CN110563239A - 利用低温热水实现废水减量的蒸发浓缩系统及其方法 - Google Patents

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Abstract

利用低温热水实现废水减量的蒸发浓缩系统及其方法,包括低温热水输送系统、蒸发浓缩系统和废水处理系统,低温热水输送系统包括自锅炉顺次连通的空预器、除尘器、低温省煤器、脱硫塔和干燥床,干燥床通过两路支管分别与空预器和除尘器之间烟道以及空预器和除尘器之间烟道连通,低温省煤器直接向蒸发浓缩系统输送低温热水作为蒸发浓缩系统的主要热源,蒸发浓缩系统包括至少两效蒸发浓缩设备,每效蒸发浓缩设备均包括换热器和位于换热器上部的蒸发器;废水处理系统包括与末效循环泵和换热器之间的循环管路连通的废水管路。本发明首效加热器采用宽通道板式换热器,流速高,传热系数高,防止废水中颗粒沉积、堵塞流道,具备自清洁能力。

Description

利用低温热水实现废水减量的蒸发浓缩系统及其方法
技术领域
本发明涉及废水处理领域,具体属于利用低温热水实现废水减量的蒸发浓缩系统及其方法。
背景技术
目前我国燃煤电厂大多采用湿式石灰石-石膏法烟气脱硫(FGD),此法脱硫效率高、技术成熟、适用煤种广、对锅炉负荷变化的适应性强、吸收剂资源丰富,但在运行过程中必须排出脱硫废水维持系统稳定运行。脱硫废水pH在4.5-6.5,其中含有大量氯离子、氟离子、悬浮物、重金属离子等,高含盐量的外排脱硫废水对水体的直接危害极为严重,为了降低废水处理成本,脱硫废水须经过浓缩减量化预处理,现有废水浓缩减量技术最大的问题是运行成本高、易结垢、难以长时间稳定运行。
发明内容
本发明的目的是提供利用低温热水实现废水减量的蒸发浓缩系统及其方法,要解决现有技术成本高的技术问题;并解决现有技术难以长时间运行的问题。
为实现上述目的,本发明采用如下技术方案:
利用低温热水实现废水减量的蒸发浓缩系统,其特征在于:包括低温热水输送系统、蒸发浓缩系统和废水处理系统,所述低温热水输送系统包括自锅炉顺次连通的空预器、除尘器、低温省煤器、脱硫塔和干燥床,所述干燥床通过两路支管分别与空预器和除尘器之间烟道以及空预器和除尘器之间烟道连通,所述低温省煤器直接向蒸发浓缩系统输送低温热水作为蒸发浓缩系统的主要热源,所述蒸发浓缩系统包括至少两效蒸发浓缩设备,每效所述蒸发浓缩设备均包括换热器和位于换热器上部的蒸发器,所述蒸发器通过蒸汽输送管路向下一效换热器输送废水经蒸发浓缩产生的蒸汽作为热源,所述热水送水管路内低温热水温度低于100℃;每效所述换热器和蒸发器之间还设有用于维持废水加热、蒸发循环蒸发器的循环管路和设于循环管路上的循环泵,所述循环泵与蒸发器之间的循环管路上还设有用于向下一效蒸发器输送浓缩废水的废水输送支路;所述废水处理系统包括与末效循环泵和换热器之间的循环管路连通的废水管路,所述废水管路向澄清池输送经多效蒸发浓缩的废水,经澄清池固液分离后的废水输送至干燥床,废水在干燥床内与取自空预器前的高温烟气直接接触干燥生成固体颗粒,最终由烟气携带到除尘器后被收集,实现废水零排放。
进一步优选地,首效所述换热器还与低温省煤器通过回水管路连通,所述送水管路和回水管路形成热水循环回路,所述回水管路内低温热水温度为75~85℃,所述回水管路上设有热水循环泵。
进一步地,所述蒸发浓缩系统还包括冷凝水回收系统,所述冷凝水回收系统包括冷凝水回收箱和用于保持冷凝水回收箱气压平衡及维持各效蒸发器真空度的真空泵,除首效换热器外其他层效的换热器均分别通过冷凝水回收管路向冷凝水回收箱输送冷凝水,且末效的蒸发器的蒸汽经冷却器冷却后流入冷凝水回收箱。
