一种利用烟气余热蒸发浓缩脱硫废水的系统和方法[发明专利]

(12)发明专利申请

(10)申请公布号 CN 111252993 A(43)申请公布日 2020.06.09

(21)申请号 202010217666.8(22)申请日 2020.03.25

(71)申请人 成都锐思环保技术股份有限公司

地址 610000 四川省成都市高新区九兴大

道6号高发大厦B幢307号(72)发明人 高燎　朱文瑜　郑伟　(74)专利代理机构 成都行之专利代理事务所

(普通合伙) 51220

代理人 张严芳(51)Int.Cl.

C02F 9/10(2006.01)C02F 103/18(2006.01)

权利要求书2页 说明书6页 附图1页

CN 111252993 A(54)发明名称

一种利用烟气余热蒸发浓缩脱硫废水的系统和方法(57)摘要

本发明公开了一种利用烟气余热蒸发浓缩脱硫废水的系统和方法，解决了现有的多效及MVR蒸发技术需要加大量药剂预处理、高温烟气余热处理技术需要消耗有效热且对后端系统有影响等问题，本发明包括浓缩塔，所述浓缩塔设置有烟气入口、烟气出口、滤液入口和废水入口，所述烟气入口和烟气出口均与引用主烟道连接，所述浓缩塔内部设置有喷淋层，在浓缩塔外部设置有循环泵，所述循环泵的一端与浓缩塔的循环液出口连接，所述循环泵的另一端与所述喷淋层连通，所述滤液入口位于所述喷淋层和循环液出口之间，所述浓缩塔底部设置有浆料出口。本发明具有流程结构简单、易于操作、不影响其它系统、利用脱硫前原烟气余热达到以废治废实现废水零排放等优点。

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1.一种利用烟气余热蒸发浓缩脱硫废水的系统，其特征在于，包括浓缩塔(2)，所述浓缩塔(2)设置有烟气入口(3)、烟气出口(4)、滤液入口(17)和废水入口(18)，所述烟气入口(3)和烟气出口(4)均与引用主烟道(9)连接，所述浓缩塔(2)内部设置有喷淋层(5)，在浓缩塔(2)外部设置有循环泵(6)，所述循环泵(6)的一端与浓缩塔(2)的循环液出口连通，所述循环泵(6)的另一端与所述喷淋层(5)连通，所述滤液入口(17)位于所述喷淋层(5)和循环液出口之间，所述浓缩塔(2)底部设置有浆料出口(13)。

2.根据权利要求1所述的一种利用烟气余热蒸发浓缩脱硫废水的系统，其特征在于，还包括浓浆箱(14)和脱水机(16)，所述浓浆箱(14)分别与所述浆料出口(13)和脱水机(16)连接，所述脱水机(16)与滤液入口(17)连接。

3.根据权利要求2所述的一种利用烟气余热蒸发浓缩脱硫废水的系统，其特征在于，所述浓浆箱(14)和所述脱水机(16)之间还设置有调质箱(15)。

4.根据权利要求1-3任一项所述的一种利用烟气余热蒸发浓缩脱硫废水的系统，其特征在于，所述废水入口(18)连接废水箱(1)。

5.根据权利要求1-3任一项所述的一种利用烟气余热蒸发浓缩脱硫废水的系统，其特征在于，所述烟气入口(3)位于所述浓缩塔(2)的侧壁且位于所述喷淋层(5)的下方，所述烟气出口(4)位于所述浓缩塔(2)的顶部，所述浓缩塔(2)的内顶部还设置有除雾器，所述除雾器位于所述喷淋层(5)的上方。

6.根据权利要求1-3任一项所述的一种利用烟气余热蒸发浓缩脱硫废水的系统，其特征在于，所述烟气入口(3)通过入口烟道(11)与引用主烟道(9)连接，所述烟气出口(4)通过出口烟道(12)与所述引用主烟道(9)连接，所述入口烟道(11)还设置有增压风机(7)，引用主烟道(9)的烟气在入口烟道(11)中通过增压风机(7)加压后送至浓缩塔(2)内部。

