本發(fā)明涉及脫硫廢水處理技術(shù)領(lǐng)域，特別是指一種脫硫廢水的四段法蒸發(fā)裝置及方法。

背景技術(shù)：

隨著國家對于大氣環(huán)境保護和水環(huán)境保護的認識逐漸加深，燃煤電廠等大型工業(yè)煙氣二氧化硫排放標(biāo)準(zhǔn)要求的變得愈加嚴(yán)格，濕法脫硫技術(shù)在業(yè)內(nèi)得到廣泛的認可和應(yīng)用。近年，隨著大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)的進一步收緊，超凈排放改造已經(jīng)在重點地區(qū)燃煤電廠中得到實施，高效濕法脫硫技術(shù)就成為目前脫除煙氣中二氧化硫的主力技術(shù)。在火電廠緊盯降低大氣污染物濃度的同時，電廠廢水排放問題日益得到關(guān)注，針對脫硫廢水零排放的概念也漸漸被提出，脫硫廢水零排放技術(shù)逐漸興起。

繼煙氣濕法脫硫技術(shù)在燃煤工業(yè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用后，其系統(tǒng)產(chǎn)生的脫硫廢水由于鹽分含量較高，已經(jīng)成為處理的難題。近年來隨著國家對于工業(yè)水排放要求的逐漸提高，脫硫廢水的零排放技術(shù)已經(jīng)得到相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的重視，尤其是應(yīng)用在燃煤電廠脫硫廢水零排放技術(shù)的可靠性得到更多的關(guān)注。

燃煤電廠濕法脫硫廢水與電廠其它系統(tǒng)所產(chǎn)生的廢水差異較大，是燃煤電廠水系統(tǒng)內(nèi)水質(zhì)最復(fù)雜、污染最嚴(yán)重的水體。脫硫廢水含有高濃度的懸浮物、高氯根、高含鹽量、高濃度重金屬，對環(huán)境污染性極強，因此脫硫廢水零排放勢在必行。

目前，煙道噴射蒸發(fā)技術(shù)對于燃煤電廠脫硫廢水零排放具有一定的效果，即利用煙氣作為熱源，在原有煙道內(nèi)對脫硫廢水進行蒸干。

現(xiàn)有的煙道噴射蒸發(fā)技術(shù)，均采用在原有主煙道內(nèi)架設(shè)噴槍，將脫硫廢水通過噴槍噴入煙道內(nèi)蒸干來完成。

噴槍噴出的液滴在煙道內(nèi)能否完全蒸發(fā)，主要依賴以下幾個要素：(1)停留時間：通常除塵器前的水平煙道長度在十幾米，甚至更短，煙氣在此位置停留時間只有一秒左右，無法保證蒸發(fā)完全；(2)液滴粒徑大?。浩渲写罅降囊旱坞m然數(shù)量較少，但所需蒸發(fā)時間長，煙道內(nèi)不能完全蒸發(fā)是導(dǎo)致煙道結(jié)垢堵塞的主要因素；(3)噴入水量：對于噴嘴，水量越大，相應(yīng)的液滴最大粒徑越大，同時煙道中廢水蒸發(fā)會降低煙溫，蒸發(fā)所需時間就會更長。

由于蒸發(fā)反應(yīng)環(huán)境需要合適的溫度窗口，同時考慮噴射系統(tǒng)布置空間的合理性和可行性，一般來講噴射點選擇的合適位置是在電廠空氣預(yù)熱器出口至電除塵器入口之間的煙道內(nèi)，甚至空氣預(yù)熱器前更靠近鍋爐的位置。由于此段煙道處在電除塵器前，煙氣內(nèi)大量的灰分還沒有被除塵器收集，反應(yīng)環(huán)境惡劣，脫硫廢水霧滴噴入煙道過程中，大量的飛灰勢必會對其產(chǎn)生包裹和干擾，造成無法完全蒸干，長期運行下去，極容易在這種狀況下產(chǎn)生貼壁、積灰現(xiàn)象，影響煙氣主系統(tǒng)的正常運行。一旦積灰形成，較大顆粒的積灰會落在煙道底部，如果不及時清理，會造成嚴(yán)重的安全事故，現(xiàn)有很多電廠由于超低排放的要求在除塵器前端加設(shè)低溫省煤器，這部分較小顆粒積灰會在進入除塵器前由于無法通過低溫省煤器而造成低溫省煤器的堵塞。