进一步地,所述蒸发浓缩系统包括三效蒸发浓缩设备,其中,首效蒸汽输送管路内蒸汽温度为80~90℃,二效蒸汽输送管路内蒸汽温度为70~80℃,三效蒸汽输送管路内蒸汽温度为70~80℃。
进一步地,所述送水管路内低温热水温度温度为90~95℃,高温烟气温度蒸300~400℃。
进一步地,相邻各效所述蒸汽输送管路中蒸汽温差不超过10℃。
进一步地,所述首效换热器为由不锈钢或双相钢制作而成的宽流道板式换热器,宽流道板式换热器中废水流通通道为长方形流道,长方形流道宽为15~40mm,长为400~2000mm,废水在宽流道板式换热器内流速为1~2m/s。
此外,除首效换热器的其他换热器为宽流道板式换热器或立管式换热器,所述立管式换热器流通管径不低于25mm,换热器内废水流速为1~2m/s。
利用低温热水实现废水减量的蒸发浓缩系统的使用方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤一:向蒸发浓缩设备输送低温热水:低温省煤器中低温热水温度控制在90~95℃,向首效的蒸发浓缩设备提供热源;
步骤二:蒸发浓缩:所述废水输送支路设有阀门,根据蒸发器中废水量自动控制阀门开度,以保持蒸发器液位稳定,废水经蒸发浓缩后经蒸汽输送管路向下一效蒸发浓缩设备提供热源;
步骤三:浓缩后废水再处理:经多效浓缩后的废水经澄清池进行固液分离,分离后的液体经干燥床干燥,干燥床热源取自空预器前的烟气,温度为300-400℃,烟气与废水干燥后形成的固体颗粒一起返回除尘器与空预器之间的烟道,固体颗粒经除尘器时被捕捉下来,实现废水零排放。
更加优选地,所述步骤三中经多效浓缩后的废水经澄清池进行固液分离时需加药调节至pH中性。
与现有技术相比本发明具有以下特点和有益效果:
本发明采用宽通道板式换热器作为首效加热器,利用温度90℃~95℃的热水作为蒸发热源,有效降低多效加热器的壁面温度,降低结垢风险,废水在多效蒸发器中逐级浓缩,浓缩倍率可达到1~20,热水可取自电站锅炉现有低温省煤器系统,也可取其它热量回收装置,实现低能耗、低运行成本、长期安全稳定运行的废水减量浓缩,能有效降低后续废水处理成本,保护水资源环境。
本发明首效加热器采用宽通道板式换热器,流速高,传热系数高,可靠性强,防止废水中颗粒沉积、堵塞流道,具备自清洁能力;多效蒸发器技术成熟,可控性高,结垢风险小。利用烟气余热为多效蒸发器提供热水作为低温热源,不需要生蒸汽作为热源,运行成本低,废水浓缩倍率高,废水仅需加药调至pH中性和常规澄清池澄清处理,可利旧原三联箱系统澄清池,不需进行加药软化处理,运行成本低。
附图说明
图1为本发明利用低温热水实现废水减量的蒸发浓缩系统的图示;
图2为本发明涉及的宽流道板式换热器的部分结构示意图。
附图标记:1-锅炉;2-空预器;3-除尘器;4-低温省煤器;5-脱硫塔;6-换热器;7-蒸发器;8-循环管路;9-循环泵;10-废水输送支路;11-废水管路;12-干燥床;13-澄清池;14-冷凝水回收箱;15-真空泵;16-热水回水管路;17-冷凝水回收管路;18-冷却器;19-热水循环泵;20-热水送水管路;21-废水流通通道;22-蒸汽输送管路。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创新特征、达成目的与功效易于明白了解,下面对本发明进一步说明。
