CN107973357A - 一种废水处理系统、多路处理系统及多级处理系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种废水处理系统、多路处理系统及多级处理系统，包括预蒸发器、风机、锅炉炉膛、渣井、排渣门、排渣机，其核心是预蒸发器、风机与渣井通过烟道连接组成的烟气循环回路，具体是渣井通过低压高温烟道与风机连接，风机通过高压高温烟道与预蒸发器连接，预蒸发器通过低压低温烟道与渣井连接形成闭式烟气循环回路；预蒸发器的废水入口上设有废水供水管道，废水出口与渣井通过废水排液管道连接。本发明充分利用炉底余热与炉渣余热，通过烟气循环回路实现废水预热、浓缩、蒸发及结晶处理，实现了废水处理与炉渣余热的利用，降低了废水处理的投资与运行成本，并提高了设备可靠性，同时降低了炉底漏风，提高了锅炉效率。

Description

一种废水处理系统、多路处理系统及多级处理系统

技术领域

本发明涉及一种废水处理系统、多路处理系统及多级处理系统，属于火力发电废水处理技术领域。

背景技术

燃煤火力发电厂的废水处理主要有蒸汽多效蒸发、膜工艺+MVC/MVR蒸发+结晶、烟道蒸发、膜蒸馏(MD)技术等。以2×600MW等级的火电厂为例，电厂生产废水量约20吨/时，如采用美国卧式薄膜喷淋MVC蒸发/结晶技术，总投资为6000万元，年运行费用约1200万元。废水处理设备投资高昂，运行费用较高，增加了电力企业的生产成本。另一方面，目前的废水处理设备故障率较高，使用寿命较短，一套膜工艺+MVC/MVR蒸发设备常常运行不足4年就面临着更换膜部件的问题，高昂的费用使大部分企业不堪重负。如何降低废水处理成本，并提高废水处理设备的可靠性是行业内急需解决的难题。

另一方面，燃煤电站锅炉的排渣温度一般高达600℃以上，这部分热量没有得到利用，反而需要额外冷源并配置排渣机来实现降温。风冷式排渣机必须大量通入冷风，这部分冷风在冷却炉渣的过程中进入锅炉炉膛，形成炉底漏风，使锅炉效率降低约0.5％。市场上急需一种新技术，能够有效利用炉渣余热，并降低炉底漏风损失。

考虑到上述废水处理成本高及炉渣余热无法得到利用的情况，现有的废水处理系统有利用炉渣余热来处理废水，如公告号为CN204897464U的废水处理系统，设置了与火力发电厂废水出口连通的废水缓冲箱，通过喷淋管将废水缓冲箱内的废水喷到渣井的热渣上，意图通过热渣余热将废水水分完全蒸发，同时达到冷却热渣目的。该系统简单实用，但是存在问题是：1、喷淋管喷头易结垢、堵塞；2、易造成锅炉排渣口受热面高温积盐腐蚀；3、处理废水能力有限，湿渣问题较严重。由于废水处理过程并未形成循环过程，仅仅是废水通过喷淋管喷向热渣，通过热渣的余热是不可能达到蒸发完全，导致输出的炉渣含水高，需对炉渣进行脱水，对脱出的废水再处理，成本更高。

该技术方案明显意识到废水完全蒸发是有难度，故为了使进入到渣井的废水能实现完全蒸发，该专利文献中优选设置压缩空气单元将从喷嘴喷向热渣的废水尽量雾化，但是雾化会产生大量携带腐蚀离子与液滴的盐雾云，造成锅炉排渣口高温积盐腐蚀。

发明内容

本发明针对现有技术存在的不足，提供一种废水处理系统、多路处理系统及多级处理系统，其利用炉底余热、炉渣余热的形成烟气循环回路，实现对废水的循环加热，使废水蒸发、结晶，实现废水低成本处理，同时避免废水影响炉渣的处理，减少废水、炉渣及对环境的污染，同时提高了锅炉效率。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种废水处理系统，包括预蒸发器、风机、渣井及设置在渣井底部的排渣门，所述渣井设置在锅炉炉膛的底部，所述排渣门的下方设有排渣机，所述锅炉炉膛内的部分辐射热在炉底主要以辐射方式传入渣井，称为炉底余热；同时高温炉渣落入到所述渣井底部的所述排渣门上，所述预蒸发器、渣井及风机之间通过连接烟道形成闭式烟气循环回路，所述连接烟道包括用于连接所述渣井与所述风机入口的低压高温烟道、用于连接所述风机出口与所述预蒸发器的烟气入口的高压高温烟道，及用于连接预蒸发器的烟气出口与所述渣井的低压低温烟道，所述预蒸发器上设有废水入口、第一废水出口及第二废水出口，所述废水入口上设有废水供水管道，所述第一废水出口上设有废水排液管道，所述废水排液管道的出口通向所述渣井的底部。

