用于使废水蒸发和减少酸性气体排放的设备和方法
【技术领域】
[0001]本公开涉及用于使用来自锅炉或其它燃烧单元的烟道气来使废水蒸发且减少气体排放的设备和方法。
【背景技术】
[0002]公用装置和工业装置，诸如功率装置、发电装置、废物-能量设施、水泥窑和燃烧矿物燃料的其它设施，在空气排放和废水排放方面可遭受严格约束，以帮助确保干净和环境友好的功率生产。传统上，通过使用湿法或干法烟道气脱硫系统来遵守空气排放约束。可使用水处理系统来处理废水排放，以遵从适用的废水规定。可从下者中理解烟道气清洁系统和/或废水处理系统的示例:国际公开N0.WO 2006030398、美国专利申请公开 N0.2009/0294377, N0.2011/0262331, N0.2012/0240761, N0.2013/0248121 和 N0.2013/0220792、美国专利 N0.6，076，369、N0.7，524，470、N0.7，625，537、N0.8, 388, 917和N0.8，475，750、欧洲专利公开N0.EP I 955 755和日本公开的专利申请N0.JP2012200721。
[0003]使用湿法或干法烟道气脱硫系统的空气排放系统和装置系统的相关联的其余部件(例如管道、风机、批量材料处理系统等)的资金成本往往较昂贵(例如介于$200-500每千瓦(kW)之间)。在改造情形中，与这样的系统相关联的资金成本可使装置不经济。除了资金成本之外，湿法和干法烟道气脱硫系统还涉及与试剂消耗、辅助功率使用和运行和管理人员相关联的大量运行成本。
[0004]废水处理系统可构造成中和和沉淀重金属，对废水执行生物处理，而且还过滤废水来使水变干净，以输出水。与运行废水处理系统相关联的成本在资金成本和运行成本方面可能较高。
【发明内容】
[0005]根据本文示出的方面，提供一种用于使废水蒸发和减少酸性气体排放的方法，其包括至少以下步骤:使烟道气与废水接触，以冷却和湿润烟道气，以及干燥废水内的固体颗粒；以及分离固体颗粒与经冷却和湿润的烟道气。
[0006]根据本文示出的其它方面，一种用于使废水蒸发和减少酸性气体排放的设备包括蒸发器装置，蒸发器装置构造成至少接收从锅炉单元中排出的分烟道气的第一部分、碱性试剂、固体颗粒和废水，以使烟道气直接接触废水，以冷却和湿润烟道气，以及干燥固体颗粒。
[0007]根据本文示出的其它方面，一种装置包括:燃烧单元，其构造成燃烧燃料，以排出蒸汽和烟道气中的至少一个；碱性试剂源；液体废水源；颗粒收集器，其构造成分离固体材料与烟道气；以及混合器装置，其连接到液体废水源、碱性试剂源和颗粒收集器上，以接收液体废水、碱性试剂和由颗粒收集器分离的固体材料的至少一部分。混合器装置可构造成混合液体废水、碱性试剂和固体材料的一部分，以形成混合物。装置还可包括管道或容器，管道或容器连接到燃烧单元和混合器装置上，以接收来自混合器装置的混合物和来自燃烧单元的烟道气的至少第一部分。管道或容器可构造成使混合物直接接触烟道气达预先规定的时期，以冷却和湿润烟道气，以及干燥混合物内的固体颗粒，然后烟道气和固体材料馈送到颗粒收集器。
[0008]用以下附图和详细描述来举例说明上面描述的特征和其它特征。
【附图说明】
[0009]现在参照附图，附图是示例性实施例，并且其中，以相同的方式对相同元件编号: 图1是用于使废水蒸发和减少酸性气体排放的设备的第一示例性实施例的框图；以及图2是用于使废水蒸发和减少酸性气体排放的设备的第二示例性实施例的框图。
[0010]根据示例性实施例和相关联的示例性方法的以下描述，本文公开的发明的实施例的其它细节、目标和优点将变得显而易见。
【具体实施方式】
[0011]本文公开的是一种功率或工业装置、用于使废水蒸发以减少酸性气体排放的设备及其实践方法，其可构造成减少排放(诸如空气污染)，而且还减少废水排放。用于使废水蒸发以减少酸性气体排放的设备的实施例可用于功率装置、公用装置和工业装置中。
