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技术领域

[0001] 本发明属于工业废水处理技术领域，具体涉及一种脱硫废水高效喷雾干燥系统。

申请号：CN202110908362.0
申请日：2021-08-09
申请人： 国能朗新明南京环保科技有限公司 , 南京依涛环保科技有限公司
发明人 ： 祖坤勇 , 徐峰 , 鲍官华 , 徐应星 , 赵三梅 , 金燚燚 , 顾小红 , 邢嘉珅
IPC分类号： C02F1/12 , C02F103/18

背景技术
[0002] 脱硫废水是火电厂全厂废水中最复杂的一种。水质呈酸性（pH为4 6），且含有大量~的悬浮物、氨氮和重金属污染物，以及Ca2+、Mg2+、F‑、SO42‑、Cl‑等。目前，市场上处理电厂脱硫废水比较热门的工艺是烟气法。通过多效闪蒸或者MVR将脱硫废水进行浓缩，然后利用高温烟气干燥固化浓缩后的浓缩液。干燥塔雾化手段主要是采用气流式喷枪或者旋转喷雾。此两种处理方式有如下缺陷：1、烟气偏流，阻力大。烟气偏流为大多数干燥塔常见现象，不均匀的烟气流场导致雾化后的浓缩液出现蒸不干，盐分及粉尘干不透，从而发生沾壁，甚至塔底积水等；2、干燥塔底部积灰堵塞，干燥塔底部灰斗为热烟气死角，正常运行后尤其在冬季灰斗底部积累较多的盐分导致结块，有些甚至堵住了塔底灰斗的排灰口，从而导致无法排灰。3、双流体雾化喷枪、三流体雾化喷枪耗气量大（气液比不低于300：1），能耗高，且易受气源压力和水源压力的共同影响，不易控制，气液比经常偏离正常设计范围，从而导致雾化粒径波动很大，雾化锥形在塔内脉冲式晃动，易造成沾壁积灰现象，系统运行阻力大，甚至无法正常运行。4、旋转喷雾干燥的雾化器结构复杂，需要传动装置、液体分布装置即雾化轮，对加工制造技术要求甚高，旋转喷雾干燥的塔体庞大，安装麻烦检修不便。除此以外，还有一种干燥方式是将浓缩后的脱硫废水直接喷入高温烟道进行干燥，这种方式大大加重了烟道的堵塞和结垢的风险。
发明内容
[0003] 本发明的目的在于提供一种脱硫废水高效喷雾干燥系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
[0004] 为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种脱硫废水高效喷雾干燥系统，该脱硫废水高效喷雾干燥系统包括浆液输送管道、浆液输送泵、高压连接管道、喷雾干燥塔、烟道和负压输送干粉管道，浆液输送管道两端分别与外部脱硫废水浓缩液和浆液输送泵进液口连接，浆液输送泵出液口通过高压连接管道和喷雾干燥塔进料口连通，喷雾干燥塔出料口通过负压输送干粉管道和除尘器连接，喷雾干燥塔进气口通过烟道和外部热烟气连接；喷雾干燥塔上分别安装有特制喷枪和热风分布器，热风分布器位于特制喷枪上
部，热风分布器包括整流板、导流板一和导流板二，整流板均位于导流板一和导流板二上部，热风分布器和烟道连通，特制喷枪和浆液输送泵输送的脱硫废水浓缩液连通，烟道位于整流板上部，整流板例如焊接在喷雾干燥塔上端面，烟道和整流板连通，然后烟道经过整流板后，依次经过导流板一和导流板二后，进入喷雾干燥塔内部；
特制喷枪包括旋片和喷嘴，旋片内嵌到喷嘴内部，旋片包括液体切线入口和旋转
室，液体切线入口喷入外部脱硫废水浓缩液，特制喷枪由旋片、喷嘴和枪体三部分组成，枪体安装在喷雾干燥塔内部，枪体顶端螺纹连接有喷嘴，旋片内嵌到喷嘴内部，旋片由液体切线入口和旋转室组成，外部脱硫废水浓缩液喷入枪体，然后脱硫废水浓缩液通过旋片的液体切线入口进入后，进入旋转室，脱硫废水浓缩液在旋转室获得旋转动能，根据旋转动量矩守恒定律，旋转速度在轴心速度最大，因此在喷嘴中央形成一股压力等于大气压的空气旋流，液体形成绕空气心旋转的环形薄膜，液体静压能转变为向前运行的液膜的动能，从喷嘴高速喷出，其中例如可以为高压连接管道贯穿喷雾干燥塔，并且高压连接管道进入喷雾干燥塔部分和枪体一端连通。