锅炉炉膛产生炉底余热进入渣井，同时高温炉渣落入渣井内，炉内高温烟气与渣井是相通的，且渣井底部的排渣门处于常闭状态，维持渣井内温度场稳定，并防止炉底漏风，其核心是预蒸发器、风机与渣井通过烟道连接形成烟气循环回路，有效利用炉底余热与炉渣余热，通过烟气与废水的混合换热，实现废水的高效浓缩、结晶。

本发明的有益效果是：废水通过废水供水管道进入预蒸发器，由锅炉炉膛底部的渣井内抽出的高温烟气与其充分混合换热，温度升高，直至沸点，此时一部分水蒸汽随烟气带走，同时低温湿烟气由预蒸发器排回至渣井内；在渣井内，低温湿烟气与渣井内的热烟气混合并受到炉膛辐射热与炉渣加热，温度升高，形成高温烟气，高温烟气则再次进入预蒸发器内，实现对废水的循环加热。上述烟气循环过程完成了对废水的预加热、浓缩与部分蒸发；废水经过预蒸发器处理后成为浓缩液，一部分盐类达到结晶溶解点并开始析出晶体，排入渣井后与高温炉渣接触，温度进一步提高，大部分水份蒸发为水蒸汽，剩余部分结晶为固体盐。渣井底部的排渣门处于常闭、定期排渣状态，保持渣井内维持较高温度，同时起到隔离排渣机的作用，维持排渣机可靠运行。总之，本发明通过预蒸发器、渣井、风机及烟道、管路形成烟气循环回路，充分利用炉底余热与炉渣余热，实现废水预热、浓缩、蒸发及结晶处理，同时实现了废水处理与余热利用，降低了废水处理的投资与运行成本，并提高了设备可靠性，同时降低了炉底漏风，提高了锅炉效率。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步的，所述渣井内设有导渣壁及用于安装排液结构的排液区，所述排液区设置在所述导渣壁的背部，所述排液结构包括排液主管及多个布液匙，所述布液匙均布在所述排液主管的底部，所述布液匙的出液口通向所述排渣门，所述排液主管内设有导流槽，所述排液主管的进液口与所述废水排液管道的出口连通。

采用上述进一步方案的有益效果是，所述布液匙对进入到排液主管内的废液进行引流，将废液均匀引至渣井底部的排渣门上，为适应渣井内的恶劣工况，排液结构设置于排渣门上方的渣井底部的排液区内，排液区设置在导渣壁的背流区位置，防止排液结构受到高温炉渣的冲击；同时排液主管为套管结构，内部设有导流槽，实现废水浓缩液均匀排流至排渣门上，并防止排液结构堵塞。有效防止废水结晶过程形成盐雾云而造成锅炉受热面发生积盐腐蚀，同时有效防止排液管堵塞或损坏，提高了运行可靠性。

进一步的，所述预蒸发器内设有扰动管网，所述扰动管网包括多个扰动管，所述高压高温烟道与所述扰动管的入口连接，每个所述扰动管的出口处设有喷嘴。

采用上述进一步方案的有益效果是，将高温烟气以鼓风扰动方式通入到废水内，保证高温烟气与废水充分混合传质换热，使废水温度升高，直至沸点，部分废水蒸发，随烟气排放出去。

本发明还公开了一种废水多路处理系统，包括预蒸发器、风机、设置在锅炉炉膛底部的多个渣井及对应设置在每个渣井底部的排渣门，多个所述排渣门的下方设有排渣机，所述锅炉炉膛内的高温炉渣落入到所述渣井底部的排渣门上；所述风机、预蒸发器及多个渣井之间通过连接烟道形成烟气循环回路，所述连接烟道包括用于连接所述风机出口与所述预蒸发器的烟气入口的高压高温烟道、用于连接所述风机入口与多个所述渣井的低压高温主烟道及多个低压高温分支烟道及用于连接预蒸发器的烟气出口与多个所述渣井的低压低温主烟道及多个低压低温分支烟道，所述预蒸发器的废水入口上设有废水供水管道，所述预蒸发器的废液出口通过排液主管路及多个排液分支管路与多个所述渣井连接，所述低压高温分支烟道、低压低温分支烟道及排液分支管路上分别设有控制阀门。

