一种高COD含盐废水焚烧除盐冷却装置
技术领域
本实用新型涉及一种高COD含盐废水焚烧除盐冷却装置，属于污水处理技术领域。
背景技术
目前，在化工、制药、焦化等领域的生产过程中，通常会产生大量的高COD含盐废水，这些废水如果直排会对水体和土壤造成严重的危害，导致植物死亡和土壤板结、加剧土地沙漠化、破坏区域生态系统，因此必须将其进行减害化处理。传统的高COD含盐废水处理方法是将废水焚烧以除去其中的有机物，烟气经降温除盐，达标排放。
本公司所产生的高COD含盐废水中，盐的主要成分是硫酸钠和氯化钠。在实际的废水处理过程中发现，高COD含盐废水经与釜残、天然气在980 ℃温度下一同焚烧后，焚烧尾气中含有熔融状态盐(氯化钠熔点801℃、硫酸钠熔点884℃)，这样的烟气在后续余热锅炉及管道内遇冷凝结成固态，附着于管道内壁上；而这种熔融状态冷凝析出的固体盐与蒸发结晶后析出的固体盐状态不同，熔融状态冷凝析出的固体盐容易结块、无固定晶型且硬度很高，极易造成余热锅炉及管道的堵塞，清理十分困难，极大的增加了设备维护成本和工人劳动强度。
因此，如何解决熔融盐冷却后的固化问题，成为解决制约废水焚烧处理工艺发展和扩大处理量的关键。
实用新型内容
为解决现有技术存在的上述问题，本实用新型的目的在于提供一种高 COD含盐废水焚烧除盐冷却装置。
为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：
一种高COD含盐废水焚烧除盐冷却装置，包括壳体、设置在壳体内部的冷却组件和除盐组件、设置在壳体下方的接收组件、设置在壳体顶部的汽液分离器；所述壳体一端设置烟气入口、另一端相对设置烟气出口；
所述冷却组件包括沿壳体长度方向均匀布置的若干组换热盘，换热盘为两个圆弧形的盘体相对扣合而成，其盘体表面与高温烟气的流动方向相垂直；换热盘顶部的汽液出口通过管道连接汽液分离器的汽液入口，换热盘底部的进水口通过管道连接汽液分离器的液体出口，冷却介质在换热盘腔体内流动；在换热盘的中心处还开设有与换热盘内腔不连通的轴孔；
所述除盐组件包括刮板和用于驱动刮板转动的驱动系统；所述刮板设置在换热盘的前后两个端面上，其中心套装在传动轴上并固定，可随传动轴转动；所述刮板包括以传动轴为中心周向均布的三个叶片，在叶片底部连接有刮刀，刮刀与换热盘的盘面紧密接触，刮刀下缘为与换热盘表面相配适的弧形，刮刀的开刃方向与传动轴的转动方向相同。
本实用新型的进一步改进在于：所述换热盘上设置一个进水口、三个汽液出口；所述进水口通过进水支管连接介质输送管，介质输送管的另一端连接汽液分离器的液体出口；所述的三个汽液出口分别连接一汽液排出支管，汽液支管汇接汽液排出总管，汽液排出总管的另一端连接汽液分离器的汽液入口。
本实用新型的进一步改进在于：所述每个换热盘的进水支管上设置流量调节阀，该换热盘的汽液排出支管上设置压力联锁和温度联锁，进入换热盘的水流量与蒸汽管路的压力、温度联锁控制。
本实用新型的进一步改进在于：所述若干组换热盘沿壳体高度方向交错布置，相邻两组换热盘分别位于壳体的上部和下部。
本实用新型的进一步改进在于：所述每组换热盘由并排设置的两个换热盘组成，两个换热盘的宽度之和略小于壳体的宽度。
本实用新型的进一步改进在于：所述汽液分离器底部还设有补水口，补水口通过补水管与软化水输送管路相连接，在补水管上设置有补水泵。