7.根据权利要求1-3任一项所述的一种利用烟气余热蒸发浓缩脱硫废水的系统，其特征在于，所述滤液入口(17)位于所述循环液出口的对侧且位于所述烟气入口(3)的下方，所述滤液入口(17)的位置低于所述浓缩塔(2)内的液面。

8.根据权利要求6所述的一种利用烟气余热蒸发浓缩脱硫废水的系统，其特征在于，所述入口烟道(11)设置有第一挡板门(8)，第一挡板门(8)用于隔离系统入口烟气，所述出口烟道(12)设置有第二挡板门(10)，所述第二挡板门(10)用于隔离系统出口烟气。

9.一种利用烟气余热蒸发浓缩脱硫废水的方法，其特征在于，采用如权利要求1-8任一项所述的系统，包括如下步骤：

步骤1：烟气和废水入塔换热蒸发浓缩废水

烟气通过入口烟道(11)进入到浓缩塔(2)并由下向上运动，废水和滤液在浓缩塔(2)底部沉降之后的上层液体通过循环泵(6)进入到喷淋层(5)并通过喷淋成雾化状向下运动，与逆流而上的烟气接触换热蒸发，浓缩废水和滤液得到浓浆；

步骤2：排浓浆

从浓缩塔(2)中排出浓浆至浓浆箱(14)中；步骤3：调PH值

将浓浆箱(14)中的浓浆输送至调质箱(15)，并加入碱性物质调节PH>2；步骤4：脱水

将调质箱(15)中的浓浆输送至脱水机(16)进行脱水，脱水后的滤液通过滤液入口(17)

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返回到浓缩塔(2)的底部继续参与蒸发浓缩。

10.根据权利要求9所述的一种利用烟气余热蒸发浓缩脱硫废水的方法，其特征在于，所述滤液返回到浓缩塔(2)之后先沉降分层，上层浆液通过循环泵(6)输送至喷淋层(5)喷雾，实现循环换热浓缩。

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一种利用烟气余热蒸发浓缩脱硫废水的系统和方法

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技术领域

[0001]本发明涉及烟气脱硫废水处理领域，具体涉及一种利用烟气余热蒸发浓缩脱硫废水的系统和方法。

背景技术

[0002]目前国内烟气脱硫可分为湿法、半干法及干法三大类，其中石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺具有脱硫效率高、运行可靠性高、适用煤种范围广、吸收剂利用率高、设备运转率高和吸收剂价廉易得等诸多优点，是目前世界上应用最广泛、技术最成熟的SO2脱除技术，约占已安装FGD机组容量的90％。

[0003]脱硫废水是指石灰石-石膏湿法脱硫产生的废水。脱硫废水处理目前是电厂燃煤电厂一大难题，目前有多种处理方法均存在很多问题：[0004]脱硫废水成分复杂，含有大量溶盐离子及固体物质，很难净化提纯。并且传统三联箱处理技术需要添加熟石灰，产生的水只除去大部分固体及部分硫酸根离子，产生的水含有大量的溶盐离子，如氯离子、镁离子、硫酸根离子等其他离子。[0005]多效及MVR蒸发技术需要对脱硫废水进行预处理，耗费大量的熟石灰和碳酸钠，产生大量的泥饼，得到少量的氯化钠，很难保证氯化钠合格率，蒸发器存在结垢堵塞风险。[0006]后来出现了利用高温烟气余热蒸发脱硫废水技术，但是目前该项技术需要耗费锅炉有效热量，提高发电煤耗，另外容易堵塞、腐蚀、后端除尘器，对粉煤灰质量会产生一定影响。

发明内容

[0007]本发明所要解决的技术问题是：现有的多效及MVR蒸发技术需要加大量药剂预处理、高温烟气余热处理技术需要消耗有效热且对后端系统有影响，本发明目的在于提供一种利用烟气余热蒸发浓缩脱硫废水的系统和方法，解决脱硫废水的处理的问题。[0008]本发明通过下述技术方案实现：

