湿法脱硫塔前废液零排放及烟气降温节水的方法及装置与流程

本发明涉及烟气降温装置，尤其涉及一种湿法脱硫塔前废液零排放及烟气降温节水的方法及装置，具体地说是一种用于火电、冶金、化工、建材等相关领域的脱硫废水零排放及排烟降温节水的方法和装置。

背景技术：

绿色发展是当今社会、经济的发展主题，绿色发展的要求即是环保又节能。目前，火电厂的脱硫废水排放已受到人们的普遍关注，因此有效的节约能源以及实现废水零排放是我国能源领域可持续发展所面临的严峻挑战。

目前，湿法脱硫技术是运用最为广泛的烟气脱硫技术。国际上85％左右大型火电厂采用湿法脱硫工艺流程。湿法烟气脱硫系统废水由于汞、铅、镍、砷及铬重金属含量较高，直接排放的危害很大，普通化学处理方法又过于复杂，且需要不断添加化学药品，耗费人力。另脱硫废水化学处理方法处理后的废水氯离子(目前尚无化学药剂可以去除氯离子)仍无法去除。采取一般脱硫废水处理工艺处理后的废水按照相关规定不能稀释排放，因此无法综合利用。

脱硫废水处理工艺步骤无外乎中和、絮凝、沉淀和外排。近几年新开发了不少脱硫废水处理工艺，如多级蒸发结晶，回用，澄清等工艺，这类工艺虽能对脱硫废水的回收利用有一定作用，但问题比较多，如需新增加大量设备、占地面积大、投资大、工艺流程复杂、设备故障率高、运行效果不理想、设备运行可靠性不高、污泥处理处置不方便、存在废水外排现象等。如果这些问题得不到很好的解决，将严重影响各种脱硫废水处理工艺的工业应用。

降低锅炉排烟温度是提高锅炉热效率，提高发电效率的重要途径；而且目前锅炉机组大多采用湿法脱硫技术，降低锅炉排烟温度能够节约脱硫塔水耗和电耗。

目前工业上常用的空预器后排烟换热降温设备主要有低低温省煤器，低低温省煤器是烟气间接换热降温设备，且存在设施占地面积大、一次性投资高、容易堵塞和腐蚀、运行维护费用高及施工周期长等问题。因此急需寻求一种安全稳定、简洁高效的新型烟气降温技术路线。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点和不足，提供一种湿法脱硫塔前废液零排放及烟气降温节水的方法及装置，通过一套全新的成套系统解决脱硫废水处理和锅炉排烟降温两大难题。

本发明的技术方案如下：

一种湿法脱硫塔前废液零排放及烟气降温节水的方法，对进入湿法脱硫塔前的高温烟气进行前处理，具体为将脱硫废水喷入高温烟气，降低烟气温度，脱硫废水蒸发形成水蒸汽，其中的结晶盐物质被析出，然后通过声波团聚协同除尘器除尘实现脱硫废水固液气分离，脱硫废水中析出的盐类物质颗粒连同高温烟气中的颗粒物均被声波团聚协同除尘器脱除，除尘后的清洁气体送入湿法脱硫塔。

进一步，所述的湿法脱硫塔前废液零排放及烟气降温节水的方法，声波团聚进行除尘的声波可选择低频、高频或可调频形式声波中的任意一种或几种的组合。

进一步，所述的湿法脱硫塔前废液零排放及烟气降温节水的方法，湿法脱硫塔的脱硫废水先经脱水装置脱水进行初步分离，再让脱水后的液体通过沉降分离得到清水。

一种湿法脱硫塔前废液零排放及烟气降温节水装置，包括二级沉淀池，声波团聚室，声波团聚室内壁上设置有声波发生装置，声波团聚室的入口处设置喷雾装置，声波团聚室的出口处设置除尘器，二级沉淀池的液体出口与喷雾装置连接作为喷雾装置的喷雾液体来源；声波团聚室的出口与湿法脱硫塔气体入口连接，湿法脱硫塔的脱硫废水出口与二级沉淀池连接。