[0012]参照图1，功率装置或工业装置可包括燃烧单元，诸如燃气涡轮或锅炉单元1，燃烧单元燃烧燃料，以排出蒸汽和/或烟道气。可对锅炉单元I馈送至少一种含氧气体流(例如氧化剂流，诸如空气、O2气体，或包含O2气体的另一种类型的气体)和燃料，以燃烧燃料。燃料可为矿物燃料，诸如煤、石油或天然气。除了蒸汽之外，可通过燃烧燃料来形成烟道气，而且烟道气可由锅炉单元I排出。蒸汽可运送到涡轮(未显示)，以用来发电，或者蒸汽可用于其它用途(例如区域加热、过程加热等)。烟道气可运送到用于使用烟道气的热的其它元件，然后烟道气的至少一部分排出到大气。
[0013]一个或多个管道可将锅炉单元I连接到氮氧化物移除单元3上，使得烟道气可从锅炉单元I传送到氮氧化物移除单元3。氮氧化物移除单元3可构造成选择性催化还原(SCR)单元、选择性非催化还原(SNCR)单元，或者构造成从烟道气中移除氮氧化物(例如NO2, NO3> NOx)的另一种类型的元件。
[0014]在传送通过氮氧化物移除单元3之后，烟道气可分成多个流，以进行进一步处理或使用。例如，烟道气的第一部分可传送通过旁通管道4，以绕过预热器5，以及将烟道气馈送到蒸发器装置7。烟道气的第一部分在设备的一些实施例中可认为是“滑流”。烟道气的第二部分可通过将氮氧化物移除单元3连接到预热器5上的至少一个管道来传送通过预热器5，以在流体馈送到锅炉单元I以燃烧燃料之前，加热流体流。烟道气的第二部分可在馈送到颗粒收集器9之前传送通过预热器5。
[0015]蒸发器装置7可为在大小上设置成接收烟道气和来自废水容器19的液体废水的容器。至少一个废水管道23可将蒸发器装置7连接到废水容器19上，以接收液体废水。废水容器19可为废水储料罐，或者构造成接收来自装置的一个或多个元件的液体废水，以及容纳那个废水，以按预先规定的流率或受控制的流率将废水供应到蒸发器装置7的其它容器。
[0016]蒸发器装置7可构造成喷雾干燥器吸收器(SDA)，或者能够使废水流直接接触烟道气的其它装置或容器，使得通过使废水蒸发来将烟道气冷却到降低的温度，以及提高烟道气的湿度水平。蒸发器装置7可包括旋转式喷雾器、双流体喷嘴，或者用以将液体废水喷射到或以别的方式扩散到烟道气中，以冷却和湿润烟道气和使废水蒸发的其它扩散元件。
[0017]在烟道气馈送到预热器5以馈送到蒸发器装置7之前，由锅炉单元I排出的烟道气的一部分被转移可容许较热的烟道气(例如温度为700 °F、370°C，介于600 °?和800 0F之间，或介于300°C和450°C之间的烟道气)馈送到蒸发器装置。以上温度范围代表产生蒸汽的功率装置应用，而其它工业应用或燃烧气体的应用可具有不同的温度范围。与之前已经在其它热传递运行中使用的较冷的烟道气相比(例如在烟道气已经传送通过预热器5之后)，使用这种热烟道气可容许运送到蒸发器装置7的烟道气蒸发更大量废水。通过在烟道气进入预热器5之前转移烟道气可获得较高温度的烟道气，这可容许以较低的成本制造蒸发器装置7，因为与可构造成使用较冷的烟道气的其它实施例相比，蒸发器装置7的大小可不必容纳较大量烟道气，以蒸发期望量的废水。除了成本节约之外，使用较小的蒸发器装置7可容许蒸发器装置7、旁通管道4和输出管道8使用较小的占地面积，这对于在空间可用性较低的功率装置或工业装置内对设备的实施例进行改造可为有利的。
[0018]使用从预热器5的上游获得的热烟道气具有额外的优点，因为在此位置处的烟道气压力比在预热器后面的烟道气压力更高。较高的压力可有利于传送通过旁通管道4的烟道气自然循环，以将烟道气馈送到蒸发器装置7，以及将烟道气输出到输出管道8，使得不必用泵或风机来将烟道气流驱动进出蒸发器装置。当然，泵或风机仍然可用作备用措施，或者仍然可用来确保对烟道气流率的控制可保持在期望流率范围内。当在这样的实施例中使用泵或风机时，泵或风机可能能够以较低的功率水平运行，因为使用较热的烟道气提供了更大的压降。
[0019]可通过在蒸发器装置7的入口附近的至少一个流量传感器、至少一个温度传感器和/或定位在蒸发器装置7的出口附近或者定位在蒸发器装置7的输出管道8内的至少一个湿度传感器，来监测烟道气进入蒸发器装置7的流率、烟道气的温度和/或离开蒸发器装置7的烟道气的湿度，以控制蒸发器装置的运行，以确保烟道气至少冷却到预先规定的温度，以及具有预先规定的湿度水平。可基于由一个