脱硫废水蒸发结晶过程中重金属及氯离子脱除系统的制作方法

1.本发明涉及环保工程处理过程中高盐废水处理技术领域，具体为涉及一种新型利用高温烟气余热的高盐废水高效蒸发协同脱除重金属和氯离子零排放系统。


背景技术：

2.目前国内外对燃煤烟气脱硫废水处理的常规工艺方法是三联箱技术，即对脱硫废水通过中和、沉降、絮凝和澄清等流程工序对脱硫废水进行处理，该工艺尽管能去除对环境危害较大的大部分有害物质，但是不能去除氯离子和重金属离子，将含有氯离子和重金属离子的废水排放，对环境具有较大的潜在危害。
3.目前脱硫废水浓缩处理工艺主要采用膜浓缩、热法浓缩和烟气浓缩三种技术路线。其中膜浓缩方式膜易堵塞、其更换和投资成本高。热法闪蒸浓缩的med和mvr技术以蒸汽作为热源，运行成本极高；同时mvr技术需要电力驱动，提高蒸汽参数，耗电量大，且机械蒸汽压缩机多数为进口产品，投资成本高。烟气浓缩技术因采用低温烟气，蒸发量不宜过大，且受烟气湿度大小影响，不适用于处理大水量工况，且对粉煤灰的综合利用有一定影响。
4.脱硫废水浓缩处理后的高盐废水，体积量大大缩小，蒸发干燥能耗大大降低，目前将高盐废水直接蒸发干燥的工艺逐步得到推广，不仅运行简单，投资费用低，而且实现了高盐废水的零排放，不污染环境，还能获得有一定利用价值的灰分。目前常用的干燥蒸发装置高速旋转雾化和双流体喷枪雾化蒸发干燥装置，但是这两种工艺存在易堵塞、运行故障率高，清洗困难，很难保证长期稳定运行。
5.因此研究开发一种系统运行稳定，节能降耗性能高，结垢风险低、废水及固体废物绝对零排放、废物综合循环利用，且具有良好的环保效益和经济效益的，环境友好型烟气余热循高效蒸发并协同促进重金属离子和氯离子脱除的废水零排放处理系统具有重要的意义。
6.本发明要解决的技术问题是：克服现有的脱硫废水浓缩技术和蒸发技术存在的能源消耗率高、运行费用多、系统易结构堵塞等不足。为等而提出的，本发明提供一种能稳定节能低耗运行，结垢堵塞风险低和环境友好型的烟气余热高效蒸发并协同促进重金属离子和氯离子脱除的废水零排放处理系统。


技术实现要素：

7.针对上述技术问题，本发明提出一种协同促进重金属及氯离子脱除的系统及方法，具体的说是脱硫废水蒸发结晶过程中协同促进重金属及氯离子脱除的系统及方法，通过改进废水处理工艺和设备，稳定节能低耗运行，降低结垢堵塞风险，降低运行费用。
8.为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：脱硫废水蒸发结晶过程中重金属及氯离子脱除系统，所述系统包括scr反应器、空气预热器、一级热管蒸发器、二级热管蒸发器、热风幕干燥塔、脱硫废水储液箱以及间接蒸发冷却器；所述scr反应器通过管道分别与空气预热器、一级热管蒸发器、二级热管蒸发器、热风幕干燥塔连接；所述空气预热器通过
管道分别与一级热管蒸发器、二级热管蒸发器、热风幕干燥塔连接；所述一级热管蒸发器通过管道分别与二级热管蒸发器、热风幕干燥塔、脱硫废水储液箱以及间接蒸发冷却器连接；所述二级热管蒸发器通过管道分别与热风幕干燥塔、脱硫废水储液箱以及间接蒸发冷却器连接；所述热风幕干燥塔通过管道与脱硫废水储液箱连接。
9.较佳的，所述一级热管蒸发器和二级热管蒸发器还包括烟气室和烟气室、烟气室上部进口段和烟气室上部进口段、烟气翅片段和烟气翅片段、烟气室出口和烟气室出口、蒸发室和蒸发室、蒸发室上部进口段和蒸发室上部进口段、热管翅片段和热管翅片段、蒸发室下部出口段和蒸发室下部出口段、废水喷淋组件和废水喷淋组件；所述烟气翅片段与热管翅片段通过管道相连；所述烟气翅片段与热管翅片段通过管道相连。
