申请日2018.11.26
公开(公告)日2019.01.15
IPC分类号C02F7/00; C02F103/18
摘要
本发明涉及一种烟气脱硫系统废水调节箱的自搅拌曝气系统，所述系统包括废水调节箱、空气引接主管、下层自搅拌空气排管、上层自搅拌空气排管和脉冲喷嘴，所述空气引接主管设置于废水调节箱外侧，该空气引接主管的输入端能够输入空气，该空气引接主管的输出端与上层自搅拌空气排管、下层自搅拌空气排管均相连接设置，该空气引接主管的顶部设置于废水调节箱的顶部的上方。本系统具备自搅拌功能，取代废水调节箱机电搅拌器，设备简单、搅拌充分、使用寿命长，简化工艺控制及减少故障点，有效降低投资和维护成本、运行安全可靠，且较传统曝气方法曝气效率高、掺混充分均匀、停留时间长的特点，可广泛应用于废水调节箱的搅拌曝气系统中。
权利要求书
1.一种烟气脱硫系统废水调节箱的自搅拌曝气系统，其特征在于：所述系统包括废水调节箱、空气引接主管、下层自搅拌空气排管、上层自搅拌空气排管和脉冲喷嘴，所述空气引接主管设置于废水调节箱外侧，该空气引接主管的输入端能够输入空气，该空气引接主管的输出端与上层自搅拌空气排管、下层自搅拌空气排管均相连接设置，该空气引接主管的顶部设置于废水调节箱的顶部的上方;
所述上层自搅拌空气排管沿水平方向设置于废水调节箱内的中下部，所述下层自搅拌空气排管沿水平方向间隔设置于废水调节箱内底部的上方，该上层自搅拌空气排管间隔设置于下层自搅拌空气排管的上方，该上层自搅拌空气排管、下层自搅拌空气排管上均相连接设置脉冲喷嘴，该脉冲喷嘴内能够喷出与其相连接设置的上层自搅拌空气排管、下层自搅拌空气排管内的空气，实现废水的搅拌及曝气效果。
2.根据权利要求1所述的烟气脱硫系统废水调节箱的自搅拌曝气系统，其特征在于：所述系统还包括开关阀门、下层自搅拌空气排管对接口和上层自搅拌空气排管对接口，所述空气引接主管包括相连接设置的水平段和竖直段，所述水平段沿水平方向设置，该水平段的输入端能够输入空气，该水平段设置于废水调节箱的顶部的上方，该水平段的输出端与竖直段的输入端相连接设置，该竖直段的输出端通过开关阀门、下层自搅拌空气排管对接口与下层自搅拌空气排管的输入端相连接设置，该竖直段的输出端也通过开关阀门、上层自搅拌空气排管对接口与上层自搅拌空气排管的输入端相连接设置。
3.根据权利要求1所述的烟气脱硫系统废水调节箱的自搅拌曝气系统，其特征在于：所述空气引接主管的输入端能够输入的空气为压缩后空气;或者，所述上层自搅拌空气排管、下层自搅拌空气排管中空气的流速为10～15m/s。
4.根据权利要求1所述的烟气脱硫系统废水调节箱的自搅拌曝气系统，其特征在于：所述空气引接主管的输入端的空气由厂区压缩空气源提供，或者，所述空气引接主管的输入端与鼓风机相连接设置，该空气引接主管的输入端的空气由鼓风机提供，所述鼓风机采用一运一备配置方式。
5.根据权利要求1所述的烟气脱硫系统废水调节箱的自搅拌曝气系统，其特征在于：所述上层自搅拌空气排管、下层自搅拌空气排管及高度位于废水调节箱以下的空气引接主管的材质均采用玻璃钢、不锈钢或塑料材质;当上层自搅拌空气排管、下层自搅拌空气排管的材质为玻璃钢材质时，上层自搅拌空气排管、下层自搅拌空气排管与脉冲喷嘴之间采用树脂缠绕方式连接;当上层自搅拌空气排管、下层自搅拌空气排管的材质为不锈钢或塑料时，上层自搅拌空气排管、下层自搅拌空气排管与脉冲喷嘴之间采用螺纹或焊接方式连接。
