本實用新型屬于煙氣脫硫廢水處理領域，具體涉及一種脫硫廢水噴霧蒸發(fā)分離裝置，以及基于煙氣蒸發(fā)脫硫廢水的零排放系統(tǒng)。

背景技術：

石灰石-石膏濕法脫硫技術是目前火電廠應用最廣泛的煙氣脫硫技術。脫硫裝置運行過程中定期排放大量廢水，即脫硫廢水。該廢水具有懸浮物濃度高、無機鹽及重金屬離子濃度高等特點，常采用中和、沉淀、絮凝及濃縮與澄清的傳統(tǒng)化學處理方法進行處理，但處理后水中氯離子無法去除，難以進入系統(tǒng)回用，同時該法還存在工藝流程長、投資成本大、運行維護成本高等諸多缺點。

隨著水資源短缺及環(huán)保壓力不斷加大，環(huán)保部門已要求燃煤機組逐步減排廢水，最終實現(xiàn)廢水零排放。采用化學加藥法處理廢水，已無法滿足燃煤鍋爐用戶經濟效益和日益苛刻的環(huán)保要求。目前，國內主流的脫硫廢水零排解決方案主要有兩種：蒸發(fā)結晶和煙道蒸發(fā)工藝，但蒸發(fā)結晶工藝設備造價和運行成本高昂，噸廢水處理費達數(shù)十元甚至上百元，致其無法推廣使用。煙道蒸發(fā)工藝利用空氣預熱器后的煙氣對霧化后脫硫廢水進行蒸發(fā)干燥，蒸發(fā)形成的固體顆粒物被后續(xù)除塵器進一步脫除，不失為廢水零排的一個好思路，但由于脫硫廢水在煙道內的完全蒸發(fā)效果不能得到保證，可能給電除塵器和下游設備及煙道帶來腐蝕和安全隱患，致使國內很多電廠對該技術的可行性和可靠性存在疑問，實際工業(yè)應用尚不多見。

煙道蒸發(fā)廢水零排工藝實現(xiàn)的關鍵在于能否保證廢水完全蒸發(fā)，因此，針對此問題，提出了不在煙道內而在煙道外設置獨立的蒸發(fā)干燥裝置的方法。例如，專利文獻1(中國專利ZL201520675408.9)中公開了一種脫硫廢水預蒸發(fā)零排放處理裝置，包括除塵器、與除塵器相連的脫硫裝置以及基于煙氣換熱的加速旋流蒸發(fā)器。通過以旋流方式引入鍋爐空預器前高溫煙氣(300～400℃)到蒸發(fā)器，與脫硫裝置預處理后的霧化廢水在蒸發(fā)器內形成螺旋氣流發(fā)生強烈熱質交換，從而實現(xiàn)廢水在煙道外的完全蒸發(fā)。根據(jù)專利文獻1，廢水完全蒸發(fā)的問題可得到解決。但是，廢水在蒸發(fā)器內蒸干后形成的結晶鹽顆粒重新進入煙道并被除塵器搜集的方案，實質上是污染物從廢水中轉移至飛灰中，雖然這部分結晶鹽顆粒質量占電廠除塵器飛灰比例很小，但從長遠來看，隨著國家對環(huán)保要求的提高，對飛灰的綜合利用與處置存在一定的環(huán)保風險。如何使這部分結晶鹽顆粒收集下來單獨處理是煙道廢水蒸發(fā)工藝必須考慮的問題。

技術實現(xiàn)要素：

為了解決上述煙道蒸發(fā)廢水零排工藝中產生的新問題，本實用新型的目的在于提供一種能夠實現(xiàn)對脫硫廢水中重金屬和結晶鹽等固體單獨分離的脫硫廢水噴霧蒸發(fā)分離裝置。

為實現(xiàn)上述技術目的，本實用新型采用以下的技術方案：

脫硫廢水噴霧蒸發(fā)分離裝置，包括：

旋流蒸發(fā)器，所述旋流蒸發(fā)器包括蒸發(fā)器筒體，所述蒸發(fā)器筒體的上部設置有煙氣入口且所述煙氣入口以側面切向方式與蒸發(fā)器筒體連接，所述蒸發(fā)器筒體內靠近所述煙氣入口處設置有將脫硫廢水霧化的霧化噴嘴；所述蒸發(fā)器筒體的下部設置有煙氣出口；所述蒸發(fā)器筒體的底部設置有蒸發(fā)器集塵口；

氣固分離器，所述氣固分離器的入口與所述旋流蒸發(fā)器的煙氣出口相連接，所述氣固分離器的氣體出口與除塵器入口前的煙道相連接。

作為優(yōu)選，所述氣固分離器采用旋風分離器，所述氣固分離器與所述旋流蒸發(fā)器聯(lián)合構成兩級旋風除塵結構。

作為優(yōu)選，所述蒸發(fā)器集塵口的周側布置有機械振打器和伴熱裝置，利于減少結晶產物在蒸發(fā)器內部的黏附、板結和沉積，能夠避免蒸發(fā)器堵塞問題。

