脱硫废水喷雾干燥的方法与流程

本发明涉及锅炉领域，具体涉及脱硫废水喷雾干燥的方法。

背景技术：

一种高盐、高腐蚀、高硬度脱硫废水喷雾干燥工艺已经逐渐被热力电厂认可。

目前，常规电厂多采用蒸发塘、多效蒸发、mvr等蒸发技术，然而，随着环保的日益严格，蒸发塘存在渗漏、占地面积大、污染水源等问题已被取消；多效蒸发则需采用电厂自身蒸汽，导致运行成本过高多数不被采用。mvr技术作为目前应用最广的处理方式，仍存在用电负荷大、系统复杂、操作难度大等问题而困扰。

cn105330081a公开了适用于电厂脱硫废水零排放的方法，包括：对脱硫废水进行药剂软化，得到第一脱硫废水；对第一脱硫废水进行树脂软化，得到第二脱硫废水；对第二脱硫废水进行反渗透处理过滤，得到第三脱硫废水；对第三脱硫废水进行蒸发结晶，得到结晶盐。适用于电厂脱硫废水零排放的系统包括：依次连通的药剂软化处理装置、树脂软化装置、反渗透处理装置和蒸发结晶装置。该现有技术在处理电厂脱硫废水的过程中，不需要向外排放任何液体，处理步骤简单，能够达到较好地处理效果，实现了电厂脱硫废水的零排放。

cn1168296a公开了处理烟道气脱硫废水的方法，包括连续地将废水的ph值调整到5或更低，使废水与铁相接触，对废水进行絮凝处理，和通过固液分离从废水中去除生成的矾花，以及任选地使得到的废水与cod吸附树脂相接触。通过使用简单的废水处理系统，就能够同时而有效地从烟道气脱硫废水中除去有毒物质，如：氧化物如过氧硫酸、碘酸，重金属如铜和铅，非金属如硒化合物和氟化物。由于通过用过氧化物如：过氧硫酸和碘酸能够防止cod吸附树脂性能恶化，故可通过处理长期得到水质优异的水。从而，提供了一种容易而有效地处理烟道气脱硫废水的方法。

然而，上述现有技术的工艺均存在生产成本较高，且处理系统复杂的缺陷。

技术实现要素：

本发明的目的是为了克服现有技术的缺陷，在设备投资低的前提下，提供一种可直接将脱硫系统浓缩液或多效蒸发、mvr非饱和溶液进行喷雾干燥，并充分利用烟道内高温进行盐与水的物化分离，以及能够避免脱硫废水在喷嘴内短周期内大量结垢的脱硫废水喷雾干燥的方法。

本发明的发明人发现，通过采用体积比为(2～20)：1的钠型阳离子交换树脂和氢型阳离子交换树脂作为脱硫废水中的降硬度剂，配合将降硬度剂与碱性物质进行进一步接触，然后将进一步接触后的混合物与压缩空气一起通过喷嘴引入至锅炉的烟道中时，能够解决脱硫废水零排放设备投资大、运行、维护辅助、能源消耗高的难题，而且还能够避免脱硫废水在喷嘴内短周期内大量结垢，更加有效的利用电厂自身的能源节约优势，据此，发明人完成了本发明的技术方案。

为了实现上述目的，本发明提供一种脱硫废水喷雾干燥的方法，包括：先将脱硫废水与树脂组合物进行第一接触，然后将接触后所得溶液与碱性物质进行第二接触，接着将第二接触后所得混合物与压缩空气一起通过喷嘴引入至锅炉的烟道中，其中，所述树脂组合物为体积比为(2～20)：1的钠型阳离子交换树脂和氢型阳离子交换树脂。

本发明的脱硫废水喷雾干燥的方法能够直接将脱硫系统浓缩液或多效蒸发、mvr非饱和溶液进行喷雾干燥，并充分利用烟道内高温进行盐与水的物化分离。本发明的方法还能实现脱硫废水的零排放。

