本实用新型涉及电厂废水处理领域，具体的说，本实用新型涉及一种带预除尘装置的变负荷旋流蒸发塔及系统。
背景技术：
综合目前火力发电厂发展的形势以及环保标准提高两个方面，随着燃煤电厂废水零排放相关技术也越来越受到关注和重视，燃煤电厂废水零排放已成为一种趋势。高盐、高浊、高污染脱硫废水的高效清洁处理是目前电厂废水处理的重点和难点。脱硫废水的高效清洁处理将被普遍重视和采用。考虑到所有电厂的空气和水排放的限值将不可避免地更加收紧，越来越多的地方政府要求燃煤电厂在水领域和其它工业企业一样，实现废水零排放。
然而在现有条件下，对于高浓度含盐水而言，传统的给排水处理基本上都无法有效地解决，最终的手段仍然是各种类型的蒸发。然而考虑到所有电厂的空气和水排放的限值将不可避免地更加收紧，越来越多的地方政府要求燃煤电厂在水领域和其它工业企业一样，实现废水零排放，因此蒸发将是未来被经常考虑的处理方法。
目前关于燃煤电厂含盐废水零排放的可行的技术方案主要有两类：一是预处理+ 浓缩+蒸发结晶；二是预处理+浓缩(或不浓缩)+烟道蒸发。
整体来说，浓缩过程，如反渗透、高压反渗透以及电渗析、正渗透等，基本上成为了燃煤电厂废水零排放的重要模块。对蒸发结晶而言，通过设置专门的蒸发和干燥装置，使脱硫废水分离成高品质的水(蒸汽)和固体废物，如多效蒸发、膜蒸馏、MVR 等，通过蒸发及干燥装置可使脱硫废水分离为高品质的水(蒸气)和固体废物，脱硫废水彻底实现了无害化。该技术虽能实现脱硫废水零排放，但是设备复杂、占地大、蒸发过程需要消耗大量热能，因此存在投资大、运行成本高、能耗大等问题，而极易结垢的水质也将成为单独设置的蒸发器带来运行管理的巨大障碍。
随着浓缩模块的日益稳定成熟，废水烟道及烟道外蒸发技术受负荷的影响，已经对主烟道可能的损害显著降低，同时具有设备简单、投资少、能耗低等优点，受到了广泛的关注，并在一些电厂获得了初步的应用。然而实际的运行过程存在烟道腐蚀结垢、电除尘运行风险等诸多的问题，同时保持较高的粉煤灰品质，对相当一部分电厂而言，都是相当重要的。
同时，烟道外蒸发技术由于与烟道有一定的独立性，在保留了烟道蒸发优点的同时，基本上避免了对电除尘运行安全的影响，而且可以做到基本不影响粉煤灰的品质。如何解决喷雾蒸发过程中蒸发器的腐蚀结垢，特别是提高蒸发过程对变负荷工况的适应性问题，对于缓解燃煤电厂环保压力，推进其健康发展具有重要的意义。
技术实现要素：
本实用新型的一个目的在于提供一种带预除尘装置的变负荷旋流蒸发塔，以解决喷雾蒸发过程中蒸发器的腐蚀结垢，特别是提高蒸发过程对变负荷工况的适应性问题。
本实用新型的另一目的在于提供一种电厂烟气和废水排放系统。
为达上述目的，一方面，本实用新型提供了一种带预除尘装置的变负荷旋流蒸发塔，其中，所述蒸发塔1包括中心烟气分布器11、顶部烟气分布器12、废液雾化装置13、盐烟分离装置14、控制系统15和至少一个烟气预除尘装置16；其中，中心烟气分布器设置在蒸发塔的下部，并与蒸发塔的高温烟气入口171通过管路连接以使得高温烟气进入中心烟气分布器，所述废液雾化装置设置在蒸发塔中部，并设置在中心烟气分布器正上方，所述顶部烟气分布器围绕废液雾化装置设置，所述顶部烟气分布器通过管路与蒸发塔的低温烟气入口172连接，并在顶部烟气分布器底部的靠近废液雾化装置的位置设置低温烟气出口121，所述废液雾化装置底部边缘设置喷嘴131，以使得从喷嘴出来的废液能够与从低温烟气出口出来的烟气进行混合换热，所述废液雾化装置通过管路与蒸发塔的废水入口174连接，所述盐烟分离装置通过管路与蒸发塔的废气出口173连接；所述控制系统分别与蒸发塔的中心烟气分布器11、顶部烟气分布器12、废液雾化装置13、和盐烟分离装置14电连接，至少在与蒸发塔的高温烟气入口连接的管路上设置烟气预除尘装置烟气预除尘装置。
