CN108083371A - 一种低能耗防堵型雾化喷射装置 - Google Patents
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Abstract
本发明的一种低能耗防堵型雾化喷射装置，包括进液通道、进气通道和保护风通道；所述进液通道出口端设有内部喷嘴座，所述内部喷嘴座设有双流体喷嘴，待雾化介质流经进液通道并被双流体喷嘴雾化成滴液；所述进气通道通入气态介质，所述气态介质通过所述进气通道和所述内部喷嘴座，将双流体喷嘴雾化的滴液送入雾化混合室，所述雾化混合室出口端设有喷嘴套头，所述喷嘴套头对通过雾化混合室的滴液进行二次雾化；所述保护风通道设置在所述雾化混合室的外壁，所述保护风通道通入保护风并输送被二次雾化的滴液进入干燥用烟道或反应器。本发明提供了一种满足脱硫废水喷雾蒸发工艺运行要求的低能耗防堵型雾化喷射装置。
Description
技术领域
本发明涉及脱硫废水烟道喷雾蒸发处理装置，具体涉及一种低能耗防堵型雾化喷射装置。
背景技术
石灰石-石膏湿式烟气脱硫(FGD)是目前世界上技术最为成熟的脱硫工艺。该法由于脱硫效率高、运行稳定的特点，在我国得到了广泛的应用。近年来，随着我国环保力度的不断加强，湿法脱硫运行中所产生的废水持续被人们关注。
脱硫废水主要是锅炉烟气湿法脱硫过程中吸收塔的排放水。为了维持脱硫装置浆液循环系统物质的平衡，防止烟气中部分可溶物(主要成分为氯)超过规定值和保证石膏质量，必须从系统中排放一定量的废水，废水主要来自石膏脱水和清洗系统。废水中含有的杂质主要包括悬浮物、过饱和的亚硫酸盐、硫酸盐以及重金属，其中多数为国家环保标准中要求严格控制的第一类污染物。
脱硫废水的喷雾蒸发处理法是在烟道或反应器内对废水进行喷雾蒸发处理的一种方法。采用该法处理脱硫废水时，首先采用一定的喷射方式将脱硫废水雾化后喷入锅炉尾部除尘器之前的烟道或反应器内，废水以小液滴的形式经过高温烟气加热后迅速蒸发气化，其中的悬浮物和可溶性固体形成细小固体颗粒，然后在气流的夹带作用下进入除尘器并被捕捉去除，最终实现脱硫的废水近零排放处理。
可见，利用喷雾蒸发法处理脱硫废水，液滴的雾化过程是其中的关键之处。进入烟道或反应器的液滴体积越小，与烟气的接触面积越大，其热量和质量的传递速度越快，液滴的蒸发速度也就越快，反之，如果不能及时蒸发，湿润的液滴极易与烟气中的粉尘结块，同时也给烟道带来了腐蚀、结构等不良影响。
在实际过程中，液滴的雾化过程多采用双流体喷嘴伸入烟道或反应器内部进行喷射，然而在烟道或反应器内部高温、高粉尘、高气体流速的环境下，喷嘴极易产生磨损和堵塞，影响系统运行，也限制了喷雾蒸发法在脱硫废水处理工艺中的推广。除去外部环境的影响外，现有喷射雾化装置对液体的含固量接纳程度较低，当废水中有残存固体成分时，喷嘴极易产生内部堵塞，造成雾化中断，以致于为了避免这一问题，在实际运行中还另增加废水的预处理和浓缩、除硬除浊等工艺，带来成本的增加和系统运行的不可控。
