一种脱硫废水浓缩液脉动喷雾干燥方法及干燥装置与流程

技术领域：

本发明涉及一种干燥方法和一种干燥装置，具体为一种脱硫废水浓缩液脉动喷雾干燥方法和一种脱硫废水浓缩液脉动喷雾干燥装置，属于化学化工技术领域。

背景技术：
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火力发电会产生脱硫废水，脱硫废水经前端工艺段净化、浓缩后，浓缩液的含盐量一般为10-25%（取决于所采用的浓缩减量工艺），固化是脱硫废水处理工艺的最后一个环节，喷雾干燥以其干燥的粉料颗粒流动性好，颗粒表面特性优异并具有合理的粒度分布而在脱硫废水固化处理中得到较为普遍的应用，脱硫废水浓缩液经固化处理后，形成含水率约3-8%的固态粉体盐资源化利用或作为固废处置。

脱硫废水浓缩液的固化工艺有多种，常采用高速离心喷雾干燥工艺、压力喷雾干燥工艺，脱硫废水浓缩液经高速离心雾化器或压力雾化器喷洒至干燥固化室，喷雾成极细微的雾状液珠和被调制成旋风流态的燃煤电厂二次热风或空预器前热烟气进行直接传热传质，在极短的时间内干燥为固态粉体。干燥固化盐分沉落至塔体底部收集，或是随约80-100℃热空气或热烟气直接送至燃煤电厂除尘器入口，混入燃煤电厂烟气处理；或是经旋风分离后自底部排出，资源化利用（资源化利用时，只能采用净化后热空气固化干燥），热空气送至燃煤电厂除尘器入口，混入燃煤电厂烟气处理。

然而，脱硫废水浓缩液成分复杂，氯离子、硫酸根等含量极高，具有强腐蚀性、高磨损性、高粘度、结垢倾向十分严重的特点，喷雾过程中需使用高速离心喷雾器或压力喷雾器，导致雾化器常因堵塞、磨损等原因，需停机修理和更换，维护成本较高。传统高速离心雾化干燥器、压力雾化干燥器，传热传质效率较低、热耗较高，体积蒸发强度低，干燥系统消耗热风或热烟气量大。

技术实现要素：
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本发明针对脱硫废水浓缩液的特点和传统高速离心雾化干燥器、压力雾化干燥器存在的不足，提供一种脱硫废水浓缩液脉动喷雾干燥方法。

本发明另一目的是提供一种脱硫废水浓缩液脉动喷雾干燥装置。

本发明的具体技术方案如下：

一种脱硫废水浓缩液脉动喷雾干燥方法，通过热风使脱硫废水浓缩液干燥固化，包括以下步骤：

1）将脱硫废水浓缩液加压至2-7mpa；将热风增压至10-30kpa，然后调制成60hz-120hz的脉动热风气流；

2）将加压的脱硫废水浓缩液和增压脉动的热风气流，按（1-2）：1的液气质量比混合后，通过喷雾装置进行雾化，雾化后通过气流调制装置调制成涡旋式流体，进入干燥室中进行干燥处理；干燥室排出的气固混合物送到旋风分离器进行气固分离；旋风分离器排出的气体，由引风机送至燃煤电厂除尘器入口，经燃煤电厂除尘器进一步捕集处理。

进一步的，还设有第二路脱硫废水浓缩液和第二路热风，输送到干燥室中进行干燥处理；所述第二路脱硫废水浓缩液和第二路热风液气质量比为（0.13-0.16）：1。

进一步的，所述热风为燃煤电厂的二次热风或空预器前热烟气。

进一步的，所述二次热风或空预器前热烟气经气体过滤器净化后进行增压处理。

进一步的，所述热风增压至30kpa；所述脉动调制器调制成83hz、100.51hz或117hz的脉动气流；所述脱硫废水浓缩液加压至2mpa。

一种脱硫废水浓缩液脉动喷雾干燥装置，包括鼓风机、增压装置、喷雾装置、气流调制装置、来料泵、干燥室、旋风分离器、引风机和脉动装置；脉动装置、喷雾装置和气流调制装置设置在干燥室内顶部；鼓风机通过管道依次连接增压装置和脉动装置；来料泵通过管道连接至干燥室内脉动装置出口处；热风和脱硫废水浓缩液在脉动装置出口处混合，然后依次经喷雾装置和气流调制装置喷入干燥室中；干燥室出口依次连接旋风分离器和引风机。

