基于自然通风湿式冷却塔的脱硫废液处理方法与流程

1.本发明涉及火力发电脱硫废液处理，更具体地说，涉及一种基于自然通风湿式冷却塔的脱硫废液处理方法。


背景技术：

2.自然通风冷却塔是一种工业冷却设备，广泛应用于火电厂。按照冷却方式，自然通风冷却塔可分为湿式冷却塔和间接空冷塔。湿式冷却塔是通过空气与水的直接接触，利用蒸发，将高温水所含的废热排入大气中；间接空冷塔，高温水在散热器内的管道中循环流动，利用空冷散热器，将高温水所含的废热排入大气。湿式冷却塔广泛应用于我国南方和东北地区，而间接空冷塔广泛应用于水资源短缺的西北地区。根据是否有集水池，分为湿式常规冷却塔和湿式高位收水冷却塔。
3.近年来，随着我国环保要求的提高，新建火电厂均需同步建设脱硫装置，目前应用最为广泛的脱硫方法是石灰石-石膏湿法脱硫工艺，由于脱硫过程中浆液与烟气充分接触，使脱硫系统排水中含有较高浓度的盐分和重金属，因此如何处理和利用这部分污染最严重的水，是电厂实现废液零排放的关键。
4.对脱硫废液处理的关键步骤是使其蒸发结晶，最终达到零排放。浓缩结晶技术包括：机械蒸汽压缩(mvr)再循环技术、正渗透(mbc)浓缩技术、电离子膜(电渗析)浓缩技术。上述脱硫废液处理技术的投资大、且运行成本高，以30t/h的设备为例，按照二级软化沉淀预处理考虑，设备投资费用约7000～7500万元，处理脱硫废液成本约100～200元/t。
5.此外，为了对脱硫废液进行处理，火电厂通常需单独建设脱硫废液设施，增加了占地面积。
6.针对上述脱硫废液处理成本高的问题，由中国电力工程顾问集团中南电力设计院有限公司张春琳等人于2016年12月5日递交的中国发明专利申请cn201611100990.1公开了一种适用于间接空冷塔的脱硫废液处理一体化设施。该发明通过将一个机力通风蒸发塔布置在间接空冷塔内部，在蒸发塔内喷洒脱硫废液，塔内高温、低湿的空气为蒸发提供条件，克服了现有技术脱硫废液处理工艺投资高、运行成本高的缺点。
7.然而，我国南方和东北地区大多采用湿式冷却塔进行冷却，但是目前并不存在利用自然通风湿式冷却塔进行脱硫废液处理的系统或方法。
8.在该部分中公开的以上信息仅用于理解发明构思的背景，因此，可能包含不构成现有技术的信息。


技术实现要素：

9.为了解决现有技术中脱硫废液处理成本高，难于实施且容易造成污染等问题，本发明提供了一种创新的基于自然通风湿式冷却塔的脱硫废液处理方法，该系统适用于采用自然通风湿式冷却塔的火力发电厂，利用自然通风冷却塔的特性有效降低脱硫废液处理成本、避免脱硫废液对冷却塔造成污染且易于实施。
10.本发明提供一种基于自然通风湿式冷却塔的脱硫废液处理方法，所述方法包括：
11.建造闭式蒸发塔，所述闭式蒸发塔包括入口、出口、废液池、蒸发器喷洒装置、蒸发塔填料、泵和换热器；
12.将所述自然通风湿式冷却塔的高温循环水供给至所述换热器；
13.脱硫废液借助泵从所述废液池供应至所述蒸发器喷洒装置，由所述蒸发器喷洒装置喷淋至所述蒸发塔填料上，经所述换热器进行热交换，再回到所述废液池，如此往复循环；
14.从所述入口引入的环境空气向上经所述换热器进行热交换，热空气向上与所述蒸发塔填料内的脱硫废水以水膜形式进行热交换，并继续向上在喷淋区内与所述蒸发器喷洒装置喷淋的脱硫废液进行热交换；
15.脱硫废水不断吸收热量以进行蒸发，蒸发形成的水蒸气向上从所述出口逸出。