作為優(yōu)選，所述蒸發(fā)器集塵口的直徑小于蒸發(fā)器筒體的直徑，所述蒸發(fā)器集塵口與蒸發(fā)器筒體之間具有錐形漸變過渡段，錐形段表面與水平面的傾角最好為60°。

作為優(yōu)選，所述蒸發(fā)器筒體的內側設置有保護板，可以避免高溫煙氣對筒體的沖擊，利于延長使用壽命。

作為優(yōu)選，所述霧化噴嘴設置有1個或1個以上，所述霧化噴嘴的噴射角度不大于90度，注意多個霧化噴嘴布置時在同一噴霧界面上要保證霧化均勻。

本實用新型還提供了一種脫硫廢水零排放系統(tǒng)，包括燃燒燃料的鍋爐、從鍋爐煙氣中除去氮氧化物的脫硝裝置、對燃料燃燒所需空氣進行加熱的空氣預熱器、收集煙氣中飛灰的除塵器、從鍋爐煙氣中除去硫化物的脫硫裝置、用于排放凈化后煙氣的煙囪、貯存已脫除石膏的脫硫廢水箱、泵送廢水的廢水泵；所述脫硝裝置與除塵器之間設置有以上所述的脫硫廢水噴霧蒸發(fā)分離裝置，所述脫硫廢水噴霧蒸發(fā)分離裝置的底部設置有集塵斗。

由于采用上述技術方案，本實用新型具有至少以下有益效果：

(1)通過以旋流方式引入鍋爐尾部余熱煙氣到蒸發(fā)器，與脫硫裝置預處理后的霧化廢水在蒸發(fā)器內形成螺旋氣流發(fā)生強烈熱質交換，實現(xiàn)廢水的完全蒸發(fā)。

(2)通過采用錐段布置和加裝機械振打、伴熱裝置，減少了結晶產物在蒸發(fā)器內部的黏附、板結和沉積，避免了蒸發(fā)器堵塞。

(3)通過蒸發(fā)器集塵口和下游氣固分離器聯(lián)合，實現(xiàn)對廢水中重金屬和結晶鹽等固體的單獨分離，未增加系統(tǒng)固有除塵裝置的負荷，同時未對原有除塵系統(tǒng)所收集粉煤灰的綜合處置帶來影響，便于后續(xù)電廠固廢的分類處置。

附圖說明

以下附圖僅旨在于對本實用新型做示意性說明和解釋，并不限定本實用新型的范圍。其中：

圖1是脫硫廢水零排放系統(tǒng)的系統(tǒng)結構示意圖；

圖2是本實施例中脫硫廢水噴霧蒸發(fā)分離裝置的結構示意圖；

圖3是圖1中A-A向的剖面結構示意圖。

圖中：1-煙氣入口；2-蒸發(fā)器筒體；3-霧化噴嘴；4-煙氣出口；5-蒸發(fā)器集塵口；6-氣固分離器；7-機械振打器；8-伴熱裝置；9-保護板；10-鍋爐；11-脫硝裝置；12-空氣預熱器；13-除塵器；14-脫硫裝置；15-煙囪；16-脫硫廢水箱；17-廢水泵；18-脫硫廢水噴霧蒸發(fā)分離裝置；19-集塵斗。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例，進一步闡述本實用新型。在下面的詳細描述中，只通過說明的方式描述了本實用新型的某些示范性實施例。毋庸置疑，本領域的普通技術人員可以認識到，在不偏離本實用新型的精神和范圍的情況下，可以用各種不同的方式對所描述的實施例進行修正。因此，附圖和描述在本質上是說明性的，而不是用于限制權利要求的保護范圍。

如圖1至圖3所示，本脫硫廢水零排放系統(tǒng)以鍋爐高溫煙氣的余熱對煙氣脫硫產生的廢水進行蒸發(fā)干燥，實現(xiàn)脫硫廢水的零排放，包括燃燒燃料的鍋爐10、從鍋爐煙氣中除去氮氧化物的脫硝裝置11、對燃料燃燒所需空氣進行加熱的空氣預熱器12、收集煙氣中飛灰的除塵器13、從鍋爐煙氣中除去硫化物的脫硫裝置14、用于排放凈化后煙氣的煙囪15、貯存已脫除石膏的脫硫廢水箱16、泵送廢水的廢水泵17；所述脫硝裝置與除塵器之間設置有脫硫廢水噴霧蒸發(fā)分離裝置18，所述脫硫廢水噴霧蒸發(fā)分離裝置18的底部設置有集塵斗19，通過集塵斗19對蒸發(fā)結晶產物進行收集。