本实用新型的进一步改进在于：所述汽液分离器上还设置有液位联锁，液位联锁与补水泵联锁控制。
本实用新型的进一步改进在于：所述接收组件包括锥形斗和螺旋输送机；锥形斗的顶部与壳体内腔相连通、其底部设置由可开闭的出料口，出料口连接螺旋输送机的进料口，螺旋输送机的放料口下设置用于运输固体盐的推车。
由于采用了上述技术方案，本实用新型取得的技术进步是：
本实用新型提供了一种高COD含盐废水焚烧除盐装置，结构简单、设计合理，解决了高温烟气中熔融盐析出堵塞换热器列管的问题，实现了高温烟气的快速降温，同时有效回收了高温烟气热量，在给烟气有效降温的同时副产0.4MPa蒸汽约1.5t/h。
原处理装置在使用时通过立式循环水换热器换热时，没有能量的回收，白白浪费了很多热量。本实用新型采用圆弧形的换热盘，换热面积大，换热效率高；圆弧形换热盘配以锋利的刮刀，将附着固体盐立即清除，不在换热盘表面堆积、不影响换热效果，从而降低烟气热量的损耗，使其得到充分回收。由于本实用新型装置的换热效果显著优于原处理装置，因而可替代原处理装置中的沉降室、余热锅炉、空气换热器和半干式急冷塔装置四个冷却换热装置，大大减少了设备和管道的数量和占地面积，节省设备投资。
原处理装置的运行期间，需要不断通过人工重锤除盐方式(高温烟气经过立式循环水换热器管程，换热管直径DN50，共计57根换热管，通过一个重锤提高后、利用重力分别定期清理这57根管子，以除去附着在管壁的盐、延长运行时间)在循环水换热器进行除盐，工作量和工作强度很大。而本实用新型装置显著降低了工人的劳动强度，一方面，装置采用中控主机自动控制，自动化程度高；另一方面，本装置在换热过程中自动除盐，不易在换热盘外壁凝结，无需再定期人工清理除盐，减少了检修和维修。
随着运行时间的推移，原处理装置至少一个月停炉一次，来对沉降室、余热锅炉及其连接管路进行一次清理，才能继续保证换热冷却效果，十分麻烦；而且频繁停炉会损害焚烧炉，降低焚烧炉的使用寿命。本实用新型装置运行简便，换热与除盐过程并行，无需在额外停炉清理，可实现工厂含盐废水的连续化处理，更加适合工业化大规模使用。
附图说明
图1为本实用新型的整体结构示意图；
图2为本实用新型换热盘进出水的仪表控制示意图；
图3为壳体部分的左视示意图；
图4为壳体部分的右视示意图；
图5为壳体内部的左视示意图；
图6为壳体内部的右视示意图；
图7为直线型刮板的结构示意图；
图8为弧线形刮板的结构示意图；
图9为曲线型刮板的结构示意图；
图中的实线为管道连接关系，双点划线为信号传输连接关系；
图中，1-壳体，11-烟气入口，12-烟气出口，2-换热盘，21-进水支管， 22-汽液排出支管，23-压力联锁，24-流量调节阀，25-温度联锁，31-驱动电机，32-减速器，33-第一传动轴组，34-第二传动轴组，35-刮板，4-汽液分离器，41-汽液排出总管，42-介质输送管，43-介质循环泵，44-液位联锁， 45-补水管，46-补水泵，51-锥形斗，52-观察视窗，53-螺旋输送机，54-推车。
具体实施方式
下面通过参考附图来详细说明本实用新型。
一种高COD含盐废水焚烧除盐冷却装置，包括壳体1、冷却组件、除盐组件、接收组件和汽液分离器4。所述冷却组件和除盐组件设置于壳体1 的内部，冷却组件用于对高温烟气降温、使熔融盐固化析出，除盐组件用于将冷凝于冷却组件上的固体盐刮除；所述接收组件设置于壳体1的下方，用于接收刮除掉落的固体盐；所述汽液分离器4设置于壳体1的上方，用于为冷却组件提供循环冷却水、并分离产生蒸汽。