16.在一优选实施方式中，所述建造闭式蒸发塔还包括：将所述闭式蒸发塔的入口布置为与外部环境空气连通；将所述闭式蒸发塔的出口布置为与所述自然通风湿式冷却塔淋水区上方的内部环境空气连通。
17.在一优选实施方式中，所述建造闭式蒸发塔还包括：将所述闭式蒸发塔设置在所述自然通风湿式冷却塔的内部或外部。
18.在一优选实施方式中，所述方法还包括：借助预热器对从所述入口引入的环境空气进行预热。
19.在一优选实施方式中，所述方法还包括：借助废液供给管将预处理后的待蒸发脱硫废液引入所述废液池中。
20.根据本发明所提供的一种基于自然通风湿式冷却塔的脱硫废液处理方法，具有以下有益效果：
21.(1)负压利用。蒸发塔的出口与自然通风湿式冷却塔淋水区上方内部环境空气连通，即，出口处空气压力为负压；而蒸发塔的入口与外部环境空气连通，即，入口处空气压力为大气压(可近似为0pa)。因此，在没有风机提供动力的情况下，蒸发塔入口与出口处的压差使得空气自然流入蒸发塔，这实现了节能目的。
22.(2)废热利用。由于蒸发塔内设置了换热盘管形式的换热器，换热器由自然通风湿式冷却塔的淋水装置供给高温循环水，充分利用自然通风冷却塔中的高温循环水的废热进行蒸发，实现了废热利用的目的。
23.(3)蒸发效率高。脱硫废液借助泵从废液池供应至蒸发塔喷洒装置，由蒸发塔喷洒装置喷淋至蒸发塔填料上、掉落至换热盘管上、经换热器进行热交换，再掉落返回至废液池，如此循环往复，实现了脱硫废液在蒸发塔内的循环流动。从入口引入的环境空气向上经换热盘管、蒸发塔填料、喷淋区和收水器之后，经由导风管从出口逸出。一方面，在循环流动过程中，脱硫废液不断吸收换热盘管内高温循环水的热量，脱硫废液的温度逐渐升高，直至逼近理论最高温度。另一方面，从入口引入的环境空气向上经换热盘管加热至热空气，经换热盘管加热的热空气在蒸发塔内额外设置的蒸发塔填料区内与脱硫废液以水膜的形式与进行热交换，进一步热空气在喷淋区与喷洒的脱硫废液进行热交换。整个过程使得脱硫废液蒸发效率高。
24.(4)提高了冷却能力。由于自然通风湿式冷却塔的部分循环水进入了蒸发塔内的
换热盘管，其热量被脱硫废液和空气吸收，即蒸发塔协助自然通风冷却塔对循环水进行了冷却，这提高了系统的冷却能力。
25.(5)近零污染：自然通风湿式冷却塔的收水器与闭式蒸发塔的收水器的双重收水器布置起到了双重防护的作用，能有效防止自然通风湿式冷却塔内及其循环水受到闭式蒸发塔中的脱硫废液飘滴的污染。
26.(6)易实施。将闭式蒸发塔搁置在自然通风湿式冷却塔外，操作性强。
27.(7)投资成本少、运行费用低。
附图说明
28.在下文中将参照附图更完全地描述本发明的一些示例实施例；然而，本发明可以以不同的形式体现，不应当被认为限于本文所提出的实施例。相反，附图与说明书一起例示本发明的一些示例实施例，并用于解释本发明的原理和方面。
29.在图中，为了例示清楚，尺寸可能被夸大。贯穿全文，相同的附图标记指代相同的元件。
30.图1示意性示出根据本发明优选实施例的基于自然通风湿式冷却塔的脱硫废液处理方法。
31.图2示意性示出用于实现本发明的自然通风湿式冷却塔的脱硫废液处理方法的内置式系统。
32.图3示意性示出用于实现本发明的自然通风湿式冷却塔的脱硫废液处理方法的外置式系统。
具体实施方式
33.在下面的详细描述中，本发明的某些示例性实施例简单地通过例示的方式被示出和描述。
34.下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