10.较佳的，所述热风幕干燥塔还包括热风幕增压风机、热风幕干燥塔烟气调节阀、热风幕母管系统、单相流雾化喷枪以及干燥塔本体；所述热风幕干燥塔烟气调节阀与干燥塔本体连接；所述热风幕增压风机与热风幕母管系统连接；所述单相流雾化喷枪与干燥塔本体连接；所述热风幕母管系统分为三层；所述三层热风幕母管系统分别是第一层热风幕母管阀门、第一层热风幕母管以及第一层热风幕文丘里喷射环和第二层热风幕母管阀门、第二层热风幕母管以及第二层热风幕文丘里喷射环，还有第三层热风幕母管阀门、第三层热风幕母管以及第三层热风幕文丘里喷射环；所述三层热风幕母管系统都是通过管道连接。
11.较佳的，所述间接蒸发冷却器包括冷凝室以及冷却室；所述冷凝室包括入口、热管翅片段以及下半部出口；所述冷却室包括冷却风机、上部汇集段、雾化喷淋段以及冷却液集液槽。
12.较佳的，脱硫废水储液箱收集储存湿法烟气脱硫转运输送来的废水，脱硫废水经脱硫废水输送泵泵送至一级热管蒸发器的蒸发室的废水喷淋组件接口。从scr反应器出口烟道引接的300℃高温烟气与一级烟气调节阀进口相连，一级烟气调节阀出口与一级热管蒸发器的第一烟气室的第一烟气室上部进口段相连，烟气进入第一烟气室后充分扩散与第一烟气翅片段接触换热，加热热管中的传热介质，使得热管中的介质受热蒸发后，输运至左侧第一蒸发室的第一热管翅片段内；脱硫废水经废水喷淋组件雾化后，形成平均粒径为200
‑
500um的废水液滴洒落在蒸发翅片段外表面受热蒸发，脱硫废水流经多组蒸发翅片段后，部分水蒸发形成水蒸气汇集于第一蒸发室上部进口段，预浓缩后的脱硫废水汇集于第一蒸发室下部出口段。
13.较佳的，一级热管蒸发器的第一烟气室出口与布袋除尘器相连；二级热管蒸发器的第二烟气室出口与布袋除尘器相连；二级热管蒸发器的第二蒸发室下部出口段与二级废液箱相连，经过二级热管蒸发器的第二蒸发室二级浓缩后的废液，在第二蒸发室上部进口段汇流至二级废液箱储存，二级废液箱与二级废液泵相连，二级废液经二级废液泵加压后分两路，一路与热风幕干燥塔的单相流喷枪相连，一路与脱硫废水储液箱相连。
14.较佳的，所述的热管换热元件沿长度方向设置两段翅片管，其中左侧翅片管对应布置于脱硫废水蒸发室，右侧翅片管对应布置于烟气室，所述的翅片管的长度在脱硫废水蒸发室和烟气室的比例为1:1；所述的二级热管蒸发器的换热元件采用热管换热元件；所述的二级热管蒸发器包括从左至右依次设置的一级废液蒸发室和烟气室，所述烟气室与一级废液蒸发室之间设置有耦合密封隔板，所述的耦合密封隔板与热管换热元件间刚性连接，所述的耦合密封隔板保证烟气室与一级废液蒸发室绝对隔离；所述的二级热管蒸发器内的
热管换热元件沿长度方向设置两段翅片管，其中左侧翅片管对应布置于一级废液蒸发室，右侧翅片管对应布置于烟气室，所述的翅片管的长度在一级废液蒸发室和烟气室的比例为1:1。
15.较佳的，所述的干燥热风调节阀进口与scr反应器出口烟道相连；所述的干燥热风调节阀出口与热风幕干燥塔顶部进口相连；所述的热风幕增压风机进口与scr反应器出口烟道相连；所述的热风幕增压风机出口管道分三支路，每条之路管道分别与环形热风幕母管相连；所述的热风幕干燥塔出口与干燥风布袋除尘器入口相连；所述的热风幕干燥塔包括塔入口条状布风格栅、热风幕环形母管，热风幕文丘里喷射环，单相流高压雾化喷枪，涡旋静态分离器；所述的热风幕环形母管与热风幕干燥风机出口管道相连；所述的热风幕环形母管与热风幕文丘里喷射环入口腔室通过短管相连，联通短管沿环形对称分布布置，且不少于6支联通短管；所述的热风幕文丘里喷射环入口腔室，根据联通短管的分布数量，均匀隔离成相应数量的独立腔室；所述的单个独立腔室内通入升压后的热烟气，经热风幕文丘里喷射环形成高速贴壁风幕，隔离了干燥塔中心位置雾化的细小液滴接近塔壁的可能性，靠近塔壁的液滴在贴壁风幕的携带力作用下迅速推向塔中心区域，并即时被热烟气蒸发；所述的热风幕环形母管和热风幕文丘里喷射环分三层布置，形成干燥塔贴壁风幕串联接力，保持贴壁热风幕的持续高效运行；所述的涡旋静态分离器将烟气中完全蒸发干燥后的盐分，在离心力的作用下进行预分离，经预分离后的烟气与干燥风布袋除尘器进口相连；所述的单相流雾化喷枪，其喷嘴位于热风幕干燥塔中心区域，标高位于第一层与第二层热风幕文丘里喷射环区间位置；所述的热风幕干燥塔内烟气空塔运行流速为1～2m/s；所述的热风幕文丘里喷射环出口烟气流速10～20m/s；所述的热风幕文丘里喷射环入口腔室，其腔室顶部与塔壁相切，形成流线结构，塔壁贴壁风幕沿热风幕文丘里喷射环入口腔室顶部流线，抛向干燥塔中心烟气区域。
