一种废水蒸发设备和废水处理方法及装置与流程

本发明涉及一种废水蒸发设备和废水处理方法及装置，属于废水处理领域。

背景技术：

随着2015年1月1日起新环保法的正式施行，以及2015年4月颁布实施的《水污染防治行动计划》即“水十条”的颁布，我国加强了对水污染的治理力度，燃煤电厂湿法脱硫需排出脱硫废水，而脱硫废水的处理成为很多电厂的难题。

脱硫废水主要来自石膏脱水和清洗系统，废水呈弱酸性，通常pH值低于6.0。脱硫废水中的杂质主要成份为粉尘和脱硫产物( CaSO₄和CaSO₃ ) ；还有Hg、Pb、Ni、As、Cd、Se、Cr、Cu等重金属离子；同时还含有可溶性的氯化物和氟化物、氨氮、硝酸盐等。主要来自烟气、脱硫剂和工艺水。由于其高氨氮、高盐度、高毒性等特点，处理难度大。

目前常见的脱硫废水处理方法有：

1）传统化学法：国内主要用Ca（OH）₂中和脱硫废水，再用有机硫（TMT15）沉淀，但是经传统化学法处理后的废水氯离子仍无法去除，导致处理后的废水无法利用；

2）水力冲灰法：脱硫废水不处理，直接用于水力除灰系统，该方案需要脱离废水均匀掺于到除灰系统，以防止废水和灰分混合不均匀，进而腐蚀除灰系统设备和管道；

3）烟道喷射法：将脱硫废水喷入到电除尘入口的烟道，利用烟气余热蒸发，但是电除尘入口烟道处烟温比较低（150℃左右），烟道空间小，脱硫废水固含量较高，雾化喷嘴的尺寸不可能很小，因此喷嘴雾化得到的颗粒粒径比较大，导致雾化后的液滴难以快速蒸发，喷射到烟道壁上，腐蚀烟道，部分没有完全蒸发掉的液滴进入电除尘会腐蚀电除尘极板；

4）蒸发法：主要的线路为调节池+两级软化澄清+蒸发系统，此法能耗大，成本高，运行不稳定；

CN105668832A公开了一种脱硫废水处理系统及方法，将脱硫废水喷喷入空预器后部烟道中，这个处理方法，存在喷入点烟气温度为150℃左右，废水液滴完全蒸发需要时间长，同时烟道尺寸小，烟道中烟气流速快，存在废水和烟气接触不充分，接触时间短、难以完全蒸发的缺点，进而会腐蚀烟道，甚至腐蚀电除尘极板。

CN105457468A公开了一种塔式锅炉再循环烟气雾化脱硫废水的工艺，此法将脱硫废水喷入到脱硝装置前面的省煤器中，喷入点的烟气温度为350℃左右，可以缩短废水液滴的蒸发时间，此法省煤器中的烟气流速快，喷入到省煤器中的液滴在没完全蒸发后就被烟气带到省煤器管壁上或者烟道壁上，进而腐蚀省煤器和烟道，喷入到壁上的液滴与烟气与烟气灰分混合形成垢状物质，进而影响烟气流通，同时脱硫废水成分复杂，会对后部脱硝装置的催化剂使用寿命产生影响。

从上述分析可以看出，利用电厂廉价的高温烟气做为热源来蒸发脱硫废水技术具有广阔的应用前景，但是直接将废水喷入到烟道或者锅炉中，因烟道中烟气流速快、烟道尺寸小，存在废水和烟气接触不充分，接触时间短的缺点，进而会腐蚀锅炉系统的设备、烟道等，因此开发一种节能、高效、可靠、可以引取电厂廉价高温烟气做为热源的电厂脱硫废水零排放—高温烟气旋风蒸发脱硫废水设备是非常必需的。

技术实现要素：

本发明旨在开发一种非常适用于电厂的脱硫废水的蒸发设备，用高温烟气旋风蒸发脱硫废水可实现脱硫废水的零排放，该设备能在满足电厂脱硫废水零排放，同时具备投资成本低、运行成本低、运行稳定的特点。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是，提供一种废水蒸发设备，所述废水蒸发设备的上部设有第一进风口，中部设有第二进风口，下部设有出风口；废水蒸发设备包括废水进水管，废水进水管的出水端设雾化喷嘴且出水端位于废水蒸发设备的上部，，废水蒸发设备的中部为圆筒状，第二进风口沿圆筒的切线方向设置。废水入口处设有