[0009]一种利用烟气余热蒸发浓缩脱硫废水的系统，包括浓缩塔，所述浓缩塔设置有烟气入口、烟气出口、滤液入口和废水入口，所述烟气入口和烟气出口均与引用主烟道连接，所述浓缩塔内部设置有喷淋层，在浓缩塔外部设置有循环泵，所述循环泵的一端与浓缩塔的循环液出口连接，所述循环泵的另一端与所述喷淋层连通，所述滤液入口位于所述喷淋层和循环液出口之间，所述浓缩塔底部设置有浆料出口。[0010]本发明将排出的浓浆进行脱水，得到的滤液通过滤液入口进入浓缩塔并参与循环，再次进行蒸发浓缩，所述滤液入口位于喷淋层和循环液出口之间，在滤液进入浓缩塔后，不会马上参与喷淋，而是先到达浓缩塔的底部进行沉降，将未过滤掉的部分悬浮物或者盐分送至浓缩塔的底部作为浓浆的一部分，而上层液体通过循环泵进入到喷淋层进行喷雾，然后与余热烟气进行热交换，再次浓缩蒸发，这样与滤液直接进入喷淋层相比，可以减少参与循环蒸发的浆液量，减少热消耗，且滤液中的部分固体经过沉降之后再参与循环可

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以减少滤液中的固体物质进入到管道和喷淋层中，减少管道和喷淋层结垢。另外，滤液输送是间歇进行，循环泵运行是连续的，滤液泵未启动时，滤液管直接接入循环浆液管会导致循环浆液倒流至滤液管道中进入滤液池，滤液泵也会倒转容易损坏泵体，故本发明的滤液直接进入浓缩塔内。

[0011]本发明优选一种利用烟气余热蒸发浓缩脱硫废水的系统，还包括浓浆箱和脱水机，所述浓浆箱分别与所述浆料出口和脱水机连接，所述脱水机与滤液入口连接。[0012]进一步地，所述浓浆箱中设置有搅拌装置，用于对浓浆进行搅拌。[0013]本发明浓缩塔的脱硫废水经过蒸发浓缩之后会在浓缩塔形成浓浆，浓浆箱用于收集浓浆，并搅拌防止其沉淀板结。

[0014]本发明优选一种利用烟气余热蒸发浓缩脱硫废水的系统，所述浓浆箱和所述脱水机之间还设置有调质箱，调质箱用于对参与脱水的浓浆进行PH值调节，具体地，将PH值调节至2以上，一方面可以减弱浆液的酸性，减少腐蚀，另一方面，PH值升高的滤液到达浓缩塔后更易沉降分层，减少进入喷淋层喷雾的浆液的固含量，减少循环量和换热量，节省能耗。[0015]进一步地，所述废水入口连接有废水箱，用于缓存脱硫系统排出的脱硫废水。[0016]本发明优选一种利用烟气余热蒸发浓缩脱硫废水的系统，所述废水入口的位置低于所述浓缩塔内的液面下。

[0017]废水不直接参与喷淋，而是先到底浓缩塔的底部进行一定的沉降，将废水中的部分固体物质沉淀至浓缩塔的底部作为浓浆的一部分，而上层液体通过循环泵进入到喷淋层进行喷雾，然后与余热烟气进行热交换，浓缩蒸发，这样与废水直接进入喷淋层相比，可以减少参与循环蒸发的浆液量，减少热消耗，且废水中的部分固体经过沉降之后再参与循环可以减少废水中的固体物质进入到管道和喷淋层中，减少管道和喷淋层结垢。另外，废水输送是间歇进行，循环泵运行是连续的，废水泵未启动时，废水管直接接入循环浆液管会导致循环浆液倒流至废水管道中进入废水池，废水泵也会倒转容易损坏泵体，故本发明的废水直接进入浓缩塔内。

