技术领域
[0001] 本
发明涉及喷枪及烟道蒸发装置技术领域，是一种喷枪及适用于脱硫废水烟道蒸发装置。
背景技术
[0002] 发电行业是工业用水大户，随着水资源的日益短缺，火
力发电行业水资源的供需矛盾将更加突出。在我国仍以火力发电为主的电力结构中，特别在北方缺
煤、少水的地区，缺水将会成为制约电力发展的首要因素。随着国家《节约
能源法》、《环境保护法》和相应的用水、排水收费政策的颁布，对火电厂用、排水量和水质都有严格的指标限制。从可持续发展的
角度考虑，火力发电企业实施节水减排和“零排放”势在必行。
[0003] 石灰石-
石膏湿法脱硫工艺因其脱硫效率高、技术成熟度高等优势，在我国燃煤电厂中得到广泛应用，约占工业脱硫总量的90%以上。湿法脱硫工艺废水主要来自石膏脱水系统和冲洗水系统，一般而言，脱硫系统工艺处于火
电机组全厂水务系统的末端，水质条件复杂，且易受
锅炉燃烧煤种、机组负荷
波动等因素影响。因此，脱硫废水具有高悬浮物、高含盐量以及
腐蚀性强等特点，即使经过常规处理，悬浮物、COD、重金属、氯离子等仍经常超标，影响其
回收利用。随着国家对水资源的重视以及日益严峻的环保形势，脱硫废水零排放已经成为影响燃煤电厂生存和发展的重要因素。
[0004] 目前，主要的零排放技术包括：灰场/煤场喷洒（易造成污染）、排入湿式除渣系统（易酸腐蚀设备，废水耗量小只能利用一部分，还需考虑剩余废水的处理）、蒸发塘蒸发（主流之一，系统成本低但占地面积大）、烟道雾化蒸发（主流之一，工艺简单成本低）、预处理+蒸发结晶（接近主流，成本高）。
[0005] 脱硫废水烟道蒸发工艺将脱硫废水送至
空气预热器与电
除尘器之间的烟道内，使用
喷嘴将废水雾化，利用烟气将废水蒸发，蒸发后残留的固体物质随飞灰一起被
电除尘器收集，但该方法需要脱硫废水在进入除尘器
电极前完全蒸发，并且控制烟气
温度高于酸
露点温度，否则会对除尘器电极板造成腐蚀，因此需要对废水在烟道内的蒸发过程进行比较精确的控制；现有应用于脱硫废水烟道蒸发系统中的喷枪由于喷嘴工作能力和布置的局限，所喷出的
流体只能与部分烟气掺混，形成局部烟气湿度过大，烟气湿度增大会导致除尘器局部积泥；脱硫废水中含有大量的可溶性盐，由于烟气温度较高，会对喷嘴产生加热导致可溶性盐在喷嘴出口
结垢形成堵塞；若喷嘴在不运行时，易积灰形成堵塞。
发明内容
[0006] 本发明提供了一种喷枪及适用于脱硫废水烟道蒸发装置，克服了上述
现有技术之不足，其能有效解决现有脱硫废水烟道蒸发工艺对废水在烟道内的蒸发过程需进行比较精确的控制；现有应用于脱硫废水烟道蒸发系统中的喷枪易造成除尘器局部积泥、在喷嘴出口易结垢和积灰形成堵塞的问题。
[0007] 本发明的技术方案之一是通过以下措施来实现的：一种喷枪，包括喷枪本体；在喷枪本体的左部分别设有与喷枪本体的腔体相连通的进液端和进气端，在喷枪本体的右端底部设有出汽端，在喷枪本体的出汽端上固定连接有上大下小的锥形
雾化喷嘴，在位于进气端右方的喷枪本体的外侧固定连接有密封夹套，密封夹套与喷枪本体之间形成夹套腔，在密封夹套的左端设有与夹套腔相通的进气端，在密封夹套的右端底部外周上对称安装有至少四个与夹套腔相通的空气喷嘴。
[0008] 下面是对上述发明技术方案之一的进一步优化或/和改进：上述在密封夹套的右端底部外周上对称安装有六个与夹套腔相通的空气喷嘴。
[0009] 上述空气喷嘴与喷枪本体的锥形雾化喷嘴的中
心轴之间的夹角为10度至20度。