16.较佳的，所述的间接蒸发冷却器的换热元件采用热管换热元件；所述的间接蒸发冷却器包括从左至右依次设置的冷却室和冷凝室，所述冷却室和冷凝室之间设置有耦合密封隔板，所述的耦合密封隔板与热管换热元件间刚性连接，所述的耦合密封隔板保证冷却室和冷凝室绝对隔离；所述的间接蒸发冷却器内的热管换热元件沿长度方向设置两段翅片管，其中左侧翅片管对应布置于冷却室，右侧翅片管对应布置于冷凝室，所述的翅片管的长度在冷却室和蒸汽冷凝室的比例为1:1；所述的冷却室上方出口设置了第二冷却风机，冷却室与冷却集液槽之间设置为室外空气进口，所述的冷却室与第二冷却风机之间设置了冷却水雾化喷淋段，所述的冷却水泵将冷却集液槽的冷却水泵送至冷却水雾化喷淋。
17.与现有技术相比，本发明的有益效果为：
18.1、本发明通过设置热管蒸发器，高效利用烟气的余热对脱硫废水进行两级蒸发浓缩，不仅可以节约高品质的蒸汽热源，节能降耗，同时烟气降温换热过程中没有改变任何烟气成分。通过设置两级热管蒸发器，一级热管蒸发器对脱硫废水进行初始浓缩蒸发，二级热管蒸发器对一级废液进行再浓缩蒸发，可以根据工艺要求灵活调节到所需要的浓缩浓度，不仅保证了二级热管蒸发器出口的二级废液浓度的稳定性，同时获得较高的废液浓度。
19.2、本发明通过间接蒸发冷却器的设置，解决了蒸汽冷凝回收循环综合利用的问题，不仅实现了废水零排放，还无损耗的获得高品质的蒸汽凝结水，蒸汽凝结水释放的热量通过冷却风机引入的室外新风携带排放至大气。通过蒸发、冷凝等过程收集的凝结水，分别
作用于一级热管蒸发器的蒸发室冲洗、二级热管蒸发器的蒸发室冲洗、间接蒸发冷却器冷却液的补水，以及系统管道的冲洗，系统内的循环利用，实现了无多用水源、无废水排放以及废水蒸发回收凝结水的环保型与环境友好型的解决办法。
20.3、本发明通过在热风幕干燥塔的扩散段进口位置设置条状布风整流格栅，保证了进入到热风幕干燥塔本体区域的高温烟气流场均匀和稳定，消除了流场中产生涡流的不稳定性因素，通过设置在热风幕干燥塔本体的三层热风幕环形母管和对应的热风幕文丘里喷射环，升压后的高温烟气经过热风幕文丘里喷射环的加速喷射作用，在干燥塔内壁四周形成高速贴壁风幕，隔离了干燥塔中心位置雾化的细小液滴接近塔壁的可能性，靠近塔壁的液滴在贴壁风幕的携带力作用下迅速推向塔中心区域，并即时被热烟气蒸发干燥，杜绝了热风幕干燥塔运行过程中脱硫废液雾化可能对塔内产生的结垢和堵塞可能性，保证了系统运行的稳定性和可靠性。
附图说明
21.图1为一种脱硫废水蒸发结晶过程中协同促进重金属及氯离子脱除的系统示意图；
22.图2为条状布风整流格栅示意图；
23.图3为热风幕环形母管和对应的热风幕文丘里喷射环布置示意图
24.图4为热风幕文丘里喷射环剖面结构示意图；
25.图5为一级热管蒸发器示意图；
26.图6位二级热管蒸发器示意图；
27.图7为间接蒸发冷却器示意图。
28.其中，1、scr反应器；2、空气预热器；3、一级热管蒸发器；4、二级热管蒸发器； 5、热风幕干燥塔；6、脱硫废水储液箱；7、二级废液箱；8、二级废液泵；9、一级废液箱； 10、一级废液泵；11、凝结水箱；12、凝结水泵；13、间接蒸发冷却器；14、冷却水泵；15、第二冷却风机；16、二级风机；17、一级风机；18、脱硫废水接口；19、凝结水外排接口； 20、脱硫废水泵；21、一级热管蒸发器烟气调节阀；22、二级热管蒸发器烟气调节阀；23、干燥风布袋除尘器；24、烟气除尘器；51、热风幕增压风机；52、热风幕干燥塔烟气调节阀； 531、第一层热风幕母管阀门；532、第一层热风幕母管；533、第一层热风幕文丘里喷射环； 541、第二层热风幕母管阀门；542、第二层热风幕母管；543、第二层热风幕文丘里喷射环； 551、第三层热风幕母管阀门；552、第三层热风幕母管；553、第三层热风幕文丘里喷射环； 56、单相流雾化喷枪；57、干燥塔本体。