进一步的，所述来料泵和鼓风机还设有管道直接连接到干燥室中。

进一步的，所述增压装置前设有净化装置。

进一步的，所述脉动装置为脉动阀。

进一步的，所述增压装置为增压风机，所述喷雾装置为离心型压力式喷嘴，所述净化装置为气体过滤器。

本发明相比现有技术具有如下技术效果：

1、本发明的脱硫废水浓缩液脉动喷雾干燥方法，通过脉动的热风对脱硫废水浓缩液进行雾化干燥处理，形成气液混合相，雾化后的混合液滴存在许多微小气泡，大大增大了干燥过程的传质传热表面积，提高了传质传热效率，缩短了干燥时间。

2、本发明的脱硫废水浓缩液脉动喷雾干燥方法，由于增加了脉动调制过程，使雾化过程使用的雾化器不易堵塞，并可减少磨损。

3、本发明的脱硫废水浓缩液脉动喷雾干燥方法还可设置第二路脱硫废水浓缩液和第二路热风，直接输送至干燥室内干燥，降低了干燥所需燃煤电厂二次热风或空预器前热烟气耗量，从而降低风机能耗和热源能耗，与传统压力喷雾干燥相比，通过脉动雾化处理的能耗可降低36%-45%。

4、本发明的脱硫废水浓缩液脉动喷雾干燥装置，通过设置脉动装置，将热风调制成脉动气流，与脱硫废水浓缩液混合后雾化进入干燥室干燥，形成气液混合相，雾化后的混合液滴存在许多微小气泡，大大增大了干燥过程的传质传热表面积，提高了传质传热效率，缩短了干燥时间，从而降低风机能耗和热源能耗。

5、本发明的脱硫废水浓缩液脉动喷雾干燥装置，体积蒸发强度较传统压力喷雾干燥相比大幅提高，从而降低了干燥设备体积和造价。

附图说明:

图1为本发明实施例三示意图；

图2为本发明实施例四示意图；

图中：1、鼓风机；2、增压装置；3、脉动装置；4、喷雾装置；5、气流调制装置；6、来料泵；7、干燥室；8、旋风分离器；9、引风机；10、净化装置。

具体实施方式：

实施例一：

本实施例的脱硫废水浓缩液脉动喷雾干燥方法，通过热风使脱硫废水浓缩液干燥固化，包括以下两步骤：

1）将脱硫废水浓缩液加压至2-7mpa；并将热风增压至10-30kpa，然后调制成60hz-120hz的脉动热风气流。由于本实施例使用在燃煤电厂，故热风优选为燃煤电厂的二次热风或空预器前热烟气。

2）将加压的脱硫废水浓缩液和增压脉动的热风气流，按（1-2）：1的液气质量比混合后，通过喷雾装置进行雾化，雾化后通过气流调制装置调制成涡旋式流体，进入干燥室中进行干燥处理。在干燥室内，脱硫废水浓缩液和热风形成强烈湍流流态，液相液滴随气相波动、迅速扩散。在强烈湍流流态下，两项间进行质量、动量、能量交换，液相被干燥，气相被加湿。干燥室排出的气固混合物送到旋风分离器进行气固分离，旋风分离器排出的气体，由引风机送至燃煤电厂除尘器入口，经燃煤电厂除尘器进一步捕集处理；分离出的固体产物，即是脱硫废水浓缩液的干燥物，进行后续处理。

本实施例的脱硫废水浓缩液脉动喷雾干燥方法，通过脉动的热风对脱硫废水浓缩液进行雾化干燥处理，形成气液混合相，雾化后的混合液滴存在许多微小气泡，大大增大了干燥过程的传质传热表面积，提高了传质传热效率，缩短了干燥时间。同时，由于增加了脉动调制过程，使雾化过程使用的雾化器不易堵塞，并可减少磨损。

实施例二：

本实施例的的脱硫废水浓缩液脉动喷雾干燥方法，在实施例一的基础上，还设有第二路脱硫废水浓缩液和第二路热风，直接输送到干燥室中进行干燥处理。第二路脱硫废水浓缩液和第二路热风液气质量比为（0.13-0.16）：1。热风为燃煤电厂的二次热风或空预器前热烟气，二次热风或空预器前热烟气经气体过滤器净化去除可能堵塞后续雾化过程的颗粒物后进行增压处理。