专利CN204714546U介绍了一种用于脱硫废水烟道气蒸发的高效喷嘴，通过在喷嘴的出口设置机械雾化叶片的方式延长液滴的雾化过程，本意是通过机械雾化叶片的转动作用来破碎雾化后的小液滴，但是此法的缺陷在于：1)机械雾化本身带来的液滴破碎效果，对于粒径仅有几十微米的液滴来讲几乎作用不大；2)转动的叶片在高温、高粉尘、高起诉的烟气环境中，反而更容易出现磨损，叶片表面上尚未进入到烟道内部与高温烟气接触的湿润液滴和环境中的粉尘接触，极易导致沉积结垢，影响系统运行。
故，目前缺乏一种有效防磨损防堵塞的高效喷射雾化装置，实现脱硫废水在烟道或反应器中的有效蒸发干燥，满足所运行的环境要求并且稳定、可靠。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术中的不足，提供一种满足脱硫废水喷雾蒸发工艺运行要求的低能耗防堵型雾化喷射装置。
为实现上述目的，本发明的一种低能耗防堵型雾化喷射装置，包括进液通道、进气通道和保护风通道；
所述进液通道出口端设有内部喷嘴座，所述内部喷嘴座设有双流体喷嘴，待雾化介质流经进液通道并被双流体喷嘴雾化成滴液；
所述进气通道通入气态介质，所述气态介质通过所述进气通道和所述内部喷嘴座，将双流体喷嘴雾化的滴液送入雾化混合室，所述雾化混合室出口端设有喷嘴套头，所述喷嘴套头对通过雾化混合室的滴液进行二次雾化；
所述保护风通道设置在所述雾化混合室的外壁，所述保护风通道通入保护风并输送被二次雾化的滴液进入干燥用烟道或反应器。
优选方案为：所述保护风通道端部连通喷头扩张段，所述喷头扩张段围设在所述喷嘴套头喷口端部的外侧，预留所述保护风夹带并输送滴液前往所述干燥用烟道或反应器的流动通道形成流动保护，所述喷嘴套头不与所述干燥用烟道或反应器接触。
优选方案为：所述保护风通道的保护风通过分流件通入所述喷口扩张段；
或，所述分流件以螺纹或焊接的形式固定设置在所述雾化混合室与所述保护风通道出口端部。
优选方案为：所述喷嘴扩张段朝向出口端外扩；
或，所述喷头扩张段与所述雾化混合室同轴；
或，所述喷头扩展段与所述进液通道同轴，位于雾化混合室的两侧。
或，所述雾化混合室与所述进液通道同轴；
优选方案为：所述双流体喷嘴设置在所述内部喷嘴座的出口端，且未伸出所述内部喷嘴座的出口端；
或，所述双流体喷嘴与所述进气通道的气态介质之间不接触。
优选方案为：所述内部喷嘴座设置在所述进液通道出口端端部，通过螺纹连接或焊接在所述进液通道出口端端部的内壁；
或，所述内部喷嘴座固定连接在所述进液通道与所述进气通道上，且所述内部喷嘴座预留进气通道气态介质通向雾化混合室的通孔。
优选方案为：所述进液通道、所述进气通道和所述保护风通道同轴套设。
优选方案为：所述保护风通道的入口端的中心靠近所述内部喷嘴座的出口设置。
优选方案为：所述待雾化介质包括溶解有盐类的溶液；或，含固量≤20％的悬浮液；
或，通入所述进气通道的气态介质选用压缩空气，或蒸汽；
或，通入所述保护风通道的介质选用烟道气，或压缩空气，或蒸汽。
优选方案为：所述喷头扩张段截面为圆形或方形。
本发明的有益效果为：
一，改变喷嘴的布置方式，将需液化的液体首先经由常规双流体喷嘴正常气力雾化，而后再次经过喷嘴套头，液体与气化介质、保护风分别设置有两次不同的混合和缩径，能够充分保障液滴粒径的细度，能够在液体内部具有一定含固量时仍旧达到理想雾化效果；
二，增加保护风的设置，对整个进液通道、进气通道和保护风通道和喷嘴套头提供常态流动保护，消除了外部高温、高粉尘、高气速的工作环境所带来的喷嘴和装置内部件受磨损的可能，直接提高了设备的使用寿命和在不利工况下的适应能力；
