脫硫廢水噴霧干燥的方法與流程

本發明涉及鍋爐領域，具體涉及脫硫廢水噴霧干燥的方法。

背景技術：

一種高鹽、高腐蝕、高硬度脫硫廢水噴霧干燥工藝已經逐漸被熱力電廠認可。

目前，常規電廠多采用蒸發塘、多效蒸發、mvr等蒸發技術，然而，隨著環保的日益嚴格，蒸發塘存在滲漏、占地面積大、污染水源等問題已被取消；多效蒸發則需采用電廠自身蒸汽，導致運行成本過高多數不被采用。mvr技術作為目前應用最廣的處理方式，仍存在用電負荷大、系統復雜、操作難度大等問題而困擾。

cn105330081a公開了適用于電廠脫硫廢水零排放的方法，包括：對脫硫廢水進行藥劑軟化，得到第一脫硫廢水；對第一脫硫廢水進行樹脂軟化，得到第二脫硫廢水；對第二脫硫廢水進行反滲透處理過濾，得到第三脫硫廢水；對第三脫硫廢水進行蒸發結晶，得到結晶鹽。適用于電廠脫硫廢水零排放的系統包括：依次連通的藥劑軟化處理裝置、樹脂軟化裝置、反滲透處理裝置和蒸發結晶裝置。該現有技術在處理電廠脫硫廢水的過程中，不需要向外排放任何液體，處理步驟簡單，能夠達到較好地處理效果，實現了電廠脫硫廢水的零排放。

cn1168296a公開了處理煙道氣脫硫廢水的方法，包括連續地將廢水的ph值調整到5或更低，使廢水與鐵相接觸，對廢水進行絮凝處理，和通過固液分離從廢水中去除生成的礬花，以及任選地使得到的廢水與cod吸附樹脂相接觸。通過使用簡單的廢水處理系統，就能夠同時而有效地從煙道氣脫硫廢水中除去有毒物質，如：氧化物如過氧硫酸、碘酸，重金屬如銅和鉛，非金屬如硒化合物和氟化物。由于通過用過氧化物如：過氧硫酸和碘酸能夠防止cod吸附樹脂性能惡化，故可通過處理長期得到水質優異的水。從而，提供了一種容易而有效地處理煙道氣脫硫廢水的方法。

然而，上述現有技術的工藝均存在生產成本較高，且處理系統復雜的缺陷。

技術實現要素：

本發明的目的是為了克服現有技術的缺陷，在設備投資低的前提下，提供一種可直接將脫硫系統濃縮液或多效蒸發、mvr非飽和溶液進行噴霧干燥，并充分利用煙道內高溫進行鹽與水的物化分離，以及能夠避免脫硫廢水在噴嘴內短周期內大量結垢的脫硫廢水噴霧干燥的方法。

本發明的發明人發現，通過采用體積比為(2～20)：1的鈉型陽離子交換樹脂和氫型陽離子交換樹脂作為脫硫廢水中的降硬度劑，配合將降硬度劑與堿性物質進行進一步接觸，然后將進一步接觸后的混合物與壓縮空氣一起通過噴嘴引入至鍋爐的煙道中時，能夠解決脫硫廢水零排放設備投資大、運行、維護輔助、能源消耗高的難題，而且還能夠避免脫硫廢水在噴嘴內短周期內大量結垢，更加有效的利用電廠自身的能源節約優勢，據此，發明人完成了本發明的技術方案。

為了實現上述目的，本發明提供一種脫硫廢水噴霧干燥的方法，包括：先將脫硫廢水與樹脂組合物進行第一接觸，然后將接觸后所得溶液與堿性物質進行第二接觸，接著將第二接觸后所得混合物與壓縮空氣一起通過噴嘴引入至鍋爐的煙道中，其中，所述樹脂組合物為體積比為(2～20)：1的鈉型陽離子交換樹脂和氫型陽離子交換樹脂。