[0010] 本发明的技术方案之二是通过以下措施来实现的：一种使用喷枪的适用于脱硫废水烟道蒸发装置，包括喷枪、烟道、除尘器、脱硫吸收塔、废水缓冲罐、压缩空气缓冲罐和烟囱；在烟道的左部外壁上沿圆周对称分布有喷枪，喷枪本体的进液端和进气端分别位于烟道外，喷枪本体的出汽端位于烟道内，压缩空气缓冲罐的出气端分别与喷枪本体的进气端通过进气管连接在一起，在进气管与对应密封夹套的进气端之间连接有旁通管，废水缓冲罐的出液端分别与喷枪本体的进液端通过进液管连接在一起，烟道的出气端与除尘器的进气端通过第一管线连接在一起，除尘器的出气端与脱硫吸收塔的进气端通过第二管线连接在一起，脱硫吸收塔的出气端与烟囱的进气端通过第三管线连接在一起，在进液管上固定安装有过滤
增压装置，在旁通管上固定安装有
阀门。
[0011] 下面是对上述发明技术方案之二的进一步优化或/和改进：上述在脱硫吸收塔的外侧有石膏脱水装置和废水罐；在脱硫吸收塔的上部设有进液端，在脱硫吸收塔的进液端上连接有脱硫剂水溶液管，在脱硫吸收塔的下部分别设有出液端和循环液出液端，在脱硫吸收塔的循环液出液端与脱硫剂水溶液管之间连接有循环液上液管，在循环液上液管上分别固定安装有过滤增压装置和阀门，脱硫吸收塔的出液端与石膏脱水装置的进料端通过第四管线连接在一起，在石膏脱水装置的固相出料端上连接有第一出料管，石膏脱水装置的液相出料端与废水罐的进液端通过第五管线连接在一起，在第五管线与循环液上液管之间连接有回液管，在回液管和脱硫剂水溶液管上分别固定安装有阀门，废水罐的出液端与废水缓冲罐的进液端通过第六管线连接在一起。
[0012] 上述在压缩空气缓冲罐的进气端上连接有来气管，在来气管上固定安装有
过滤器，在过滤器与压缩空气缓冲罐之间的来气管上固定安装有空气
压缩机。
[0013] 上述在进气管上分别固定安装有调节阀和
截止阀，在进液管上分别固定安装有调节阀和截止阀。
[0014] 上述在烟道的外壁上沿圆周对称固定安装有至少十二个的喷枪；或/和，在除尘器的底部设有固相出料端，在除尘器的固相出料端上连接有第二出料管，在第二出料管上固定安装有阀门。
[0015] 本发明结构合理而紧凑，使用方便，通过包括喷枪、烟道、除尘器、脱硫吸收塔、废水缓冲罐、压缩空气缓冲罐和烟囱的配合使用，大大降低了现有喷枪在脱硫废水烟道蒸发系统中造成的除尘器局部积泥、在喷嘴出口易结垢和积灰形成堵塞的问题，具有安全可靠、脱硫效果好和烟道内的蒸发过程易于控制的特点，方便了操作，提高了工作效率，降低了生产成本。
附图说明
[0016] 附图1为
实施例1的主视局部透视放大结构示意图。
[0017] 附图2为实施例1中喷枪上连接有进液管和进气管的主视局部透视放大结构示意图。
[0018] 附图3为实施例1中A处的仰视放大结构示意图。
[0019] 附图4为实施例1中A处密封夹套上安装有空气喷嘴的右视放大结构示意图。
[0021] 附图中的编码分别为：1为喷枪本体，2为锥形雾化喷嘴，3为密封夹套，4为夹套腔，5为空气喷嘴，6为烟道，7为除尘器，8为脱硫吸收塔，9为废水缓冲罐，10为压缩空气缓冲罐，
11为烟囱，12为进气管，13为旁通管，14为进液管，15为第一管线，16为第二管线，17为第三管线，18为过滤增压装置，19为阀门，20为石膏脱水装置，21为废水罐，22为脱硫剂水溶液管，23为循环液上液管，24为第四管线，25为第一出料管，26为第五管线，27为回液管，28为第六管线，29为来气管，30为过滤器，31为空气压缩机，32为调节阀，33为截止阀，34为第二出料管，ɑ为夹角。