三，双流体喷嘴设置在所述内部喷嘴座上，依次设置在装置的内部，避免了其暴露在高温烟气和干燥器的可能，从根本上杜绝了外部环境对双流体喷嘴的磨损和双立体喷嘴的堵塞；
四，喷射雾化干燥装置设置有喷头扩张段，所述喷嘴套头不直接伸入烟道或反应器内部，不直接与内部高尘环境接触，整套装置通过喷嘴扩张段与烟道或反应器连通，经由装置雾化后的液滴在保护风的夹带作用下进入烟道或干燥器，增加了双流体喷嘴和喷嘴套头的使用寿命，和整套装置的使用寿命；
五，本装置可以广泛应用于各类通向锅炉炉腔、烟气通道以及其它各类气体反应器投加液体介质，需要使得液滴迅速完成雾化干燥的场合；
六，本装置中，各通道同轴套设，使得通道更顺流，雾化更稳定，提高了雾化效果；
所述保护风通道的入口端设置在所述内部喷嘴座的出口端外侧，使得进液通道和进气通道气流更稳，只在靠近内部喷嘴座附近有压强的影响，使得进液通道和进气通道更稳定，提高了雾化效果和传输的稳定性；
所述喷头扩张段朝向出口端外扩，使得被二次雾化的滴液进入干燥用烟道或反应器后，更为扩散，从而提高了滴液被干燥的效率。
本发明中所采用的雾化方法确保了雾化后液滴的粒径和细度，提升雾化效果，同时将喷嘴与液滴要进入的环境分开，能够有效避免喷头的磨损和外部恶劣含尘环境带来的堵塞，直接延长了喷嘴的使用寿命和不同工况下的适应能力，利于节能减排。
附图说明
图1为实施例1的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明进行进一步的描述：
实施例1：
如图1所示，本发明提供了一种低能耗防堵型雾化喷射装置，该喷射雾化干燥装置安装在锅炉空预器出口与电除尘入口之间的烟道壁面，待雾化的液体主要组成为石灰石-石膏湿法脱硫废水以及部分电厂排放废水，雾化介质采用压缩空气，保护风介质就近采用锅炉的二次风。
本发明提供的一种低能耗防堵型雾化喷射装置，包括进液通道1、进气通道2和保护风通道6；所述进液通道1出口端设有内部喷嘴座3，所述内部喷嘴座3设有双流体喷嘴9，待雾化介质流经进液通道1并被双流体喷嘴9雾化成滴液；所述进气通道2通入气态介质，所述气态介质通过所述进气通道2和所述内部喷嘴座3，将双流体喷嘴9雾化的滴液送入雾化混合室，所述雾化混合室出口端设有喷嘴套头5，所述喷嘴套头5对通过雾化混合室的滴液进行二次雾化；所述保护风通道6设置在所述雾化混合室的外壁，所述保护风通道6通入保护风并输送被二次雾化的滴液进入干燥用烟道或反应器。
所述保护风通道6端部连通喷头扩张段8，所述喷头扩张段8围设在所述喷嘴套头5喷口端部的外侧，预留所述保护风夹带并输送滴液前往所述干燥用烟道或反应器的流动通道形成流动保护，所述喷嘴套头5不与所述干燥用烟道或反应器接触。
所述保护风通道6的保护风通过分流件7通入所述喷口扩张段；
所述分流件7以螺纹或焊接的形式固定设置在所述雾化混合室与所述保护风通道6出口端部。
所述喷嘴扩张段朝向出口端外扩；
所述喷头扩张段8与所述雾化混合室同轴；
所述喷头扩展段与所述进液通道1同轴，位于雾化混合室的两侧。
所述雾化混合室与所述进液通道1同轴；
所述双流体喷嘴9设置在所述内部喷嘴座3的出口端，且未伸出所述内部喷嘴座3的出口端；
