CN110668610A - 一种脱硫废水减排与水质处理循环利用工艺装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种脱硫废水减排与水质处理循环利用工艺装置，在除尘器与脱硫塔之间设置旁路烟道，所述旁路烟道上依次安装有气液换热器和高温除湿机，所述气液换热器的气流管道与所述高温除湿机相连，所述气液换热器的液流管道与循环冷却水管路相连，所述气液换热器和高温除湿机分别与露液收集排除装置相连。本发明直接在源头上控制脱硫废水的产出，并保证脱硫塔的稳定运行。只需对除尘器和脱硫塔之间的烟道进行改装。无需调整电厂原有设备，对其正常运行也不存在不利影响。

Description

一种脱硫废水减排与水质处理循环利用工艺装置
技术领域
本发明属于电厂脱硫废水减排处理技术领域，具体涉及一种脱硫废水减排与水质处理循环利用工艺装置。
背景技术
我国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。其中石灰石-石膏湿法脱硫工艺的运用最为广泛。湿法脱硫技术由于其投资和运行成本都比较低，特别适用于大型机组的脱硫设备，是一种成熟高效的脱硫工艺。但与此同时，该工艺会存在脱硫废水处理问题。这部分废水为高盐度，高硬度废水，水质恶劣，含大量杂质，如钙镁离子，悬浮物，各种重金属离子，无机盐离子，氯离子浓度12000-20000mg/l，且受电厂运行情况影响，不同时间段水质水量可以有很大差别。
目前，火电厂废水零排放已是业内共识，国家电力工业部06年颁布的《火力发电厂废水治理设计技术规程》和国务院15年颁布的《水污染防治行动计划》“水十条”对此提出明确政策引导。而脱硫废水由于其成分的强污染性、复杂性和强腐蚀性，成为制约火电厂废水零排放关键因素。
现有脱硫废水处理的技术方案可归纳为三段式处理工艺，脱硫废水预处理，脱硫废水膜浓缩减量或热法浓缩减量，脱硫废水固化。目前工程方案虽然基本达到了脱硫废水零排的目标，但存在问题也比较多，比如工艺流程复杂、需新增大量设备设施、投资大、运行成本高、设备各环节的工艺进出水的水质水量不够协调等问题。
因此，拟从源头上解决脱硫废水排放问题。分析脱硫废水排放原因，主要是随着湿法脱硫运行工艺中，脱硫用水中的氯离子和镁离子逐渐富集，会严重影响脱硫效率以及脱硫产品石膏的品质。因此脱硫用水循环利用一定程度后需外排出废水。考虑到脱硫塔中氯元素的物质平衡，其氯的来源主要有：烟气中的氯化氢气体和少量含氯粉尘、石灰石中的氯化盐、脱硫补水中的氯离子。其中，脱硫补水中的氯含量可较方便控制，烟气中的氯为脱硫用水中氯的主要来源。经过脱硫塔运转后，氯大部分被溶解于脱硫用水中并排出该部分废水，一部分氯进入到脱硫产物石膏中，少部分随烟气排出。基于以上考虑，通过对进入脱硫塔前的烟气进行脱氯处理，可大大减少脱硫用水中氯离子的含量，使得脱硫用水的循环利用次数充分提升，大幅减少旋流器处脱硫废水的排出。
申请号为201610647049的中国专利申请，公开了《一种燃煤烟气半干法脱除氟氯的脱硫废水零排放系统》。该工艺设计为：脱硫废水调碱性后，喷入空预器与除尘器间的烟道。去除氟氯和硫化物。将烟气中的HCl、HF、SO3等气体大部分固化到飞灰中，来实现脱硫废水排放量的减少。并在此基础上，同步进行脱硫废水的烟道蒸发，实现脱硫废水的零排放处理。但是，该方案对电厂现有烟道长度有要求，存在喷淋液滴未完全蒸干的风险影响，也增加了烟气内固化颗粒盐含量，更容易造成烟道壁结垢。此外对烟气除尘器收集所得粉煤灰的成分，有较大影响，造成粉煤灰氯离子含量升高，或超过国标，影响了粉煤灰的回收再利用。
发明内容