根据本实用新型一些具体实施方案，其中，所述烟气预除尘装置16是设置在变负荷旋流蒸发塔1的外面。
根据本实用新型一些具体实施方案，其中，所述蒸发塔1还包括蒸汽辅助加热装置18，所述蒸汽辅助加热装置18通过管路与低温烟气入口172和顶部烟气分布器12 之间的管路连接，以对进入蒸发塔的低温烟气进行加热；所述蒸汽辅助加热装置与控制系统15电连接。
当系统长期处于低负荷(发电负荷≤40％)时，废水处理能力不足，水量出现明显正平衡时，启动蒸汽辅助加热装置，蒸汽辅助加热装置采用常规布置。
根据本实用新型一些具体实施方案，其中，所述烟气预除尘装置16包括高温烟气预除尘装置161和低温烟气预除尘装置162，所述高温烟气预除尘装置设置在与蒸发塔1的高温烟气入口171连接的管路上；所述低温烟气预除尘装置设置在与蒸发塔 1的低温烟气入口172连接的管路上。
所述预除尘装置16(高温烟气预除尘装置161和低温烟气预除尘装置162)可以为本领域常规使用的预除尘装置，而根据本实用新型一些具体实施方案，所述预除尘装置16包括2-4个并联设置的分离设备1601。
所述分离设备1601可以是本领域常规的预除尘装置的分离设备，而根据本实用新型一些具体实施方案，所述分离设备1601选自惯性分离设备、旋风分离设备或多级滤网。
其中优选采用并联布置的管式旋流分离器。
本实用新型的预除尘装置对烟尘去除率超过70％。
本实用新型的盐烟分离装置可以为本领域常规使用的盐烟分离装置，而根据本实用新型一些具体实施方案，所述盐烟分离装置14包括至少3个并联布置的管式旋流分离器141。
根据本实用新型一些具体实施方案，其中，所述管式旋流分离器141为3-6个。
所述的盐烟分离装置14，采用并联布置的管式旋流分离器，每个分离单元内部都设置旋流叶片。
盐烟混合烟气从盐烟分离装置下部进入，盐颗粒从盐烟分离装置侧下方的盐出口排出，从盐烟分离装置顶部排出净烟气，20μm以上颗粒物去除率＞90％。
另一方面，本实用新型还提供了一种电厂烟气和废水排放系统，所述排放系统包括通过烟道5串联连接的空预器2、静电除尘器3和脱硫塔4，本实用新型任意一项的带预除尘装置的变负荷旋流蒸发塔1通过管道与所述排放系统的烟道连接，其中至少在蒸发塔的高温烟气入口171和烟道连接的管路上设置烟气预除尘装置16，所述脱硫塔4经由废水出口41通过管路与所述蒸发塔1的废水入口174连接。
根据本实用新型一些具体实施方案，其中，所述烟气预除尘装置16包括高温烟气预除尘装置161和低温烟气预除尘装置162；所述高温烟气预除尘装置161通过管路与在空预器2前和空预器连接的烟道5连接，所述低温烟气预除尘装置162通过管路与空预器2和脱硫塔4之间的烟道5连接。
或者，
所述烟气预除尘装置16为高温烟气预除尘装置161；所述高温烟气预除尘装置 161通过管路与在空预器2前和空预器连接的烟道5连接，所述蒸发塔1的低温烟气入口172通过管路直接与空预器2和脱硫塔4之间的烟道5连接。
根据本实用新型一些具体实施方案，其中，所述低温烟气预除尘装置162通过管路与空预器2和静电除尘器3之间的烟道5连接；或者，所述低温烟气预除尘装置 162通过管路与静电除尘器3和脱硫塔4之间的烟道5连接。