本发明的整体系统的运行及设备投资均远远小于多效蒸发、mvr设备投资。

本发明的方法能够避免脱硫废水在喷嘴内短周期内大量结垢，从而保持脱硫废水喷雾干燥工艺的长周期持续稳定进行。

附图说明

图1是本发明的空气雾化脱硫喷嘴的结构示意图；

图2是本发明的具有图1所示的空气雾化脱硫喷嘴的烟道的结构示意图。

附图标记说明

1、喷嘴2、锁紧螺栓

3、烟道内部4、烟道壁

5、烟道内壁6、调节锁母

7、密封锁紧环8、喷嘴构件

9、喷嘴固定盘10、固定法兰

11、套筒12、气体输送通道

13、液体输送通道14、第一接触点

15、第二接触点16、气液混合通道

具体实施方式

在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。

如前所述，本发明提供了一种脱硫废水喷雾干燥的方法，包括：先将脱硫废水与树脂组合物进行第一接触，然后将接触后所得溶液与碱性物质进行第二接触，接着将第二接触后所得混合物与压缩空气一起通过喷嘴引入至锅炉的烟道中，其中，所述树脂组合物为体积比为(2～20)：1的钠型阳离子交换树脂和氢型阳离子交换树脂。

优选地，所述树脂组合物为体积比为(4～10)：1的钠型阳离子交换树脂和氢型阳离子交换树脂。

优选情况下，将脱硫废水与树脂组合物进行第一接触的条件包括：控制所述脱硫废水在所述树脂组合物中的平均停留时间为5～30min。

对所述第一接触的温度并没有特别的限制，例如可以在室温下进行。

优选地，所述碱性物质与所述脱硫废水的用量重量比为(0.05～100)：10000。

本发明的所述碱性物质例如可以为氢氧化钠、氢氧化钾等。

对所述第二接触的条件并没有特别的限制，例如可以在室温下搅拌条件下进行。

本发明的所述脱硫废水可以为来自火力发电厂烟气脱硫塔的脱硫废水。

优选情况下，本发明的所述脱硫废水中含有1000～1600mg/l的ca²⁺、2500～3200mg/l的mg²⁺、7500～10000的氯根、3000～5000mg/l的so4^2-。

本发明的发明人发现，本发明的前述脱硫废水喷雾干燥的方法配合使用以下所述的喷嘴时，喷嘴内的结垢现象发生频率更低，从而能够明显延长工艺的持续运行周期：

该喷嘴中含有：

喷嘴构件，该喷嘴构件中具有直线连通的气体输送通道和液体输送通道，以及具有与所述气体输送通道和所述液体输送通道垂直连通的气液混合通道，第二接触后所得混合物通过所述液体输送通道与通过所述气体输送通道引入的压缩空气一起进入到气液混合通道中，并且通过该气液混合通道的末端引入至锅炉的烟道中，

喷嘴固定盘，该喷嘴固定盘中具有能够使得所述喷嘴构件的所述气液混合通道穿过其厚度方向的孔a，

套筒，该套筒设置在所述气液混合通道的外周以包围至少部分所述气液混合通道，且所述气液混合通道的外壁与所述套筒的内壁不直接接触，且所述套筒在长度方向上嵌入锅炉的厚度方向的烟道壁中。

直线连通的气体输送通道和液体输送通道表示：气体输送通道和液体输送通道的共享同一条中轴线。

优选情况下，该喷嘴中还含有固定法兰，该固定法兰与所述喷嘴固定盘平行设置，且具有能够使得所述喷嘴构件的所述气液混合通道穿过其厚度方向的孔b。

优选情况下，所述喷嘴固定盘上的孔a和所述固定法兰上的孔b分别设置在喷嘴固定盘和固定法兰的中心位置。

优选地，所述套筒的外壁与所述固定法兰上的孔b的孔壁直接接触，且所述套筒设置在所述固定法兰的一侧。

优选地，所述孔a和所述孔b共享同一条中轴线，如此使得所述喷嘴构件的所述气液混合通道能够同时穿过所述喷嘴固定盘和所述固定法兰的厚度方向。

优选情况下，所述套筒的外壁与所述孔b的孔壁直接接触的第二接触点为焊接接触方式或螺纹接触方式。

优选地，所述气液混合通道的远气体输送通道末端深入至所述锅炉的烟道内5～10mm。也即，从所述气液混合通道的横截面方向上看，所述气液混合通道从所述套筒内向外延伸出来，且延伸的长度为5～10mm。

优选情况下，所述气体输送通道和所述液体输送通道的连接处的外壁上设置有密封锁紧环和调节锁母，用于调节所述气体输送通道和所述液体输送通道的内径。本发明的方法对所述第二接触后所得混合物和所述压缩空气的引入流速并没有特别的限制，本领域技术人员可以采用本领域内常规的流速进行。