[0005] 进一步改进的，整流板形状为涡轮式，导流板一和导流板二为槽盘式导流格栅，围绕整流板中心设置多条弧形板涡旋叶片，整流板和多条弧形板涡旋叶片整体呈现的形状为涡轮式，涡轮式的设置可以让热烟气通过涡旋叶片呈辐射状扩散到导流板上。
[0006] 进一步改进的，喷雾干燥塔底部为粉仓，粉仓为无死角锥形灰斗，粉仓底部排空段为大半径设计。
[0007] 进一步改进的，脱硫废水浓缩液喷入特制喷枪内的压力为2.5 4.0MPa。~
[0008] 进一步改进的，喷雾干燥塔材质为碳钢，喷雾干燥塔内衬为耐高温防腐蚀涂料。
[0009] 进一步改进的，粉仓上设置有压力变送器，所述负压输送干粉管道上设置温度变送器。
[0010] 进一步改进的，烟道上设置有温度变送器，温度变送器和喷雾干燥塔之间设有调节型风门。
[0011] 进一步改进的，高压连接管道上设置有流量变送器和压力变送器。
[0012] 进一步改进的，喷雾干燥塔上还设有内部爬梯、窥视镜、外部爬梯、人孔。
[0013] 进一步改进的，负压输送干粉管道上设置开关型挡板门。
[0014] 一种脱硫废水高效喷雾干燥系统，其工作步骤是：第一步，脱硫废水浓缩液通过浆液输送管道进入浆液输送泵的进液口；
第二步，浆液输送泵的出液口通过高压连接管道将脱硫废水浓缩液提升至喷雾干
燥塔的特制喷枪内；
第三步，热烟气经过烟道进入喷雾干燥塔的热风分布器；
第四步，特制喷枪顶端喷嘴喷出的雾滴与热风分布器调节后的热风接触混合，快
速传热，形成粉粒状产品；
第五步，喷雾干燥塔底端粉仓的粉粒状产品通过负压输送干粉管道送入除尘器底
部灰斗，负压输送干粉管道上安装有真空泵，方便对负压输送干粉管道抽成负压。
[0015] 第六步,喷入特制喷枪内的浓缩浆液由旋片旋转雾化成雾滴，经喷嘴喷入塔内；烟道上设置调节型风门将温度适当的热烟气通过调节进入喷雾干燥塔的整流板，
继而进入两层导流板，经过整流板、两层导流板即热烟气分布器调节分布的热烟气均匀进入喷雾干燥塔，形成稳定的气体流场；
负压输送干粉管道上设置开关型挡板门，设备运行时开关型挡板门常开，设备进
入维护期，此开关型挡板门关断。
[0016] 浆液输送泵为柱塞泵，变频型式，柱塞泵为高压柱塞泵。
[0017] 喷雾干燥塔内部安装有热气热风分布器，热气热风分布器位于特制喷枪上部，热气热风分布器中整流板为涡轮式，导流板为槽盘式导流格栅。
[0018] 粉仓为无死角锥形灰斗，粉粒状产品排空段为大半径设计。
[0019] 首次将特制喷枪装置应用与脱硫废水处理系统。
[0020] 外部热烟气为高温烟气，烟温在350 ℃左右。
[0021] 旋片内嵌到喷嘴里，产生空心锥形喷雾，由液体切线入口、旋转室组成，液体在旋转室获得旋转动能，根据旋转动量矩守恒定律，旋转速度在轴心速度最大，因此在喷嘴中央形成一股压力等于大气压的空气旋流，液体形成绕空气心旋转的环形薄膜，液体静压能转变为向前运行的液膜的动能，从喷嘴高速喷出，液膜伸长变薄，最后分裂成为小雾滴，所有的小雾滴合聚成为空心锥形喷雾冠。旋片端面左右两端对称设置多道切线入口，喷嘴中心设置喷嘴孔。
[0022] 脱硫废水浓缩液进入特制喷枪内的压力为2.5 4.0MPa。~
[0023] 喷嘴所喷出的液膜厚度范围大致在0.5 4μm，喷嘴材质为碳化硅，喷雾干燥塔材质~为碳钢，内衬耐高温防腐蚀涂料，喷雾干燥塔下端粉仓设置压力变送器，负压输送干粉管道上设置温度变送器，烟道调节型风门前设置温度变送器，特制喷枪前设置流量变送器和压力变送器，输送干粉管道为负压管道，由空气抽取生成的颗粒状产品，喷雾干燥塔塔体上部和下部分别设置人孔。待设备检修时方便人进入，喷雾干燥塔塔体内部和外部分别设置爬梯。待设备检修时方便人爬升。
[0024] 本发明的目的是克服上述现有技术的缺陷，提供一种喷雾干燥效率高、工艺流程简单、设备投资省、运行稳定维护简便的高效喷雾干燥系统。