在此记载的实施例为本发明的特定的具体实施方式,用于说明本发明的构思,均是解释性和示例性的,不应解释为对本发明实施方式及本发明范围的限制。除在此记载的实施例外,本领域技术人员还能够基于本申请权利要求书和说明书所公开的内容采用显而易见的其它技术方案,这些技术方案包括采用对在此记载的实施例的做出任何显而易见的替换和修改的技术方案。
利用低温热水实现废水减量的蒸发浓缩系统,不采用蒸汽作为热源,使用低温热水作为蒸发浓缩的热源,实现废水浓缩,如图1所示,包括低温热水输送系统、蒸发浓缩系统和废水处理系统,低温热水输送系统包括自锅炉1顺次连通的空预器2、除尘器3、低温省煤器4、脱硫塔5和干燥床12,干燥床12通过两路支管分别与空预器2和除尘器3之间烟道以及空预器2和除尘器3之间烟道连通,低温省煤器4直接向蒸发浓缩系统输送低温热水作为蒸发浓缩系统的主要热源,低温热水作为首效蒸发浓缩的主要热源,热水可取自电站锅炉现有低温省煤器系统,也可取其它热量回收装置,原始废水直接取自脱硫系统,不需要进行预处理,其中废水含固量0~5%,氯离子含量0~40000mg/L,密度1000~1100kg/m3,经过本专利进行浓缩后,末效分离器出口浓缩废水含固量0~50%,氯离子含量0~400000mg/L,浆液密度1200~1300kg/m3,浓缩倍率1~20倍,浓缩后的废水进入后续处理单元。
蒸发浓缩系统包括至少两效蒸发浓缩设备,每效蒸发浓缩设备均包括换热器6和位于换热器6上部的蒸发器7,蒸发器7通过蒸汽输送管路22向下一效换热器6输送废水经蒸发浓缩产生的蒸汽作为热源,送水管路20内低温热水温度低于100℃;每效换热器6和蒸发器7之间还设有用于维持废水加热、蒸发循环的循环管路8和设于循环管路8上的循环泵9,循环泵9与蒸发器7之间的循环管路8上还设有用于向下一效蒸发器7输送废水的废水输送支路10;废水处理系统包括与末效循环泵9和换热器6之间的循环管路8连通的废水管路11,废水管路11向澄清池13输送经多效蒸发浓缩的废水,废水经澄清池13固液分离后的输送至干燥床12后形成固体颗粒,固体颗粒与来自锅炉1的烟气一同输送至除尘器3后被收集。
首效换热器6还与低温省煤器4通过回水管路16连通,送水管路20和回水管路16形成热水循环回路,回水管路16内低温热水温度为75~85℃,回水管路16上设有热水循环泵19,热水通过热水循环泵19返回原热水系统;蒸发浓缩系统还包括冷凝水回收系统,冷凝水回收系统包括冷凝水回收箱14和用于保持冷凝水回收箱14气压平衡及维持各效蒸发器真空度的真空泵15,除首效换热器6外其他层效的换热器6均分别通过冷凝水回收管路17向冷凝水回收箱14输送冷凝水,且末效的蒸发器7的蒸汽经冷却器18冷却后流入冷凝水回收箱14,蒸汽经冷却器18回收热量,进入冷凝水回收箱14后回收收集。
蒸发浓缩系统包括三效蒸发浓缩设备,其中,首效蒸汽输送管路22内蒸汽温度为80~90℃,二效蒸汽输送管路22内蒸汽温度为70~80℃,三效蒸汽输送管路22内蒸汽温度为70~80℃,各效的操作压力、废水沸点逐渐降低,相邻各效蒸汽输送管路22中蒸汽温差不超过10℃,送水管路20内低温热水温度为90~95℃。
如图2所示,首效换热器6为由不锈钢或双相钢制作而成的宽流道板式换热器,宽流道板式换热器中废水流通通道21为长方形流道,长方形流道宽为15~40mm,长为400~2000mm,利用循环泵实现液体强制循环,废水在宽流道板式换热器内流速为1~2m/s,有效防止废水中颗粒沉积、堵塞流道,具备自清洁能力,板换材质可选择不锈钢或双相钢;除首效换热器6的其他换热器6为宽流道板式换热器或立管式换热器,立管式换热器流通管径不低于25mm,换热器6内废水流速为1~2m/s。