本发明的有益效果是，预蒸发器可以同时获得更大量的高温烟气，高温烟气进入到预蒸发器后，与废水充分混合，使大部分废水蒸发为水蒸气并随烟气返回渣井，进入炉膛排出；而预蒸发器内蒸发、浓缩后的废水浓缩液则可同时排入各个渣井或者排入任何一个渣井，使浓缩液与高温炉渣接触，蒸发剩余的水分，然后结晶呈固体，并与炉渣一起落入排渣机内，完成卸渣。本发明形成多路高温烟道、低温烟道及废水排液管路，获得更多的炉底余热与炉渣余热，进一步提高废水的处理效率；多路烟道、管路的设置即便是其中一个渣井维护，也不会影响废水的处理。

本发明还公开了一种废水多级处理系统，包括多级如上所述的废水处理系统，前级的所述第二废水出口通过废水增压管道与后级的所述废水入口连接，所述废水增压管道上设有废水增压泵；每级的所述废水排液管道上分别设有第一控制阀及第二控制阀；后级的所述的废水排液管道上还设有通向前级的所述废水排液管道的连接管路。后级的连接管路与前级的第一控制阀与第二控制阀之间的废水排液管道连接。

本发明的有益效果是：排渣机设置在多级所述废水处理系统的渣井的下方。第一级的废水处理系统废水蒸发浓缩后通过第一级预蒸发器的第二废水出口经过废水增压泵、废水增压管道进入第二级的预蒸发器，进入第二级的废水浓缩液与高温烟气再次混合，进一步蒸发、浓缩；之后再进入第3级预蒸发器、第4级预蒸发器直到第n级预蒸发器，使废水不断蒸发、浓缩，大部分水分转变为水蒸汽，随烟气经由低压低温管道返回渣井。浓缩后的废水液体排入渣井，与高温炉渣接触，同时受到炉膛辐射热作用，剩余水份全部蒸发为水蒸汽，废水结晶浓缩液则与炉渣混合生成固体盐，经排渣门落入排渣机，最终由排渣机完成卸渣。本发明将多级废水处理系统依次串联布置，后级废水处理系统对前级蒸发浓缩后的废水浓缩液进一步蒸发浓缩，废水经过多级处理蒸发更加完全，避免影响炉渣的处理，减少废水、炉渣对环境的污染。

附图说明

图1为本发明的废水处理系统的原理图；

图2为本发明的废水处理系统的结构示意图；

图3为本发明的渣井排液结构布局结构示意图；

图4为本发明的废水多路处理系统的结构示意图；

图5为本发明的废水多级处理系统的结构示意图；

图中，1、风机；2、预蒸发器；3、锅炉炉膛；4、渣井；5、排渣门；6、排渣机；7、控制阀门；8、第一控制阀；9、第二控制阀；10、导渣壁；11、排液区；12、排液主管；13、排液分管；14、导流槽；15、结晶盐；G1、低压高温烟道；G2、高压高温烟道；G3、低压低温烟道；G4、废水供水管道；G5、废水排液管道；G6、废水增压管道；P1、废水增压泵；G9、低压高温主烟道；G10、低压高温分支烟道；G11、排液主管路；G12、排液分支管路；G13、低压低温主烟道；G14、低压低温分支烟道；G15、连接管路。

具体实施方式

以下结合实例对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

如图1-图3所示，一种废水处理系统，包括预蒸发器2、风机1、渣井4及设置在渣井底部的排渣门5，所述渣井设置在锅炉炉膛的底部，所述排渣门的下方设有排渣机6，所述锅炉的炉底余热进入渣井，同时高温炉渣落入到所述渣井底部的所述排渣门上，所述预蒸发器、渣井及风机之间通过连接烟道形成烟气循环回路，所述连接烟道包括用于连接所述渣井与所述风机入口的低压高温烟道G1、用于连接所述风机出口与所述预蒸发器的烟气入口的高压高温烟道G2及用于连接预蒸发器的烟气出口与所述渣井的低压低温烟道G3，所述预蒸发器上设有废水入口、第一废水出口及第二废水出口，所述废水入口上设有废水供水管道G4，所述第一废水出口上设有废水排液管道G5，所述废水排液管道的出口通向所述渣井的底部。

