鬥19收集到貯灰室20，煙氣上行段不設對流的膜式水冷管結構12，最後煙氣被冷卻到200 'C左右，經過燃燒爐51的出煙口 18送往除塵煙道。煙氣冷卻放出的熱量被設有以膜式水冷 管結構12為受熱面的水冷器9、對流管屏16、省煤器17及屏式水冷管結構的過熱器11吸 收，加熱熱管內的水，產生的過熱蒸汽收集到集汽集箱14，再通過主汽管15送到汽輪發電 機53發電，從而實現汽輪發電機的連續運行。汽輪發電機53產生的乏汽再通過連通管23 送到濃縮裝置52的加熱器I 24冷凝放熱，冷凝水經過回水管22被送回膜式水冷管結構12 內繼續吸熱循環蒸發，從而實現了燃燒爐51的連續運行。從生產車間來的稀廢液，經進料 口 31進入分離器I 25，經循環管30到加熱器I 24內吸收熱量後再經循環出口管26回到分 離器I 25中蒸發分離。增濃後的廢液通過過液管32送到分離器I134，再經循環管44到加熱 器1133內吸收從分離器I 25到加熱器I133汁汽熱量後，通過循環出口管35回到分離器I134 蒸發分離，最後的廢液濃縮液從加熱器II33上的出料口 42排出。加熱器I24、加熱器I133 內部分別採用了波紋管28、波紋管35結構，波紋管28、波紋管35的出口分別與回液管27、 回液管34之間設有一段液體靜壓，使得波紋管不易結垢。加熱器I133內的汁汽冷凝後的冷
凝水通過冷凝水管43直接排到冷凝水箱47中，從分離器I134分離出來的汁汽通過汁汽管38接到冷凝器39中冷凝，冷凝水從冷凝器39底部的冷凝水出水管48排到冷凝水箱47，不 凝汽則由真空泵45經過不凝汽出口 46抽出，維持濃縮裝置52的真空，從而實現濃縮裝置 52的連續運行。從濃縮裝置52的出料口42出來的廢液濃縮液，可以直接送到燃燒爐51中 燃燒。這樣就維持了高濃度有機廢水濃縮、燃燒、發電整套系統的連續運行，從而實現了酒 精生產廠家酒精廢水治理零排放。
本發明經過幾個月用於酒精廢液的試運行，實踐表明，這些技術在治理酒精廢液中的應 用是成功的。該方法具有流程簡單，佔地面積少，建設周期短，運行穩定、運行費用低、操 作方便、效果好等特點，真正實現了工廠的連續運行和廢液零排放，是目前處理酒精廢液較 為徹底的方案。這些技術為糖蜜酒精廢液的治理開闢了一條新的有效途徑，能充分利用"三 廢"資源，變廢為寶，具有顯著的社會效益、環保效益和一定的經濟效益。這些技術先進 實用，在我國廣西、廣東、雲南等南方省區及東南亞國家的糖蜜酒精廢液治理領域具有良 好的推廣應用前景，對推進我國綠色循環經濟的發展具有現實意義。
權利要求
1、一種高濃度有機廢水濃縮、燃燒和發電系統的方法，其特徵在於是將汽輪發電機出來的乏汽間接加熱濃縮高濃度有機廢水，乏汽換熱產生的冷凝水送入燃燒爐的水冷器，經過若干段濃縮以後的廢液濃縮液送入燃燒爐中燃燒，冷凝水經燃燒爐加熱成為過熱蒸汽進入汽輪發電機發電。
2、 根據權利要求1所述的高濃度有機廢水濃縮、燃燒和發電的方法，其特徵在於所 述的高濃度有機廢水包括糖蜜酒精廢液、玉米酒精廢液、薯類酒精廢液、造紙黑液、食品工 業廢液或者含有機物較高幹燥燃燒時能夠產生較高熱值的工業有機廢水。
3、 如權利要求1所述的高濃度有機廢水濃縮、燃燒和發電方法所採用的設備，其特徵在於它包括汽輪發電機(53)、燃燒爐(51)和濃縮裝置(52)，高濃度有機廢水進入濃縮 裝置(52)後接到燃燒爐(51)的噴嘴，燃燒爐(51)產生的過熱蒸汽主經汽管(15)接汽 輪發電機(53)，汽輪發電機(53)出口的乏汽管接濃縮罐的換熱管以後產生的冷凝水接燃 燒爐(51)內的進水管。
4、 根據權利要求3所述的高濃度有機廢水濃縮、燃燒和發電設備，其特徵在於所述 的燃燒爐(51)下部是燃燒段4和爐膛，上部是過熱器ll，煙氣出口 13設有水冷器9，爐 膛有進風口，從濃縮裝置(52)引來的廢液進入燃燒段4的廢液噴槍口 6;所述的燃燒段為 倒錐型，內部是膜式水冷管結構，.爐壁上敷有耐火材料，燃燒段4的底部設有流化床2，流 化床2的下面是水冷風箱1;所述的過熱器11布置在爐膛8的煙氣出口 13上方；所述的過 熱器11進口與鍋筒49上端連通，出口匯到集汽集箱14，集汽集箱14通過主汽管15與汽輪 發電機53連通；燃燒室的水冷段、對流管屏、省煤器採用全膜式水冷管結構，過熱器採用 屏式水冷管結構。
5、 根據權利要求3所述的高濃度有機廢水濃縮、燃燒和發電設備，其特徵在於所述 的濃縮裝置(52)有若干個加熱器和分離器，每個加熱器與分離器一個循環迴路，加熱器換 熱管採用波紋管結構。
全文摘要
本發明公開了一種高濃度有機廢水濃縮、燃燒和發電的方法及設備，是將汽輪發電機出來的乏汽間接加熱濃縮高濃度有機廢水，乏汽換熱產生的冷凝水送入燃燒爐的水冷器，經過若干段濃縮以後的廢液濃縮液送入燃燒爐中燃燒，冷凝水經燃燒爐加熱成為過熱蒸汽進入汽輪發電機發電，維持了高濃度有機廢水濃縮、燃燒和發電整套系統的連續運行，從而實現了酒精生產廠家酒精廢水治理零排放，達到節能減排的目的。
文檔編號F01K11/02GK101439890SQ20081010743
公開日2009年5月27日 申請日期2008年12月30日 優先權日2008年12月30日
發明者劉明華 申請人:廣西綠洲熱能設備有限公司