一种双程回路循环冷却塔装置及控制方法

技术领域

本发明属于脱硫废水资源化处理技术领域，具体涉及一种双程回路循环冷却塔装置及控制方法。

背景技术

随着国家对环保的要求越来越高，脱硫废水的处理日益得到重视，脱硫废水处理过程中因去除硬度而加入大量的氢氧化钙（氢氧化钠），产生大量的泥浆，不仅产生很大的处理费用，而且造成固废污染、资源浪费。脱硫废水中主要盐离子为Mg2+、Ca2+、SO42-、Cl-等，主要超标污染物为悬浮物、氯化物、硫酸盐、CODcr、氟化物、总汞、硫化物、总镉、总镍和总锌等。

传统的、常规设计的脱硫废水处理工艺及设备为化学加药、沉淀软化工艺即三联箱工艺，目前该种方式已不能完全满足生产环保需要。近年来，国家、企业、环保公司不断地进行了脱硫废水零排放的实验研究和实践应用，有膜法浓缩+热法结晶、膜法浓缩分盐+热法结晶、直接蒸发结晶、高温烟道喷雾干燥、旁路低温烟道气浓缩+高温烟道喷雾干燥、旁路烟道加热+常温蒸发等等。实际的应用中，膜法浓缩、直接蒸发结晶因其高投资高运行成本已被摒弃；旁路低温烟道气浓缩+高温烟道喷雾干燥、旁路烟道加热+常温蒸发正逐步优化和进行实践，旁路低温烟道气浓缩+高温烟道喷雾干燥的蒸发塔使用雾化喷头，但经常发生结垢堵塞，仍难以实现连续运行且检修量非常大，而且运行中也必须要去除硬度，运行成本也很高；旁路烟道加热+常温蒸发的蒸发塔使用大流量喷头，解决了喷头堵塞问题，加热后的废水靠常温机力冷却塔循环进行蒸发。

但正常的机力冷却塔是从塔体上部进行配水，从上而下喷淋，其过程是单流程，而且由于需要将废水蒸发浓缩到含固量很高而且固体晶体颗粒较大的程度，加上废水的高粘性，需大孔径喷头才得以保持喷头不堵塞，喷出的废水水流较大，与冷风进行热交换的面积小，造成换热效率低下，设备需要做得很大才能保证效果，增加了投资。

为了解决以上所提出的脱硫废水处理过程中冷却塔存在的缺陷和不足，使装置适用于固含量高、水中颗粒物大、粘性大、易结垢的冷却水系统和脱硫废水常温蒸发系统，减小装置占地面积，提高工作效率，节省人力资金，从而提供一种双程回路循环冷却塔装置及控制方法。

发明内容

本发明解决的技术问题在于现有技术中冷却塔是从塔体上部进行配水，从上而下喷淋，其过程是单流程，而且由于需要将废水蒸发浓缩到含固量很高而且固体晶体颗粒较大的程度，加上废水的高粘性，需大孔径喷头才得以保持喷头不堵塞，喷出的废水水流较大，与冷风进行热交换的面积小，造成换热效率低下，设备需要做得很大才能保证效果，增加了投资，从而提供一种双程回路循环冷却塔装置及控制方法。

为了解决上述现有技术存在的问题，本发明提供如下技术方案：一种双程回路循环冷却塔装置，包括塔体，塔体一端设置有进水口，另一端设置有出风口，所述的进水口通过配水管连接着若干个喷嘴，塔体的底部设置有进风口。

喷嘴垂直安装于塔体的底部，相邻喷嘴的间距不小于100mm。

进风口为百叶窗式进风口，进风口环状围绕塔体设置。

出风口连接着抽风机。

塔体内不安装填料。

利用上述装置实现冷却废水的控制方法：

S1、废水在塔体外加热处理，经升压泵加压，输送到塔体；

S2、配水管将废水分配至喷嘴，由喷嘴喷出废水水柱；

S3、冷风由进风口输入，经出风口排出；

S4、废水降温后落入塔体下部的循环水池。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

本发明应用于电力、冶金等行业的脱硫废水零排放工艺中，提供一种双程回路循环冷却塔装置，利用该装置，将旁路烟道加热+常温蒸发工艺中的冷却塔蒸发换热效率提高至少1倍，大大减小和设备直径和高度、减小了占地面积，使冷却塔的投资降低。本发明装置使用运行中对废水中颗粒物要求低，可以在5%的固含量、200µm粒径颗粒物的条件下正常运行，适用于固含量高、水中颗粒物大、粘性大、易结垢的冷却水系统和脱硫废水常温蒸发系统。

附图说明

图1为本发明的装置结构示意图；

图2为配水管结构示意图；

其中，抽风机1，出风口2，塔体3，进风口4，喷嘴5，配水管6，进水口7。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式只是本发明的一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明申请的实施方式，对于所属本领域的技术人员，做出的若干改变和改进等，所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

结合本发明的附图1和附图2，本发明提供一种双程回路循环冷却塔装置，包括：抽风机1，出风口2，塔体3，进风口4，喷嘴5，配水管6，进水口7。一种双程回路循环冷却塔装置，包括塔体3，塔体3的一端设置有进水口7，塔体 3的另一端设置有出风口2，塔体3的底部设置有进风口4，所述的进水口7通过配水管6连接着若干个喷嘴5。塔体3内不安装填料，不安装填料避免了塔体3内填料结垢堵塞，造成冷却塔热交换效率降低。

废水经过加热处理，再通过升压泵加压后，将废水通过进水口7输送到塔体3内。废水通过配水管6进行分配，可以使废水达到均匀分配，废水均匀分配到喷嘴5处。塔体3进水口7压力为喷嘴5喷水达到最高点的1.1-1.2倍。