优选地，所述第一进风口处设有整流器，整流器为开孔率不均匀的筛板。

优选地，所述废水蒸发设备的上部和下部均为圆锥状。

优选地，设置两个第二进风口，一个在上，一个在下。

优选地，所述废水蒸发设备中部的内壁设有挡板。

本发明进一步提供一种废水处理装置，包括热源、除尘器和上述废水蒸发设备，热源通过风管分别与废水蒸发设备的第一进风口和第二进风口连通。

优选地，所述热源分为第一热源与第二热源，第一热源与第一进风口连通，第二热源与第二进风口连通，第一热源的温度高于第二热源。

优选地，所述第一热源为电厂的省煤器或脱硝装置后排出的烟气；所述第二热源为电厂的空预器排出的烟气。

本发明进一步提供一种废水处理方法，将废水雾化后喷入上述废水蒸发设备，将热气体从第一进风口和第二进风口导入废水蒸发设备使废水蒸发成水蒸气和颗粒物，并一同从废水蒸发设备的出风口排出。

优选地，所述第一进风口的温度为300-500℃；第二进风口处热气体的温度为120-200℃。

优选地，所述废水为脱硫废水。

本发明的废水蒸发设备优选烟气作为热源用于蒸发废水；烟气从上部和中部分别导入废水蒸发设备，上部优选高温烟气（如300-500℃），中部优选低温烟气（如120-200℃），低温烟气沿切线方向进入废水蒸发设备以形成旋风，延长废水雾化后在废水蒸发设备内的停留时间，使其充分蒸发；同时，也可以避免废水接触废水蒸发设备的内壁，防止腐蚀。

高温烟气可以从电除尘入口的上游引取，具体SCR脱硝装置后的高温烟气，若无SCR脱硝装置，则也可引取省煤器后高温烟气；高温烟气从第一进风口进入，经过进风喇叭段、烟气整流器减速后均匀地进入废水初步蒸发段，脱硫废水经过压缩空气雾化成细小的废水液滴后从雾化喷嘴喷入到废水初步蒸发段，细小的废水液滴在高温烟气的作用下进行初步蒸发，大部分水变成水蒸汽进入烟气中，盐份变成固体颗粒物与烟气混合，小部分没有完成蒸发的废水液滴与烟气一起进入废水再次蒸发段。引取空预器后部的低温烟气作为废水再次蒸发的低温热源，低温烟气从设备再次蒸发段切线方向进入设备，使得进入设备再次蒸发段的烟气慢速旋转向下运动，当液滴与烟气充分接触蒸发后，一起从设备出风口进入到电除尘，脱硫废水中的水变成水蒸气进入烟气后在FGD中再次冷凝利用，盐份变成固体颗粒物与烟气混合后进入电除尘后被脱除，真正意义上实现脱硫废水的零排放。

所述废水蒸发设备的大致结构为：上、下部为圆锥体形状、中间为圆柱体形状，从上至下主要包含进风口、进风喇叭段、烟气整流器、废水初步蒸发段、废水再次蒸发段、出风锥体段、出风口。废水蒸发设备中间的内壁还设有挡板，另外还有雾化喷嘴和相关的温度测量孔。

所述烟气整流器为开孔率不均匀的筛板，其中心开孔率为10~15%，四周的开孔率为20~35%。用于对高温烟气进行整流，使得高温烟气减速和均匀进入蒸发初步蒸发段，有利于废水雾化液滴与高温烟气的混合均匀。

所述挡板，即在高温烟气旋风蒸发脱硫废水设备的废水初步蒸发段和废水再次蒸发段的箱体内壁上设置3-5块板，伸出内壁50~150mm。用于对切线方向进入的低温烟气进行减速，低温烟气旋转速度一定程度上的降低，有利于延长烟气在设备内的停留时间，保证烟气在设备内的所需要的时间，有利于高温烟气、低温烟气和雾化液滴充分接触，进而保证废水液滴完全被蒸发，使得从高温烟气旋风蒸发脱硫废水设备出风口的烟气温度大于100℃，高于酸的露点温度20℃以上。

所述的雾化喷嘴优选为二流体内混式雾化喷嘴，雾化粒子为100微米左右。采用内混式雾化喷嘴有利于防止喷嘴堵塞，而且喷嘴从进风喇叭段，经过高温烟气整流器、深入到的废水初步蒸发段，雾化喷嘴布置在烟气整流器的下方，因为此处的高温烟气流速慢，且分布均匀，有利于喷嘴喷出来的雾化液滴的均匀蒸发，也可以避免烟气整流器直接受到废水的腐蚀。

