申请日2016.07.05
公开(公告)日2016.09.21
IPC分类号B01D53/80; B01D53/50; C02F1/16; C02F103/18; C02F101/12
摘要
本发明公开了一种具有脱硫废水浓缩功能的脱硫塔入口烟道及系统，包括烟道主体、水箱、布液器和布液组件，所述水箱安装在烟道主体的上方，水箱上设置有进水口;布液器安装在水箱内部，布液器的下方安装所述布液组件;布液组件包括若干个布液元件，布液元件的外表面提供形成水膜的场所;布液元件沿竖向设置，其上方贯穿所述烟道主体的壁并延伸进入水箱内部，布液元件的主体部分分布在烟道主体的截面上，布液元件的下方设置废液收集结构，废液收集结构的下端设置出水口。脱硫废水在布液元件的外表面形成水膜，利用入口烟气的低温余热，进一步浓缩脱硫废水，使脱硫废水中氯化物的浓度达到40%，实现脱硫废水的减量化，并可补充脱硫塔中水分的消耗。
摘要附图
权利要求书
1.一种具有脱硫废水浓缩功能的脱硫塔入口烟道，其特征在于：包括烟道主体、水箱、布液器和布液组件，所述水箱安装在烟道主体的上方，水箱上设置有进水口;布液器安装在水箱内部，布液器的下方安装所述布液组件;布液组件包括若干个布液元件，布液元件的外表面提供形成水膜的场所;布液元件沿竖向设置，其上方贯穿所述烟道主体的壁并延伸进入水箱内部，布液元件的主体部分分布在烟道主体的截面上，布液元件的下方设置废液收集结构，废液收集结构的下端设置出水口。
2.根据权利要求1所述的脱硫塔入口烟道，其特征在于：所述废液收集结构为浓缩水箱，浓缩水箱的下端设置有出水口;
优选的，所述浓缩水箱位于烟道主体的下方，布液元件贯穿烟道截面。
3.根据权利要求1所述的脱硫塔入口烟道，其特征在于：所述布液器的外周设置有溢流堰，溢流堰与水箱侧壁之间的水箱底部设置有溢流口，溢流口通过溢流管与脱硫废水储罐连通;
优选的，所述溢流管贯穿所述烟道主体设置，脱硫废水储罐位于烟道主体的下端。
4.根据权利要求1所述的脱硫塔入口烟道，其特征在于：所述布液元件为圆管;
优选的，多个圆管竖向设置，圆管之间大体平行;
进一步优选的，相邻两个圆管之间的距离为圆管外径的两倍以上。
5.根据权利要求1所述的脱硫塔入口烟道，其特征在于：所述布液元件为凹槽结构，内凹面的朝向与烟气流向相反设置;
优选的，所述布液元件中心线的行间距和列间距分别为槽钢宽度的两倍以上;
优选的，所述布液元件平行设置，且布液元件倾斜设置;
进一步优选的，所述布液元件的倾斜方向与烟气的流动方向相同。
再进一步优选的，布液元件与水平方向之间的夹角为45-80°。
6.根据权利要求1所述的脱硫塔入口烟道，其特征在于：所述布液元件是平板型，平板型布液元件大体与烟气流向平行设置;
优选的，所述布液元件为金属板;
进一步优选的，相邻两个金属板之间的距离为100-1000mm。
7.根据权利要求1所述的脱硫塔入口烟道，其特征在于：所述布液元件为布料，布料沿竖直方向布置，且大体平行于烟气流动方向;
优选的，相邻两个布料布液元件之间的距离为100-1000mm。
8.一种脱硫废水在线浓缩系统，其特征在于：包括权利要求1-7任一所述脱硫塔入口烟道、脱硫塔和脱硫废水储罐，所述脱硫塔入口烟道的烟道主体的出口端与脱硫塔连通，烟道主体的入口与烟气源连通，脱硫塔与脱硫废水储罐的入水口连通，脱硫废水储罐的出水口与所述脱硫塔入口烟道的水箱进水口连通。
9.利用权利要求8所述的脱硫废水在线浓缩系统进行脱硫废水在线浓缩的方法，其特征在于：包括如下步骤：