[0018]本发明优选一种利用烟气余热蒸发浓缩脱硫废水的系统，所述烟气入口位于所述浓缩塔的侧壁且位于所述喷淋层的下方，所述烟气出口位于所述浓缩塔的顶部，所述浓缩塔的内顶部还设置有除雾器，所述除雾器位于所述喷淋层的上方。[0019]烟气入口在下，烟气出口和喷淋层在上，这样烟气进入到浓缩塔之后，会形成自下而上的热气流，与喷淋层喷下的雾状浆液的流动方向相反，形成逆流接触，接触换热更充分，在接触的过程中，通过烟气余热对浆液中的水分进行蒸发，蒸发水和烟气经除雾器除去液滴，接入吸收塔烟道中，再进入脱硫系统吸收塔中，逆流接触更充分，促进烟气余热对浆液中的水分的作用，进一步的提高使用效率，而除雾器安装在浓缩塔顶部的烟气出口处，除去湿烟气的大部分液滴，减少烟气携带液滴再次进入脱硫吸收塔造成盐循环。[0020]本发明优选一种利用烟气余热蒸发浓缩脱硫废水的系统，所述烟气入口通过入口烟道与引用主烟道连接，所述烟气出口通过出口烟道与所述引用主烟道连接，入口烟道还设置有增压风机，引用主烟道的烟气在入口烟道中通过增压风机加压后送至浓缩塔内部。[0021]增压风机能提高风压，使得烟气能顺利进入到浓缩塔中换热并将饱和湿烟气送回主烟道。

[0022]本发明优选一种利用烟气余热蒸发浓缩脱硫废水的系统，所述滤液入口位于所述

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循环液出口的对侧且位于所述烟气入口的下方，所述滤液入口的位置低于所述浓缩塔内的液面。

[0023]当滤液进入浓缩塔后，由于滤液入口处于循环液出口的对侧，在滤液参与循环之前，滤液有相当的时间先进行沉淀，且因为滤液的PH值较高，更易发生沉淀，再者，由于滤液入口位于浓缩塔内液面之下，滤液进入之后，不会与烟气接触，烟气的酸性不会对滤液的PH产生影响，使其更好地保持较高PH值。[0024]进一步地，所述浓缩塔的底部呈锥体形，方便浓缩后的固体物质沉淀在底部，从而排出浓浆，且滤液进入浓缩塔之后，更易在锥形底部沉淀，减少参与蒸发浓缩的液体量。[0025]进一步地，所述废水入口连接废水箱，所述废水箱与脱硫系统连接，废水箱用于缓存废水。

[0026]本发明优选一种利用烟气余热蒸发浓缩脱硫废水的系统，所述入口烟道设置有第一挡板门，第一挡板门用于隔离系统入口烟气，所述出口烟道设置有第二挡板门，所述第二挡板门用于隔离系统出口烟气。

[0027]一种利用烟气余热蒸发浓缩脱硫废水的方法，包括如下步骤：[0028]步骤1：烟气和废水入塔换热蒸发浓缩废水

[0029]烟气通过入口烟道进入到浓缩塔并由下向上运动，废水在浓缩塔底部沉降之后的上层液体通过循环泵进入到喷淋层并通过喷淋成雾化状向下运动，与逆流而上的烟气接触换热蒸发，浓缩废水得到浓浆；[0030]步骤2：排浓浆

[0031]从浓缩塔中排出浓浆至浓浆箱中；[0032]步骤3：调PH值

[0033]将浓浆箱中的浓浆输送至调质箱，并加入碱性物质调节PH>2；[0034]步骤4：脱水

[0035]将调质箱中的浓浆输送至脱水机进行脱水，脱水后的滤液通过滤液入口返回到浓缩塔的底部继续参与蒸发浓缩。[0036]优选地，所述滤液返回到浓缩塔之后先沉降分层，上层浆液通过循环泵输送至喷淋层喷雾，实现循环换热浓缩。[0037]进一步地，调PH值的碱性物质为粉煤灰、熟石灰、烧碱或其它碱性物质中的一种。[0038]进一步地，所述PH值为2以上。[0039]脱硫废水中含有固体悬浮物、硫酸盐和重金属等，本发明将收集的浓浆加入碱性物质进行PH值调节，通过加入碱性物质打破固体悬浮物的状态，使得其更易沉降分层，且加入的碱性物质与浓浆中的重金属离子等发生反应，生成溶解度小的氢氧化物沉淀，在后期的脱水过程中能更好地进行固液分离，而对于残留在滤液中的固体悬浮物以及盐份等，会随着滤液进入到浓缩塔中，由于较高的PH值使得浓缩塔底部的浆液更好地进行沉降分层，下层固含量高的浆料作为浓浆排出，而上层浆料进行循环蒸发，减少了参与蒸发的浆料量，节省了热消耗，且提高了处理效率。[0040]本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：[0041]1、本发明通过调节浓浆的PH值，并合理设置滤液入口和烟气入口的位置，使得滤液在参与循环蒸发浓缩过程中，充分沉降，既实现了废水的零排放，又节省了热量消耗，提

