CN107857321B - 一种用于火力发电厂废水零排放处理的工艺 - Google Patents

Abstract

一种用于火力发电厂废水零排放处理的工艺,经除过钙离子及固体悬浮物的废水进入低温多效蒸发单元进行蒸发，低温多效蒸发单元与循环泵相连通，循环泵与烟道换热器水侧入口相连通，烟道换热器水侧出口与汽水分离器相连通，汽水分离器的出汽口与低温多效蒸发单元的第一效加热器壳侧蒸汽入口相连通、壳侧出水口与循环泵相连通，低温多效蒸发单元的末效汽水分离器出水口与浓水箱的入口相连通，浓水箱的出口与雾化装置相连通，压缩空气单元与雾化装置相连通，雾化装置设置在空预器与静电除尘器之间的烟道上，烟道换热器的壳侧进气口与静电除尘器后的烟道相连通，烟道换热器的壳侧出气口与湿法脱硫装置前的烟道相连通；本发明可应用到火电厂废水的处理。

Description

一种用于火力发电厂废水零排放处理的工艺

技术领域

本发明属于废水处理技术领域，具体涉及到一种用于火力发电厂废水零排放处理的工艺。

背景技术

我国发电装机容量中火电约占80％左右，已突破10亿千瓦，火电机组以燃煤为主，随着装机容量的大幅增长，火电耗煤量比逐步增长。煤炭作为一种低品位化石能源，其煤炭中灰分及硫含量较高。我国排放的SO2约90％来自于燃煤，酸沉降污染危害生态系统和公众健康。随着国家环保政策的日益严格，大部分在役火电机组和新建火电机组都配备了烟气脱硫装置，保证锅炉烟气达标排放。目前，燃煤电厂烟气脱硫装置应用最广泛的是石灰-石膏湿法脱硫工艺，该工艺的主要副产物是脱硫石膏和脱硫废水，其脱硫废水含有大量的杂质，如悬浮物、无机盐离子、重金属离子等，脱硫废水需要水质处理达标才能回收或排放。

除脱硫废水外，火电厂污水还包括工业冷却水排水、化学水处理系统酸碱再生污水、过滤器反洗污水、锅炉清洗污水、输煤冲洗和除尘污水、含油污水、冷却塔排污污水等。由于工业污水的种类多，各类污水的污染物种类、含量和排量不固定，致使工业污水的成分相当复杂，其主要污染物有：悬浮物、油、有机物和硫化物等，这类污水排入受纳水体将会引起不同程度的环境污染，造成生态破坏。

目前，水资源越来越紧缺，如果采用一定的工艺把脱硫废水及其它污水变成可循环利用的水资源，其产生的意义及产生的效益将不言而喻。脱硫废水处理工艺基本步骤无外乎中和、絮凝、沉淀和外排。近几年新开发了不少脱硫废水处理工艺，基本上包含预处理、浓缩、固化、回用或外排几个环节。浓缩有膜浓缩、MVR蒸发、MED蒸发、静电吸附等工艺，固化有自然蒸发结晶、蒸发塘、机械雾化蒸发、烟道喷雾蒸发、旁路烟气蒸发等，这类工艺各有优缺点，比如膜浓缩配MVR蒸发结晶工艺需新增大量的设备设施且投资消耗大、蒸发塘占地面积大、静电吸附虽节能但不能处理含盐分40000mg/L以上的废水、旁路烟气蒸发需引入空预器入口侧高温烟气而影响空预器热效率且增加煤耗，一些传统工艺设计复杂，设备故障率高、运行效果不理想、脱水效果不佳、污泥处理处置不方便、存在高盐废水外排现象等。如果这些问题得不到很好的解决，将严重影响各种脱硫废水处理工艺的工业应用。