优选地，所述喷嘴固定盘的孔a的孔壁与所述气液混合通道的外壁直接接触。

优选地，所述孔a的孔壁与所述气液混合通道的外壁直接接触的第一接触点为螺纹接触方式。

优选情况下，平行设置的所述喷嘴固定盘与所述固定法兰之间具有密封垫。

所述喷嘴固定盘与所述固定法兰之间可以通过锁紧螺栓进行连接。

以下结合图1具体描述本发明的方法中所述的喷嘴。

如图1所示，该喷嘴含有：

喷嘴构件8，该喷嘴构件8中具有直线连通的气体输送通道12和液体输送通道13，以及具有与所述气体输送通道12和所述液体输送通道13垂直连通的气液混合通道16，

喷嘴固定盘9，该喷嘴固定盘9中具有能够使得所述喷嘴构件的所述气液混合通道16穿过其厚度方向的孔a，

套筒11，该套筒11设置在所述气液混合通道16的外周以包围至少部分所述气液混合通道16，且所述气液混合通道16的外壁与所述套筒11的内壁不直接接触；

固定法兰10，该固定法兰10与所述喷嘴固定盘9平行设置，且具有能够使得所述喷嘴构件的所述气液混合通道16穿过其厚度方向的孔b，

所述气体输送通道12和所述液体输送通道13的连接处的外壁上设置有密封锁紧环7和调节锁母6，用于调节所述气体输送通道12和所述液体输送通道13的内径，

所述孔a的孔壁与所述气液混合通道16的外壁直接接触的第一接触点14为活动连接方式，以及

所述套筒11的外壁与所述孔b的孔壁直接接触的第二接触点15为焊接接触方式或螺纹接触方式。

以下结合图2具体描述本发明所述的锅炉及其烟道。

如图2所示，该烟道的烟道壁4上设置有本发明前述的喷嘴，该喷嘴1的套筒11的长度方向与所述烟道的烟道壁4的厚度方向重合，以及所述喷嘴1的套筒11的远气体输送通道端的截面与所述烟道的烟道内壁5重合，且所述喷嘴的套筒11的长度值比所述烟道的烟道壁4的厚度值大，如此使得所述喷嘴1的气液混合通道的远气体输送通道末端深入到烟道内部3中。

并且所述喷嘴1的喷嘴固定盘和固定法兰通过锁紧螺栓2紧密连接以实现密封。优选情况下，喷嘴固定盘和固定法兰之间设置有密封垫。

在本发明中，将调试好压力的压缩空气通入喷嘴构件8的气体输送通道12内对喷嘴内部进行吹扫，以及将调试好压力的第二接触后得到的混合物通入喷嘴构件8的液体输送通道13内，并且通过调节锁母6调整水量和气量，气体和液体汇合后进入气液混合通道16中，并最后进入烟道内部3。

本发明的喷嘴采用空气与输送液体同时加压输送并在喷嘴出口(烟道内)减压的方式被应用，利用压力差产生高速气液混合液摩擦喷嘴内壁，避免内壁结垢。并且，喷嘴内壁因高温影响与输送液体产生气化膜，气化膜既可以防止输送液与喷嘴内壁接触也可以防止喷嘴的各个管道内壁形成结垢。

本发明的方法中的喷嘴还能够实现安装、拆卸方便的目的。

本发明的喷嘴可有效防止烟道内部高温对外部喷嘴操作部分的温度干扰，同时确保烟道温度损失最小。喷嘴可根据需求自由取出维护，减少了拆除保温棉及二次保温的施工量，现场维护更加的简单。压缩空气与输送液体在喷嘴内部汇总融合后通过喷嘴直接喷到烟道内，喷嘴采用水平喷射可有效防止烟道灰尘对喷嘴的堵塞。喷雾大小、喷雾范围、雾化颗粒度大小可在安装前进行调整并后续安装固定，对整体喷雾调试具有很好的灵活性。

本发明的方法还具有如下具体的优点：

1)本发明采用上述的技术方案，能够降低脱硫废水零排放设备投资；

2)能够减少整体系统的日常维护；

3)有利于烟气余温的充分利用；

4)更加节约能源。

以下将通过实施例对本发明进行详细描述。以下实施例采用图2所示的带有图1所示的喷嘴的锅炉烟道进行。且喷嘴中气液混合通道的远气体输送通道末端深入至所述锅炉的烟道内8mm。