參考圖2和圖3，脫硫廢水噴霧蒸發(fā)分離裝置，包括：

旋流蒸發(fā)器，所述旋流蒸發(fā)器包括蒸發(fā)器筒體2，所述蒸發(fā)器筒體2的上部設置有煙氣入口1且所述煙氣入口1以側面切向方式與蒸發(fā)器筒體2連接，所述蒸發(fā)器筒體2的內側設置有保護板9，可以避免高溫煙氣對筒體的沖擊；所述蒸發(fā)器筒體2內靠近所述煙氣入口1處設置有將脫硫廢水霧化的霧化噴嘴3；所述蒸發(fā)器筒體2的下部設置有煙氣出口4；所述蒸發(fā)器筒體2的底部設置有蒸發(fā)器集塵口5；所述蒸發(fā)器集塵口5的周側布置有機械振打器7和伴熱裝置8，利于減少結晶產物在蒸發(fā)器內部的黏附、板結和沉積，能夠避免蒸發(fā)器堵塞問題；所述機械振打器7和伴熱裝置8可以采用現(xiàn)有技術中公知常用結構實現(xiàn)其相應功能，在此不再詳述；

氣固分離器6，所述氣固分離器6的入口與所述旋流蒸發(fā)器的煙氣出口4相連接，所述氣固分離器6的氣體出口與除塵器13入口前的煙道相連接；本實施例中，所述氣固分離器6采用旋風分離器，所述氣固分離器6與所述旋流蒸發(fā)器聯(lián)合構成兩級旋風除塵結構，利于實現(xiàn)對廢水中重金屬和結晶鹽等固體的單獨分離。

本實施例中，所述蒸發(fā)器集塵口5的直徑小于蒸發(fā)器筒體2的直徑，所述蒸發(fā)器集塵口5與蒸發(fā)器筒體2之間具有錐形漸變過渡段，錐形段表面與水平面的傾角最好設置為60°，利于結晶物的振落與收集。

參考圖1和圖2，本脫硫廢水零排放系統(tǒng)的工作原理如下：從鍋爐10尾部的脫硝裝置11和空氣預熱器12之間引出部分300～400℃的高溫煙氣作為脫硫廢水汽化熱源，從側面切向引入蒸發(fā)器筒體2，在蒸發(fā)器筒體2內部形成螺旋下降氣流，經石膏脫除的廢水所含懸浮物含量相對較低，由廢水泵17泵送至旋流蒸發(fā)器頂部靠近煙氣入口1位置，經霧化噴嘴3霧化成細小液滴，與螺旋下降氣流接觸，在熱煙氣旋流帶動下，脫硫廢水霧滴和熱煙氣強烈混合，伴隨廢水的蒸發(fā)，廢水中的微細顆粒、離子、重金屬元素等與煙氣中的煙塵共同形成結晶。蒸發(fā)后的結晶產物一部分在蒸發(fā)器內部氣固混合過程中聚結長大，由蒸發(fā)器集塵口5排出(集塵口配機械振打器7和伴熱裝置8，防止結晶產物在蒸發(fā)器集塵口形成黏附、板結和沉積)，另一部分進入下游的旋風分離器，由于旋風分離器與蒸發(fā)器筒體均采用螺旋旋流方式，兩部分聯(lián)合形成雙效旋風除塵結構，極大地提高了對結晶產物的捕集效率，被二次捕集的結晶產物由旋風分離器下部排出，和蒸發(fā)器筒體排出的結晶產物一起被集塵斗19收集。除去結晶物的煙氣從旋風分離器上部排出，并進入距除塵器13入口前的一段煙道內，至流場均勻后進入除塵器13收塵。由于采用了帶氣固分離裝置的廢水零排放系統(tǒng)，本脫硫廢水零排放系統(tǒng)分別在噴霧蒸發(fā)分離裝置內部和系統(tǒng)原有除塵器內實現(xiàn)了對廢水中重金屬、結晶鹽固體與煙氣粉煤灰的單獨分離，沒有增加系統(tǒng)固有除塵器13的負荷，同時沒有對原有除塵系統(tǒng)所收集粉煤灰的綜合處置帶來影響，有利于后續(xù)電廠在環(huán)保嚴格條件下對固體廢棄物進行分類處置。由于結晶物并未與飛灰一同處置，也避免了飛灰堆場時可能造成的結晶物二次溶解及滲漏至地下水的風險，從而真正實現(xiàn)脫硫廢水的零排放。

為保證廢水和煙氣在蒸發(fā)器筒體2內實現(xiàn)快速混合，入口煙氣速度宜控制在15m/s左右。

為減少結晶物在蒸發(fā)器集塵口5處形成黏附、板結和沉積，可增加蒸發(fā)器內部材質的加工精度，宜對蒸發(fā)器內壁進行拋光處理或內壁采用疏水性材料。

另外，為減少蒸發(fā)過程中熱量的損失，蒸發(fā)器筒體2上部最好設置保溫層。

以上所述僅為本實用新型示意性的具體實施方式，并非用以限定本實用新型的范圍。任何本領域內的技術人員，在不脫離本實用新型的構思和原則的前提下所作出的等同變化與修改，均應屬于本實用新型保護的范圍。