6.根据权利要求1所述的烟气脱硫系统废水调节箱的自搅拌曝气系统，其特征在于：所述脉冲喷嘴采用实心锥型喷嘴或微孔形式，喷嘴孔口处的流速为18～25m/s。
7.根据权利要求1所述的烟气脱硫系统废水调节箱的自搅拌曝气系统，其特征在于：所述下层自搅拌空气排管包括下层排管主管、下层排管水平支管和下层排管纵向支管，所述下层排管主管沿水平方向设置，且其输入端与空气引接主管的输出端相连接设置;所述下层排管水平支管与下层排管主管平行设置，且沿纵向均布间隔设置多个;所述下层排管纵向支管沿纵向设置，且沿水平方向均布间隔设置多个，每个下层排管纵向支管均与下层排管主管、下层排管水平支管呈十字交叉相连通设置;所述下层自搅拌空气排管能够覆盖整个废水调节箱的底部区域;
所述脉冲喷嘴均布间隔设置于下层排管主管、下层排管水平支管和下层排管纵向支管上，该脉冲喷嘴沿竖直方向向下设置。
8.根据权利要求1至7任一项所述的烟气脱硫系统废水调节箱的自搅拌曝气系统，其特征在于：所述上层自搅拌空气排管包括中间连接主管和外缘环形管道，所述中间连接主管沿水平方向设置，且其输入端与空气引接主管的输出端相连接设置，所述外缘环形管道呈环状设置，且其与中间连接主管相连通设置，且外缘环形管道设置的数量为一个或两个以上;
所述脉冲喷嘴均布间隔设置在中间连接主管和外缘环形管道上，所述脉冲喷嘴沿水平方向倾斜设置于中间连接主管的纵向两侧，该脉冲喷嘴与中间连接主管之间的夹角均为60°，设置于中间连接主管的纵向两侧的脉冲喷嘴的倾斜方向相反;
所述脉冲喷嘴设置于外缘环形管道上的外侧和内侧，脉冲喷嘴均沿顺时针方向倾斜布置，设置于外缘环形管道外侧的脉冲喷嘴的中心线与外缘环形管道的中心线的夹角为70°，设置于外缘环形管道内侧的脉冲喷嘴的中心线与外缘环形管道的中心线的夹角为20°。
9.根据权利要求1至7任一项所述的烟气脱硫系统废水调节箱的自搅拌曝气系统，其特征在于：所述上层自搅拌空气排管设置在废水调节箱的中部，该上层自搅拌空气排管设置为两个，该两个上层自搅拌空气排管呈十字交叉状垂直相连通设置在一起，其中一个上层自搅拌空气排管沿水平方向设置，且其输入端与空气引接主管的输出端相连接设置;
所述脉冲喷嘴均布间隔设置于上层自搅拌空气排管上，该脉冲喷嘴沿废水调节箱的中心线环向向内倾斜布置，与上层自搅拌空气排管的中心线的夹角为70°。空气自上层自搅拌空气排管上的脉冲喷嘴射流而出后，带动废水做顺时针环向旋切运动，保持废水中固体悬浮物的悬浮状，且运动的方向与地球自转的方向相同，可减小废水旋转运动所需的能量。
10.如权利要求1至9任一项所述的烟气脱硫系统废水调节箱的自搅拌曝气系统在环保烟气处理领域的脱硫废水的搅拌曝气方面中的应用。
说明书
一种烟气脱硫系统废水调节箱的自搅拌曝气系统及应用
技术领域
本发明属于化工、环保技术领域，涉及一种自搅拌曝气系统，尤其是一种烟气脱硫系统废水调节箱的自搅拌曝气系统及应用。
背景技术
烟气脱硫系统浆液在不断循环的过程中，会不断富集重金属元素和Cl-等，这些物质一方面会加速脱硫设备的腐蚀，另一方面会影响石膏的品质，因此，为保证石膏品质及控制脱硫装置中Cl-的浓度，脱硫系统需要定期排放一定量的废水，以维持系统的稳定运行。脱硫废水中含有较高浓度的悬浮物、重金属离子、盐类、氯离子等成分，化学需氧量高，pH约为5.5，水质偏酸性，无法直接排放，需经进一步处理后达标排放。