具体实施方式
[0022] 本发明不受下述实施例的限制，可根据本发明的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。
[0023] 在本发明中，为了便于描述，各部件的相对
位置关系的描述均是根据
说明书附图1的布图方式来进行描述的，如：前、后、上、下、左、右等的位置关系是依据说明书附图1的布图方向来确定的。
[0024] 下面结合实施例及附图对本发明作进一步描述：实施例1，如附图1、2、3、4所示，该喷枪包括喷枪本体1；在喷枪本体1的左部分别设有与喷枪本体1的腔体相连通的进液端和进气端，在喷枪本体1的右端底部设有出汽端，在喷枪本体1的出汽端上固定连接有上大下小的锥形雾化喷嘴2，在位于进气端右方的喷枪本体1的外侧固定连接有密封夹套3，密封夹套3与喷枪本体1之间形成夹套腔4，在密封夹套3的左端设有与夹套腔4相通的进气端，在密封夹套3的右端底部外周上对称安装有至少四个与夹套腔4相通的空气喷嘴5。这样，根据喷嘴降压增速原理，空气喷嘴5出口气流速度势必大于锥形雾化喷嘴2，空气气流（实质上是具有冲击能力的空气气流，也可称为冲击气流）能够对脱硫废水雾化流体（空心锥）形成冲击、干扰，扩大脱硫废水雾化流体的喷洒面积，加快脱硫废水雾化液滴与烟气的掺混，并能够通过冲击作用促进雾化液滴的破裂有利于烟气掺混，具有缩短掺混时间，削弱烟气局部湿度过大的优势。
[0025] 可根据实际需要，对上述实施例1作进一步优化或/和改进：如附图3所示，在密封夹套3的右端底部外周上对称安装有六个与夹套腔4相通的空气喷嘴5。
[0026] 如附图4所示，空气喷嘴5与喷枪本体1的锥形雾化喷嘴2的中心轴之间的夹角α为10度至20度。这样，空气喷嘴5喷出的空气能够对脱硫废水雾化流体（空心锥）形成冲击、干扰，扩大脱硫废水雾化流体的喷洒面积，加快脱硫废水雾化液滴与烟气的掺混。
[0027] 实施例2，如附图1、2、3、4、5所示，该使用喷枪的适用于脱硫废水烟道6蒸发装置，包括喷枪、烟道6、除尘器7、脱硫吸收塔8、废水缓冲罐9、压缩空气缓冲罐10和烟囱11；在烟道6的左部外壁上沿圆周对称分布有喷枪，喷枪本体1的进液端和进气端分别位于烟道6外，喷枪本体1的出汽端位于烟道6内，压缩空气缓冲罐10的出气端分别与喷枪本体1的进气端通过进气管12连接在一起，在进气管12与对应密封夹套3的进气端之间连接有旁通管13，废水缓冲罐9的出液端分别与喷枪本体1的进液端通过进液管14连接在一起，烟道6的出气端与除尘器7的进气端通过第一管线15连接在一起，除尘器7的出气端与脱硫吸收塔8的进气端通过第二管线16连接在一起，脱硫吸收塔8的出气端与烟囱11的进气端通过第三管线17连接在一起，在进液管14上固定安装有过滤增压装置18，在旁通管13上固定安装有阀门19。这样，通过包括喷枪、烟道6、除尘器7、脱硫吸收塔8、废水缓冲罐9、压缩空气缓冲罐10和烟囱11的配合使用，大大降低了现有喷枪在脱硫废水烟道6蒸发系统中造成的除尘器7局部积泥、在喷嘴出口易结垢和积灰形成堵塞的问题，具有安全可靠、脱硫效果好和烟道6内的蒸发过程易于控制的特点，方便了操作，提高了工作效率，降低了生产成本。
[0028] 可根据实际需要，对上述实施例2作进一步优化或/和改进：如附图5所示，在脱硫吸收塔8的外侧有石膏脱水装置20和废水罐21；在脱硫吸收塔8的上部设有进液端，在脱硫吸收塔8的进液端上连接有脱硫剂水溶液管22，在脱硫吸收塔8的下部分别设有出液端和循环液出液端，在脱硫吸收塔8的循环液出液端与脱硫剂水溶液管