根据本实用新型一些具体实施方案，其中，在脱硫塔4和带预除尘装置的变负荷旋流蒸发塔1之间的管路上还设置废水预处理及浓缩装置6。
本实用新型的热风分布采用组合式，包括两部分，一部分安装在干燥室中心，为中心烟气分布器，其热风来源为空预器前的高温热烟气，另一部分安装在干燥室顶部，称为顶部烟气分布器，其热风来源为空预器后或电除尘后的低温热烟气。废液从顶部经雾化装置进入蒸发器，所有废气从顶部经盐烟分离装置分离后以净烟气形式排出，通过控制高温热烟气和低温热烟气的流量来废液在蒸发器中停留时间5-15s。
来自SCR至空预器间的烟气热烟气经过预除尘装置净化后，进入安装在干燥室中心的中心烟气分布器。空预器后的热烟气经过预除尘装置净化后，进入安装在干燥室顶部的顶部烟气分布器。净热烟气经过分布器后形成旋流与废液雾化装置喷出的液滴进行直接接触，发生迅速的热交换并完成蒸发过程。其中，废水进入雾化装置前经预处理及浓缩。塔内设置备用的高温蒸汽辅助加热装置，当烟气量不足而水量偏大时，启动高温蒸汽辅助加热。
当处于高负荷(发电负荷≥80％)时，干燥室中心的高温热烟气和顶部的低温热烟气同时进入，废水蒸发系统在高负荷工况高效运行。
处于中负荷(发电负荷40～80％)时，适当降低干燥室中心的高温热烟气流量，保留顶部的低温热烟气，使废水蒸发系统在中负荷稳定运行。
处于低负荷(发电负荷≤40％)时，关闭干燥室中心的高温热烟气，增加顶部的低温热烟气流量流速，使废水蒸发系统在低负荷维持运行，避免频繁停机引起的结垢堵塞风险，同时高速气体的强烈旋转运动，将干燥室的内壁面洗刷干净。
根据本实用新型一些具体实施方案，其中，在脱硫塔13和带预除尘装置的变负荷旋流蒸发塔1之间的管路上还设置废水预处理及浓缩装置14。
综上所述，本实用新型提供了一种带预除尘装置的变负荷旋流蒸发塔及系统。以解决喷雾蒸发过程中蒸发器的腐蚀结垢，特别是提高蒸发过程对变负荷工况的适应性问题，具有如下优点：
变负荷的设计，使得系统处于正常负荷时几乎不需额外引入能耗，通过利用锅炉烟气余热来完成；而系统长期处于低负荷时，废水处理系统仍能正常运行。
整个流程在烟道外完成，不会对锅炉运行及空预器、除尘器和脱硫过程带来影响，不会造成烟道壁结垢腐蚀和电除尘的危害，便于维护检修。含盐废水喷雾干燥形成的含盐烟气经管式旋流分离器来实现较高的盐烟分离效率，固体盐颗粒不进入除尘器，不影响原有粉煤灰的品质。
附图说明
图1为本实用新型实施例1的系统连的示意图；
图2为本实用新型实施例2的系统连接示意图；
图3为本实用新型实施例3的系统连接示意图；
图4为本实用新型实施例1-3的盐烟分离装置俯视图；
图5为本实用新型实施例1-3的盐烟分离装置中的并联设置的管式旋流分离器的侧视图。
具体实施方式
以下通过具体实施例详细说明本实用新型的实施过程和产生的有益效果，旨在帮助阅读者更好地理解本实用新型的实质和特点，不作为对本案可实施范围的限定。
实施例1
如图1所示的电厂烟气和废水排放系统，所述排放系统包括通过烟道5串联连接的空预器2、静电除尘器3和脱硫塔4，带预除尘装置的变负荷旋流蒸发塔1，所述蒸发塔包括高温烟气预除尘装置161和低温烟气预除尘装置162；所述高温烟气预除尘装置161通过管路与在空预器2前和空预器连接的烟道5连接，所述低温烟气预除尘装置162通过管路与空预器2和静电除尘器3之间的烟道5连接。所述脱硫塔4 经由废水出口41通过管路与所述蒸发塔1的废水入口174连接。在脱硫塔4和带预除尘装置的变负荷旋流蒸发塔1之间的管路上还设置废水预处理及浓缩装置6。