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高处理效率。[0042]2、本发明无需对废水进行预处理，因此对废水水质的适应性强；同时本系统运行操作简单，对主机的运行没有影响。[0043]3、本发明使用的废水蒸发的热量来自于脱硫装置前的低温烟气，这部分的烟气热量是在脱硫塔内蒸发水分散失的，这个热量没有回收利用的价值，属于废热，但是本发明将这个热量利用起来，以废制废，因此整套系统的运行费用就是厂用电耗，故运行费用较低。[0044]4、废水蒸发后水蒸汽随烟气进入了脱硫塔，烟气温度降低，相应地减少了脱硫系统的水耗，且浓缩塔内顶设置除雾器，拦截腐蚀性液滴，不会对锅炉主烟道、脱硫系统等其它系统造成负面影响。

附图说明

[0045]此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：[0046]图1为本发明系统图。

[0047]附图中标记及对应的零部件名称：[0048]1-废水箱，2-浓缩塔，3-烟气入口，4-烟气出口，5-喷淋层，6-循环泵，7-增压风机，8-第一挡板门，9-引用主烟道，10-第二挡板门，11-入口烟道，12-出口烟道，13-浆料出口，14-浓浆箱，15-调质箱，16-脱水机，17-滤液入口，18-废水入口。具体实施方式

[0049]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。[0050]实施例1

[0051]如图1所示，一种利用烟气余热蒸发浓缩脱硫废水的系统，包括浓缩塔2，所述浓缩塔2设置有烟气入口3、烟气出口4、滤液入口17和废水入口18，所述烟气入口3和烟气出口4均与引用主烟道9连接，所述浓缩塔2内部设置有喷淋层5，在浓缩塔2外部设置有循环泵6，所述循环泵6的一端与浓缩塔2的循环液出口连接，所述循环泵6的另一端与所述喷淋层5连通，所述滤液入口17位于所述喷淋层5和循环液出口之间，所述浓缩塔2底部设置有浆料出口13，所述浆料出口13的下方连接浓浆箱14，用于收集浓缩塔2中底部放出的浓浆，所述浓浆箱14中设置有搅拌装置，用于对浓浆进行搅拌防止其沉淀，浓浆箱14连接脱水机16，所述脱水机16与滤液入口17连接，浓浆经过PH值调节后由脱水机16脱水，脱水产生的滤液通过滤液入口17返回到浓缩塔2的底部。[0052]实施例2

[0053]本实施例与实施例1的区别在于，所述浓浆箱14和所述脱水机16之间还设置有调质箱15，调质箱15用于对参与脱水的浓浆进行PH值调节，具体地，采用粉煤灰将PH值调节至2以上，一方面可以减弱浆液的酸性，减少腐蚀，泥饼不会成为危险废物，另一方面，PH值升高的滤液到达浓缩塔2后更易沉降分层，减少进入喷淋层5喷雾的浆液的固含量，减少循环量和换热量，节省能耗。