以下使用的锅炉为火力发电厂350mw锅炉。

以下使用的脱硫废水来自火力发电厂烟气脱硫塔，其中含有1300mg/l的ca²⁺、2800mg/l的mg²⁺、8900的氯根、3700mg/l的so4^2-。

以下使用的钠型阳离子交换树脂的型号为2201，购自江苏色可赛思树脂有限公司；氢型阳离子交换树脂的型号为2202；购自江苏色可赛思树脂有限公司。

在没有特别说明的情况下，以下实施例的工艺流程相同，均为：

先将脱硫废水与树脂组合物在25℃下进行第一接触，然后将接触后所得溶液与氢氧化钠进行第二接触，接着将第二接触后所得混合物与压缩空气一起通过喷嘴引入至锅炉的烟道中。

实施例1

实施例的方法的相关参数如下：

树脂组合物为体积比为5：1的钠型阳离子交换树脂和氢型阳离子交换树脂；

脱硫废水在树脂组合物中的平均停留时间为15min；

脱硫废水的流量为440l/h；

氢氧化钠以氢氧化钠水溶液的形式引入，并且浓度为31重量％，流量为0.055l/h；

第二接触后所得混合物与压缩空气的混合体积比为1/10；

气液混合通道内物料的平均流速为15m/s。

采用如上所述的参数进行脱硫废水的喷雾干燥工艺。结果，以0.44t/h的流量持续处理脱硫废水连续7天时，喷嘴均未出现结垢现象。

对比例1

本对比例采用与实施例1相似的方法进行，所不同的是如下参数不同：

树脂组合物为体积比为1：1的钠型阳离子交换树脂和氢型阳离子交换树脂。

其余均与实施例1中相同。

采用对比例1所述的参数进行脱硫废水的喷雾干燥工艺。结果，以0.44t/h的流量持续处理脱硫废水连续1天时，喷嘴出现结垢现象。

实施例2

实施例的方法的相关参数如下：

树脂组合物为体积比为8：1的钠型阳离子交换树脂和氢型阳离子交换树脂；

脱硫废水在树脂组合物中的平均停留时间为20min；

脱硫废水的流量为500l/h；

氢氧化钠以氢氧化钠水溶液的形式引入，并且浓度为31重量％，流量为0.06l/h；

第二接触后所得混合物与压缩空气的混合体积比为1/12；

气液混合通道内物料的平均流速为15m/s。

采用如上所述的参数进行脱硫废水的喷雾干燥工艺。结果，以0.5t/h的流量持续处理脱硫废水连续7天时，喷嘴均未出现结垢现象。

实施例3

实施例的方法的相关参数如下：

树脂组合物为体积比为4：1的钠型阳离子交换树脂和氢型阳离子交换树脂；

脱硫废水在树脂组合物中的平均停留时间为12min；

脱硫废水的流量为1000l/h；

氢氧化钠以氢氧化钠水溶液的形式引入，并且浓度为35重量％，流量为0.12l/h；

第二接触后所得混合物与压缩空气的混合体积比为1/10；

气液混合通道内物料的平均流速为18m/s。

采用如上所述的参数进行脱硫废水的喷雾干燥工艺。结果，以1t/h的流量持续处理脱硫废水连续7天时，喷嘴均未出现结垢现象。

实施例4

本实施例采用与实施例2相似的方法进行，所不同的是如下参数不同：

树脂组合物为体积比为2：1的钠型阳离子交换树脂和氢型阳离子交换树脂。

其余均与实施例2中相同。

采用实施例4所述的参数进行脱硫废水的喷雾干燥工艺。结果，以0.5t/h的流量持续处理脱硫废水连续5天时，喷嘴均未出现结垢现象；在处理第6天时，喷嘴上隐约可见结垢。

由上述结果可以看出，本发明的方法能够直接将脱硫系统的脱硫废水进行喷雾干燥，并充分利用烟道内高温进行盐与水的物化分离，实现脱硫废水的零排放。本发明的方法能够避免脱硫废水在喷嘴内短周期内大量结垢，从而保持脱硫废水喷雾干燥工艺的长周期持续稳定进行。

因此，本发明的方法能够广泛应用于电厂高盐、高腐蚀、高硬度脱硫浓缩液雾化，在烟道的高温下变成杂盐，可解决工业废水外排对河流及地下河的污染，降低电厂的投资运行费用。有效对烟气余温热量的利用。更加有效地提高了整体系统热能的利用率。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。