35.图1示意性示出根据本发明优选实施例的基于自然通风湿式冷却塔的脱硫废液处理方法。
36.如图1所示，一种基于自然通风湿式冷却塔的脱硫废液处理方法，所述方法包括：
37.建造闭式蒸发塔，闭式蒸发塔包括入口、出口、废液池、蒸发器喷洒装置、蒸发塔填料、泵和换热器；
38.将自然通风湿式冷却塔的高温循环水供给至换热器；
39.脱硫废液借助泵从废液池供应至蒸发器喷洒装置，由蒸发器喷洒装置喷淋至蒸发塔填料上，经换热器进行热交换，再回到废液池，如此往复循环；
40.从入口引入的环境空气向上经换热器进行热交换，热空气向上与蒸发塔填料内的脱硫废水以水膜形式进行热交换，并继续向上在喷淋区内与蒸发器喷洒装置喷淋的脱硫废液进行热交换；
41.脱硫废水不断吸收热量以进行蒸发，蒸发形成的水蒸气向上从出口逸出。
42.在一实施例中，建造闭式蒸发塔还包括：将闭式蒸发塔的入口布置为与外部环境空气连通；将闭式蒸发塔的出口布置为与自然通风湿式冷却塔淋水区上方的内部环境空气
连通。
43.根据本发明，闭式蒸发塔可以设置在自然通风湿式冷却塔的内部或外部。
44.优选地，可以借助预热器对从入口引入的环境空气进行预热。
45.优选地，可以借助废液供给管将预处理后的待蒸发脱硫废液引入废液池中。
46.优选实施例一
47.图2示意性示出用于实现本发明的自然通风湿式冷却塔的脱硫废液处理方法的内置式系统。
48.如图2所示，自然通风湿式冷却塔包括：冷却塔壳体11、支撑冷却塔壳体的支柱12、冷却塔壳体11下方的进风口13和位于冷却塔壳体11的顶部处的出风口14。在自然通风湿式冷却塔内从上到下依次布置的收水器15、淋水装置16、淋水填料17和集水池18。
49.基于自然通风湿式冷却塔的内置式脱硫废液处理系统10包括位于自然通风湿式冷却塔内的闭式蒸发塔20。闭式蒸发塔20贯穿淋水填料17并伸出淋水装置16。
50.闭式蒸发塔20可以置于自然通风湿式冷却塔的集水池18的底面上。
51.闭式蒸发塔20包括：入口21、出口22、废液池23、蒸发塔喷洒装置24、泵25和换热器26。
52.闭式蒸发塔20的入口21设置在闭式蒸发塔20远离中心的外侧，入口由通风管道构成并延伸至自然通风湿式冷却塔的进风口13的外侧，以与环境空气连通。闭式蒸发塔20的出口22位于闭式蒸发塔20的顶部并设置在淋水装置16上方。闭式蒸发塔20的出口与自然通风湿式冷却塔的内部环境连通。闭式蒸发塔20的入口21处空气压力为大气压(可近似为0pa)，闭式蒸发塔20的出口22处的空气压力为负，因此在没有风机提供动力时，也有空气流入蒸发塔，这实现了节能目的。优选地，闭式蒸发塔20位于自然通风湿式冷却塔内远离中心的外侧处，进一步有利于空气的进入。
53.进一步，闭式蒸发塔20的出口22设置在自然通风湿式冷却塔的收水器15与淋水装置16之间。闭式蒸发塔20还包括位于蒸发塔喷洒装置24与出口22之间的另外的收水器27。自然通风湿式冷却塔的收水器15与闭式蒸发塔20的收水器27起到双重防护作用，能有效防止自然通风湿式冷却塔内及其循环水免受闭式蒸发塔20中的脱硫废液飘滴的污染。
54.废液池23位于闭式蒸发塔20的底部处。闭式蒸发塔20还包括废液供给管p，废液供给管p从入口21引入，将待蒸发的脱硫废液引入废液池23中。
55.蒸发塔喷洒装置24位于闭式蒸发塔20上部，在出口22下方。泵25一端连接到设置在废液池23处的废液循环管wp，另一端连接到蒸发塔喷洒装置24。换热器26设置在蒸发塔喷洒装置24下方，换热器26由淋水装置16供水并与由蒸发塔喷洒装置24喷洒的脱硫废液进行间接的热交换。