受上述條件的限制，現(xiàn)有的煙道蒸發(fā)技術(shù)并不能保證在各種煙氣條件下蒸發(fā)所產(chǎn)生的全部脫硫廢水，大多情況下只能實現(xiàn)脫硫廢水的減量排放，且安全性差，噴水量越大，會造成后部煙道、除塵器等結(jié)垢、堵塞的現(xiàn)象。

無論是哪種積灰或堵塞的產(chǎn)生，電廠均需要停機檢修，對電廠主系統(tǒng)的穩(wěn)定運行造成極大的影響。

目前對于濕法脫硫污泥的處理辦法是經(jīng)過板框壓濾機壓制出泥餅外運填埋。產(chǎn)生的污泥屬于危險廢棄物范疇，需專業(yè)的危廢處理，另外板框壓濾機故障率較高，穩(wěn)定運行存在風(fēng)險，如出現(xiàn)故障，污泥處理就無法正常進行，這也成為現(xiàn)在燃煤電廠比較難解決的問題，隨著超凈排放改造的到來，污泥處理處置的壓力也會隨之增加。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種脫硫廢水的四段法蒸發(fā)裝置及方法。

一種脫硫廢水的四段法蒸發(fā)裝置，包括穩(wěn)流布氣段、匯流蒸發(fā)段、環(huán)流干化段和干燥收集段，穩(wěn)流布氣段內(nèi)設(shè)置均氣穩(wěn)流裝置，匯流蒸發(fā)段設(shè)置噴射裝置和蒸發(fā)溫度場模塊，環(huán)流干化段通過物理隔離的方式分為中央反應(yīng)區(qū)和環(huán)壁布風(fēng)區(qū)，環(huán)流干化段設(shè)環(huán)風(fēng)布氣模塊，干燥收集段設(shè)布風(fēng)收集模塊，計量分配模塊位于整個裝置前端，計量分配模塊控制噴射裝置的噴射量，煙氣入口位于該裝置上部，該裝置末端連接除塵器前煙道。

其中，該裝置為空心筒體結(jié)構(gòu)，裝置內(nèi)氣體流速為1-30m/s。

其中，計量分配模塊由流量計、調(diào)節(jié)閥、壓力表等組成，通過控制噴射裝置控制噴入整個裝置的水量。

其中，穩(wěn)流布氣段設(shè)置不少于一級的均氣穩(wěn)流裝置。

其中，噴射裝置采用兩相流噴槍，實現(xiàn)噴出脫硫廢水的霧化，噴射裝置噴射角度為15-20°。

其中，蒸發(fā)溫度場模塊用于在整個裝置周邊形成高溫溫度場，實現(xiàn)蒸發(fā)過程中溫度場的不均勻性，加快霧滴蒸干速度。

其中，在環(huán)壁布風(fēng)區(qū)的下端做變徑調(diào)整，控制環(huán)壁布風(fēng)區(qū)出口風(fēng)速為1-100m/s。

其中，在該裝置煙氣入口前與煙道相接處作為旁路起點，裝置末端與煙道相接處作為旁路終點，在旁路起點和終點均設(shè)置擋門板或插門板。

采用該裝置進行蒸發(fā)的方法，具體過程如下：

S1煙氣或一次風(fēng)從煙氣入口進入該裝置，在穩(wěn)流布氣段通過均氣穩(wěn)流裝置實現(xiàn)氣流均布，使煙氣或一次風(fēng)的密度及流速等在同一斷面上分布一致；