针对上述现有技术的不足，并避免烟道脱氯产生的不良附加影响，本发明要解决的技术问题是提供一种脱硫废水减排与水质处理循环利用工艺装置，该装置对脱硫废水的处理为两段式处理工艺，包括烟气脱氯工艺与脱硫水循环利用工艺。通过提前去除进入脱硫塔烟气中氯化氢成分，大幅降低脱硫水中氯离子含量，从而大幅减少脱硫废水排出量。产出的少量脱硫废水经过化学加药处理后，无需进行废水浓缩、废水蒸发等较繁琐较复杂成本较高的处理，可直接回用作为脱硫塔补水。
本发明采取的具体技术方案是：
一种脱硫废水减排与水质处理循环利用工艺装置，其特征在于，在除尘器与脱硫塔之间设置旁路烟道，所述旁路烟道上安装有气液换热器，所述气液换热器的液流管道与循环冷却水管路相连，所述气液换热器与露液收集排除装置相连。
为了更好的实现本发明，所述旁路烟道上安装有高温除湿机，所述高温除湿机安装在气液换热器的后端，所述气液换热器的气流管道与所述高温除湿机相连，所述高温除湿机与露液收集排除装置相连。
为了更好的实现本发明，所述工艺装置还包括以下特征一项或多项：a、在所述旁路烟道前后分别设置自动阀门；b、在气液换热器前设置热电偶和烟气流量计，在气液换热器和高温除湿机之间设置热电偶，在高温除湿机后设置热电偶；c、主烟道上设置自动阀门。
为了更好的实现本发明，所述自动阀门包括烟气隔断阀和流量调节阀。
为了更好的实现本发明，所述工艺装置还包括以下特征一项或多项：a、所述气液换热器的温度调节范围在50-100℃；b、所述气液换热器的气流管道内衬为防腐材料；c、所述气液换热器内换热材料安装有牺牲阳极，对换热材料进行电化学防腐保护；d、所述露液收集排除装置材质为防腐蚀材料；e、所述露液收集排除装置设有液体引出槽，并加装U型管道或回型管道。
为了更好的实现本发明，所述工艺装置还包括以下特征一项或多项：a、所述工艺装置运行时，气液换热器将烟气降温至盐酸的露点；b、所述内衬防腐材料为玻璃钢、纤维增强复合材料FRP、ND钢、不锈钢316L、双相钢2205中的一种；c、所述牺牲阳极为锌块；d、所述露液收集排除装置材质为四氟乙烯。
为了更好的实现本发明，所述工艺装置还包括以下特征之一：a、循环冷却水的水源为锅炉补水即除盐水；b、循环冷却水的水源为冷却塔中的循环冷却水。
为了更好的实现本发明，所述工艺装置还包括以下特征一项或多项：a、原烟道上安装有GGH烟气再热器吸热端时，所述气液换热器安装于GGH烟气再热器吸热端的后端；b、所述工艺装置还包括脱硫废水化学加药处理系统，脱硫废水从脱硫塔中排出到脱硫废水化学加药处理系统中。
为了更好的实现本发明，经脱硫废水化学加药处理系统处理过的脱硫废水用作为脱硫塔补水。
为了更好的实现本发明，多次循环做脱硫塔补水用后的脱硫废水经过三联箱工艺处理后，作为喷灰抑尘用水或湿除渣系统补水使用。
相对于常规的预处理、浓缩减量(包括膜工艺和热法工艺)和蒸发三段式处理工艺，本发明的有益效果如下所述：
1.本发明直接在源头上控制脱硫废水的产出，并保证脱硫塔的稳定运行。只需对除尘器和脱硫塔之间的烟道进行改装。无需调整电厂原有设备，对其正常运行也不存在不利影响。设备设置为主烟道的旁路，也利于设备日常检修维护。实际抽取和进行降温的烟气量，可根据工艺运行需要，进行调整。
2.本发明在化学加药处理时，无需去除钙离子。水质无需加盐酸调pH中性。针对双碱法工艺中，两种药剂石灰乳和碳酸钠，碳酸钠药剂成本高的问题，可完全避免，整体降低了预处理药剂成本。
3.本发明无需使用膜减量化处理设备，无需使用蒸发与固液分离等设备。可免去较繁琐工艺，节省大量设备投资成本和运行成本。
4.本发明对脱硫塔运行存在有利影响，通过降低进入脱硫塔前的烟气气温，减少了脱硫过程中用于烟气降温的水量消耗，提高了湿法脱硫的脱硫效率。