22之间连接有循环液上液管23，在循环液上液管23上分别固定安装有过滤增压装置18和阀门19，脱硫吸收塔8的出液端与石膏脱水装置20的进料端通过第四管线24连接在一起，在石膏脱水装置20的固相出料端上连接有第一出料管25，石膏脱水装置20的液相出料端与废水罐21的进液端通过第五管线26连接在一起，在第五管线26与循环液上液管23之间连接有回液管27，在回液管27和脱硫剂水溶液管22上分别固定安装有阀门19，废水罐21的出液端与废水缓冲罐9的进液端通过第六管线28连接在一起。这样，可向脱硫剂水溶液管22内注入脱硫剂水溶液，然后进入脱硫吸收塔8中对烟气进行脱硫。石膏脱水装置20可为现有公知公用的固液分离装置。
[0029] 如附图5所示，在压缩空气缓冲罐10的进气端上连接有来气管29，在来气管29上固定安装有过滤器30，在过滤器30与压缩空气缓冲罐10之间的来气管29上固定安装有空气压缩机31。这样，过滤器30可以过滤空气中的杂质。
[0030] 如附图5所示，在进气管12上分别固定安装有调节阀32和截止阀33，在进液管14上分别固定安装有调节阀32和截止阀33。
[0031] 如附图5所示，在烟道6的外壁上沿圆周对称固定安装有至少十二个的喷枪；或/和，在除尘器7的底部设有固相出料端，在除尘器7的固相出料端上连接有第二出料管34，在第二出料管34上固定安装有阀门19。这样，根据喷嘴降压增速原理，空气喷嘴5出口气流速度势必大于锥形雾化喷嘴2，空气气流（实质上是具有冲击能力的空气气流，也可称为冲击气流）能够对脱硫废水雾化流体（空心锥）形成冲击、干扰，扩大脱硫废水雾化流体的喷洒面积，加快脱硫废水雾化液滴与烟气的掺混，并能够通过冲击作用促进雾化液滴的破裂有利于烟气掺混，具有缩短掺混时间，削弱烟气局部湿度过大的优势。
[0032] 相关术语解释脱硫废水：电厂脱硫后需要进行处理的废水，含有大量污染物。悬浮物和可溶性盐的含量高，呈弱酸性，还含有汞、铬、镉、铅、砷等重金属物质。同时对金属设备具有腐蚀性；
脱硫废水零排放：随着国家对水资源的重视以及日益严峻的环保形势，脱硫废水不能直接排放到环境中，通过一系列工艺流程将废水中的污染物
固化分离，水分随烟气排大气，实现零排放。
[0033] 烟道6蒸发技术：现有烟道6蒸发技术采用雾化喷嘴将脱硫废水进行雾化，喷入空预器与电除尘器7之间的烟道6中，利用烟气余热将雾化后的废水蒸干，废水中的污染物转化为结晶物或盐类，随飞灰一起被除尘器7捕集，进入除尘器7灰斗随干灰排出系统。水分被烟气加热蒸发成水
蒸汽构成烟气的一部分，与烟气一起排放。烟道6蒸发工艺流程简单，投资运行成本较低。
[0034] 喷枪：本发明中的喷枪本体1可为双流体雾化喷枪，雾化喷嘴的载体。双流体为脱硫废水和压缩空气。大致工质流程为：压缩空气和脱硫废水分别从两个进口进入喷枪，喷枪中有混合汽室，压缩空气与脱硫废水混合后经雾化喷嘴排出，一个系统中会布置多个喷枪。
[0035] 雾化喷嘴：实质上就是喷嘴，利用降压
加速原理的通道（通流）装置。具有一定压力的空气和废水混合物流
过喷嘴时会产生降压加速的效应，以较高的流速从喷嘴喷出。由于是气/汽混合物，所以形成雾状流体，喷出形成的轮廓为空心锥形。
[0036] 空气喷嘴5：单独加速空气的喷嘴，空气流经喷嘴时降压加速，以高速流出喷嘴。
[0037] 过滤增压装置18：可为过滤装置和增压装置的结合体，也可为过滤装置和增压装置
串联使用。
[0038] 空气压缩机31：向喷枪提供压缩空气的设备。