优选地，若使用电厂的烟气作为热源，则雾化喷嘴高温烟气的风量不超过电厂锅炉总风量3%。

本发明利用电厂锅炉省煤器出口高温烟气做为废水初步蒸发的高温热源，热源可以快速蒸发雾化液滴，利用空预器后部的低温烟气，作为废水再次蒸发的低温热源，利用高温烟气旋风蒸发脱硫废水设备作为蒸发设备，烟气在废水蒸发设备中的停留时间可以根据要求进行设计，有利于脱硫废水液滴的蒸发，同时可以保证高温烟气旋风蒸发脱硫废水设备出风口烟气温度大于100℃，可以防止脱硫废水对现有烟道和除尘器的腐蚀。

废水蒸发变成水蒸汽进入烟气，可以适当提高进入电除尘系统烟气的湿度，降低烟气温度进而可以提高电除尘系统除尘效果，同时减少脱硫系统的用水量，可以实现脱硫废水的零排放。

本发明不改变原来的电厂设备，只需将原有管道中的烟气部分引出，用于废水的蒸发处理。本发明的废水蒸发设备，废水蒸发效果好，不会对设备产生腐蚀，投资成本低、运行成本低、维修成本低，特别适合电厂锅炉脱硫废水的零排放工程。

附图说明

图1表示实施例1中的废水蒸发设备的结构剖视图。

图2表示实施例1中废水处理装置的平面连接图。

图3表示烟气整流器的结构示意图。

图中，1：废水蒸发设备、2：进风喇叭段、3：烟气整流器、4：初步蒸发段:、5：再次蒸发段、6：出风锥体段、7:挡板、8：雾化喷嘴、9：出风口、10：第一进风口（高温进风口）、11：第二进风口（低温进风口）、12：电除尘、13：省煤器、14：SCR脱硝装置、15：高温烟气、16：空预器、17：低温烟气、18：脱硫废水容器、19：废水进水管。

具体实施方式

以下结合附图对本发明进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用来限定本发明的范围。

本实施例提供一种废水蒸发设备，其结构如图1所示，废水蒸发设备1为中空结构，其上、下部为圆锥体形状、中间为圆柱体形状，在废水蒸发设备的顶部设高温进风口10和废水进水管19，废水进水管的出水端安装雾化喷嘴8，废水蒸发设备从上至下主要包含高温进风口10、进风喇叭段2、烟气整流器3、初步蒸发段4、再次蒸发段5、出风锥体段6、出风口9；中部圆柱形的侧壁设有低温进风口11，低温进风口11沿圆柱的切线方向进风，使废水蒸发设备内部产生旋风，初步蒸发段4和再次蒸发段5（即废水蒸发设备的中部圆柱形）的内壁设有挡板7，用于使旋风减速。

图2所示为废水处理装置的流程示意图，高温烟气15引取省煤器13后的SCR脱硝装置14后部的烟气，主要作为废水初步蒸发段4的高温热源，选取空预器16后部的低温烟气17，主要作为废水再次蒸发5的低温热源。高温烟气15从顶部高温进风口10进入高温烟气旋风蒸发脱硫废水设备1、脱硫废水18经过压缩空气雾化成细小的废水液滴后从雾化喷嘴8喷入高温烟气旋风蒸发脱硫废水设备1，低温烟气17从圆柱四周的低温进风口11切线进入，当废水液滴完全蒸发后，混合烟气从出风口10进入电除尘12的入口烟道。

图3所示为烟气整流器示意图，烟气整流器3为一开孔率不均匀的筛板，其中心开孔率为10~15%，四周的开孔率为20~35%。用于对高温烟气15进行整流，使得高温烟气15减速和均流进入初步蒸发段4，有利于废水雾化液滴与高温烟气的混合均匀。

本实施例对雾化液滴喷入到废水蒸发设备内的状态做了模拟，根据模拟的流线图，低温烟气从侧部切线进入后在挡板的减速作用下，使得切向速度下降，径向速度提高，蒸发器中心不会产生明显的低压区域，高温烟气进入蒸发器后被低温烟气带动进行低速旋转运动，可以使得烟气在废水蒸发设备中的停留时间满足蒸发要求，有利于液滴的完全蒸发，同时因烟气在做低速的旋转运动，使得雾化喷嘴产生的液滴会跟着烟气旋转1~2圈后才会碰壁。保证液滴与设备壁相碰的时间大于液滴的蒸发时间，进而防止脱硫废水液滴对高温烟气旋风蒸发脱硫废水设备的腐蚀。