S2脫硫廢水或泥水混合水體通過計量分配模塊分配，由噴射裝置噴入該裝置匯流蒸發(fā)段進行蒸干出鹽，混合水體經(jīng)噴槍霧化后形成的霧滴與高溫?zé)煔饣蛞淮物L(fēng)充分混合，進行蒸發(fā)，采用蒸發(fā)溫度場模塊，在該裝置周邊形成高溫溫度場，實現(xiàn)蒸發(fā)過程中溫度場的不均勻性，加快霧滴蒸干速度；

S3經(jīng)過蒸發(fā)的水體和煙氣或一次風(fēng)一起進入環(huán)流干化段，通過采用環(huán)風(fēng)布氣模塊在裝置周邊形成環(huán)風(fēng)，防止霧滴貼壁，對霧滴結(jié)晶水進行有效干化處理，起到輔助作用，中央反應(yīng)區(qū)在前端均氣穩(wěn)流裝置的輔助下完成高溫氣體對液滴的充分混合蒸發(fā)，環(huán)壁布風(fēng)區(qū)通過均氣穩(wěn)流裝置將一部分氣體聚集在環(huán)壁四周，在環(huán)壁布風(fēng)區(qū)的下端即液滴即將產(chǎn)生碰壁效應(yīng)的位置，做變徑調(diào)整，使通過環(huán)壁布風(fēng)區(qū)出來的氣體壓力、流速大于中央反應(yīng)區(qū)，從而使整個流場中在該裝置內(nèi)壁上產(chǎn)生一環(huán)風(fēng)幕，避免液滴的碰壁，降低飛灰和蒸干鹽的掛壁問題；

S4進入干燥收集段，采用布風(fēng)收集模塊，控制煙氣流速，防止貼壁及搭橋，對蒸干鹽進行干燥和收集，進一步降低蒸干鹽的含水率，避免在收集過程中形成蒸干鹽搭橋現(xiàn)象造成積灰，最終，蒸干鹽同煙氣送入煙道，進行后續(xù)除塵處理。

本發(fā)明的上述技術(shù)方案的有益效果如下：

上述方案中，采用引煙氣或一次風(fēng)旁路四段法蒸發(fā)裝置進行蒸發(fā)的方法，從熱源和反應(yīng)環(huán)境的源頭根本解決了傳統(tǒng)煙道蒸發(fā)帶來的飛灰積灰問題，另外，旁路方案從反應(yīng)位置的角度上增加了反應(yīng)的靈活性，從根本上實現(xiàn)了脫硫廢水蒸發(fā)系統(tǒng)可脫離煙氣主系統(tǒng)獨立檢修，不會造成機組被迫停機的局面，機組不受脫硫廢水噴射蒸發(fā)裝置影響，可正常運行，保證了機組正常運行的穩(wěn)定性。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的脫硫廢水的四段法蒸發(fā)裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明的脫硫廢水的四段法蒸發(fā)裝置整體示意圖。

其中：1-計量分配模塊；

2-噴射裝置；

3-均氣穩(wěn)流裝置；

4-蒸發(fā)溫度場模塊；

5-環(huán)風(fēng)布氣模塊；

6-中央反應(yīng)區(qū)；

7-環(huán)壁布風(fēng)區(qū)；

8-布風(fēng)收集模塊；

9-煙氣入口；

10-煙道；

11-除塵器；

12-穩(wěn)流布氣段；

13-匯流蒸發(fā)段；

14-環(huán)流干化段；

15-干燥收集段。

具體實施方式

為使本發(fā)明要解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖及具體實施例進行詳細描述。

如圖1和圖2所示，本發(fā)明提供一種脫硫廢水的四段法蒸發(fā)裝置，所述裝置為空心筒體結(jié)構(gòu)，自上而下分為穩(wěn)流布氣段12、匯流蒸發(fā)段13、環(huán)流干化段14和干燥收集段15，如圖1所示，穩(wěn)流布氣段12內(nèi)設(shè)置均氣穩(wěn)流裝置3，匯流蒸發(fā)段13設(shè)置噴射裝置2和蒸發(fā)溫度場模塊4，環(huán)流干化段14通過物理隔離的方式分為中央反應(yīng)區(qū)6和環(huán)壁布風(fēng)區(qū)7，環(huán)流干化段14設(shè)環(huán)風(fēng)布氣模塊5，干燥收集段15設(shè)布風(fēng)收集模塊8，計量分配模塊1位于整個裝置前端，計量分配模塊1控制噴射裝置2的噴射量，煙氣入口9位于該裝置上部，該裝置末端連接除塵器11前煙道10。