通过试验以及燃煤电厂实际需求，本实施例优选的，步骤1）中热风增压至30kpa、脱硫废水浓缩液加压至2mpa；步骤2）中脉动调制器调制成83hz、100.51hz或117hz的脉动气流。

本实施例降低了干燥所需燃煤电厂二次热风或空预器前热烟气耗量，从而降低风机能耗和热源能耗，与传统压力喷雾干燥相比，通过脉动雾化处理的能耗可降低36%-45%。

实施例三：

本实施例以处理能力1m³/h、含盐量10%（质量百分比）的脱硫废水浓缩液脉动喷雾干燥装置为例：

如图1所示，脱硫废水浓缩液脉动喷雾干燥装置包括鼓风机1、增压装置2、脉动装置3、喷雾装置4、气流调制装置5、来料泵6、干燥室7、旋风分离器8和引风机9，其中气流调制装置为涡旋式气流调制装置，增压装置2为增压风机，脉动装置3为脉动阀，喷雾装置4为离心型压力式喷嘴。

鼓风机1选型为：转速1450转/分，变频可调，300℃、2kpa条件下额定风量8500kg/h。离心型压力式喷嘴选型为：雾化孔径4.5mm、角度67°、工作压力2mpa、额定流量18.4l/min。涡旋式气流调制装置的进气口直径为500mm，与干燥气流送气管路相连，涡旋式气流调制装置的排气口直径为120mm。

鼓风机1依次连接增压装置2和脉动装置3，来料泵6连接至脉动装置3出口处，使热风和脱硫废水浓缩液混合，气流调制装置5设置在脉动装置4出口处。脉动装置、喷雾装置和气流调制装置设置在干燥室顶部。热风经鼓风机1依次送至增压装置2和脉动装置3，得到增压的脉动气流。同时脱硫废水浓缩液经来料泵6加压后，与增压的脉动气流的一起送入喷雾装置4混合雾化，再经气流调制装置5调制成涡旋状气流后喷入干燥室7，在干燥室7内进行干燥处理。干燥室7出口连接旋风分离器8和引风机9，用于对干燥后的产物进行处理。

本实施例的热风为燃煤电厂空预器前热烟气，将空预器前热烟气（温度约300℃）经热风管道送入增压装置2中增压至30kpa，然后经脉动装置3调制成83hz的脉动气流。脱硫废水浓缩液经来料泵6加压至2mpa，然后与增压脉动后的热风按液气质量比1.19：1的比例送入离心型压力式喷嘴进行雾化，空预器前热烟气和脱硫废水浓缩液经涡旋式气流调制装置5调制成涡旋式流体，进入干燥室7进行干燥处理。

在干燥室7内，两股流（脱硫废水浓缩液和热风）形成强烈湍流流态，液相液滴随气相波动、迅速扩散。在强烈湍流流态下，两项间进行质量、动量、能量交换，液相被干燥，气相被加湿。

自干燥室7出料风管排出的气固混合物，经旋风分离器8分离出干燥固化物，由引风机9直接送至燃煤电厂除尘器入口，干燥固化物被燃煤电厂除尘器捕集，混入燃煤电厂飞灰。用于干燥的热风混入燃煤电厂烟气，随燃煤电厂烟气被净化后排放。

实施例四：

如图2所示，本实施例在实施例一的基础上，为了降低能耗，还设有第二路热风和第二路脱硫废水浓缩液，来料泵6和鼓风机1分别设有管道通向干燥室7中，将加压后的第二路脱硫废水浓缩液按第二路脱硫废水浓缩液与第二路热风质量比为0.133：1的比例，通过管道送至干燥室7中进行干燥，第二路脱硫废水浓缩液与第二路热风借助脉动后的脱硫废水浓缩液与热风对脱硫废水浓缩液进行干燥，可以降低本发明装置整体的能耗。

本实施例中对于含盐量10%的脱硫废水浓缩液，脱硫废水浓缩液与干燥气流质量比优选0.133：1。

实施例五：

本实施例以处理能力2m³/h、含盐量20%（质量百分比）的脱硫废水浓缩液脉动喷雾干燥装置为例：

参见图2，脱硫废水浓缩液脉动喷雾干燥装置包括鼓风机1、净化装置10、增压装置2、脉动装置3、喷雾装置4、气流调制装置5、来料泵6、干燥室7、旋风分离器8和引风机9，其中气流调制装置5为涡旋式气流调制装置，增压装置2为增压风机，脉动装置3为脉动阀，喷雾装置4为离心型压力式喷嘴，净化装置10为气体过滤器，旋风分离器8为二级旋风分离器。