所述渣井内设有导渣壁10及用于安装排液结构的排液区11，所述排液区设置在所述导渣壁的背部，所述排液结构包括排液主管12及多个布液匙，所述布液匙均布在所述排液主管的底部，所述布液匙的出液口通向所述排渣门，所述排液主管内设有导流槽14，所述排液主管的进液口与所述废水排液管道的出口连通。为适应渣井内的恶劣工况，排液结构设置于排渣门上方的渣井底部的排液区内，排液区设置在导渣壁的背流区位置，防止排液结构受到高温炉渣的冲击；同时排液主管为套管结构，内部设有导流槽，实现废水浓缩液均匀排流至排渣门上，并防止排液结构堵塞。有效防止废水结晶过程形成盐雾云而造成锅炉受热面发生积盐腐蚀，同时有效防止排液管堵塞或损坏，提高了运行可靠性。

所述预蒸发器内设有扰动管网，所述扰动管网包括多个扰动管，所述高压高温烟道与所述扰动管的入口连接，每个所述扰动管的出口处设有喷嘴。将高温烟气以鼓风扰动方式通入到废水内，保证高温烟气与废水充分混合换热，使废水温度升高，直至沸点，部分水份蒸发，随烟气排放出去。

锅炉产生炉底余热、高温炉渣进入、落入渣井内，同时高温烟气与渣井是相通的，废水通过废水供水管道进入预蒸发器，图1中由锅炉炉膛底部的渣井的左侧抽出的高温烟气进入低压高温烟道，并经过风机加压后进入高压高温烟道，然后通过高压高温烟道喷入预蒸发器内；在预蒸发器内，高温烟气与废水充分混合，使废水温度升高，直至沸点，此时一部分水蒸汽随烟气返回渣井，进入炉膛，同时低温湿烟气由预蒸发器排回至渣井内，由渣井的右侧进入渣井；在渣井内，低温湿烟气与渣井内的热烟气混合并受到炉膛辐射热与炉渣加热，温度升高，形成高温烟气，高温烟气则再次进入预蒸发器内，实现对废水的循环加热。废水经过预蒸发器处理后成为浓缩液，并排入锅炉炉膛底部的渣井内的排渣门上，与高温炉渣接触，温度进一步提高，大部分水份蒸发为水蒸汽，剩余部分结晶为固体盐，浓缩废液直接引至排渣门上，不会形成盐雾云，避免造成锅炉排渣口被腐蚀。渣井底部的排渣门处于常闭、定期排渣状态，保持渣井内维持较高温度，同时起到隔离排渣机的作用，维持排渣机可靠运行。

如图4所示，一种废水多路处理系统，包括预蒸发器2、风机1、设置在锅炉炉膛底部的多个渣井4及对应设置在每个渣井底部的排渣门5，多个所述排渣门的下方设有排渣机6，所述锅炉炉膛内的高温炉渣落入到所述渣井底部的排渣门上；所述风机、预蒸发器及多个渣井之间通过连接烟道形成烟气循环回路，所述连接烟道包括用于连接所述风机出口与所述预蒸发器的烟气入口的高压高温烟道G2、用于连接所述风机入口与多个所述渣井的低压高温主烟道G9及多个低压高温分支烟道G10及用于连接预蒸发器的烟气出口与多个所述渣井的低压低温主烟道G13及多个低压低温分支烟道G14，所述预蒸发器的废水入口上设有废水供水管道G4，所述预蒸发器的废液出口通过排液主管路G11及多个排液分支管路G12与多个所述渣井连接，所述低压高温分支烟道、低压低温分支烟道及排液分支管路上分别设有控制阀门7。

图4所示锅炉炉膛底部设置了3个渣井，预蒸发器可以同时获得更大量的高温烟气，高温烟气进入到蒸发器后，与废水充分混合，使大部分废水蒸发为水蒸气并随烟气返回渣井，进入炉膛排出；而预蒸发器内蒸发、浓缩后的废水浓缩液则可同时排入各个渣井或者排入任何一个渣井，在渣井内浓缩液与高温炉渣接触，蒸发剩余的水分，然后结晶呈固体，并与炉渣一起落入排渣机内，完成卸渣。锅炉下设置多个渣井，锅炉的底部设置与渣井对应的排渣门,若其中一个渣井有问题，其它渣井仍可正常工作，通过其它渣井利用余热完成废水处理。