本發明的脫硫廢水噴霧干燥的方法能夠直接將脫硫系統濃縮液或多效蒸發、mvr非飽和溶液進行噴霧干燥，并充分利用煙道內高溫進行鹽與水的物化分離。本發明的方法還能實現脫硫廢水的零排放。

本發明的整體系統的運行及設備投資均遠遠小于多效蒸發、mvr設備投資。

本發明的方法能夠避免脫硫廢水在噴嘴內短周期內大量結垢，從而保持脫硫廢水噴霧干燥工藝的長周期持續穩定進行。

附圖說明

圖1是本發明的空氣霧化脫硫噴嘴的結構示意圖；

圖2是本發明的具有圖1所示的空氣霧化脫硫噴嘴的煙道的結構示意圖。

附圖標記說明

1、噴嘴2、鎖緊螺栓

3、煙道內部4、煙道壁

5、煙道內壁6、調節鎖母

7、密封鎖緊環8、噴嘴構件

9、噴嘴固定盤10、固定法蘭

11、套筒12、氣體輸送通道

13、液體輸送通道14、第一接觸點

15、第二接觸點16、氣液混合通道

具體實施方式

在本文中所披露的范圍的端點和任何值都不限于該精確的范圍或值，這些范圍或值應當理解為包含接近這些范圍或值的值。對于數值范圍來說，各個范圍的端點值之間、各個范圍的端點值和單獨的點值之間，以及單獨的點值之間可以彼此組合而得到一個或多個新的數值范圍，這些數值范圍應被視為在本文中具體公開。

如前所述，本發明提供了一種脫硫廢水噴霧干燥的方法，包括：先將脫硫廢水與樹脂組合物進行第一接觸，然后將接觸后所得溶液與堿性物質進行第二接觸，接著將第二接觸后所得混合物與壓縮空氣一起通過噴嘴引入至鍋爐的煙道中，其中，所述樹脂組合物為體積比為(2～20)：1的鈉型陽離子交換樹脂和氫型陽離子交換樹脂。

優選地，所述樹脂組合物為體積比為(4～10)：1的鈉型陽離子交換樹脂和氫型陽離子交換樹脂。

優選情況下，將脫硫廢水與樹脂組合物進行第一接觸的條件包括：控制所述脫硫廢水在所述樹脂組合物中的平均停留時間為5～30min。

對所述第一接觸的溫度并沒有特別的限制，例如可以在室溫下進行。

優選地，所述堿性物質與所述脫硫廢水的用量重量比為(0.05～100)：10000。

本發明的所述堿性物質例如可以為氫氧化鈉、氫氧化鉀等。

對所述第二接觸的條件并沒有特別的限制，例如可以在室溫下攪拌條件下進行。

本發明的所述脫硫廢水可以為來自火力發電廠煙氣脫硫塔的脫硫廢水。

優選情況下，本發明的所述脫硫廢水中含有1000～1600mg/l的ca²⁺、2500～3200mg/l的mg²⁺、7500～10000的氯根、3000～5000mg/l的so4^2-。

本發明的發明人發現，本發明的前述脫硫廢水噴霧干燥的方法配合使用以下所述的噴嘴時，噴嘴內的結垢現象發生頻率更低，從而能夠明顯延長工藝的持續運行周期：

該噴嘴中含有：

噴嘴構件，該噴嘴構件中具有直線連通的氣體輸送通道和液體輸送通道，以及具有與所述氣體輸送通道和所述液體輸送通道垂直連通的氣液混合通道，第二接觸后所得混合物通過所述液體輸送通道與通過所述氣體輸送通道引入的壓縮空氣一起進入到氣液混合通道中，并且通過該氣液混合通道的末端引入至鍋爐的煙道中，