将脱硫废水储罐中的脱硫废水泵入水箱中，在布液器的上表面形成设定高度的液面，在水压作用下，脱硫废水在布液元件的外表面形成水膜，水膜与烟道主体中的烟气接触，发生热传递，水膜中的水分被加热蒸发浓缩，浓缩后的脱硫废水被收集;脱硫废水经过加热蒸发的水分随烟气进入脱硫塔，补充脱硫过程中流失的水分。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于：所述水箱中的供给水流量为蒸发水量的2倍以上。
说明书
一种具有脱硫废水浓缩功能的脱硫塔入口烟道及系统
技术领域
本发明属于环境污染防治与洁净煤技术领域，具体涉及一种具有脱硫废水浓缩功能的脱硫塔入口烟道及系统。
背景技术
石灰石-石膏法烟气脱硫技术(WFGD)因其煤种适应范围广、脱硫效率高、脱硫剂利用率高、工艺成熟以及运行可靠性高等优势，成为现阶段世界范围内应用最为广泛的烟气脱硫工艺。
其脱硫流程为：锅炉烟气经尾部受热面利用其热量后，温度为90-150℃的烟气经脱硫塔入口烟道进入脱硫塔，与喷淋层喷出的含有一定量碳酸钙的脱硫浆液逆流接触，烟气中的二氧化硫被脱除。从热力学角度看，脱硫过程为一绝热增湿过程，烟气放热、降温，脱硫浆液中部分水分吸热、升温、汽化，烟气湿度增加。从中可看出，脱硫过程中总有一部分水分以水蒸汽的形式从脱硫塔中排出，该部分水量约占总烟气量的10%左右。以300MW机组为例，每小时蒸发流失的水量为100t/h左右，这也是脱硫系统水耗高的主要原因。
同时，在常规WFGD工艺运行过程中，为了维持系统稳定安全运行并保持较高的脱硫效率，防止烟气中可溶部分即氯浓度超过规定值和保证石膏质量，必须从系统中排放一定量的废水，称为脱硫废水，脱硫废水主要来自石膏脱水和清洗系统。这主要由于烟气中的氯元素、工艺水中的氯元素和脱硫剂(石灰石)中的氯元素不断进入脱硫浆液且逐渐富集，浆液中高浓度的氯离子具有降低脱硫效率、加速设备腐蚀以及影响石膏品质等众多危害。脱硫废水中Cl-浓度一般为10000-20000mg/L，质量浓度约为1-2%。这部分脱硫废水由于流量大、盐浓度较小，使得废水处理投资、运行费用非常高。
因此，目前湿法脱硫工艺中，在水平衡方面存在两方面的问题：1)尽管燃煤烟气采用多种受热面提取其中的热量，但是其进入脱硫塔的温度仍为90-150℃，不仅浪费热量，同时导致脱硫浆液中大量水分以蒸发的形式浪费;2)脱硫废水主要盐分非常低，不仅造成水的浪费，同时提高了水处理投资、运行费用。
发明内容
为了克服上述现有技术中存在的不足，本发明提供了一种具有脱硫废水浓缩功能的脱硫塔入口烟道及系统。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案。
一种具有脱硫废水浓缩功能的脱硫塔入口烟道，包括烟道主体、水箱、布液器和布液组件，所述水箱安装在烟道主体的上方，水箱上设置有进水口;布液器安装在水箱内部，布液器的下方安装所述布液组件;布液组件包括若干个布液元件，布液元件的外表面提供形成水膜的场所;布液元件沿竖向设置，其上方贯穿所述烟道主体的壁并延伸进入水箱内部，布液元件的主体部分分布在烟道主体的截面上，布液元件的下方设置废液收集结构，废液收集结构的下端设置出水口。
优选的，所述布液组件的下方设置有组件固定装置。
优选的，所述废液收集结构为浓缩水箱，浓缩水箱的下端设置有出水口。
优选的，所述浓缩水箱位于烟道主体的下方，布液元件贯穿烟道截面。
可以延长布液元件上的水膜的流动路径长度，在烟气的加热作用下蒸发更多水分，得到更好的浓缩。
优选的，所述布液器的外周设置有溢流堰，溢流堰与水箱侧壁之间的水箱底部设置有溢流口，溢流口通过溢流管与脱硫废水储罐连通。