計量分配模塊1由流量計、調(diào)節(jié)閥、壓力表等組成，控制噴射裝置2噴入該裝置的水量。泥水混合水體通過計量分配，由匯流蒸發(fā)段噴射裝置噴入該裝置中蒸干。

整個裝置中氣體流速為1-30m/s。

采用所述的脫硫廢水的四段法蒸發(fā)裝置進行蒸發(fā)的方法，包括如下步驟：

S1煙氣或一次風(fēng)從煙氣入口9進入該裝置，在穩(wěn)流布氣段12通過均氣穩(wěn)流裝置3實現(xiàn)氣流均布，使煙氣或一次風(fēng)的密度及流速等在同一斷面上分布一致；

S2脫硫泥水混合水體通過計量分配模塊1分配，由噴射裝置2噴入該裝置匯流蒸發(fā)段13進行蒸干，混合水體經(jīng)噴槍霧化后形成的霧滴與高溫?zé)煔饣蛞淮物L(fēng)充分混合，進行蒸發(fā)，采用蒸發(fā)溫度場模塊4，在該裝置周邊形成高溫溫度場，實現(xiàn)蒸發(fā)過程中溫度場的不均勻性，加快霧滴蒸干速度；

S3經(jīng)過蒸發(fā)的混合水體和煙氣或一次風(fēng)一起進入環(huán)流干化段14，通過采用環(huán)風(fēng)布氣模塊5在裝置周邊形成環(huán)風(fēng)，防止霧滴貼壁，對霧滴結(jié)晶水進行有效干化處理，起到輔助作用，中央反應(yīng)區(qū)6在前端均氣穩(wěn)流裝置3的輔助下完成高溫氣體對液滴的充分混合蒸發(fā)，環(huán)壁布風(fēng)區(qū)7通過均氣穩(wěn)流裝置3將一部分氣體聚集在環(huán)壁四周，在環(huán)壁布風(fēng)區(qū)7的下端即液滴即將產(chǎn)生碰壁效應(yīng)的位置，做變徑調(diào)整，使通過環(huán)壁布風(fēng)區(qū)7出來的氣體壓力、流速大于中央反應(yīng)區(qū)6，從而使整個流場中在該裝置內(nèi)壁上產(chǎn)生一環(huán)風(fēng)幕，避免液滴的碰壁，降低飛灰和蒸干鹽的掛壁問題；

S4進入干燥收集段15，采用布風(fēng)收集模塊8，控制煙氣流速，防止貼壁及搭橋，對蒸干鹽進行干燥和收集，進一步降低蒸干鹽的含水率，避免在收集過程中形成蒸干鹽搭橋現(xiàn)象造成積灰，最終，蒸干鹽同煙氣送入煙道10，進行后續(xù)除塵處理。

下面對四段進行詳細介紹。

首先，在穩(wěn)流布氣段應(yīng)針對該裝置內(nèi)的流場做全面的流場模擬工作，通過流場的模擬確定相關(guān)均布參數(shù)的設(shè)定和相應(yīng)設(shè)施的配備。在煙氣或一次風(fēng)流經(jīng)的反應(yīng)區(qū)前(即脫硫廢水噴入位置前)，根據(jù)流場模擬結(jié)果布置不少于一級的均氣穩(wěn)流裝置3。