目前脱硫废水的处理方法主要为传统“三联箱”工艺、脱硫废水一体化处理工艺，及近几年开始有应用案例的脱硫废水零排放工艺。但无论采用何种工艺，在废水处理系统的前端均需配置废水调节箱，其主要目的为：①均质作用：不同时期、不同水质进入调节箱的废水先在调节箱内混合，使进入后端废水处理系统的废水水质相对稳定;②均量作用：使进入废水处理系统的废水水量相对均衡。
废水调节箱的进水为脱硫系统废水旋流器的溢流滤液，其密度约为1010～1020kg/m3，比水的密度稍高，含固量约为0.2%，基本以悬浮物的形式存在。为保证废水调节箱内的固体悬浮物不沉积，常见的解决方案为在废水调节箱内设置一台顶进式搅拌器。同时因废水中的化学需氧量较高，在废水调节箱的底部设置有曝气管道，以降低废水的化学需氧量，方便后续工艺的达标处理。
此工艺存在的问题为：1、在废水调节箱中配备机电搅拌器，不仅增加了设备购置和箱体顶部加固带来的投资成本，而且增加了设备运行及日常维护带来的检修成本;2、搅拌器的搅拌作用仅在叶轮附近有较大的扰动力，离叶轮越远，搅拌作用越差;而且，搅拌器的存在使得工艺控制较为复杂，不利于控制及操作的优化，且搅拌器为单一设置，无备用，对系统的可靠运行增加了潜在的故障点;3、如果搅拌器运行中断，会在废水调节箱底部产生固体沉积，固体沉积物会覆盖搅拌器叶片，使得搅拌器再次启动时由于力矩过大而出现电流过载。过大的启动负荷会损害搅拌器，影响其使用寿命。因此这种搅拌方式须保证搅拌器连续运行，配置保安电源;4、因脱硫废水存在一定的腐蚀，对搅拌器的浆叶及搅拌轴的材质要求较高，增加了搅拌器的投资成本;5、搅拌器轴或浆叶损坏时，需排空废水调节箱内的废水，对轴或浆叶进行更换或修复，维修的人工和时间成本较高;6、废水调节箱底部已设置方形曝气管道，且压缩空气的压力值较高，可在此基础上优化改进，增大曝气率的同时兼有废水的搅拌功能。7、废水调节箱底部的曝气管道通常为UPVC材质，管道间通过热熔连接，并通过管卡与废水调节箱的底板固定在一起。由于曝气管道位于搅拌器浆叶的正下方，间距一般在0.5m以内，曝气管道长时间受搅拌器的扰动，易发生损坏和脱节。损坏的管道会影响系统的曝气效果，而脱落的管道不仅会随废水无规则运动，破坏废水调节箱的防腐层，还会与搅拌器的浆叶交杂在一起，使浆叶产生变形或损坏。
通常脱硫废水调节箱的容积按照外排废水停留时间6h的量进行设计，而单位时间脱硫系统废水的产生量不多，废水调节箱的设计总容积不高，且废水调节箱底部的曝气管道所引接的厂区压缩空气的压力通常为0.4～0.6MPa，压力值较高，完全可利用这部分空气射流产生的能量，达到搅拌和曝气的双重作用。
通过检索，尚未发现与本发明专利申请相关的专利公开文献。
发明内容
本发明的目的在于克服现有消白技术的不足之处，提供一种烟气脱硫系统废水调节箱的自搅拌曝气系统及应用，该系统具备自搅拌功能，取代废水调节箱机电搅拌器，设备简单、搅拌充分、使用寿命长，简化工艺控制及减少故障点，有效降低投资和维护成本、运行安全可靠，且较传统曝气方法曝气效率高、掺混充分均匀、停留时间长的特点，实现了无机电搅拌器的废水调节箱自动搅拌功能，同时兼有曝气更加充分的特点，保证废水调节箱的正常工作，可广泛应用于废水调节箱的搅拌曝气系统中。
本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：
