一种采用气液预混合装置的废水蒸发浓缩、废水零排放工艺的制作方法

本发明属于工业废水零排放工艺领域，特别涉及利用烟气余热作为热源、采用气液预混合装置的废水蒸发浓缩和零排放的工艺方法与装置。

背景技术：

1、公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

2、利用烟气余热进行废水蒸发、零排放的工艺已经相对成熟，尤其是在火电行业，采用废水蒸发塔或类似装置和逆相喷淋的方法，使废水产生持续性的蒸发浓缩，从而实现废水减量和零排放已是较为流行的工艺。

3、不过，上述浓缩和零排放工艺总体上模仿了湿法脱硫的喷淋工艺，因而也同样带来了能耗较大的问题。由于蒸发塔和大流量喷淋层的存在，相应的引风机为了克服喷淋层的阻力，额定升压必须保持在1.5～2kpa之间；而且，循环泵流量也较大，总体液气比在5～10l/m3之间。

4、发明人经过分析，引起引风机能耗较大的主要原因是采用气液逆相接触所致，因为向下喷射的浆液产生较大的向下压力(气泵压力)，对烟气流动形成一定的通行阻力；而引起循环泵流量偏大的主要原因则在于为了达到覆盖蒸发塔的整个流通截面的目的，循环泵流量必须有足够的覆盖喷淋量，故造成循环泵的流量偏大。

5、目前常用的利用烟气余热进行废水蒸发的工艺方案，简单地模仿了湿法脱硫塔，因而造成运行过程中的动力能耗较大，使得每蒸发1吨废水的能耗水平约在40～60度电左右。这使得“烟气余热进行废水蒸发、零排放的工艺”方案，相比起其他废水零排放工艺例如三效蒸发和真空闪蒸等工艺，在节能方面的优势大幅下降。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本发明提供一种能耗较低的、较容易实施的“采用气液预混合装置的废水蒸发浓缩、废水零排放工艺”。本发明根据废水蒸发的自身特点，采用气液预混合装置，在烟气进入蒸发塔之前，便快速完成废水和烟气的混合接触。这使得后续的蒸发塔仅仅作为一座除雾专用塔(后面简称“除雾器塔”)使用。热烟气首先进入气液预混合装置内，利用顺向喷嘴产生冲击力，使废水浆液与热烟气产生类似文丘里的急速混合作用，这样既实现热烟气和废水浆液的充分混合，又能在一定程度上对烟气产生推动力，结果使得：(1)系统烟气阻力从1～2kpa之间下降至0.4～0.6kpa之间；引风机电能耗降低30～50％；(2)循环泵液气比从5～10l/m3之间下降至2.5～4之间，从而明显降低烟气余热蒸发废水工艺在能耗。

2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、本发明的第一个方面，提供了一种气液预混合装置，文丘里形状的风道、顺向喷嘴；所述文丘里形状的风道内设置有多层顺向喷嘴阵列，所述顺向喷嘴喷射方向与烟气流动方向的夹角控制在0～45°，每层顺向喷嘴阵列由多个顺向喷嘴环形排布而成，所述喷嘴的进液口分别通过管道与废水喷射泵的出液口相连；所述废水喷射泵的进液口与吸入管相连，所述吸入管伸入到除雾器塔浆液池内。

4、采取类似文丘里形状的气液预混合装置，使废水与低温热烟气快速混合；采用顺流喷射，利用顺流喷射推动烟气流动，从而取消大流量循环泵，大幅度节约动力消耗。

5、本发明的第二个方面，提供了一种采用气液预混合装置的废水蒸发浓缩、废水零排放的系统，包括：热烟气入口风道、上述的气液预混合装置、除雾器塔、压滤机；

6、所述热烟气入口风道上设置有上述的气液预混合装置，所述气液预混合装置的出风口与除雾器塔的气液缓冲区入口相连，所述除雾器塔由下到上分为气液混合缓冲区和除雾区，所述除雾器塔的塔顶配置两层除雾器，所述除雾器塔的塔底设置有浆液池，所述浆液池的出液口与压滤机的进液口相连，所述压滤机的滤液出口与浆池的进液口相连。

7、本发明的这种采用烟气余热蒸发工业废水的技术方案，系统相对简单，由于省去了大流量的循环泵和喷淋层，系统的运行能耗进一步降低，具有一定的技术竞争优势和实用价值。

8、上述系统降低能耗的原理基于：取消了塔内大流量的废水蒸发循环泵和相应结构较为复杂的喷淋层，改为小型废水喷射泵(组)，采用类似文丘里形状的气液预混合装置的顺向喷嘴(组)，对烟气进行顺向喷射，将传统的液相喷淋层造成的烟气阻力变为顺向喷射的烟气推动力，从而大幅度减少烟气阻力。另外，原来的蒸发塔仅作为使用一个缓冲空间和除雾器塔使用(除雾器塔)，使用新鲜废水作为除雾器的冲洗水，在防止除雾器产生沉积的同时，实现废水的持续注入；另外，使用板框压滤机，控制蒸发塔底部的废水浆液浓度，从而维持废水蒸发系统长期稳定运行。