现在也有相对较好的脱硫废水处理技术，如公开日为2014年03月19日，公开号为CN103641259A的中国专利中，公开了一种脱硫废水处理装置，该脱硫废水处理装置包括pH调节区、反应区、沉淀区，所述pH调节区包括相互独立设置的碱调区和酸调区，该碱调区的一端设置上进水口，酸调区的一侧设置下出水口，酸调区的另一侧安装下进水口，碱调区通过出水管与反应区连通，反应区与沉淀区相连通，沉淀区的出口端通过沉淀池出水管与下进水口相连通，该脱硫废水处理装置设置了较大的絮凝吸附区，工艺过程中有絮凝沉淀环节，需要加入絮凝剂，处理成本高。又如公开日为2015年07月01日，公开号为CN201510128914.0的中国专利中，公开了一种电厂脱硫废水零排放回用的方法，该工艺过程包含以下个过程：1)电厂脱硫废水进入原水调节池稳定水量和水质；2)将原水调节池的出水通过电絮凝反应器去除悬浮固体和杂质，并且将可分解化学物质分解；3)电絮凝反应器出水进入膜蒸馏单元；电絮凝反应器的反冲洗水回流至原水调节池；4)膜蒸馏单元将废水转化为水蒸气，未转化为水蒸气的剩余废水进入电磁结晶反应器进行结晶；5)电磁结晶反应器上清液出水经膜过滤反应器过滤后进入正渗透反应器浓缩；6)电磁结晶反应器内固体残渣定期刮除；膜过滤反应器反冲洗水回流至膜蒸馏单元；7)经正渗透反应器浓缩后的废水浓缩液回流至电磁结晶反应器；8)正渗透反应器汲取液吸收废水中的纯水后进入膜蒸馏单元进行汲取液与纯水的分离；9)膜蒸馏单元纯水出水回用；10)膜蒸馏单元汲取液蒸汽冷凝回流至正渗透反应器循环使用。该处理工艺采用膜浓缩，能源消耗大，成本高。

综上所述，目前还没有一种结构设计合理，运行成本低，运行稳定性高，能有效去除废水中的高盐分(含盐量15000mg/L～110000mg/L)、重金属离子和固体悬浮物等污染因子的脱硫废水处理装置。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术的缺陷,提供一种设计合理、结构简单、运行成本低、运行稳定性高、能有效去除废水中的高盐分和重金属离子以及固体悬浮物等污染因子的用于火力发电厂废水零排放处理的工艺。

解决上述技术问题采用的技术方案是：经除过钙离子及固体悬浮物的废水进入低温多效蒸发单元进行蒸发，低温多效蒸发单元的第一效加热器的壳侧出口通过管道与循环泵的一入口相连通，循环泵的出口通过管道与烟道换热器的进水管相连通，湿法脱硫装置的出口通过管道与烟道换热器的一进气口相连通，烟道换热器的出水管通过管道与汽水分离器的入口相连通，汽水分离器的出汽口通过管道与低温多效蒸发单元的第一效蒸汽入口相连通、出水口通过管道与循环泵的另一入口相连通，低温多效蒸发单元的末效气液分离器出水口通过安装在管道上的浓水泵与浓水箱的入口相连通，浓水箱的出口通过安装在管道上的雾化泵与雾化装置的一入口相连通，压缩空气单元的出气口通过管道与雾化装置的另一入口相连通，雾化装置设置在空预器与静电除尘器之间的烟道上，烟道换热器的壳侧进气口与静电除尘器后的烟道相连通，烟道换热器的壳侧出气口与湿法脱硫装置前的烟道相连通。

本发明的烟道换热器为：在壳体内部垂直烟气流动方向设置有与安装在壳体相对侧壁上的管板相连通的管束，管束可水平布置也可竖直布置，管板至少设置有一组，管板外侧设置有水室，水室上设置有可拆卸的端盖，水室上设置有相应的进水管和出水管，管束内部介质为软化水或者除盐水。

本发明的低温多效蒸发单元由至少两效蒸发器串联组成，汽水分离器处理的低温加热蒸汽被引入第一效蒸发器，加热其中的废水，使废水产生的蒸汽量几乎等同于由汽水分离器来的蒸汽量，且蒸汽温度比原加热蒸汽温度低，第一效蒸发器产生的蒸汽被引入第二效作为加热蒸汽，使第二效的废水以比第一效更低的温度蒸发，此过程重复至最后一效；低温多效蒸发单元的第一效凝水返回循环泵入口，其他各效凝水汇集后一部分作为淡化水经进一步软化后补充烟道换热器的循环水损失、另一部分输出回用，废水经由第一效蒸发器到末效蒸发器的依次浓缩，在最末效蒸发器中的浓水经浓水泵进入浓水箱。