所述带预除尘装置的变负荷旋流蒸发塔1包括中心烟气分布器11、顶部烟气分布器12、废液雾化装置13、盐烟分离装置14、控制系统15、高温烟气预除尘装置 161和低温烟气预除尘装置162；高温烟气预除尘装置161通过管路与蒸发塔的高温烟气入口171连接，低温烟气预除尘装置162通过管路与蒸发塔的低温烟气入口172 连接；其中，中心烟气分布器设置在蒸发塔的下部，并与蒸发塔的高温烟气入口171 通过管路连接以使得高温烟气进入中心烟气分布器，所述废液雾化装置设置在蒸发塔中部，并设置在中心烟气分布器正上方，所述顶部烟气分布器围绕废液雾化装置设置，所述顶部烟气分布器通过管路与蒸发塔的低温烟气入口172连接，并在顶部烟气分布器底部的靠近废液雾化装置的位置设置低温烟气出口121，所述废液雾化装置底部边缘设置喷嘴131，以使得从喷嘴出来的废液能够与从低温烟气出口出来的烟气进行混合换热，所述废液雾化装置通过管路与蒸发塔的废水入口174连接，所述盐烟分离装置通过管路与蒸发塔的废气出口173连接；所述控制系统分别与蒸发塔的中心烟气分布器11、顶部烟气分布器12、废液雾化装置13、和盐烟分离装置14电连接。所述蒸发塔1还包括蒸汽辅助加热装置18，所述蒸汽辅助加热装置18通过管路与低温烟气入口172和顶部烟气分布器12之间的管路连接，以对进入蒸发塔的低温烟气进行加热；所述蒸汽辅助加热装置与控制系统15电连接。所述高温烟气预除尘装置161 和低温烟气预除尘装置162分别各自包括2个并联设置的管式旋流分离器1601。所述盐烟分离装置14(如图4和图5所示)包括6个并联布置的管式旋流分离器。每个管式旋流分离器内部都设置旋流叶片。
模拟某电厂70％负荷的工艺参数进行的中试实验，同时以热烟气不经预除尘进入蒸发塔，作为对比实验。高温热烟气(温度310℃)采用SCR至空预器间烟气经预除尘装置净化后进入安装在干燥室中心的中心烟气分布器。低温热烟气(温度130℃) 不经过静电除尘器电除尘直接经过低温烟气预除尘装置进入安装在干燥室顶部的顶部烟气分布器。高温热烟气与低温热烟气的流量比为1:2(换算为标准状态)；脱硫废水进入雾化装置前经预处理，并浓缩至含盐量12％，经双流体喷嘴后形成100～200 μm的雾滴进入蒸发塔，雾滴与烟气经过分布器后形成的旋流热烟气进行直接接触，雾滴在蒸发器中停留时间10s。发生迅速的热交换并完成蒸发过程。喷雾蒸发蒸干后烟气进入盐烟分离装置中的并联布置的管式旋流分离器，每个分离单元直径0.6m，对20μm以上颗粒物去除率＞92％。盐颗粒从分离器侧下方的盐出口排出，从分离器顶部排出净烟气进入除尘器前烟道进行二次净化。
该实验处于中负荷，干燥室中心的高温热烟气流量较小，顶部的低温热烟气流量较大，不需要额外的热源即可以使废水蒸发系统在中负荷稳定运行。
以频繁的正常启停机，在较短的时间里模拟烟道腐蚀结垢问题，运行1个月后，对比实验中蒸发塔内部出现了的结垢，同时盐颗粒颜色较深。系统存在轻微的结垢，基本未发现明显的腐蚀，盐颗粒颜色也浅于对比实验。
实施例2
如图2所示的电厂烟气和废水排放系统，其与实施例1的系统区别在于实施例2 的蒸发塔1没有设置蒸汽辅助加热装置。
实施例3
如图3所示的电厂烟气和废水排放系统，其与实施例1的系统区别在于实施例3 的带预除尘装置的变负荷旋流蒸发塔1只包括高温烟气预除尘装置161，所述高温烟气预除尘装置161设置在蒸发塔1的高温烟气入口171与烟道5连接的管路上。低温热烟气(温度130℃)采用电除尘后烟气直接进入安装在干燥室顶部的顶部烟气分布器。