具体实施方式
29.为使对本发明的目的、构造、特征、及其功能有进一步的了解，兹配合实施例详细说明如下。
30.请结合参照图1到图7，本发明提提出一种脱硫废水蒸发结晶过程中重金属及氯离子脱除系统，所述系统包括scr反应器1、空气预热器2、一级热管蒸发器3、二级热管蒸发器 4、热风幕干燥塔5、脱硫废水储液箱6以及间接蒸发冷却器13；所述scr反应器1通过管道分别与空气预热器2、一级热管蒸发器3、二级热管蒸发器4、热风幕干燥塔5连接；所述空气预
热器2通过管道分别与一级热管蒸发器3、二级热管蒸发器4、热风幕干燥塔5连接；所述一级热管蒸发器3通过管道分别与二级热管蒸发器4、热风幕干燥塔5、脱硫废水储液箱 6以及间接蒸发冷却器13连接；所述二级热管蒸发器4通过管道分别与热风幕干燥塔5、脱硫废水储液箱6以及间接蒸发冷却器13连接；所述热风幕干燥塔5通过管道与脱硫废水储液箱6连接。
31.较佳的，所述一级热管蒸发器3，包括第一烟气室31、第一烟气室上部进口段311、第一烟气翅片段312、第一烟气室出口313、第一蒸发室32、第一蒸发室上部进口段321、第一热管翅片段322、第一蒸发室下部出口段323、第一废水喷淋组件324；所述第一烟气翅片段312与第一热管翅片段322通过管道相连。
32.较佳的，所述二级热管蒸发器4包括第二烟气室41、第二烟气室上部进口段411、第二烟气翅片段412、第二烟气室出口413、第二蒸发室42、第二蒸发室上部进口段421、第二热管翅片段422、第二蒸发室下部出口段423、第二废水喷淋组件424；所述第二烟气翅片段 412与第二热管翅片段422通过管道相连。
33.较佳的，所述热风幕干燥塔5还包括热风幕增压风机51、热风幕干燥塔烟气调节阀 52、热风幕母管系统、单相流雾化喷枪56以及干燥塔本体57；所述热风幕干燥塔烟气调节阀52与干燥塔本体57连接；所述热风幕增压风机51与热风幕母管系统连接；所述单相流雾化喷枪56固定在干燥塔本体57右侧；所述热风幕母管系统分为三层；所述热风幕母管系统分别是第一层热风幕母管阀门531、第一层热风幕母管532以及第一层热风幕文丘里喷射环 533和第二层热风幕母管阀门541、第二层热风幕母管542以及第二层热风幕文丘里喷射环 543，第三层热风幕母管阀门551、第三层热风幕母管552以及第三层热风幕文丘里喷射环553；所述三层热风幕母管系统都是通过管道连接。
34.较佳的，所述间接蒸发冷却器13包括冷凝室131以及冷却室132；所述冷凝室131包括入口131
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1、热管翅片段131
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2以及下半部出口131
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3；所述冷却室132包括冷却风机132
‑
2、上部汇集段132
‑
3、雾化喷淋段132
‑
4以及冷却液集液槽132
‑
6。
35.较佳的，脱硫废水储液箱6收集储存湿法烟气脱硫转运输送来的废水，脱硫废水经脱硫废水输送泵20泵送至一级热管蒸发器3的蒸发室32的废水喷淋组件324接口。从scr反应器1出口烟道引接的300℃高温烟气与一级烟气调节阀21进口相连，一级烟气调节阀21 出口与一级热管蒸发器3的第一烟气室31的第一烟气室上部进口段311相连，烟气进入第一烟气室31后充分扩散与第一烟气翅片段312接触换热，加热热管中的传热介质，使得热管中的介质受热蒸发后，输运至左侧蒸发室的第一热管翅片段322内；脱硫废水经第一废水喷淋组件324雾化后，形成平均粒径为200