本发明具有以下优点：

1、本发明的工艺技术相比于现有技术可实现节能型零排放处理。

2、本发明的工艺吸收了传统工艺在浓缩、固化处理技术的优点，每个环节优先考虑环保及节能措施，脱硫塔前的烟道换热器充分利用了烟气余热，环保节能，同时降低脱硫塔进烟温度，减少了脱硫塔水耗；烟道换热器实现低温蒸汽的循环传热，充分利用了烟道末端余温偏低的特点；烟道换热器管束垂直于烟气流向布置，两端设有可拆卸端盖，不停机就可检修维护；低温多效蒸发器的热源取自脱硫塔前的烟道换热器，其浓缩效率高、余热充分利用、废液在低温下腐蚀结垢少；喷雾蒸发处理技术设计可靠，压缩空气与浓废水以合适的气液两相比混合后雾化喷出，雾化液滴直径及液滴初速度经优化设计，确保液滴在进入电除尘前被全部蒸干。应用喷雾蒸发处理技术后，烟气湿度适量增加、烟气温度适量下降、烟气仍处于不饱和状态、高于酸露点温度不会对烟道和电除尘产生腐蚀；且烟气湿度的适量增加降低了烟气中灰的比电阻、可提高电除尘的效率，烟气温度的适量下降也降低了电除尘的冷却水耗；应用喷雾蒸发处理技术后，烟气中粉尘粒径增大，也提高了除尘效率。应用喷雾蒸发处理技术后，废水中的氯离子以颗粒物的形式被电除尘捕捉，克服了传统技术中氯离子在偏酸性水环境中腐蚀大的缺点。

3、本发明中喷雾蒸发处理的浓缩水量小，以300MW的火电厂为例，喷雾处理浓水量小于2吨/小时，对电除尘除灰有益无害。

4、本发明工艺设计合理，其初期投资小、运行成本低、维护量少，优于传统脱硫废水处理工艺。本发明适用于火电厂石灰-石膏湿法脱硫废水的处理，也适用于火电厂其它废水的处理。

附图说明

图1是本发明一个实施例的结构示意图。

图2是图1中烟道换热器4的结构示意图。

图中：1、空预器；2、雾化装置；3、静电除尘器；4、烟道换热器；5、湿法脱硫装置；6、汽水分离器；7、循环泵；8、低温多效蒸发单元；9、浓水泵；10、浓水箱；11、雾化泵；12、压缩空气单元；4-1、端盖；4-2、壳体；4-3、管板；4-4、管束；4-5、出水管；4-6、水室；4-7、进水管。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明，但本发明不限于这些实施例。

实施例1

在图1、2中，本发明一种用于火力发电厂废水零排放处理的工艺,经除过钙离子及固体悬浮物的废水先进入低温多效蒸发单元8进行蒸发，低温多效蒸发单元8的第一效加热器的壳侧出口通过管道与循环泵7的一入口相连通，循环泵7的出口通过管道与烟道换热器4的进水管相连通，烟道换热器4的出水管通过管道与汽水分离器6的入口相连通，汽水分离器6的出汽口通过管道与低温多效蒸发单元8的第一效加热器壳侧入口相连通，低温多效蒸发单元8的热源取自湿法脱硫装置5前的烟道换热器4，本实施例的烟道换热器4由端盖4-1、壳体4-2、管板4-3、管束4-4、出水管4-5、水室4-6、进水管4-7连接构成，在壳体4-2内部垂直烟气流动方向设置有管束4-4，管束4-4与安装在壳体相对侧壁上的管板4-3相连通，管板4-3至少设置有一组，保证从循环泵7进入的去离子水在管束4-4内至少被加热一次，管板4-3外侧安装有水室4-6，水室4-6上安装有可拆卸的端盖4-1，水室4-6上设置有相应的进水管4-7和出水管4-5，管束4-4内部介质为软化水或者除盐水，壳体4-2内部管束4-4外部充满由静电除尘器3进入的热烟气，管束4-4垂直于烟气流动方向设置，可水平布置也可竖直布置，保证烟道换热器4的通流面积、满足烟气过流要求、消除阻力损失，水室4-6上设置的可拆卸端盖4-1，实现不停机就可检修维护，提高了废水处理效率。

低温多效蒸发单元8的末效气液分离器出水口通过安装在管道上的浓水泵9与浓水箱10的入口相连通，本实施例的低温多效蒸发单元8由至少两效蒸发器串联组成，汽水分离器6处理的低温加热蒸汽被引入第一效蒸发器，加热其中的废水，使废水产生的蒸汽量几乎等同于由汽水分离器6来的蒸汽量，且蒸汽温度比原加热蒸汽温度低，第一效蒸发器产生的蒸汽被引入第二效作为加热蒸汽，使第二效的废水以比第一效更低的温度蒸发，此过程重复至最后一效；低温多效蒸发单元8的第一效凝水返回循环泵7入口，其他各效凝水汇集后一部分作为淡化水经进一步软化后补充烟道换热器4的循环水损失、另一部分输出回用，一份蒸汽投入，可以蒸发出多倍的水，同时废水经由第一效蒸发器到末效蒸发器的依次浓缩，在最末效蒸发器中的浓水经浓水泵9进入浓水箱10。