[0025] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：１、首次在脱硫废水系统上采用压力式特制喷枪喷雾。该喷枪克服了传统双流体、
三流体喷枪的缺陷，在结构和材质上进行了防腐和耐磨损的改进。由高压柱塞泵将浓缩后的浆液打入雾化喷枪，不需额外设置压缩空气辅助，流场稳定，大大降低能耗；雾化效果好，雾化粒径稳定，有效解决传统双流体喷枪，三流体喷枪雾化粒径波动较大的缺陷；独特的防堵结构设计，可以有效避免很高浓度的悬浮物堵塞，非常适用于废水浓缩液雾化，确保喷枪系统长期稳定运行；
2、所用喷雾干燥塔进行了设计改进，改进的热烟气热风分布器整流板为涡轮式，
导流板为槽盘式导流格栅使热烟气进入干燥塔后，接触雾化脱硫废水前，烟气流场做到无死角均匀设计，热烟气均匀地扩散在干燥塔内与浓缩液均匀接触，粉仓改进为无死角锥形灰斗，利于排灰并防止灰粒结块粘壁，粉仓底部的排空段为大半径设计，同样可以有效避免管道结垢堵塞。
[0026] 3、所用喷雾干燥塔材质进行了设计改进，改为碳钢内衬防高温防腐蚀涂料，既降低设备投资，又能满足运行需求。
[0027] 本发明提供的这种针对脱硫废水浓缩液的处理系统，具有工艺流程短，设备少维护工作简单的特点，系统运行稳定，浆液喷雾干燥后与飞灰一起进入除尘器灰斗，无需考虑固废处置，综上所述，本发明提供的这种关于脱硫废水浓缩液喷雾干燥系统具有明显经济优势和可操作性。
附图说明
[0028] 图1为本发明一种脱硫废水高效喷雾干燥系统整体结构示意图；图2为本发明喷雾干燥塔结构示意图。
图中：1、浆液输送管道；2、浆液输送泵；3、高压连接管道；4、喷雾干燥塔；5、烟道；
6、负压输送干粉管道；7、特制喷枪；8、旋片；9、喷嘴；10、调节型风门；11、整流板；12、导流板一；13、导流板二；14、粉仓；15、开关型挡板门；16、内部爬梯；17、窥视镜；18、外部爬梯；19、压力变送器；20、温度变送器；21、人孔。
具体实施方式
[0029] 下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本发明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。
[0030] 请参阅图1‑2，一种脱硫废水高效喷雾干燥系统，该脱硫废水高效喷雾干燥系统包括浆液输送管道1、浆液输送泵2、高压连接管道3、喷雾干燥塔4、烟道5和负压输送干粉管道6，浆液输送管道1两端分别与外部脱硫废水浓缩液和浆液输送泵2进液口连接，浆液输送泵
2出液口通过高压连接管道3和喷雾干燥塔4进料口连通，喷雾干燥塔4出料口通过负压输送干粉管道6和除尘器连接，喷雾干燥塔4进气口通过烟道5和外部热烟气连接，浆液输送泵2例如选用型号为3LP35‑2/PF3的泵，喷雾干燥塔4例如选用型号为HF‑8000BY的塔体；
喷雾干燥塔4上分别安装有特制喷枪7和热风分布器，热风分布器位于特制喷枪7
上部，热风分布器包括整流板11、导流板一12和导流板二13，整流板11均位于导流板一12和导流板二13上部，烟道5位于整流板11上部；
特制喷枪7包括旋片8和喷嘴9，旋片8内嵌到喷嘴9内部，旋片8包括液体切线入口
和旋转室，液体切线入口喷入外部脱硫废水浓缩液。
[0031] 整流板11形状为涡轮式，导流板一12和导流板二13为槽盘式导流格栅。
[0032] 喷雾干燥塔4底部为粉仓14，粉仓14为无死角锥形灰斗，粉仓14底部排空段为大半径设计。
[0033] 脱硫废水浓缩液喷入特制喷枪内的压力为2.5 4.0MPa。~
[0034] 喷雾干燥塔4材质为碳钢，喷雾干燥塔4内衬为耐高温防腐蚀涂料。
[0035] 粉仓14上设置有压力变送器19，所述负压输送干粉管道6上设置温度变送器20，压力变送器19例如选用型号为CK‑2088的变送器，温度变送器20例如选用信号型号为BRW600‑204的变送器。