56.换热器26采用换热盘管的形式，包括进水口pi和出水口po，换热器26的进水口pi由淋水装置16进行给水。
57.具体地，在图2所示的基于自然通风湿式冷却塔的内置式脱硫废液处理系统10中，换热器26的进水口pi连接到淋水装置16的配水管，换热器26的出水口po伸出到闭式蒸发塔20外部并且连接回淋水装置16的配水管。
58.优选地，闭式蒸发塔20还包括位于蒸发塔喷洒装置24与换热器26之间的蒸发塔填料29，由蒸发塔喷洒装置24喷淋的脱硫废液在与由淋水装置16供给至换热盘管形式的换热
器26中的高温循环水进行热交换之前经过蒸发塔填料形成水膜，使得脱硫废水的蒸发效率高。
59.此外，闭式蒸发塔20还可以包括设置在入口21处的预热器(未示出)，对进入闭式蒸发塔20的空气流进行预热，进一步提高蒸发效率。优选地，闭式蒸发塔20也可以包括设置在入口21处的风机(未示出)，进一步加速空气流动。
60.在图2所示的示例中，脱硫废液从蒸发塔喷洒装置24喷淋至蒸发塔填料29上、掉落至换热盘管形式的换热器26上、掉落至废液池23，然后在泵25作用下回至蒸发喷洒装置24，实现了循环流动。从入口21引入的环境空气向上经换热盘管形式的换热器26、蒸发塔填料29、喷淋区和收水器27之后，从出口22逸出。一方面，在循环流动过程中，脱硫废液不断吸收换热盘管内高温循环水的热量，脱硫废液的温度逐渐升高，直至逼近理论最高温度。另一方面，从入口21引入的环境空气向上经换热盘管加热至热空气，经换热盘管加热的热空气在蒸发塔20内额外设置的蒸发塔填料29内与脱硫废液以水膜的形式与进行热交换，进一步热空气在喷淋区与喷洒的脱硫废液进行热交换。整个过程使得脱硫废液蒸发效率高。
61.优选实施例二
62.图3示意性示出用于实现本发明的自然通风湿式冷却塔的脱硫废液处理方法的外置式系统。
63.通常，如图3所示，自然通风湿式冷却塔包括：冷却塔壳体101、支撑冷却塔壳体的支柱102、冷却塔壳体101下方的进风口103和位于冷却塔壳体101的顶部处的出风口104。在自然通风湿式冷却塔内从上到下依次布置的收水器105、淋水装置106、淋水填料107和集水池108。
64.基于自然通风湿式冷却塔的外置式脱硫废液处理系统100包括设置在自然通风湿式冷却塔内的闭式蒸发塔200。闭式蒸发塔200包括：入口201、出口202、废液池203、蒸发塔喷洒装置204、泵205和换热器206。
65.参照图3，闭式蒸发塔200的入口201设置在闭式蒸发塔200下部的侧壁上，以与环境空气连通。在一实施例中，闭式蒸发塔200的入口201可以是设置在闭式蒸发塔200下部的侧壁上的开口。在一替代实施例中，闭式蒸发塔200的入口201由连接到闭式蒸发塔200下部的侧壁上的一个或多个通风管道构成。多个通风管道沿闭式蒸发塔200下部的侧壁隔开。
66.闭式蒸发塔200的出口202设置在淋水装置106上方，并且与自然通风湿式冷却塔的内部环境连通。优选地，闭式蒸发塔200的出口202设置在自然通风湿式冷却塔的收水器105与淋水装置106之间。在一替代实施例中，闭式蒸发塔200的出口202也可以设置在收水器105上方。
67.闭式蒸发塔200的入口201与环境空气连通，入口201处空气压力为大气压(可近似为0pa)。闭式蒸发塔200的出口202与自然通风湿式冷却塔的上部空气连通，出口202处的空气压力为负。因此在没有风机提供动力时，闭式蒸发塔200的入口201与出口202处的压差使得空气自然流入蒸发塔，这实现了节能目的。