浓水箱10的出口通过安装在管道上的雾化泵11与雾化装置2的一入口相连通，压缩空气单元12的出气口通过管道与雾化装置2的另一入口相连通，雾化装置2设置在空预器1与静电除尘器3之间的烟道上，本实施例的雾化装置为可拆卸雾化杆，一端设置在烟道上、另一端设置有雾化喷咀，进一步地，雾化喷咀垂直于烟道两侧壁均布设置，将浓废水用雾化泵11送入雾化装置2与压缩空气单元12输出的空气以一定的气液两相比混合，雾化后垂直于烟气流向喷入烟道内，雾化液滴吸收烟道内烟气余热后蒸发，随烟气排放，脱硫废水中的固体物和烟道流灰一起进入静电除尘器，被电极捕捉，随灰一起外排。本实施例的烟道换热器4的壳侧进气口与静电除尘器3后的烟道相连通，烟道换热器4的壳侧出气口与湿法脱硫装置5前的烟道相连通。

本发明的工作原理如下：

废水进入低温多效蒸发单元8进行蒸发，从循环泵7来的去离子水进入烟道换热器4，经加热后进入汽水分离器6进行水汽分离，热水进入循环泵7，低温蒸汽进入低温多效蒸发单元8进行废水的第一效加热，第一效凝水返回循环泵7入口，其它各效凝水汇集后部分作为淡化水经进一步软化后补充烟道换热器4的循环水损失，其余凝水输出回用，废水经过由第一效到最末效的依次浓缩，在最末效浓废水经浓水泵,9汇入浓水箱10，再经雾化泵11送至雾化装置2，汇同压缩空气单元12送入的压缩空气一起雾化喷出至空预器1后、静电除尘器3前的烟道内，喷雾液滴与热烟气汇流蒸发，并将蒸汽及粉尘带入静电除尘器3静电去除。

Claims (3)

1.一种用于火力发电厂废水零排放处理的工艺,经除过钙离子及固体悬浮物的废水进入低温多效蒸发单元进行蒸发，低温多效蒸发单元的第一效加热器的壳侧出口通过管道与循环泵的一入口相连通，汽水分离器的出汽口通过管道与低温多效蒸发单元的第一效蒸汽入口相连通、出水口通过管道与循环泵的另一入口相连通，低温多效蒸发单元的末效气液分离器出水口通过安装在管道上的浓水泵与浓水箱的入口相连通，浓水箱的出口通过安装在管道上的雾化泵与雾化装置的一入口相连通，压缩空气单元的出气口通过管道与雾化装置的另一入口相连通，雾化装置设置在空预器与静电除尘器之间的烟道上,其特征在于：循环泵的出口通过管道与烟道换热器的进水管相连通，湿法脱硫装置的出口通过管道与烟道换热器的一进气口相连通，烟道换热器的出水管通过管道与汽水分离器的入口相连通，烟道换热器的壳侧进气口与静电除尘器后的烟道相连通，烟道换热器的壳侧出气口与湿法脱硫装置前的烟道相连通。

2.根据权利要求1所述的一种用于火力发电厂废水零排放处理的工艺，其特征在于所述的烟道换热器为：在壳体内部垂直烟气流动方向设置有与安装在壳体相对侧壁上的管板相连通的管束，管束可水平布置也可竖直布置，管板至少设置有一组，管板外侧设置有水室，水室上设置有可拆卸的端盖，水室上设置有相应的进水管和出水管，管束内部介质为软化水或者除盐水。

3.根据权利要求1所述的一种用于火力发电厂废水零排放处理的工艺，其特征在于：所述的低温多效蒸发单元由至少两效蒸发器串联组成，汽水分离器处理的低温加热蒸汽被引入第一效蒸发器，加热其中的废水，使废水产生的蒸汽量几乎等同于由汽水分离器来的蒸汽量，且蒸汽温度比原加热蒸汽温度低，第一效蒸发器产生的蒸汽被引入第二效作为加热蒸汽，使第二效的废水以比第一效更低的温度蒸发，此过程重复至最后一效；低温多效蒸发单元的第一效凝水返回循环泵入口，其他各效凝水汇集后一部分作为淡化水经进一步软化后补充烟道换热器的循环水损失、另一部分输出回用，废水经由第一效蒸发器到末效蒸发器的依次浓缩，在最末效蒸发器中的浓水经浓水泵进入浓水箱。

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