其次，在匯流蒸發(fā)段進行游離水的蒸發(fā)，混合水體經(jīng)噴槍霧化后形成的霧滴與高溫?zé)煔饣蛞淮物L(fēng)充分混合，進行蒸發(fā)。采用防堵塞、防鹽析出的兩相流噴槍；選擇合理的霧化粒徑，粒徑范圍控制在30-200μm；保證蒸發(fā)流場合理的氣流均布系數(shù)，氣流均布系數(shù)選擇0.1-0.2；采用獨特的蒸發(fā)溫度場模塊4，在裝置周邊形成高溫溫度場，實現(xiàn)蒸發(fā)過程中溫度場的不均勻性，加快霧滴蒸干速度。

再次，在環(huán)流干化段進行結(jié)晶水的蒸發(fā)。通過采用環(huán)風(fēng)布氣模塊5在裝置周邊形成環(huán)風(fēng)，防止霧滴貼壁，對霧滴結(jié)晶水進行有效干化處理，起到輔助作用。根據(jù)流場模擬出來的液滴噴射分布狀況，從廢水液滴噴入的位置開始，到液滴開始碰壁的位置為止，通過物理隔離的方式將這部分空間分成兩部分：中央反應(yīng)區(qū)6和環(huán)壁布風(fēng)區(qū)7。中央反應(yīng)區(qū)6在前端均氣穩(wěn)流裝置3的輔助下完成高溫氣體對液滴的充分混合蒸發(fā)，避免由于溫度場反應(yīng)環(huán)境的不均勻而造成的反應(yīng)不完全而產(chǎn)生的積灰問題。此段由于噴嘴噴射角度的限制(15-20°)，不會存在液滴碰壁現(xiàn)象，液滴在噴射角度的影響下逐漸反應(yīng)逐漸擴散。

最后，在干燥收集段，采用姚魏環(huán)保獨特的布風(fēng)收集模塊8，確定合理的煙氣流速，防止貼壁及搭橋，對蒸干鹽進行干燥和收集，進一步降低蒸干鹽的含水率，避免在收集過程中形成蒸干鹽搭橋現(xiàn)象造成積灰。

四段法蒸發(fā)裝置采用旁路煙氣或一次風(fēng)蒸發(fā)技術(shù)，反應(yīng)過程與鍋爐煙氣系統(tǒng)主煙道完全分離。

在該裝置煙氣入口前與煙道相接處作為旁路起點，裝置末端與煙道相接處作為旁路終點，從鍋爐引煙氣為噴射蒸發(fā)提供熱源和反應(yīng)環(huán)境，泥水混合水體噴射點設(shè)置在蒸發(fā)爐體內(nèi)，由于噴入的水體含鹽量較高，反應(yīng)區(qū)域應(yīng)充分考慮內(nèi)壁的防腐措施，避免由于高含鹽廢水的強腐蝕性對內(nèi)壁金屬造成破壞。脫硫廢水在噴射區(qū)域內(nèi)完全蒸干后，產(chǎn)生結(jié)晶鹽，此部分結(jié)晶鹽顆粒會隨著煙氣或一次風(fēng)排入除塵器11前端的煙道10，這部分完全被蒸干的結(jié)晶鹽顆粒與煙道中的飛灰混合，最終進入除塵器11被收集。

由于旁路布置的靈活性，可以根據(jù)實際需要加長脫硫廢水噴射蒸發(fā)的有效蒸發(fā)距離，完全保證脫硫廢水液滴的完全蒸干，干燥的結(jié)晶鹽熱風(fēng)排入煙道與飛灰混合，不存在煙道內(nèi)的飛灰包裹和飛灰積累的過程，不會造成主煙道的積灰問題。

旁路的起點位置與終點位置處均設(shè)置擋板門或插板門，正常運行狀態(tài)下，擋板門或插板門均處于開啟狀態(tài)，滿足熱源的正常供給。如需要對蒸發(fā)爐體進行必要檢修，可關(guān)閉擋板門或插板門，實現(xiàn)獨立檢修，檢修整個過程不需要停機，不影響鍋爐煙氣主系統(tǒng)的正常運行。

以上所述是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明所述原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。