利用低温热水实现废水减量的蒸发浓缩系统的使用方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤一:向蒸发浓缩设备输送低温热水:低温省煤器4中低温热水温度控制在90~95℃,向首效的蒸发浓缩设备提供热源;
步骤二:蒸发浓缩:废水输送支路10设有阀门,根据蒸发器7中废水量自动控制阀门开度,以保持蒸发器7液位稳定,废水经蒸发浓缩后经蒸汽输送管路22向下一效蒸发浓缩设备提供热源;
步骤三:浓缩后废水再处理:经多效浓缩后的废水经澄清池13进行固液分离,分离后的液体经干燥床12干燥后,烟气与废水干燥后形成的固体颗粒一起返回除尘器3与空预器2之间的烟道,固体颗粒经除尘器3时被捕捉下来,经多效浓缩后的废水经澄清池13进行固液分离时需加药调节至pH中性。
本发明中蒸发浓缩系统包括至少三效,各效的操作压力、废水沸点逐渐降低,相邻各效蒸汽输送管路中蒸汽温差不超过10℃,送水管路内低温热水温度为90~95℃。
以低温热水作为首效蒸发浓缩的主要热源,利用三效蒸发器实现废水减量浓缩,热水取自电站锅炉现有低温省煤器系统,省煤器前后烟气温度分别为140℃和100℃,循环水经低温省煤器加热后,温度120℃。在热水换热器中,利用循环水加热热水循环泵输送来的热水,出口热水温度控制在95℃左右,随后热水输送至一效换热器,加热一效循环废水,利用真空泵在三效蒸发器系统内形成负压,各效的操作压力、废水沸点逐渐降低,废水逐级闪蒸浓缩,闪蒸产生的二次蒸汽作为后二效蒸发器的加热蒸汽,前一效闪蒸浓缩后的部分废水自流至后一效蒸发器继续浓缩,二效加热器蒸汽入口温度80℃,三效蒸发器蒸汽入口温度70℃,最终三效蒸发器排出的废水浓缩倍率达到10,排出的浓缩废水去往后续的固液分离装置进一步处理,各效加热器排出的蒸汽冷凝水,以及最后一效产生的蒸汽经冷却器,换热后析出的冷凝水,接入冷凝水箱回用。
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 (10)

1.利用低温热水实现废水减量的蒸发浓缩系统,其特征在于:包括低温热水输送系统、蒸发浓缩系统和废水处理系统,所述低温热水输送系统包括自锅炉(1)顺次连通的空预器(2)、除尘器(3)、低温省煤器(4)、脱硫塔(5)和干燥床(12),所述干燥床(12)通过两路支管分别与空预器(2)和除尘器(3)之间烟道以及空预器(2)和除尘器(3)之间烟道连通,所述低温省煤器(4)直接向蒸发浓缩系统输送低温热水作为蒸发浓缩系统的主要热源,所述蒸发浓缩系统包括至少两效蒸发浓缩设备,每效所述蒸发浓缩设备均包括换热器(6)和位于换热器(6)上部的蒸发器(7),所述蒸发器(7)通过蒸汽输送管路(22)向下一效换热器(6)输送废水经蒸发浓缩产生的蒸汽作为热源,所述热水送水管路(20)内低温热水温度低于100℃;每效所述换热器(6)和蒸发器(7)之间还设有用于维持废水加热、蒸发循环蒸发器的循环管路(8)和设于循环管路(8)上的循环泵(9),所述循环泵(9)与蒸发器(7)之间的循环管路(8)上还设有用于向下一效蒸发器(7)输送浓缩废水的废水输送支路(10);所述废水处理系统包括与末效循环泵(9)和换热器(6)之间的循环管路(8)连通的废水管路(11),所述废水管路(11)向澄清池(13)输送经多效蒸发浓缩的废水,经澄清池(13)固液分离后的废水输送至干燥床(12),废水在干燥床(12)内与取自空预器(2)前的高温烟气直接接触干燥生成固体颗粒,最终由烟气携带到除尘器(3)后被收集,实现废水零排放。