‑
500um的废水液滴洒落在第一热管翅片段322外表面受热蒸发，脱硫废水流经多组蒸发翅片段后，部分水蒸发形成水蒸气汇集于第一蒸发室上部进口段321，预浓缩后的脱硫废水汇集于第一蒸发室下部出口段323。
36.较佳的，一级热管蒸发器3的第一烟气室出口313与布袋除尘器23相连；二级热管蒸发器4的第二烟气室出口413与布袋除尘器3相连；二级热管蒸发器的第二蒸发室下部出口段423与二级废液箱相连，经过二级热管蒸发器4的第二蒸发室42二级浓缩后的废液，在第二蒸发室下部出口段423汇流至二级废液箱7储存，二级废液箱7与二级废液泵8相连，二级废液经二级废液泵加压后分两路，一路与热风幕干燥塔5的单相流雾化喷枪56相连，一路与脱硫废水储液箱6相连。
37.较佳的，所述的热风幕干燥塔烟气调节阀52进口与scr反应器出口烟道相连；所述
的热风幕干燥塔烟气调节阀52出口与热风幕干燥塔5顶部进口相连；所述的热风幕增压风机 51进口与scr反应器出口烟道相连；所述的热风幕增压风机51出口管道分三支路，每条之路管道分别与环形热风幕母管相连；所述的热风幕干燥塔5出口与干燥风布袋除尘器23入口相连；所述的热风幕干燥塔5包括塔入口条状布风格栅、热风幕环形母管，热风幕文丘里喷射环，单相流高压雾化喷枪，涡旋静态分离器；所述的热风幕环形母管与热风幕干燥风机出口管道相连；所述的热风幕环形母管与热风幕文丘里喷射环入口腔室通过短管相连，联通短管沿环形对称分布布置，且不少于6支联通短管；所述的热风幕文丘里喷射环入口腔室，根据联通短管的分布数量，均匀隔离成相应数量的独立腔室；所述的单个独立腔室内通入升压后的热烟气，经热风幕文丘里喷射环形成高速贴壁风幕，隔离了干燥塔中心位置雾化的细小液滴接近塔壁的可能性，靠近塔壁的液滴在贴壁风幕的携带力作用下迅速推向塔中心区域，并即时被热烟气蒸发；所述的热风幕环形母管和热风幕文丘里喷射环分三层布置，形成干燥塔贴壁风幕串联接力，保持贴壁热风幕的持续高效运行；所述的涡旋静态分离器将烟气中完全蒸发干燥后的盐分，在离心力的作用下进行预分离，经预分离后的烟气与干燥风布袋除尘器进口相连；所述的单相流雾化喷枪，其喷嘴位于热风幕干燥塔中心区域，标高位于第一层与第二层热风幕文丘里喷射环区间位置；所述的热风幕干燥塔内烟气空塔运行流速为1～2m/s；所述的热风幕文丘里喷射环出口烟气流速10～20m/s；所述的热风幕文丘里喷射环入口腔室，其腔室顶部与塔壁相切，形成流线结构，塔壁贴壁风幕沿热风幕文丘里喷射环入口腔室顶部流线，抛向干燥塔中心烟气区域。
38.较佳的，所述的间接蒸发冷却器13的换热元件采用热管换热元件；所述的间接蒸发冷却器13包括从左至右依次设置的冷却室132和冷凝室131，所述冷却室和冷凝室之间设置有耦合密封隔板，所述的耦合密封隔板与热管换热元件间刚性连接，所述的耦合密封隔板保证冷却室132和冷凝室131绝对隔离；所述的间接蒸发冷却器13内的热管换热元件沿长度方向设置两段翅片管，其中左侧翅片管对应布置于冷却室132，右侧翅片管对应布置于冷凝室 131，所述的翅片管的长度在冷却室132和冷凝室131的比例为1:1；所述的冷却室132上方出口设置了第二冷却风机15，所述冷却室132的下部还设置了冷却水泵14；冷却室132与冷却集液槽之间设置为室外空气进口，所述的冷却室与第二冷却风机之间设置了冷却水雾化喷淋段 132
‑
4，所述冷却水泵14将冷却集液槽的冷却水送至冷却水雾化喷淋。
39.本发明已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本发明的范例。必需指出的是，已揭露的实施例并未限制本发明的范围。相反地，在不脱离本发明的精神和范围内所作的更动与润饰，均属本发明的专利保护范围。