噴嘴固定盤，該噴嘴固定盤中具有能夠使得所述噴嘴構件的所述氣液混合通道穿過其厚度方向的孔a，

套筒，該套筒設置在所述氣液混合通道的外周以包圍至少部分所述氣液混合通道，且所述氣液混合通道的外壁與所述套筒的內壁不直接接觸，且所述套筒在長度方向上嵌入鍋爐的厚度方向的煙道壁中。

直線連通的氣體輸送通道和液體輸送通道表示：氣體輸送通道和液體輸送通道的共享同一條中軸線。

優選情況下，該噴嘴中還含有固定法蘭，該固定法蘭與所述噴嘴固定盤平行設置，且具有能夠使得所述噴嘴構件的所述氣液混合通道穿過其厚度方向的孔b。

優選情況下，所述噴嘴固定盤上的孔a和所述固定法蘭上的孔b分別設置在噴嘴固定盤和固定法蘭的中心位置。

優選地，所述套筒的外壁與所述固定法蘭上的孔b的孔壁直接接觸，且所述套筒設置在所述固定法蘭的一側。

優選地，所述孔a和所述孔b共享同一條中軸線，如此使得所述噴嘴構件的所述氣液混合通道能夠同時穿過所述噴嘴固定盤和所述固定法蘭的厚度方向。

優選情況下，所述套筒的外壁與所述孔b的孔壁直接接觸的第二接觸點為焊接接觸方式或螺紋接觸方式。

優選地，所述氣液混合通道的遠氣體輸送通道末端深入至所述鍋爐的煙道內5～10mm。也即，從所述氣液混合通道的橫截面方向上看，所述氣液混合通道從所述套筒內向外延伸出來，且延伸的長度為5～10mm。

優選情況下，所述氣體輸送通道和所述液體輸送通道的連接處的外壁上設置有密封鎖緊環和調節鎖母，用于調節所述氣體輸送通道和所述液體輸送通道的內徑。本發明的方法對所述第二接觸后所得混合物和所述壓縮空氣的引入流速并沒有特別的限制，本領域技術人員可以采用本領域內常規的流速進行。

優選地，所述噴嘴固定盤的孔a的孔壁與所述氣液混合通道的外壁直接接觸。

優選地，所述孔a的孔壁與所述氣液混合通道的外壁直接接觸的第一接觸點為螺紋接觸方式。

優選情況下，平行設置的所述噴嘴固定盤與所述固定法蘭之間具有密封墊。

所述噴嘴固定盤與所述固定法蘭之間可以通過鎖緊螺栓進行連接。

以下結合圖1具體描述本發明的方法中所述的噴嘴。

如圖1所示，該噴嘴含有：

噴嘴構件8，該噴嘴構件8中具有直線連通的氣體輸送通道12和液體輸送通道13，以及具有與所述氣體輸送通道12和所述液體輸送通道13垂直連通的氣液混合通道16，

噴嘴固定盤9，該噴嘴固定盤9中具有能夠使得所述噴嘴構件的所述氣液混合通道16穿過其厚度方向的孔a，

套筒11，該套筒11設置在所述氣液混合通道16的外周以包圍至少部分所述氣液混合通道16，且所述氣液混合通道16的外壁與所述套筒11的內壁不直接接觸；

固定法蘭10，該固定法蘭10與所述噴嘴固定盤9平行設置，且具有能夠使得所述噴嘴構件的所述氣液混合通道16穿過其厚度方向的孔b，

所述氣體輸送通道12和所述液體輸送通道13的連接處的外壁上設置有密封鎖緊環7和調節鎖母6，用于調節所述氣體輸送通道12和所述液體輸送通道13的內徑，

所述孔a的孔壁與所述氣液混合通道16的外壁直接接觸的第一接觸點14為活動連接方式，以及

所述套筒11的外壁與所述孔b的孔壁直接接觸的第二接觸點15為焊接接觸方式或螺紋接觸方式。

以下結合圖2具體描述本發明所述的鍋爐及其煙道。

如圖2所示，該煙道的煙道壁4上設置有本發明前述的噴嘴，該噴嘴1的套筒11的長度方向與所述煙道的煙道壁4的厚度方向重合，以及所述噴嘴1的套筒11的遠氣體輸送通道端的截面與所述煙道的煙道內壁5重合，且所述噴嘴的套筒11的長度值比所述煙道的煙道壁4的厚度值大，如此使得所述噴嘴1的氣液混合通道的遠氣體輸送通道末端深入到煙道內部3中。