鼓风机1选型为：转速1450转/分，变频可调，260℃、2kpa条件下额定风量17450kg/h。离心型压力式喷嘴选型为：雾化孔径4.5mm、角度67°、工作压力2mpa、额定流量18.4l/min。涡旋式气流调制装置的进气口直径为650mm，与二次热风送气管路相连，涡旋式气流调制装置的排气口直径为180mm，设有两台气流调制装置5，在干燥室7顶部呈180°对称布置。

鼓风机1依次连接净化装置10、增压装置2和脉动装置3，来料泵6连接至脉动装置3出口处，使热风和脱硫废水浓缩液混合，气流调制装置5设置在脉动装置3出口处。脉动装置3、喷雾装置4和气流调制装置5设置在干燥室7顶部。热风经鼓风机1依次送至净化装置10、增压装置2和脉动装置3，得到增压的经气体过滤器净化去除可能堵塞雾化器的颗粒物的脉动气流。同时脱硫废水浓缩液经来料泵6加压后，与增压的脉动气流的一起送入喷雾装置4混合雾化，再经气流调制装置5调制成涡旋状气流后喷入干燥室7，在干燥室7内进行干燥处理。干燥室7出口连接旋风分离器8和引风机9，用于对干燥后的产物进行处理。

本实施例的热风为燃煤电厂二次热风（温度约260℃），将二次热风经热风管道输送至气体过滤器，然后送入增压装置2中增压至30kpa，然后经脉动阀调制成100.51hz的脉动气流。脱硫废水浓缩液经来料泵6加压至2mpa，然后与增压脉动后的热风按液气质量比1.34：1的比例送入离心型压力式喷嘴进行雾化。混合后的流体，经两台气流调制装置调至成旋风流态，进入干燥室7进行干燥处理。

为了降低能耗，本实施例还设有第二路热风和第二路脱硫废水浓缩液，来料泵6和鼓风机1分别设有管道通向干燥室7中，将加压后的第二路脱硫废水浓缩液按第二路脱硫废水浓缩液与第二路热风质量比为0.15：1的比例，通过管道送至干燥室7中进行干燥，第二路脱硫废水浓缩液与第二路热风借助脉动后的脱硫废水浓缩液与热风对脱硫废水浓缩液进行干燥，可以降低本发明装置整体的能耗。

在干燥室7内，四股流（两股脱硫废水浓缩液和两股热风）形成强烈湍流流态，液相液滴随气相波动、迅速扩散。在强烈湍流流态下，两项间进行质量、动量、能量交换，液相被干燥，气相被加湿。

自干燥室7出料风管排出的气固混合物，送至二级旋风分离器，干燥固化物被旋风分离器捕集，自旋风分离器出料口排出，可实现干燥固化物的资源化利用。旋风分离器排出的热空气，经引风机9送至燃煤电厂除尘器入口，旋风分离器未捕集的细微干燥固化物被燃煤电厂除尘器捕集，混入燃煤电厂飞灰。用于干燥的热风混入燃煤电厂烟气，随燃煤电厂烟气被净化后排放。

本实施例中对于含盐量20%的脱硫废水浓缩液，脱硫废水浓缩液与干燥气流质量比优选0.15：1。

实施例六：

本实施例以处理能力3.2m³/h、含盐量25%（质量百分比）的脱硫废水浓缩液装置为例：

参见图2，脱硫废水浓缩液脉动喷雾干燥装置包括鼓风机1、净化装置10、增压装置2、脉动装置3、喷雾装置4、气流调制装置5、来料泵6、干燥室7、旋风分离器8和引风机9，其中气流调制装置5为涡旋式气流调制装置5，增压装置2为增压风机，脉动装置3为脉动阀，喷雾装置4为离心型压力式喷嘴，净化装置10为气体过滤器，旋风分离器8为二级旋风分离器。

鼓风机1选型为：转速1450转/分，变频可调，300℃、2kpa条件下额定风量23500kg/h。离心型压力式喷嘴选型为：雾化孔径4mm、角度65°、工作压力2mpa、额定流量13.9l/min。涡旋式气流调制装置5的进气口直径为1000mm，与热风送气管路相连，涡旋式气流调制装置的排气口直径为210mm，四台气流调制装置在干燥塔顶部呈90°对称布置。