2.如权利要求1所述的利用低温热水实现废水减量的蒸发浓缩系统,其特征在于:首效所述换热器(6)还与低温省煤器(4)通过回水管路(16)连通,所述送水管路(20)和回水管路(16)形成热水循环回路,所述回水管路(16)内低温热水温度为75~85℃,所述回水管路(16)上设有热水循环泵(19)。
3.如权利要求1所述的利用低温热水实现废水减量的蒸发浓缩系统,其特征在于:所述蒸发浓缩系统还包括冷凝水回收系统,所述冷凝水回收系统包括冷凝水回收箱(14)和用于保持冷凝水回收箱(14)气压平衡及维持各效蒸发器真空度的真空泵(15),除首效换热器(6)外其他层效的换热器(6)均分别通过冷凝水回收管路(17)向冷凝水回收箱(14)输送冷凝水,且末效的蒸发器(7)的蒸汽经冷却器(18)冷却后流入冷凝水回收箱(14)。
4.如权利要求1所述的利用低温热水实现废水减量的蒸发浓缩系统,其特征在于:所述蒸发浓缩系统包括三效蒸发浓缩设备,其中,首效蒸汽输送管路(22)内蒸汽温度为80~90℃,二效蒸汽输送管路(22)内蒸汽温度为70~80℃,三效蒸汽输送管路(22)内蒸汽温度为70~80℃。
5.如权利要求1所述的利用低温热水实现废水减量的蒸发浓缩系统,其特征在于:所述送水管路(20)内低温热水温度温度为90~95℃,所述高温烟气温度蒸300~400℃。
6.如权利要求4所述的利用低温热水实现废水减量的蒸发浓缩系统,其特征在于:相邻各效所述蒸汽输送管路(22)中蒸汽温差不超过10℃。
7.如权利要求1所述的利用低温热水实现废水减量的蒸发浓缩系统,其特征在于:所述首效换热器(6)为由不锈钢或双相钢制作而成的宽流道板式换热器,宽流道板式换热器中废水流通通道为长方形流道,长方形流道宽为15~40mm,长为400~2000mm,废水在宽流道板式换热器内流速为1~2m/s。
8.如权利要求4所述的利用低温热水实现废水减量的蒸发浓缩系统,其特征在于:除首效换热器(6)的其他换热器(6)为宽流道板式换热器或立管式换热器,所述立管式换热器流通管径不低于25mm,换热器(6)内废水流速为1~2m/s。
9.如权利要求1~8任意一项所述的利用低温热水实现废水减量的蒸发浓缩系统的使用方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤一:向蒸发浓缩设备输送低温热水:低温省煤器(4)中低温热水温度控制在90~95℃,向首效的蒸发浓缩设备提供热源;
步骤二:蒸发浓缩:所述废水输送支路(10)设有阀门,根据蒸发器(7)中废水量自动控制阀门开度,以保持蒸发器(7)液位稳定,废水经蒸发浓缩后经蒸汽输送管路(22)向下一效蒸发浓缩设备提供热源;
步骤三:浓缩后废水再处理:经多效浓缩后的废水经澄清池(13)进行固液分离,分离后的液体经干燥床(12)干燥,干燥床热源取自空预器(2)前的烟气,温度为300-400℃,烟气与废水干燥后形成的固体颗粒一起返回除尘器(3)与空预器(2)之间的烟道,固体颗粒经除尘器(3)时被捕捉下来,实现废水零排放。
10.如权利要求9所述的利用低温热水实现废水减量的蒸发浓缩系统的使用方法,其特征在于:所述步骤三中经多效浓缩后的废水经澄清池(13)进行固液分离时需加药调节至pH中性。
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