所述双流体喷嘴9与所述进气通道2的气态介质之间不接触。
所述内部喷嘴座3设置在所述进液通道1出口端端部，通过螺纹连接或焊接在所述进液通道1出口端端部的内壁；
所述内部喷嘴座3固定连接在所述进液通道1与所述进气通道2上，且所述内部喷嘴座3预留进气通道2气态介质通向雾化混合室的通孔。
所述进液通道1、所述进气通道2和所述保护风通道6同轴套设。
所述保护风通道6的入口端的中心靠近所述内部喷嘴座3的出口设置。
所述待雾化介质包括溶解有盐类的溶液；或，含固量≤20％的悬浮液；
通入所述进气通道2的气态介质选用压缩空气，或蒸汽；
通入所述保护风通道6的介质选用烟道气，或压缩空气，或蒸汽。
所述喷头扩张段8截面为圆形或方形。
本装置可广泛应用于需将一定浓度的高盐分溶液或混合悬浮液喷射入锅炉炉膛、烟道或反应器等高尘环境的场所。在本装置中，待雾化的溶液首先通过气力雾化成细小的液滴进入雾化混合室，然后在环绕保护风的夹带下自喷嘴套头通过扩张段进入烟道或反应器，喷嘴本身不与烟道或反应器壁面进行接触，整套装置通过扩张段与烟道或反应器连通。
该雾化喷射装置主体由外层套管和2层同轴套设的内部套管组成，各层套管均为圆柱型管。外层管道与内层套管之间相互形成的空间为工质通道，从液体流动方向由内向外依次为进液通道1，进气通道2和保护风通道6。进液通道的出口设置有内部喷嘴座3，内部喷嘴座的尖端与进气通道壁面不接触。待雾化介质在内部喷嘴座上经双流体喷嘴气力雾化后进去雾化混合室4，雾化混合室4的出口与外部保护风通道6通过分流件7连通，连通处设置喷嘴套头5，前次雾化好的液滴在此处再次被雾化、缩径，并在环绕所述保护风的夹带下通过喷头扩张段8进入烟道，所述保护风通道设置在所述喷嘴套头外层，作为保护风的介质通过分流件后，在喷嘴套头处形成流动保护，避免喷嘴套头收到外界烟尘冲刷和磨损。
该喷射雾化干燥装置的可在装置的根部进行焊接固定，内部喷嘴座3以及喷嘴套头5通过螺纹连接或焊接的形式安装在雾化混合室4上。整套装置通过外部支架固定在烟道上。
使用时，脱硫产生的废水通过输送泵运送至喷射雾化干燥装置进液通道1入口处，作为雾化介质的压缩空气通过管路运输至进气通道2入口处，通过内部喷嘴座3上的气体通道在喷嘴处将废水雾化，生成粒径80～100μm的液滴。液滴与外部保护风通道进入的锅炉二次风在雾化混合室4的出口处再次被喷嘴套头5雾化，粒径被缩小至＜60μm。所生成的微小的液滴护风的夹带作用通过喷头扩张段8最终进入烟道，在高温烟气的作用下迅速蒸发，水分转化为水蒸气随烟气带走，废水中的盐分和其它污染物迅速干燥为细微晶体，与烟气中的粉尘一并在后续电除尘器中被捕集，收入灰仓。
本发明中所采用的雾化方法确保了雾化后液滴的粒径和细度，提升雾化效果，同时将喷嘴与液滴要进入的环境分开，能够有效避免喷头的磨损和外部恶劣含尘环境带来的堵塞，直接延长了喷嘴的使用寿命和不同工况下的适应能力，利于节能减排，也可以广泛应用于各类通向锅炉炉腔、烟气通道以及其它各类气体反应器投加液体介质，需要使得液滴迅速完成雾化干燥的场合，是在现有的以气(汽)为雾化介质的液体雾化干燥装置类型基础上所进行的发明和创造。