鼓风机1依次连接净化装置10、增压装置2和脉动装置3，来料泵6连接至脉动装置3出口处，使热风和脱硫废水浓缩液混合，气流调制装置5设置在脉动装置3出口处。脉动装置3、喷雾装置4和气流调制装置5设置在干燥室7顶部。热风经鼓风机1依次送至增压装置2和脉动装置3，得到增压的经气体过滤器净化去除可能堵塞雾化器的颗粒物的脉动气流。同时脱硫废水浓缩液经来料泵6加压后，与增压的脉动气流的一起送入喷雾装置4混合雾化，再经气流调制装置5调制成涡旋状气流后喷入干燥室7，在干燥室7内进行干燥处理。干燥室7出口连接旋风分离器8和引风机9，用于对干燥后的产物进行处理。

本实施例的热风为燃煤电厂二次热风（温度约300℃），将二次热风经热风管道输送至气体过滤器，然后送入增压装置2中增压至30kpa，然后经脉动阀调制成117hz的脉动气流。脱硫废水浓缩液经来料泵6加压至2mpa，然后与增压脉动后的热风按液气质量比1.43：1的比例送入离心型压力式喷嘴进行雾化。混合后的流体，经四台气流调制装置调至成旋风流态，进入干燥室7进行干燥处理。

为了降低能耗，本实施例还设有第二路热风和第二路脱硫废水浓缩液，来料泵6和鼓风机1分别设有管道通向干燥室7中，将加压后的第二路脱硫废水浓缩液按第二路脱硫废水浓缩液与第二路热风质量比为0.16：1的比例，通过管道送至干燥室7中进行干燥，脱硫废水浓缩液与第二路热风借助脉动后的脱硫废水浓缩液与热风对脱硫废水浓缩液进行干燥，可以降低本发明装置整体的能耗。

在干燥室7内，四股流（两股脱硫废水浓缩液和两股热风）形成强烈湍流流态，液相液滴随气相波动、迅速扩散。在强烈湍流流态下，两项间进行质量、动量、能量交换，液相被干燥，气相被加湿。

自干燥室7出料风管排出的气固混合物，送至二级旋风分离器，干燥固化物被旋风分离器捕集，自旋风分离器出料口排出，可实现干燥固化物的资源化利用。旋风分离器排出的热空气，经引风机9送至燃煤电厂除尘器入口，旋风分离器未捕集的细微干燥固化物被燃煤电厂除尘器捕集，混入燃煤电厂飞灰。用于干燥的热风混入燃煤电厂烟气，随燃煤电厂烟气被净化后排放。

本实施例中对于含盐量30%的脱硫废水浓缩液，脱硫废水浓缩液与干燥气流质量比优选0.16：1。

综合上述实施例，由于脱硫废水浓缩液中混入一定量的高温高压热风，形成气液混合相，雾化后的液滴存在许多微小气泡，大大增大了干燥过程的传质传热表面积，提高了传质传热效率，缩短了干燥时间。另一方面，高温高压脉动气流具有强烈的震荡性，使雾化后液滴粒径更加均匀地分布在60-100μm范围内，雾化后的气液混合相进入干燥室后，与按一定液气比、调制成旋风流态的燃煤电厂二次热风或空预器前热烟气干燥气流，在干燥室内形成强烈湍流流态，液相液滴随气相波动、迅速扩散，形成气液两相流。由于两相间存在动量、温度差，在强烈湍流流态下，两项间进行剧烈的质量、动量、能量交换，液相被干燥，气相被加湿。尤其是雾化后的气液混合相中液滴存在许多微小气泡，大大增大了干燥过程的传质传热表面积，对流干燥速度剧增，干燥时间可缩短至数百乃至数十毫秒级。

上述两者共同作用的结果，大大缩短了液滴在干燥室中的停留时间，传统压力喷雾干燥体积蒸发强度约为12kgh2o/m³·h左右，上述实施例体积蒸发强度最高可达217kgh2o/m³·h，与传统压力喷雾干燥相比，体积蒸发强度大幅提高，从而降低了干燥设备体积和造价。

传统压力喷雾干燥热能消耗约为5500kj/kgh2o左右，上述实施例热能消耗约为3000-3500kj/kgh2o，与传统压力喷雾干燥相比，降低了干燥所需燃煤电厂二次热风或空预器前热烟气耗量，从而降低风机能耗和热源能耗，能耗可降低36%-45%。

同时由于脱硫废水浓缩液中混入一定量的高温高压热风，形成了气液混合相，改善了雾化器的堵塞、磨损等问题。