进一步，所述的湿法脱硫塔前废液零排放及烟气降温节水装置，声波团聚室底端设置有结晶盐收集仓。

进一步，所述的湿法脱硫塔前废液零排放及烟气降温节水装置，声波发生装置为低频、高频或可调频声波发生器中的任意一种或几种的组合。

进一步，所述的湿法脱硫塔前废液零排放及烟气降温节水装置，喷雾装置包括顺次连接的空气压缩机、储气罐和雾化喷嘴，其中雾化喷嘴设置于声波团聚室入口内。

进一步，所述的湿法脱硫塔前废液零排放及烟气降温节水装置，湿法脱硫塔的脱硫废水出口与脱水装置连接，脱水装置与脱硫废水清水池连接，脱硫废水清水池与二级沉淀池连接，二级沉淀池通过输送泵将水体送入喷雾装置。

更进一步，所述的湿法脱硫塔前废液零排放及烟气降温节水装置，除尘器可以为管式除尘器。

更进一步，所述的湿法脱硫塔前废液零排放及烟气降温节水装置，雾化喷嘴包括进气管、进气堵头、共振腔、进水管、水流导向管和水喷嘴；进气堵头设置于进气管的气体出口端内部，与进气管的气体出口端内壁存在间隙，进而形成气体高压发射口；共振腔为带有内陷腔体的结构，共振腔以内陷腔体与气体高压发射口相对的方式设置且与气体高压发射口之间形成间隙；进水管连接水流导向管，水流导向管的水流出口端连接水喷嘴，水喷嘴的喷水出口设置于气体高压发射口的相邻位置。

进一步，所述的湿法脱硫塔前废液零排放及烟气降温节水装置，共振腔可通过进气堵头下方连接的固定杆与气体高压发射口相对设置，共振腔套接于固定杆上，且共振腔在固定杆上的位置可调节。

进一步，所述的湿法脱硫塔前废液零排放及烟气降温节水装置，水流导向管的水流出口端与水喷嘴之间还设置有散流片，散流片为带有散流孔的部件。

进一步，所述的湿法脱硫塔前废液零排放及烟气降温节水装置，水流导向管和水喷嘴可以均套于进气管上；其中水流导向管与进气管采取螺纹方式连接；水喷嘴与水流导向管采取螺纹方式连接；水喷嘴与进气管采取螺纹方式连接或不连接。

本发明将脱硫废水经喷雾装置雾化，废水变成雾状的固液混合小液滴，从而可实现与烟气流充分接触，固液混合小液滴充分利用烟气余热后，洁净的水分部分被高温迅速蒸发形成气体，剩下盐分结晶物，实现了固液分离。

本发明喷雾装置中的雾化喷嘴通过特定结构的设置，能够极大提升喷雾性能，在雾化喷嘴喷雾过程中，首先将高压气体通入进气管，高压气体经过气体高压发射口时，形成射流，气体在气体高压发射口处达到音速时，在这个气体高压发射口处形成激波，这个激波是稳定的。当下游存在钝体时，激波变得不稳定，出现压力脉动，压力脉动存在一定频率，但是脉动幅值不大。当激波下游安装一个固定频率和该脉动频率相同的共振腔时，由于共振使压力脉动幅值大大增加，进而产生高强声波；该高强声波可以将水喷嘴喷出的液雾进一步破碎形成更加微小的雾滴微粒，同时由于高强声波的作用，能够通过振动防止喷嘴堵塞。以上雾化喷嘴中共振腔与气体高压发射口之间的距离可以调节，通过该距离的调节能够产生可调频的高强声波，满足不同程度的喷雾需要。

本发明运用声波团聚装置、团聚沉降室以及后续的除尘器形成固液气分离处理装置，实现废液零排放和废液中盐和重金属离子的收集去除。

本发明提供的湿法脱硫塔前废液零排放及烟气降温节水的方法及装置通过将脱硫废水引接至二级沉淀池，通过二级沉淀后将脱硫废水通过输送泵送至喷雾装置作为喷雾水源喷入声波团聚室中。雾化后的废水通过高温烟气加热迅速蒸发，脱硫废水吸热后导致烟气温度降低，从而节约脱硫塔用水。烟气携带废水蒸发结晶出来的盐和重金属离子进入声波团聚室，声波发生装置发出声波能使得不同粒径烟尘、盐及重金属离子颗粒之间产生相对振动并因此增加它们的碰撞概率和速率，一旦发生了碰撞，它们便粘附而形成较大一级的团聚物，在重力场的作用下，自由沉降至结晶盐收集仓中。烟气通过高效管式除尘器，此时没有沉降的超细颗粒物，在高强声波及惯性和离心力的作用下，被高效管式除尘器捕集，从而达到固气液分离，实现深度去除超细颗粒物，然后洁净烟气进入湿法脱硫塔。