9、本发明的第三个方面，提供了一种采用气液预混合装置的废水蒸发浓缩、废水零排放的工艺，采用上述的系统对烟气进行处理；

10、将热烟气导入气液预混合装置中，废水喷射泵将浓缩的废水浆液从除雾器塔的底部浆液池中抽出，然后通过顺向喷嘴喷出，进行气液混合，并推动烟气进入除雾器塔缓冲区；

11、烟气由除雾器塔缓冲区流经下层除雾器和上层除雾器后，通过烟气引出风道，返回总烟道；

12、将外来的新鲜废水引入废水进料管道，对下层除雾器、上层除雾器进行间断冲洗，冲洗后的废水进入除雾器塔浆液池中；

13、将除雾器塔浆液池中的浓缩废水导入板框压滤机中进行压滤操作，压滤出来的固体残渣外排，压滤液重新返回除雾器塔底部浆液池中，如此反复循环。

14、本发明的有益效果

15、(1)采取类似文丘里形状的气液预混合装置，使废水与低温热烟气快速混合；

16、(2)采用顺流喷射，利用顺流喷射推动烟气流动，从而取消大流量循环泵，大幅度节约动力消耗。

17、(3)除雾器塔内取消了复杂的喷淋层，系统可靠性较高。

18、(4)系统相对简单，易操作维护。

19、本发明中提出来的采用气液预混合装置、利用烟气余热蒸发废水的技术方案，适用于冶金和电力等诸多行业的废水零排放项目；

技术特征：

1.一种气液预混合装置，其特征在于，文丘里形状的风道、顺向喷嘴；所述文丘里形状的风道内设置有多层顺向喷嘴阵列，所述顺向喷嘴喷射方向与烟气流动方向的夹角控制在0～45°，每层顺向喷嘴阵列由多个顺向喷嘴环形排布而成，所述顺向喷嘴的进液口分别通过管道与废水喷射泵的出液口相连；所述废水喷射泵的进液口与吸入管相连，所述吸入管伸入到除雾器塔浆液池内。

2.如权利要求1所述的气液预混合装置，其特征在于，喷嘴的喷射速度为5～15.0m/s，总喷射流量按照液气比为l/q＝3.0～4.0l/nm3。

3.如权利要求1所述的气液预混合装置，其特征在于，所述喷嘴采用实心锥雾化喷嘴，每个喷嘴的流量为1～10.0m3/h，入口压力0.05～0.07mpa，雾化颗粒度控制在50～100um。

4.如权利要求1所述的气液预混合装置，其特征在于，所述喷嘴的管道采用sic、硬塑料或合金材料制作，喷射扩展角度为75～120°范围内。

5.如权利要求1所述的气液预混合装置，其特征在于，废水喷射泵采用“1用1备”方式。

6.如权利要求1所述的气液预混合装置，其特征在于，所述吸入管伸入到除雾器塔浆液池内部，其下部采用多孔型式。

7.一种采用气液预混合装置的废水蒸发浓缩、废水零排放的系统，其特征在于，包括：热烟气入口风道、权利要求1-6任一项所述的气液预混合装置、除雾器塔、压滤机；

8.如权利要求7所述的采用气液预混合装置的废水蒸发浓缩、废水零排放的系统，其特征在于，所述除雾器设置除雾冲洗水系统；

9.一种采用气液预混合装置的废水蒸发浓缩、废水零排放的工艺，其特征在于，采用权利要求7或8所述的系统对烟气进行处理；

10.如权利要求9所述的采用气液预混合装置的废水蒸发浓缩、废水零排放的工艺，其特征在于，除雾器塔底部的废水浆液密度在1.1～1.3g/cm3之间。

技术总结
本发明属于工业废水零排放领域，提供了一种采用气液预混合装置的废水蒸发浓缩、废水零排放工艺。根据废水蒸发的自身特点，采用气液预混合装置,在烟气进入蒸发塔之前，便快速完成废水和烟气的混合接触。这使得后续的蒸发塔仅仅作为一座除雾专用塔(后面简称“除雾器塔”)使用。热烟气首先进入气液预混合装置内，利用顺向喷嘴产生冲击力，使废水浆液与热烟气产生类似文丘里的急速混合作用，这样既实现热烟气和废水浆液的充分混合，又在一定程度上对烟气产生推动力，结果使得：(1)系统烟气阻力从1～2kPa之间下降至0.4～0.6kPa之间；引风机电能耗降低30～50％；(2)循环泵液气比从5～10L/m<supgt;3</supgt;之间下降至2.5～4之间，明显降低烟气余热蒸发废水工艺的能耗。

技术研发人员：杨凤岭,管闯,崔华波,吕茂辉,刘述平,孙德山,冯超,刘是知,仇洪波,吕扬,周永跃,毕冉,张广成,毕庚尧
受保护的技术使用者：山东国舜建设集团有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12