下面结合附图对高COD含盐废水焚烧除盐冷却装置的具体结构进行详细描述。
关于壳体1：
所述壳体1为矩形壳体1，其一端设置烟气入口11、另一端相对的设置烟气出口12，烟气入口11与高温烟气管连接，烟气出口12连接低温烟气管，形成连贯的烟气流通路径。高COD含盐废水经焚烧后产生的高温烟气经高温烟气管进入除盐装置壳体1内冷却降温，然后经低温烟气管排出、送入进一步的后处理工段。
所述壳体1的内侧覆盖有隔热层，以减少烟气热量在除盐装置的热损失，同时降低安全生产隐患。所述隔热材料选用使用温度达1000℃以上的高温隔热材料，例如陶瓷、石棉等无机隔热材料，能够在长期使用下不变形不熔化。由于隔热材料的存在，壳体1材料可选低等级材料，选用普通碳钢材料即可，以减少设备投资。
关于冷却组件：
所述冷却组件包括沿壳体1长度方向均匀布置的若干组换热盘2。所述换热盘2为两个圆弧形的盘体相对扣合而成，其盘体表面与高温烟气的流动方向相垂直。换热盘2内部为空腔结构，腔内流动冷却介质，与在壳体1 内流动的高温烟气通过盘壁发生热交换。
在本实施例中，冷却介质选用水，水的比热容大，不仅能冷却烟气，还能同时副产蒸汽供工厂使用。
具体来说，每个所述换热盘2的底部均设置进水口、顶部设置汽液出口，所述进水口为一个，设置于换热盘2扣合处的最底部，汽液出口为三个，沿换热盘2的扣合线间隔布置，其中位于中间的汽液出口设置在换热盘2的最顶部。由于换热盘2的换热面积较大，内腔中的水吸收热量后变为蒸汽，蒸汽体积膨胀，如果来不及输送出去就会造成换热盘2内腔压力升高；因此，特别在换热盘2顶部设置三个汽液出口，便于蒸汽及时输出。
每个换热盘2的进水出口连接一进水支管21，所有的进水支管21均与介质输送管42的输出端相连通。所述介质输送管42的输入端连接汽液分离器4的液体出口；每个换热盘2的三个汽液出口分别连接一根汽液排出支管22，所有的汽液排出支管22汇接至汽液排出总管41，汽液排出总管 41的另一端连接汽液分离器4的汽液入口。一般来说，汽液排出总管41的规格比汽液排出支管22大两个型号，例如，汽液排出支管22采用DN50，汽液排出总管41采用DN100，以保证换热盘内蒸汽的顺畅排出。
为防止换热盘缺水，在每个换热盘的进水支管21上设置流量调节阀24，在该换热盘的汽液排出支管22上设置具有压力联锁23和温度联锁25，将进入换热盘的水流量与蒸汽管路的压力和温度联锁，信号传输至中控主机，由中控主机控制。当汽液排出支管22的压力、温度升高，证明蒸汽产生量大，则中控主机发送信号给流量调节阀24，提高进水流量；若压力和温度显示低于设定值，说明蒸汽生成量小，该换热盘、以及后面的几个换热盘所需的冷却水量可以降低，通过中控主机自动调小流量调节阀24的开度，减少进水量。随着烟气的流动，烟气的温度逐渐降低，位于不同位置的换热盘所需换热水量均不相同，通过压力联锁23和温度联锁25及时调整进水流量，可保证实际的换热需求，避免浪费，同时最大限度降低汽液分离器4的处理压力，保证蒸汽的稳定副产。
所述压力联锁23可安装于任一汽液排出支管22上，优选安装于最顶部汽液出口所连接的汽液排出支管22上。
所述流量调节阀24可选用气动调节阀或电动调节阀，根据厂房的管线配置情况和防爆等级确定。一般来说，优选采用气动调节阀，气动调节阀响应速度快、反应灵敏，但需要配置仪表气源使用。