一种烟气脱硫系统废水调节箱的自搅拌曝气系统，所述系统包括废水调节箱、空气引接主管、下层自搅拌空气排管、上层自搅拌空气排管和脉冲喷嘴，所述空气引接主管设置于废水调节箱外侧，该空气引接主管的输入端能够输入空气，该空气引接主管的输出端与上层自搅拌空气排管、下层自搅拌空气排管均相连接设置，该空气引接主管的顶部设置于废水调节箱的顶部的上方;
所述上层自搅拌空气排管沿水平方向设置于废水调节箱内的中下部，所述下层自搅拌空气排管沿水平方向间隔设置于废水调节箱内底部的上方，该上层自搅拌空气排管间隔设置于下层自搅拌空气排管的上方，该上层自搅拌空气排管、下层自搅拌空气排管上均相连接设置脉冲喷嘴，该脉冲喷嘴内能够喷出与其相连接设置的上层自搅拌空气排管、下层自搅拌空气排管内的空气，实现废水的搅拌及曝气效果。
而且，所述系统还包括开关阀门、下层自搅拌空气排管对接口和上层自搅拌空气排管对接口，所述空气引接主管包括相连接设置的水平段和竖直段，所述水平段沿水平方向设置，该水平段的输入端能够输入空气，该水平段设置于废水调节箱的顶部的上方，该水平段的输出端与竖直段的输入端相连接设置，该竖直段的输出端通过开关阀门、下层自搅拌空气排管对接口与下层自搅拌空气排管的输入端相连接设置，该竖直段的输出端也通过开关阀门、上层自搅拌空气排管对接口与上层自搅拌空气排管的输入端相连接设置。
而且，所述空气引接主管的输入端能够输入的空气为压缩后空气;或者，所述上层自搅拌空气排管、下层自搅拌空气排管中空气的流速为10～15m/s。
而且，所述空气引接主管的输入端的空气由厂区压缩空气源提供，或者，所述空气引接主管的输入端与鼓风机相连接设置，该空气引接主管的输入端的空气由鼓风机提供，所述鼓风机采用一运一备配置方式。
而且，所述上层自搅拌空气排管、下层自搅拌空气排管及高度位于废水调节箱以下的空气引接主管的材质均采用玻璃钢、不锈钢或塑料材质;当上层自搅拌空气排管、下层自搅拌空气排管的材质为玻璃钢材质时，上层自搅拌空气排管、下层自搅拌空气排管与脉冲喷嘴之间采用树脂缠绕方式连接;当上层自搅拌空气排管、下层自搅拌空气排管的材质为不锈钢或塑料时，上层自搅拌空气排管、下层自搅拌空气排管与脉冲喷嘴之间采用螺纹或焊接方式连接。
而且，所述脉冲喷嘴采用实心锥型喷嘴或微孔形式，喷嘴孔口处的流速为18～25m/s。
而且，所述下层自搅拌空气排管包括下层排管主管、下层排管水平支管和下层排管纵向支管，所述下层排管主管沿水平方向设置，且其输入端与空气引接主管的输出端相连接设置;所述下层排管水平支管与下层排管主管平行设置，且沿纵向均布间隔设置多个;所述下层排管纵向支管沿纵向设置，且沿水平方向均布间隔设置多个，每个下层排管纵向支管均与下层排管主管、下层排管水平支管呈十字交叉相连通设置;所述下层自搅拌空气排管能够覆盖整个废水调节箱的底部区域;
所述脉冲喷嘴均布间隔设置于下层排管主管、下层排管水平支管和下层排管纵向支管上，该脉冲喷嘴沿竖直方向向下设置。
而且，所述上层自搅拌空气排管包括中间连接主管和外缘环形管道，所述中间连接主管沿水平方向设置，且其输入端与空气引接主管的输出端相连接设置，所述外缘环形管道呈环状设置，且其与中间连接主管相连通设置，且外缘环形管道设置的数量为一个或两个以上;
所述脉冲喷嘴均布间隔设置在中间连接主管和外缘环形管道上，所述脉冲喷嘴沿水平方向倾斜设置于中间连接主管的纵向两侧，该脉冲喷嘴与中间连接主管之间的夹角均为60°，设置于中间连接主管的纵向两侧的脉冲喷嘴的倾斜方向相反;