本发明提供的湿法脱硫塔前废液零排放及烟气降温节水的方法及装置具有适应性强，可靠性高，一次性投资低，运行及维护费用低，施工周期短，几乎不占面积，不产生二次污染等诸多优点，不会对用户设施产生任何的副作用，对用户运行维护不会增加任何的负担，应用前景广阔。

本发明能够使湿法脱硫塔入口烟温降低，节约脱硫系统用水。

本发明能够充分利用烟气余热，实现脱硫废水零排放处理。

本发明能够协同深度处理超细颗粒物，实现超低排放。

本发明的系统结构紧凑，方法实施简单，既环保又安全，具有较高的推广价值。

本发明运用声波团聚装置、团聚沉降室和除尘器形成固液气分离处理系统，实现水资源的回流利用和烟气中细微颗粒物的进一步去除，全面实现节能环保和超低排放目标。

附图说明

图1为本发明实施例2提供的湿法脱硫塔前废液零排放及烟气降温节水装置示意图；

图2为本发明实施例3提供的湿法脱硫塔前废液零排放及烟气降温节水装置示意图；

图3为本发明实施例4提供的湿法脱硫塔前废液零排放及烟气降温节水装置中喷雾装置中雾化喷嘴示意图；

图4为本发明实施例5中散流片示意图；

图5为本发明实施例5中雾化喷嘴示意图；

以上图1-图5中，1为二级沉淀池，2为声波团聚室，3为声波发生装置，4为喷雾装置，41为进气管，42为进气堵头，43为共振腔，44为进水管，45为水流导向管，46为水喷嘴，47为散流片，5为除尘器，6为湿法脱硫塔，7为结晶盐收集仓，8为脱水装置，9为脱硫废水清水池，10为输送泵。

具体实施方式：

实施例1

本实施例提供一种湿法脱硫塔前废液零排放及烟气降温节水的方法，对进入湿法脱硫塔前的高温烟气进行前处理，具体为在所述高温烟气中通过喷入脱硫废水降低烟气温度，从而节约脱硫塔用水；同时，在高温烟气的作用下脱硫废水中的水分迅速完全蒸发形成水蒸汽，其中的结晶盐等物质被析出，然后通过声波团聚协同除尘器除尘实现脱硫废水固液气分离，脱硫废水中析出的盐类物质颗粒连同高温烟气中的颗粒物均被声波团聚协同除尘器脱除，除尘后的清洁气体(包括高温烟气、水蒸汽)送入湿法脱硫塔。

以上方法中，，脱硫废水先经脱水装置脱水进行初步分离，脱水后的液体再通过沉降分离得到清水，经过上述初步净化处理后的脱硫废水才能作为前期喷雾的水源喷雾进入高温烟气中。

以上方法中，利用声波团聚进行除尘的声波可以选择低频、高频或可调频形式声波中的任意一种或几种的组合，对于实际应用过程中可选择合适的声波组合进行。在应用过程中，声波可以由声波发生器提供。

实施例2

本实施例提供一种湿法脱硫塔前废液零排放及烟气降温节水装置，如图1所示，包括二级沉淀池1，声波团聚室2，声波团聚室2内壁上设置有声波发生装置3，声波团聚室2的入口处设置喷雾装置4，喷雾装置4包括顺次连接的空气压缩机、储气罐和雾化喷嘴，其中雾化喷嘴设置于声波团聚室2入口内，声波团聚室2的出口处设置除尘器5，二级沉淀池1的液体出口与喷雾装置4连接作为喷雾装置4的喷雾液体来源；声波团聚室2的出口与湿法脱硫塔6气体入口连接，湿法脱硫塔6的脱硫废水出口与二级沉淀池1连接。

本实施例提供的装置，利用脱硫废水进行沉淀分离后的清水作为喷雾水源进行声波团聚室2入口内的喷雾，喷雾后，使得进入声波团聚室2的高温烟气温度降低；同时，在高温烟气的作用下脱硫废水中的水分迅速完全蒸发形成水蒸汽，脱硫废水中携带的结晶盐等粒子析出。而在声波团聚室2内，利用声波发生装置3发出的声波进行团聚，各种尘粒、结晶盐以及其他有害离子等在声波作用下产生剧烈振动，并相互吸附团聚变大，最终团聚变大后的高温烟气中的烟尘、脱硫废水析出的结晶盐粒等物质到达除尘器5并被去除，通过除尘器5后的清洁烟气进入湿法脱硫塔6中。声波发生装置3可以采用低频、高频或可调频声波发生器中的任意一种或几种的组合，具体在实际应用过程中进行组合。