以上所述，仅为本发明的数种实施案例之一，并非对本发明做任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施案例揭示如上，然而并非用以限制本发明。对本领域的技术人员而言，本发明可以有各种更改和变化，凡是未脱离本发明技术方案的内容，根据本发明的技术实质对以上实施案例所做的任何简单修改、等同变化与修饰，均应属本发明技术方案范围内。
Claims (10)
1.一种低能耗防堵型雾化喷射装置，其特征在于：包括进液通道、进气通道和保护风通道；
所述进液通道出口端设有内部喷嘴座，所述内部喷嘴座设有双流体喷嘴，待雾化介质流经进液通道并被双流体喷嘴雾化成滴液；
所述进气通道通入气态介质，所述气态介质通过所述进气通道和所述内部喷嘴座，将双流体喷嘴雾化的滴液送入雾化混合室，所述雾化混合室出口端设有喷嘴套头，所述喷嘴套头对通过雾化混合室的滴液进行二次雾化；
所述保护风通道设置在所述雾化混合室的外壁，所述保护风通道通入保护风并输送被二次雾化的滴液进入干燥用烟道或反应器。
2.如权利要求1所述的低能耗防堵型雾化喷射装置，其特征在于：所述保护风通道端部连通喷头扩张段，所述喷头扩张段围设在所述喷嘴套头喷口端部的外侧，预留所述保护风夹带并输送滴液前往所述干燥用烟道或反应器的流动通道形成流动保护，所述喷嘴套头不与所述干燥用烟道或反应器接触。
3.如权利要求2所述的低能耗防堵型雾化喷射装置，其特征在于：所述保护风通道的保护风通过分流件通入所述喷口扩张段；
或，所述分流件以螺纹或焊接的形式固定设置在所述雾化混合室与所述保护风通道出口端部。
4.如权利要求2或3所述的低能耗防堵型雾化喷射装置，其特征在于：所述喷嘴扩张段朝向出口端外扩；
或，所述喷头扩张段与所述雾化混合室同轴；
或，所述喷头扩展段与所述进液通道同轴，位于雾化混合室的两侧。
或，所述雾化混合室与所述进液通道同轴。
5.如权利要求1所述的低耗能防堵型雾化喷射装置，其特征在于：所述双流体喷嘴设置在所述内部喷嘴座的出口端，且未伸出所述内部喷嘴座的出口端；
或，所述双流体喷嘴与所述进气通道的气态介质之间不接触。
6.如权利要求1-3、5任一权利要求所述的低耗能防堵型雾化喷射装置，其特征在于：所述内部喷嘴座设置在所述进液通道出口端端部，通过螺纹连接或焊接在所述进液通道出口端端部的内壁；
或，所述内部喷嘴座固定连接在所述进液通道与所述进气通道上，且所述内部喷嘴座预留进气通道气态介质通向雾化混合室的通孔。
7.如权利要求1-3、5任一权利要求所述的低耗能防堵型雾化喷射装置，其特征在于：所述进液通道、所述进气通道和所述保护风通道同轴套设。
8.如权利要求1-3、5任一权利要求所述的低能耗防堵型雾化喷射装置，其特征在于：所述保护风通道的入口端的中心靠近所述内部喷嘴座的出口设置。
9.如权利要求1-3、5任一权利要求所述的低能耗防堵型雾化喷射装置，其特征在于：所述待雾化介质包括溶解有盐类的溶液；或，含固量≤20％的悬浮液；
或，通入所述进气通道的气态介质选用压缩空气，或蒸汽；
或，通入所述保护风通道的介质选用烟道气，或压缩空气，或蒸汽。
10.如权利要求2、3、5任一权利要求所述的低能耗防堵型雾化喷射装置，其特征在于：所述喷头扩张段截面为圆形或方形。
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