所述脉冲喷嘴设置于外缘环形管道上的外侧和内侧，脉冲喷嘴均沿顺时针方向倾斜布置，设置于外缘环形管道外侧的脉冲喷嘴的中心线与外缘环形管道的中心线的夹角为70°，设置于外缘环形管道内侧的脉冲喷嘴的中心线与外缘环形管道的中心线的夹角为20°。
而且，所述上层自搅拌空气排管设置在废水调节箱的中部，该上层自搅拌空气排管设置为两个，该两个上层自搅拌空气排管呈十字交叉状垂直相连通设置在一起，其中一个上层自搅拌空气排管沿水平方向设置，且其输入端与空气引接主管的输出端相连接设置;
所述脉冲喷嘴均布间隔设置于上层自搅拌空气排管上，该脉冲喷嘴沿废水调节箱的中心线环向向内倾斜布置，与上层自搅拌空气排管的中心线的夹角为70°。空气自上层自搅拌空气排管上的脉冲喷嘴射流而出后，带动废水做顺时针环向旋切运动，保持废水中固体悬浮物的悬浮状，且运动的方向与地球自转的方向相同，可减小废水旋转运动所需的能量。
如上所述的烟气脱硫系统废水调节箱的自搅拌曝气系统在环保烟气处理领域的脱硫废水的搅拌曝气方面中的应用。
本发明取得的优点和积极效果是：
1、本发明系统具备自搅拌功能，取代废水调节箱机电搅拌器，设备简单、搅拌充分、使用寿命长，简化工艺控制及减少故障点，有效降低投资和维护成本、运行安全可靠，且较传统曝气方法曝气效率高、掺混充分均匀、停留时间长的特点，实现了无机电搅拌器的废水调节箱自动搅拌功能，同时兼有曝气更加充分的特点，保证废水调节箱的正常工作，可广泛应用于废水调节箱的搅拌曝气系统中。
2、本发明系统适用于电站锅炉、钢铁烧结机等环保烟气处理领域脱硫废水的搅拌曝气中。
3、本发明系统具备自搅拌功能，取代了废水调节箱机电搅拌器，无需设置保安电源，提高了废水调节箱搅拌和曝气系统的整体经济性。
4、本发明系统进一步优化及简化了工艺控制，减少了设备故障点、使用寿命长，增强了系统运行的可靠稳定性。
5、本发明系统由于空气射流的方向性好，能量集中，搅拌充分，且空气与废水的接触时间长、曝气效率高。
6、本系统的下层自搅拌空气排管上设置的脉冲喷嘴沿竖直方向向下设置，其出口的空气射流方向性好、能量集中且均匀，在废水调节箱底部引起搅动，使废水中的悬浮物不沉积;同时，通过自搅拌空气排管鼓入的空气，可充分地和废水接触，增大空气和废水的接触接触面积和时间，增加曝气率，有效降低废水中的化学需氧量。
7、本系统的上层自搅拌空气排管的中间连接主管内的空气自脉冲喷嘴射流而出后，带动废水做顺时针环向旋切运动，保持废水中固体悬浮物的悬浮状，且运动的方向与地球自转的方向相同，可减小废水旋转运动所需的能量;同时，外缘环形管道的设置，能显著提高废水与空气的接触范围，提高氧化效果;中间连接主管上设置脉冲喷嘴的作用，一方面可配合外缘环形管道，带动废水调节箱的中间部位的废水做环形运动，另一方面可防止废水沿外缘环形管道做旋转运动时，中间形成旋涡点，造成悬浮物在中间沉积。
8、本系统的上层自搅拌空气排管设置在废水调节箱的中部，该上层自搅拌空气排管设置为两个，该两个上层自搅拌空气排管呈十字交叉状垂直相连通设置在一起，脉冲喷嘴可根据搅拌覆盖率要求合理均布间隔设置于上层自搅拌空气排管上，该脉冲喷嘴沿废水调节箱的中心线环向向内倾斜布置，与上层自搅拌空气排管的中心线的夹角为70°。空气自上层自搅拌空气排管上的脉冲喷嘴射流而出后，带动废水做顺时针环向旋切运动，保持废水中固体悬浮物的悬浮状，且运动的方向与地球自转的方向相同，可减小废水旋转运动所需的能量。