实施例3

本实施例是在实施例2基础上的进一步改进，如图2所示，在声波团聚室2底端设置有结晶盐收集仓7，用于收集声波团聚后附着于声波团聚室2底部的结晶盐，保证装置的使用效果。湿法脱硫塔6的脱硫废水出口与脱水装置8连接，脱水装置8与脱硫废水清水池9连接，脱硫废水清水池9与二级沉淀池1连接，二级沉淀池1通过输送泵10将水体送入喷雾装置4。通过对脱硫废水进行脱水装置脱水，脱水装置脱水后的水体送入脱硫废水清水池9，然后再将进入脱硫废水清水池9的水进行二级沉淀池1中的沉淀分离，进一步得到清水。脱水装置8脱水后得到的渣滓通过回收处理后再利用。本实施例中除尘器5采用管式除尘器，效果更显著。本实施例进行的改进进一步提高了整个装置的使用效果，提升了装置的使用寿命。

实施例4

本实施例提供了以上实施例应用的喷雾装置4所使用的雾化喷嘴，如图3所示，该雾化喷嘴包括进气管41、进气堵头42、共振腔43、进水管44、水流导向管45和水喷嘴46；进气堵头42设置于进气管41的气体出口端内部，与进气管41的气体出口端内壁存在间隙，进而形成气体高压发射口；共振腔43为带有内陷腔体的结构，共振腔43以内陷腔体与气体高压发射口相对的方式设置且与气体高压发射口之间形成间隙；进水管44连接水流导向管45，水流导向管45的水流出口端连接水喷嘴46，水喷嘴46的喷水出口设置于气体高压发射口的相邻位置。

作为以上的一种具体改进，共振腔43通过进气堵头42下方连接的固定杆与气体高压发射口相对设置，共振腔43套接于固定杆上，且共振腔43在固定杆上的位置可调节。

以上提供的雾化喷嘴在使用过程中，气流从进气管41通过流通面积急剧减小的气体高压发射口，气体压缩后发射而出形成射流，可以通过调节进气管41中气体的流速来调整射流速度，当射流流速达到音速时，在气体高压发射口形成激波，而通过设置于气体高压发射口相对位置的共振腔43，激波在进入共振腔43的内陷腔体中时，由于遇到钝体，产生高强压力脉动，该高强压力脉动具有一定的频率，即形成高强声波，当共振腔43相对于气体高压发射口的相对位置可调节时，形成可调频的高强声波。

水流导向管45的水流出口端连接水喷嘴46进而形成一个整体，水流从进水管44流入时，水流流入水流导向管45，水流导向管45能够使水流按照一定的方向流动，最终从水喷嘴46喷出，当调节水流流速时，从水喷嘴46喷出的水流会相应产生不同的喷射雾滴，通过调节水流速度大小可以调节喷射雾滴的喷射速度以及雾滴大小，而水喷嘴46相邻气体高压发射口设置，这样喷射出的水雾在气体高压发射口发出的高强声波作用下瞬间被撕裂，破碎为微粒形式，同时形成雾化效果更好的喷雾状态。

实施例5

本实施例为以上实施例4的进一步改进，如图5所示，水流导向管45的水流出口端与水喷嘴46之间还设置有散流片47，散流片47为带有散流孔的部件(如图4)；设置了散流片47后，水流会通过散流片47的作用达到散流，使得最终产生的喷雾更为均匀。本实施例中水流导向管45和水喷嘴46均套于进气管41上；其中水流导向管45与进气管41采取螺纹方式连接；水喷嘴46与水流导向管45采取螺纹方式连接；共振腔43以螺纹的形式连接在固定杆上，水喷嘴46与进气管41采取螺纹方式连接或不连接。

通过以上设置方式形成的雾化喷嘴在使用时，可以通过调整水流导向管45、水喷嘴46的相对位置来实现调节喷雾状态，通过调节固定杆上的共振腔43与气体高压发射口之间的距离来调节高强声波频率，以上调节的结合可以实现实际使用过程中所需要的超高频喷雾形式。