68.蒸发塔喷洒装置204位于闭式蒸发塔200上部，在出口202下方。泵205一端连接到设置在废液池203处的废液循环管wp，另一端连接到蒸发塔喷洒装置204，实现脱硫废水在闭式蒸发塔200中的循环。换热器206设置在蒸发塔喷洒装置204下方，换热器206由淋水装置106供水，并与由蒸发塔喷洒装置204喷洒的脱硫废液进行间接的热交换。
69.换热器206采用换热盘管形式，包括进水口p1和出水口p2，换热器206的进水口p1由淋水装置106进行给水。
70.具体地，在图3所示的基于自然通风湿式冷却塔的外置式脱硫废液处理系统100中，换热器206的进水口p1连接到淋水装置106的配水管，换热器206的出水口p2伸出到闭式蒸发塔200外部并将水排入到集水池108。
71.闭式蒸发塔200还包括位于蒸发塔喷洒装置204与出口202之间的另外的收水器207。自然通风湿式冷却塔的收水器105与闭式蒸发塔200的收水器207起到双重防护作用，能有效防止自然通风湿式冷却塔内及其循环水免受闭式蒸发塔200中的脱硫废液飘滴的污染。
72.闭式蒸发塔200通过顶部的导风管208连接到自然通风湿式冷却塔。
73.闭式蒸发塔200还包括位于蒸发塔喷洒装置204与换热器206之间的蒸发塔填料209，由蒸发塔喷洒装置204喷淋的脱硫废液经过蒸发塔填料形成水膜，脱硫废液以水膜形式与换热盘管形式的换热器206中的高温循环水进行热交换，使得脱硫废水的蒸发效率高。
74.闭式蒸发塔200还包括上部的风筒210。在一实施例中，风筒210采用圆柱形形式，风筒210的直径沿高度方向不变。然而，本发明不限于此。例如，在一替代实施例中，风筒210也可以为截头圆锥形形式。
75.在图3所示的示例中，脱硫废液从蒸发塔喷洒装置204喷淋至蒸发塔填料209上、掉落至换热盘管形式的换热器206上、掉落至废液池203，然后在泵205作用下回至蒸发喷洒装置204，实现了循环流动。从入口201引入的环境空气向上经换热盘管形式的换热器206、蒸发塔填料209、喷淋区和收水器207之后，经由导风管208从出口202逸出。一方面，在循环流动过程中，脱硫废液不断吸收换热盘管内高温循环水的热量，脱硫废液的温度逐渐升高，直至逼近理论最高温度。另一方面，从入口201引入的环境空气向上经换热盘管加热至热空气，经换热盘管加热的热空气在蒸发塔内额外设置的蒸发塔填料209区内与脱硫废液以水膜的形式与进行热交换，进一步热空气在喷淋区与喷洒的脱硫废液进行热交换。整个过程使得脱硫废液蒸发效率高。
76.闭式蒸发塔200还可以包括设置在入口201处的预热器211，对进入闭式蒸发塔200的空气流进行预热，进一步提高蒸发效率。优选地，闭式蒸发塔200也可以包括设置在入口201处的风机(未示出)，进一步加速空气流动，有利于空气的进入。
77.废液池203位于闭式蒸发塔101的底部处。闭式蒸发塔200还包括废液供给管p，废液供给管p将待蒸发的脱硫废液引入废液池203中。
78.尽管本文已经描述了某些示例性实施例和实施方式，但是如本领域技术人员将认识到的那样，附图和描述为示例性而非限制性的，所描述的实施例可以以各种不同的方式修改，所有这些都不脱离本发明的精神或范围。因此，本发明构思不限于这种实施例，而是限于所附权利要求的较宽范围以及对本领域的普通技术人员显而易见的各种明显的修改和等同布置。