装置运行时，冷却用水在换热盘2腔体内流动，高温烟气进入壳体1 后接触换热盘2的外表面，通过盘壁产生热交换，高温烟气经逐级热交换后温度下降、排出，换热盘2内流动的冷却用水受热升温并产生蒸汽，经汽液分离器4分离后，蒸汽送入工厂的蒸汽管网进行使用，分离出的热水在介质循环泵43的驱动下经介质输送管42重新回到换热盘2底部的进水口，进行循环换热。
优选的，所述若干组换热盘2沿壳体1高度方向交错布置，相邻两组换热盘2分别位于壳体1的上部和下部。这样布置既能最大限度的保证高温烟气与换热盘2充分接触换热，又可避免产生较高的流动阻力。
优选的，所述每组换热盘2由并排设置的两个换热盘2组成，两个换热盘2的宽度之和略小于壳体1的宽度，大大增加了换热面积；要尽量避免采用一个规格过大的换热盘2进行换热，若换热盘2规格过大则需要的冷却水流量大，对于水管管型和循环泵型号都有更高要求，增加设备成本，而且，规格过大的换热盘2不利于检修。
优选的，所述换热盘2的材质为传热效果好且不易生锈的不锈钢，且其内外表面均经过抛光处理，便于固化盐的刮除和盘体内部的水垢清理。
另外，所述换热盘2的中心还开设有轴孔，轴孔贯穿换热盘2的盘体，且轴孔与换热盘2内腔不连通，不发生传质。
关于除盐组件：
所述除盐组件包括刮板35和用于驱动刮板35转动的驱动系统。
所述驱动系统包括驱动电机31、减速器32和传动轴，所述驱动电机 31和减速器32位于壳体1外部，驱动电机31的动力输出轴连接减速器32，减速器32的动力输出端通过链轮传动机构连接传动轴；驱动电机31开启后，驱动动力逐级传输至传动轴、带动传动轴转动。
所述传动轴包括并联设置的第一传动轴组33和第二传动轴组34，第一传动轴组33和第二传动轴组34在驱动系统的带动下进行同步转动。所述第一传动轴组33和第二传动轴组34均包含并排设置的两根传动轴。其中，第一传动轴组33位于壳体1上部，两根传动轴贯穿位于壳体1上部的两排换热盘2中心的轴孔；第二传动轴组34位于壳体1下部，两根传动轴贯穿位于壳体1下部的两排换热盘2中心的轴孔，从而实现壳体1内所有换热盘2的同步除盐。
所述刮板35设置在换热盘2的前后两个端面上，其中心套装在传动轴上并固定，可随传动轴的转动而转动。所述刮板35包括以传动轴为中心周向均布的三个叶片，在叶片底部连接有刮刀，刮刀与换热盘2的盘面紧密接触，刮刀下缘为与换热盘2表面相配适的弧形，刮刀的开刃方向与传动轴的转动方向相同；当传动轴转动时，刮板35带动刮刀沿换热盘2的盘面转动，将遇冷凝结在换热盘2表面的固体盐刮除，保持换热盘2表面的清洁和传热效果。所述刮刀与叶片通过螺栓连接，使用一定时间后刀刃钝化，可更换新的刮刀。
所述刮刀的形状，可以为图6所示的直线型，也可以为图7所示的弧线形和图8所示的曲线型，可以根据固体盐的状态选用。一般来说，对于粘度较大固体盐的刮除，采用弧线形和曲线型的刮刀较好，对于粘度较小固体盐的刮除，采用直线型的刮刀较好。在同一个除盐装置的不同组别的换热盘2上，也可以根据实际需求选用不同形状的刮刀，以最大限度保证固体盐的刮除效率。
关于汽液分离器4：
所述汽液分离器4设置于壳体1上方，汽液分离器4设置有汽液入口、液体出口、蒸汽出口和废液出口，在汽液分离器4上还设置有液位联锁44。
所述汽液入口设置于汽液分离器4的中部，汽液入口与汽液排出总管 41相连接，换热盘2产生的汽液混合物通过汽液排出总管41汇总后由中部进入汽液分离器4。