[0039] 本发明在大唐环境公司以某电厂300MW 机组为应用背景，运行结果表明其对于
粉煤灰的物性和综合利用不会产生影响，计算得烟气湿度增加0.42%，烟气温度下降6℃，烟气仍然处于不饱和状态，不会腐蚀烟道6和除尘器7；以某300MW 机组为例进行了脱硫废水烟道6处理技术的分析，结果表明雾化喷嘴选择最大粒径小于109μm，90%的脱硫废水量雾化粒径在 90μm以内，烟气温度由144℃下降到140℃，高于酸露点温度130℃；烟气中水蒸气的体积分数由5.78%升高到6.02%，采用烟道6蒸发处理方案，具有一定节水潜力。本发明可在进气管12与旁通管13之间的位置安装三通，密封夹套3的右端在雾化喷嘴位置转向，形成管道弯头式，然后在密封夹套3的右端底部外周上对称安装六个与夹套腔4相通的空气喷嘴5，每个空气喷嘴5轴向中心线与雾化喷嘴轴向中心线成成10度至20度夹角。
[0040] 本发明的有益效果（1）压缩空气另一部分通过旁通管13进入密封夹套3与喷枪本体1之间形成的夹套腔4内，空气导热性能较差，常作为隔
热层。因而，夹套腔4内的空气能够有效削弱烟气与脱硫废水的换热，对脱硫废水起到保温作用（该保温作用是避免脱硫废水的温度明显升高）。这样能够有效降低脱硫废水中的可溶性盐在喷枪本体1上的锥形雾化喷嘴2出口结垢的程度。
[0041] （2）由于一部分压缩空气在喷枪本体1的腔体内与脱硫废水混合（脱硫废水消耗了一部分空气的压力），所以喷枪本体1内的压力是低于夹套腔4内的压力，这使得空气喷嘴5上的前后压力差大于锥形雾化喷嘴2，同时烟气对空气加热，使得空气温度略有上升，
焓值有所增加。根据喷嘴降压增速原理，空气喷嘴5出口气流速度势必大于锥形雾化喷嘴2，空气气流（实质上是具有冲击能力的空气气流，也可称为冲击气流）能够对脱硫废水雾化流体（空心锥）形成冲击、干扰，扩大脱硫废水雾化流体的喷洒面积，加快脱硫废水雾化液滴与烟气的掺混，并能够通过冲击作用促进雾化液滴的破裂有利于烟气掺混，具有缩短掺混时间，削弱烟气局部湿度过大的优势。
[0042] 以上技术特征构成了本发明的实施例，其具有较强的适应性和最佳实施效果，可根据实际需要增减非必要的技术特征，来满足不同情况的需求。
[0043] 本发明实施例的使用过程：工作时，将本发明的烟道6与锅炉的出烟通道连接在一起，锅炉出来的烟气进入烟道6中，脱硫废水通过进液管14进入喷枪本体1的腔体内，压缩空气一部分通过进气管12进入喷枪本体1的腔体内，压缩空气另一部分通过旁通管13进入密封夹套3与喷枪本体1之间形成的夹套腔4内，喷枪本体1腔体内的脱硫废水和压缩空气由锥形雾化喷嘴2喷出，夹套腔4内的压缩空气由空气喷嘴5喷出，与烟道6中的烟气充分掺混后进入除尘器7中，经除尘器7除尘后的烟气进入脱硫吸收塔8中，与从上部喷淋下来的脱硫剂水溶液逆流
接触后脱硫，脱硫后的烟气经烟囱11排出，脱硫后的固相连同一部分脱硫废水进入石膏脱水装置20中进行固液分离，分离后的固相通过第一出料管25排出，分离后的脱硫废水的一部份通过回液管27和循环液上液管23重新进入脱硫吸收塔8中循环使用，分离后的脱硫废水的另一部份依次经废水罐21、过滤增压装置18和废水缓冲罐9，再通过进液管14进入喷枪本体1的腔体内，外界空气依次经过滤器30和空气压缩机31进入压缩空气缓冲罐10中，压缩空气缓冲罐10中的压缩空气一部分通过进气管12进入喷枪本体1的腔体内，压缩空气另一部分通过旁通管13进入密封夹套3与喷枪本体1之间形成的夹套腔4内。