如图5所示，本发明还公开了一种废水多级处理系统，包括多级如上所述的废水处理系统，前级的所述第二废水出口通过废水增压管道G6与后级的所述废水入口连接，所述废水增压管道上设有废水增压泵P1；每级的所述废水排液管道上分别设有第一控制阀7及第二控制阀8；后级的所述的废水排液管道上还设有通向前级的所述废水排液管道的连接管路G15。后级的连接管路与前级的第一控制阀与第二控制阀之间的废水排液管道上。后级废水排液管路在该级控制阀的作用下可进入对应渣井内，或者通过连接管路进入到前级渣井内。

图5中设置4级废水处理系统，从右往左依次为第1级废水处理系统、第2级废水处理系统、第3级废水处理系统及第4级废水处理系统，第1级的废水处理系统废水蒸发浓缩后通过第1级预蒸发器的第2废水出口经过废水增压泵、废水增压管道进入第2级的预蒸发器，进入第2级的废水浓缩液与高温烟气再次混合，进一步蒸发、浓缩；之后再进入第3级预蒸发器、第4级预蒸发器，使废水不断蒸发、浓缩，大部分水分转变为水蒸汽，随烟气经由低压低温管道返回渣井。浓缩后的废水液体排入渣井，与高温炉渣接触，同时受到炉膛辐射热作用，剩余水份全部蒸发为水蒸汽，废水结晶生成的固体盐则与炉渣混合，经排渣门落入排渣机，最终由排渣机完成卸渣。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种废水处理系统，其特征在于，包括预蒸发器、风机、渣井及设置在渣井底部的排渣门，所述渣井设置在锅炉炉膛的底部，所述排渣门的下方设有排渣机，所述预蒸发器、渣井及风机之间通过连接烟道形成烟气循环回路，所述连接烟道包括用于连接所述渣井与所述风机入口的低压高温烟道、用于连接所述风机出口与所述预蒸发器的烟气入口的高压高温烟道及用于连接预蒸发器的烟气出口与所述渣井的低压低温烟道，所述预蒸发器上设有废水入口、第一废水出口及第二废水出口，所述废水入口上设有废水供水管道，所述第一废水出口上设有废水排液管道，所述废水排液管道的出口通向所述渣井的底部。

2.根据权利要求1所述的废水处理系统，其特征在于，所述渣井内设有导渣壁及用于安装排液结构的排液区，所述排液区设置在所述导渣壁的背部，所述排液结构包括排液主管及多个布液匙，所述布液匙均布在所述排液主管的底部，其出液口通向所述排渣门，所述排液主管内设有导流槽，所述排液主管的进液口与所述废水排液管道的出口连通。

3.根据权利要求1或2所述的废水处理系统，其特征在于，所述预蒸发器内设有扰动管网，所述扰动管网包括多个扰动管，所述高压高温烟道与所述扰动管的入口连接，每个所述扰动管的出口处设有喷嘴。

4.一种废水多路处理系统，其特征在于，包括预蒸发器、风机、设置在锅炉炉膛底部的多个渣井及对应设置在每个渣井底部的排渣门，多个所述排渣门的下方设有排渣机；所述风机、预蒸发器及多个渣井之间通过连接烟道形成烟气循环回路，所述连接烟道包括用于连接所述风机出口与所述预蒸发器的烟气入口的高压高温烟道、用于连接所述风机入口与多个所述渣井的低压高温主烟道及多个低压高温分支烟道，及用于连接预蒸发器的烟气出口与多个所述渣井的低压低温主烟道及多个低压低温分支烟道，所述预蒸发器的废水入口上设有废水供水管道，所述预蒸发器的废液出口通过排液主管路及多个排液分支管路与多个所述渣井连接，所述低压高温分支烟道、低压低温分支烟道及排液分支管路上分别设有控制阀门。

5.一种废水多级处理系统，其特征在于，包括多级如权利要求1-3任一项所述的废水处理系统，前级的所述第二废水出口通过废水增压管道与后级的所述废水入口连接，所述废水增压管道上设有废水增压泵；每级的所述废水排液管道上分别设有第一控制阀及第二控制阀；后级的所述的废水排液管道上还设有通向前级的所述废水排液管道的连接管路。