[0036] 烟道5上设置有温度变送器20，温度变送器20和喷雾干燥塔4之间设有调节型风门10，烟道5上的温度变送器20图中未画出。
[0037] 高压连接管道3上设置有流量变送器和压力变送器19，流量变送器例如选用型号为YQ2608的变送器，高压连接管道3上的流量变送器和压力变送器19图中未画出。
[0038] 喷雾干燥塔4上还设有内部爬梯16、窥视镜17、外部爬梯18、人孔21。
[0039] 负压输送干粉管道6上设置开关型挡板门。
[0040] 一种脱硫废水高效喷雾干燥系统，包括浆液输送管道1、浆液输送泵2和高压连接管道3及喷雾干燥塔4，还包括烟道5及负压输送干粉管道6。喷雾干燥塔4内包括特制喷枪7，浆液输送泵与特制喷枪7连通，烟道5与喷雾干燥塔4进气口连通，粉仓14出口与除尘器连通。
[0041] 喷雾干燥塔4内部安装有热气热风分布器，热气热风分布器位于特制喷枪7上部，热气气流分布器包括整流板11、导流板一12和导流板二13，整流板11为涡轮式，导流板一12和导流板二13为槽盘式导流格栅。
[0042] 除尘器包括电除尘器。
[0043] 外部热烟气为高温烟气。
[0044] 本发明中，喷雾干燥塔底部粉仓设有压力变送器；粉仓底部出口管道设置有温度变送器；浆液输送泵出口高压连接管道上设置有流量变送器。喷枪上设置压力变送器。调节型风门前面烟道设置温度变送器。
[0045] 实施例：一种脱硫废水高效喷雾干燥系统，包括以下步骤：将脱硫废水浓缩浆液通过浆液输送管道1输入浆液输送泵2进液口，浆液输送泵2经过加压将浓缩浆液打入特制喷枪7内，高压连接管道3上设置有流量变送器和压力变送器19，与浆液输送泵2的变频器连锁调节以保证特制喷枪7压力在2.5 4.0MPa的恒压范围内，打开调节型风门10，通过温度变送~器20调整风门开量大小保证入塔温度在350℃，经过调节的烟气进入喷雾干燥塔4顶部热风分布器，热烟气经调节均匀扩散在在喷雾干燥塔4内，调整特制喷枪7使浓缩浆液经旋片8旋转雾化成雾滴，与热烟气接触混合，通过窥视镜17观察塔内喷雾情况，通过粉仓14底部粉状颗粒产品负压输送干粉管道6上的温度变送器20来调整喷雾干燥塔4进气口风门开度，保证喷雾干燥塔4出口烟温不低于125℃，保证雾滴全部均匀干燥透彻，通过喷雾干燥塔4塔体下部窥视镜17观察粉仓14底部是否有积灰，也可通过粉仓14底部压力变送器19判断粉仓14底部是否积灰来进行设备维护。
[0046] 外部爬梯18和内部爬梯16为设备的改进设备，已备设备维护检修时使用。
[0047] 塔体人孔21为设备改进设备，已备设备维护检修时使用。
[0048] 喷雾干燥塔4塔体窥视镜17为设备改进设备，已备设备运行维护使用。
[0049] 本发明有完整的PLC控制系统，可以实现自动进料、出料，通过连锁控制及保护机制，在保证安全稳定的前提下，根据信号实现智能化控制和系统的全自动运行，并且本系统还包括流量控制器、温度控制器、压力变送器、管道、阀门、必须的连接件、法兰及其他配件，所述控制仪表与PLC控制系统连接，其中流量控制器、温度控制器、压力变送器、管道、阀门、必须的连接件、法兰及其他配件，所述控制仪表与PLC控制系统连接，根据需要，均为常规设置。
[0050] 以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。
[0051] 需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
[0052] 尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定，显然，本发明所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。