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实施例3

[0055]本实施例与实施例2的区别在于，所述烟气入口3位于所述浓缩塔2的侧壁且位于所述喷淋层5的下方，所述烟气入口3位于所述滤液入口17对侧的上方，所述烟气入口3通过入口烟道11与引用主烟道9连接，所述烟气出口4通过出口烟道12与所述引用主烟道9连接，所述入口烟道11设置有第一挡板门8，第一挡板门8用于隔离系统入口烟气，所述第一挡板门8和烟气入口3之间还设置有增压风机7，引用主烟道9的烟气在入口烟道11中通过增压风机7加压后送至浓缩塔2内部，所述烟气出口4位于所述浓缩塔2的顶部，所述出口烟道12设置有第二挡板门10，所述第二挡板门10用于隔离系统出口烟气，所述浓缩塔2的内顶部还设置有除雾器，所述除雾器位于所述喷淋层5的上方。[0056]烟气入口3在下，烟气出口4和喷淋层5在上，这样烟气进入到浓缩塔2之后，会形成自下而上的热气流，与喷淋层5喷下的雾状浆液的流动方向相反，形成逆流接触，接触换热更充分，在接触的过程中，通过烟气余热对浆液中的水分进行蒸发，蒸发水和烟气经除雾器除去液滴，接入吸收塔烟道中，再进入脱硫系统吸收塔中，逆流接触更充分，促进烟气余热对浆液中的水分的作用，进一步的提高使用效率，而除雾器安装在浓缩塔2顶部的烟气出口4处，除去湿烟气的液滴，减少烟气对管道的腐蚀。

[0057]所述滤液入口17位于所述循环液出口的对侧且位于所述烟气入口3的下方，所述滤液入口17的位置低于所述浓缩塔2内的液面。[0058]当滤液进入浓缩塔2后，由于滤液入口17处于循环液出口的对侧，在滤液参与循环之前，滤液有相当的时间先进行沉淀，且因为滤液的PH值较高，更易发生沉淀，再者，由于滤液入口17位于浓缩塔2内液面之下，滤液进入之后，不会与烟气接触，烟气的酸性不会对滤液的PH产生影响，使其更好地保持较高PH值。[0059]所述浓缩塔2的底部呈锥体形，方便浓缩后的固体物质沉淀在底部，从而排出浓浆，且滤液进入浓缩塔2之后，更易在锥形底部沉淀，减少参与蒸发浓缩的液体量。[0060]实施例4

[0061]本实施例与实施例3的区别在于，所述废水入口18连接废水箱1，所述废水箱1与脱硫系统连接，废水箱1用于缓存废水，所述废水入口18位于所述喷淋层5和滤液入口17之间，废水不直接参与喷淋，而是先到底浓缩塔2的底部进行一定的沉降，将废水中的部分固体物质沉淀至浓缩塔2的底部作为浓浆的一部分，而上层液体通过循环泵6进入到喷淋层5进行喷雾，然后与余热烟气进行热交换，浓缩蒸发，这样与废水直接进入喷淋层5相比，可以减少参与循环蒸发的浆液量，减少热消耗，且废水中的部分固体经过沉降之后再参与循环可以减少废水中的固体物质进入到管道和喷淋层5中，减少管道和喷淋层5结垢。[0062]实施例5

[0063]本实施例与实施例4的区别在于，所述浓浆箱14连接干燥装置，浓浆不进行脱水而是直接进行干燥处理。[00]实施例6

[0065]一种利用烟气余热蒸发浓缩脱硫废水的方法，包括如下步骤：[0066]步骤1：烟气和废水入塔换热蒸发浓缩废水

[0067]烟气通过入口烟道11进入到浓缩塔2并由下向上运动，废水在浓缩塔2底部沉降之后的上层液体通过循环泵6进入到喷淋层5并通过喷淋成雾化状向下运动，与逆流而上的烟

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气接触换热蒸发，浓缩废水为原液的5-25倍的浓浆；[0068]步骤2：排浓浆

[0069]从浓缩塔2中排出浓浆至浓浆箱14中；[0070]步骤3：调PH值

[0071]将浓浆箱14中的浓浆输送至调质箱15，并加入粉煤灰或熟石灰调节PH至2以上；[0072]步骤4：脱水

[0073]将调质箱15中的浓浆输送至脱水机16进行脱水，脱水后的滤液通过滤液入口17返回到浓缩塔2的底部继续参与蒸发浓缩。

[0074]所述滤液返回到浓缩塔2之后先沉降分层，然后将上层浆液通过循环泵6输送至喷淋层5喷雾，实现循环换热浓缩。[0075]本发明中，所述浓浆箱14还可连接其它综合利用设备对浓浆进行利用。[0076]本发明中，所述“上”、“下”、“对侧”等均以附图所示方位为准。[0077]以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

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图1

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