由于溢流堰具有一定的高度，当向水箱中通入脱硫废水时，布液器上的液位会维持在一定值，产生稳定的水压，废水在稳定的水压作用下，脱硫废水经布液器流到每个布液元件的顶端，在布液元件的外表面形成水膜。
进一步优选的，所述溢流管贯穿所述烟道主体设置，脱硫废水储罐位于烟道主体的下端。
优选的，所述布液元件为圆管。
进一步优选的，多个圆管竖向设置，圆管之间大体平行。
更进一步优选的，相邻两个圆管之间的距离为圆管外径的两倍以上。
进一步优选的，所述圆管为金属圆管。
优选的，所述布液元件为凹槽结构，内凹面的朝向与烟气流向相反设置。
在凹槽结构的内凹面形成水膜，内凹面迎着烟气，能够促进烟气与水膜之间的热量传递。
进一步优选的，所述布液元件的排数为1-40排。
进一步优选的，所述布液元件为槽钢。
更进一步优选的，所述槽钢中心线的行间距和列间距分别为槽钢宽度的两倍以上。
进一步优选的，所述布液元件平行设置，且布液元件相对于竖直方向倾斜设置。使得易于形成水膜及水膜稳定。
更进一步优选的，所述布液元件的倾斜方向与烟气的流动方向相同。
再进一步优选的，布液元件与水平方向之间的夹角为45-80°。
优选的，所述布液元件是平板型，平板型布液元件大体与烟气流向平行设置。
进一步优选的，所述布液元件为金属板。
进一步优选的，所述金属板沿竖直方向布置。
进一步优选的，相邻两个金属板之间的距离为100-1000mm。
优选的，所述布液元件为布料，布料沿竖直方向布置，且大体平行于烟气流动方向。
进一步优选的，相邻两个布料布液元件之间的距离为100-1000mm。
一种脱硫废水在线浓缩系统，包括上述脱硫塔入口烟道、脱硫塔和脱硫废水储罐，所述脱硫塔入口烟道的烟道主体的出口端与脱硫塔连通，烟道主体的入口与烟气源连通，脱硫塔与脱硫废水储罐的入水口连通，脱硫废水储罐的出水口与所述脱硫塔入口烟道的水箱进水口连通。
在脱硫塔内脱硫后产生的脱硫废水流入脱硫废水储罐进行储存，脱硫废水储罐中的脱硫废水被水泵泵入脱硫塔入口烟道的水箱中，经过布液器，在布液元件上形成水膜，与高温烟气接触，被加热蒸发浓缩。
利用所述脱硫塔入口烟道进行脱硫废水在线浓缩的方法，包括如下步骤：
将脱硫废水储罐中的脱硫废水泵入水箱中，在布液器的上表面形成设定高度的液面，在水压作用下，脱硫废水在布液元件的外表面形成水膜，水膜与烟道主体中的烟气接触，发生热传递，水膜中的水分被加热蒸发浓缩，浓缩后的脱硫废水被收集;脱硫废水经过加热蒸发的水分随烟气进入脱硫塔，补充脱硫过程中流失的水分。
优选的，所述烟道主体中的烟气流速为5-10m/s。
优选的，所述水箱中的供给水流量为蒸发水量的2倍以上。
本发明的有益效果为：
1、本发明中的水箱储存脱硫废水，并在布液器的上表面形成一定液位，在水压作用下，废水流到布液元件的顶端，并在布液元件的外表面形成水膜，在不改变脱硫塔入口烟道主要结构形式的前提下，利用入口烟气的低温余热(低温烟气)，通过水膜蒸发的形式进一步浓缩脱硫废水(通过水膜蒸发，属于部分蒸发、自然蒸发，无须消耗动力)，使脱硫废水中氯化物的浓度达到40%，实现大幅度减少脱硫废水排放量，降低脱硫废水处理费用的目的，同时还可补充脱硫过程中水分的消耗。
2、在布液器的四周设置溢流堰，由于溢流堰的高度一定，在连续生产过程中，可以将布液器上方的水位维持在一定高度，即维持了水压恒定，维持了布液元件外表面的水膜的稳定性，可以使脱硫废水的浓缩持续稳定进行。
3、本发明的结构简单，无需新增占地面积，投资少、运行成本低，具有实施简单、操作简便等优点。