所述液体出口设置于汽液分离器4的底部，液体出口连接介质输送管 42，介质输送管42通过各个进水支管21连通各个换热盘2的进水口；在所述介质输送管42上设置有介质循环泵43，以提供循环动力。汽液混合物经分离后得到的液体由液体出口排出、再泵入各个换热盘2中，作为冷却用水循环换热。
所述蒸汽出口设置于汽液分离器4顶部，蒸汽出口通过管道连接至厂区的蒸汽管网。
所述汽液分离器4底部还设有补水口和废液出口。所述补水口通过补水管45与软化水输送管路相连接，在补水管45上设置有补水泵46。所述补水泵46与汽液分离器4的液位联锁44传输连接，当液位联锁44监测汽液分离器4中水量不足时向中控主机传送信号，中控主机接收信号后驱动补水泵46调节流量，向汽液分离器4内补足冷水，以确保高温烟气的充分冷却。所述汽液分离器4反复运行后产生的浓缩废液经废液出口排出。
优选的，所述介质循环泵43和补水泵46均为两台，并联设置，一台运行一台备用。
关于接收组件：
所述壳体1下方设置有用于接收刮落的固体盐并完成输送的接收组件。接收组件包括锥形斗51和螺旋输送机53；锥形斗51的顶部与壳体1内腔相连通、其底部设置由可开闭的出料口，出料口连接螺旋输送机53的进料口，螺旋输送机53的放料口下设置用于运输固体盐的推车54。由刮板35 刮除的固体盐在重力作用下落入锥形斗51中存储；待储盐量达到一定程度，开启螺旋输送机53和出料口，固体盐被螺旋输送机53转运到推车54中，再由推车54转移至其他储存处。
所述锥形斗51的顶部通过螺栓与壳体1底部固定连接，停车清理装置时可以将锥形斗51拆下，以便彻底清理斗体内部。在壳体1的侧壁上还设置有观察视窗52和操作窗，观察视窗52用于工人观察固体盐数量、及时放料，操作窗用于当固体盐放料不畅、出料口堵塞时进行清理疏通。
所述接收组件的数量可根据实际情况进行调整。当高温烟气流量较大、冷却盘数量较多、壳体长度较长时，可以在壳体下方设置多组接收组件，例如本实施例中设置为两组。多组接收组件可以避免固体盐积压，提高固体盐放料的流畅性。
本实用新型所采用的中控主机为可以写入程序的PLC控制器，通过程序控制各个元件的运行。例如选用STC89C52单片机，其具体的控制方式并非本实用新型的主体，该领域技术人员可以根据需要自行选择，在此不做详细描述。
本实用新型设备应选用耐高温耐腐蚀的设备，例如，所述换热盘和刮刀可选用哈氏合金或钨钴硬质合金，优选为哈氏合金C-276，在高温下仍具有良好的硬度和抗腐蚀性。
所述高COD含盐废水焚烧除盐冷却装置的工作原理为：
高COD含盐废水经焚烧而产生的高温烟气通过烟气入口进入壳体，同时作为冷却介质的热水在介质输送泵的驱动下进入换热盘内腔，烟气与换热盘接触换热；烟气降温后，其包含的部分熔融盐分在换热盘表面凝结固化，被高速旋转的刮刀刮除、自然掉落至锥形斗中暂存；逐级降温后的烟气由烟气出口排出、进入下一步处理工段；
换热盘内腔中的热水吸收热量，升温产生蒸汽；汽液混合物进入汽液分离器进行分离，分离后的蒸汽并入蒸汽管网，分离后的热水重新泵回换热盘循环。
采用本实用新型的高COD含盐废水焚烧除盐，可将高温烟气的温度由 980℃降至200℃以下，同时可副产蒸汽约1.5t/h。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，凡依本实用新型申请专利范围所做的均等变化与修饰。