并且所述噴嘴1的噴嘴固定盤和固定法蘭通過鎖緊螺栓2緊密連接以實現密封。優選情況下，噴嘴固定盤和固定法蘭之間設置有密封墊。

在本發明中，將調試好壓力的壓縮空氣通入噴嘴構件8的氣體輸送通道12內對噴嘴內部進行吹掃，以及將調試好壓力的第二接觸后得到的混合物通入噴嘴構件8的液體輸送通道13內，并且通過調節鎖母6調整水量和氣量，氣體和液體匯合后進入氣液混合通道16中，并最后進入煙道內部3。

本發明的噴嘴采用空氣與輸送液體同時加壓輸送并在噴嘴出口(煙道內)減壓的方式被應用，利用壓力差產生高速氣液混合液摩擦噴嘴內壁，避免內壁結垢。并且，噴嘴內壁因高溫影響與輸送液體產生氣化膜，氣化膜既可以防止輸送液與噴嘴內壁接觸也可以防止噴嘴的各個管道內壁形成結垢。

本發明的方法中的噴嘴還能夠實現安裝、拆卸方便的目的。

本發明的噴嘴可有效防止煙道內部高溫對外部噴嘴操作部分的溫度干擾，同時確保煙道溫度損失最小。噴嘴可根據需求自由取出維護，減少了拆除保溫棉及二次保溫的施工量，現場維護更加的簡單。壓縮空氣與輸送液體在噴嘴內部匯總融合后通過噴嘴直接噴到煙道內，噴嘴采用水平噴射可有效防止煙道灰塵對噴嘴的堵塞。噴霧大小、噴霧范圍、霧化顆粒度大小可在安裝前進行調整并后續安裝固定，對整體噴霧調試具有很好的靈活性。

本發明的方法還具有如下具體的優點：

1)本發明采用上述的技術方案，能夠降低脫硫廢水零排放設備投資；

2)能夠減少整體系統的日常維護；

3)有利于煙氣余溫的充分利用；

4)更加節約能源。

以下將通過實施例對本發明進行詳細描述。以下實施例采用圖2所示的帶有圖1所示的噴嘴的鍋爐煙道進行。且噴嘴中氣液混合通道的遠氣體輸送通道末端深入至所述鍋爐的煙道內8mm。