所述的喷嘴5垂直地面安装，保持了喷嘴5喷出的废水水柱在到达废水喷出后最高点时，喷出的废水水柱总体倾斜度不大。喷嘴5喷出的废水水柱从喷嘴5喷出后达到废水水柱最高点后，再从最高点散开落下，废水水柱在下落过程中能够形成为不规则的水滴、断续水柱、非连续水幕等形状，保证废水落到塔体3的底部后形成的覆盖范围不大。否则安装在塔体3底部的各个喷嘴5之间相互影响太大，容易引起冷风分布不均匀，导致热交换效率下降。相邻的两个喷嘴5之间的间距不小于100mm时，喷嘴5喷出的废水水柱最高点的水平投影保持在相邻2个喷嘴间距的30-50%，能够满足正常的工作要求。喷嘴5喷出的废水水柱高度保持在3-5m，当喷嘴5喷出的废水水柱超过5m时，热交换效率增加并不明显。并且，在喷嘴5喷出废水水柱时，在喷嘴5的小范围内形成负压，吸引冷风进行运动，加速与加热后的废水进行热交换，提高了热交换效率。

进风口4为百叶窗式进风口，进风口4环状围绕塔体3设置。所述的出风口2连接着抽风机1。冷风从环状围绕塔体3底部设置的进风口4进入，冷风从下往上运动，与热水形成的水柱进行一上一下两次热交换，形成了双程回路冷却，冷风升温后通过出风口2排出，热水降温后落入塔体3下部的循环水池中。

废水从喷嘴5喷出形成废水水柱，由于失压和重力的作用，废水水柱速度不断减小，最终废水水柱向上的流速为零，在重力的作用下废水水柱进行自由落体运动，其运动过程大致是废水水柱上升过程的反向运动过程。然而由于废水水柱受吸入冷风的偏流扰动影响，下落的废水水流不再成为规则的废水水柱，而是形成不规则的废水水滴、断续废水水柱、非连续废水水幕等形状。这种不规则的废水形状，加大了与冷风的热交换接触面积，进一步提高了换热效率。

废水在热交换过程中，是以水柱、水滴、非连续水幕等形式存在，由于干燥冷风和废水等饱和蒸气压不同，存在自然蒸发、机械通风加快蒸发、风吹损失等综合蒸发现象，废水得到浓缩，直至废水浓度达到结晶饱析出盐分并且对固体再浓缩，利用脱水机械将部分固体排除。配合废水的升温系统、脱水系统，最终系统达到固液平衡，连续进行升温、浓缩、脱水、循环整个过程。本装置双程回路热交换，与冷风的热交换相比从塔体上部淋水的单程热交换有提高了热交换效率。本装置适用于固含量高、水中颗粒物大、粘性大、易结垢的冷却水系统和脱硫废水常温蒸发系统。

本发明的具体工作过程如下所示：废水在塔体3外进行加热处理，然后通过升压泵加压，将废水通过进水口7输送到塔体3内。废水在进入塔体3内之后，利用配水管6将输送到塔体3内的废水进行集中分配，将废水均匀分配到喷嘴5处。而且，由于喷嘴5垂直地面安装，相邻的两个喷嘴5之间的间距不小于100mm，能够保持喷嘴5喷出的废水水柱在到达废水喷出后最高点时，喷出的废水水柱总体倾斜度不大。并且，喷嘴5喷出废水水柱时，在喷嘴5的小范围内形成负压，吸引冷风进行运动，加速与加热后的废水进行热交换，提高了热交换效率。冷风从塔体3底部环状设置的百叶窗式进风口4进入，冷风由下向上运动与热水形成的水柱进行一上一下两次热交换，形成了双程回路冷却，冷风升温后通过出风口2排出，热水降温后落入塔体3下部的循环水池中。废水在换热加热过程中，是以水柱、水滴、非连续水幕等形式存在，由于干燥冷风和废水等饱和蒸气压不同，存在自然蒸发、机械通风加快蒸发、风吹损失等综合蒸发现象，废水得到浓缩，直至废水浓度达到结晶饱析出盐分并且对固体再浓缩，利用脱水机械将部分固体排除。配合废水的升温系统、脱水系统，最终系统达到固液平衡，连续进行升温、浓缩、脱水、循环整个过程。

现有技术中冷却塔是从塔体3上部进行配水，从上而下喷淋，其过程是单流程，而且由于需要将废水蒸发浓缩到含固量很高而且固体晶体颗粒较大的程度，加上废水的高粘性，需大孔径喷头才得以保持喷头不堵塞，喷出的废水水流较大，与冷风进行热交换的面积小，造成换热效率低下，设备需要做得很大才能保证效果，增加了投资。而本发明塔体3内不安装填料，塔体3不使用填料，避免了填料结垢堵塞造成效率降低。同时双程回路的进行与冷风的热交换相比从塔体上部淋水的单程热交换有提高了效率。本发明装置使用运行中对废水中颗粒物要求低，可以在5%的固含量、200µm粒径颗粒物的条件下正常运行，适用于固含量高、水中颗粒物大、粘性大、易结垢的冷却水系统和脱硫废水常温蒸发系统。并且本发明将冷却塔蒸发换热效率提高至少1倍，大大减小和设备直径和高度、减小了占地面积，使冷却塔的投资降低，节省了大量的人力资金。

本发明以上所述，仅为本发明申请结合附图所示的优选实施方式，但并非用于对本发明申请保护范围的限制，应当指出，对于所属本领域的技术人员来说，在不脱离本发明整体构思的前提下，本领域技术人员在不需要付出创造性劳动所做出的任何修改、等同替换、改进等，这些均应包含在本发明申请的保护范围之内。