以下使用的鍋爐為火力發電廠350mw鍋爐。

以下使用的脫硫廢水來自火力發電廠煙氣脫硫塔，其中含有1300mg/l的ca²⁺、2800mg/l的mg²⁺、8900的氯根、3700mg/l的so4^2-。

以下使用的鈉型陽離子交換樹脂的型號為2201，購自江蘇色可賽思樹脂有限公司；氫型陽離子交換樹脂的型號為2202；購自江蘇色可賽思樹脂有限公司。

在沒有特別說明的情況下，以下實施例的工藝流程相同，均為：

先將脫硫廢水與樹脂組合物在25℃下進行第一接觸，然后將接觸后所得溶液與氫氧化鈉進行第二接觸，接著將第二接觸后所得混合物與壓縮空氣一起通過噴嘴引入至鍋爐的煙道中。

實施例1

實施例的方法的相關參數如下：

樹脂組合物為體積比為5：1的鈉型陽離子交換樹脂和氫型陽離子交換樹脂；

脫硫廢水在樹脂組合物中的平均停留時間為15min；

脫硫廢水的流量為440l/h；

氫氧化鈉以氫氧化鈉水溶液的形式引入，并且濃度為31重量％，流量為0.055l/h；

第二接觸后所得混合物與壓縮空氣的混合體積比為1/10；

氣液混合通道內物料的平均流速為15m/s。

采用如上所述的參數進行脫硫廢水的噴霧干燥工藝。結果，以0.44t/h的流量持續處理脫硫廢水連續7天時，噴嘴均未出現結垢現象。

對比例1

本對比例采用與實施例1相似的方法進行，所不同的是如下參數不同：

樹脂組合物為體積比為1：1的鈉型陽離子交換樹脂和氫型陽離子交換樹脂。

其余均與實施例1中相同。

采用對比例1所述的參數進行脫硫廢水的噴霧干燥工藝。結果，以0.44t/h的流量持續處理脫硫廢水連續1天時，噴嘴出現結垢現象。

實施例2

實施例的方法的相關參數如下：

樹脂組合物為體積比為8：1的鈉型陽離子交換樹脂和氫型陽離子交換樹脂；

脫硫廢水在樹脂組合物中的平均停留時間為20min；

脫硫廢水的流量為500l/h；

氫氧化鈉以氫氧化鈉水溶液的形式引入，并且濃度為31重量％，流量為0.06l/h；

第二接觸后所得混合物與壓縮空氣的混合體積比為1/12；

氣液混合通道內物料的平均流速為15m/s。

采用如上所述的參數進行脫硫廢水的噴霧干燥工藝。結果，以0.5t/h的流量持續處理脫硫廢水連續7天時，噴嘴均未出現結垢現象。

實施例3

實施例的方法的相關參數如下：

樹脂組合物為體積比為4：1的鈉型陽離子交換樹脂和氫型陽離子交換樹脂；

脫硫廢水在樹脂組合物中的平均停留時間為12min；

脫硫廢水的流量為1000l/h；

氫氧化鈉以氫氧化鈉水溶液的形式引入，并且濃度為35重量％，流量為0.12l/h；

第二接觸后所得混合物與壓縮空氣的混合體積比為1/10；

氣液混合通道內物料的平均流速為18m/s。

采用如上所述的參數進行脫硫廢水的噴霧干燥工藝。結果，以1t/h的流量持續處理脫硫廢水連續7天時，噴嘴均未出現結垢現象。

實施例4

本實施例采用與實施例2相似的方法進行，所不同的是如下參數不同：

樹脂組合物為體積比為2：1的鈉型陽離子交換樹脂和氫型陽離子交換樹脂。

其余均與實施例2中相同。

采用實施例4所述的參數進行脫硫廢水的噴霧干燥工藝。結果，以0.5t/h的流量持續處理脫硫廢水連續5天時，噴嘴均未出現結垢現象；在處理第6天時，噴嘴上隱約可見結垢。

由上述結果可以看出，本發明的方法能夠直接將脫硫系統的脫硫廢水進行噴霧干燥，并充分利用煙道內高溫進行鹽與水的物化分離，實現脫硫廢水的零排放。本發明的方法能夠避免脫硫廢水在噴嘴內短周期內大量結垢，從而保持脫硫廢水噴霧干燥工藝的長周期持續穩定進行。

因此，本發明的方法能夠廣泛應用于電廠高鹽、高腐蝕、高硬度脫硫濃縮液霧化，在煙道的高溫下變成雜鹽，可解決工業廢水外排對河流及地下河的污染，降低電廠的投資運行費用。有效對煙氣余溫熱量的利用。更加有效地提高了整體系統熱能的利用率。

以上詳細描述了本發明的優選實施方式，但是，本發明并不限于此。在本發明的技術構思范圍內，可以對本發明的技術方案進行多種簡單變型，包括各個技術特征以任何其它的合適方式進行組合，這些簡單變型和組合同樣應當視為本發明所公開的內容，均屬于本發明的保護范圍。