5.本发明装置可与电厂原有设备烟气换热器GGH搭配使用，对GGH运行完全不产生影响，且GGH运行时有利于该装置工艺目的的实现。已安装有脱硫废水零排放系统的燃煤电厂，仍可选择配合使用该工艺，可实现脱硫废水处理量的大幅降低，从而有效降低零排系统的运行成本。
附图说明
图1为本发明实施例所述的脱硫废水减排工艺装置的结构示意图；
图中，1.锅炉；2.脱硝设备；3.空气预热器；4.除尘器；5.脱硫塔；6.排烟烟囱；7.脱硫废水化学加药处理系统；8.气液换热器；9.高温除湿机；10.酸液收集排出装置；11.热电偶；12.烟气隔断阀；13.烟气流量计；14.循环冷却水；其中，其中，1-6为电厂原有设备，7-13为本申请核心设备系统、配件和管路等。
具体实施方式
为详细说明技术方案的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合具体实施例并配合附图详予说明。
实施例1
请参阅图1，本实施例1的一种脱硫废水减排与水质处理循环利用工艺装置，包括锅炉1、脱硝设备(NSCR)2、空气预热器(AH)3、除尘器(ESP)4、脱硫塔5、排烟烟囱6、除尘器4与脱硫塔5之间的主烟道，主烟道上设置自动阀门，自动阀门包括烟气隔断阀12和流量调节阀。在除尘器4与脱硫塔5之间还设置旁路烟道，在所述旁路烟道前后分别设置自动阀门，自动阀门包括烟气隔断阀12和流量调节阀；所述旁路烟道上依次安装有气液换热器8和高温除湿机9，所述气液换热器8的气流管道与所述高温除湿机9相连，在气液换热器8前设置热电偶11和烟气流量计13，在气液换热器8和高温除湿机9之间设置热电偶11，在高温除湿机9后设置热电偶11；所述气液换热器8的液流管道与循环冷却水14管路相连，所述气液换热器8和高温除湿机9分别与露液收集排除装置10相连。其中，气液换热器8的温度调节范围在50-100℃，运行时，将烟气降温至盐酸的露点，根据锅炉、烟气工况和实时监测数据，可计算出盐酸露点理论值和硫酸、亚硫酸露点理论值，盐酸总是比硫酸亚硫酸露点温度高，气液换热器8的气流管道内衬为防腐材料，如玻璃钢、纤维增强复合材料FRP、ND钢、不锈钢316L、双相钢2205。气液换热器8内换热材料安装有牺牲阳极，如锌块，对换热材料进行电化学防腐保护。露液收集排除装置材质为防腐蚀材料，如四氟乙烯。
本实施例装置的烟道冷凝脱氯环节的运行流程为：
经过除尘器如ESP后的烟气温度约为90℃或更高。在设置的气液换热器中进行热量交换，循环冷却液体升温，烟气降温。其温度降低。烟温总体在50-100℃范围内调节。根据实际烟气工况，达到盐酸的露点，部分在换热器部分冷凝，收集该露液到露液收集排除装置。过高温除湿机后，空气进一步降温，部分收集前端未冷凝的氯化氢气体，并收集露液到露液收集排除装置，降温后的烟气进入脱硫塔，脱硫废水从脱硫塔中排出。上述过程中，在气液换热器前端，气液换热器和高温除湿机之间，在高温除湿机末端，使用热电偶分别检测其烟气温度。温度计检测进出换热器的冷却水温度，并根据烟气温度来调冷凝液的循环与输送。
上述流程中，循环冷却水的水源为锅炉补水即除盐水，完成热量交换后，烟气实现冷凝，锅炉补水温度得到了提高；或着，水源为电厂冷却塔中的循环冷却水或直流冷却水，冷却水吸收烟气热量，达到烟气冷凝的效果。
实施例2
参考图1所示，本实施例的基本结构与实施例1大致相同，不同之处在于本实施例中旁路烟道上没有安装高温除湿机。
实施例3
参考图1所示，本实施例的基本结构与实施例1大致相同，不同之处在于本实施例中所述的露液收集排除装置10还设有液体引出槽，并加装U型管道或回型管道。
实施例4
参考图1所示，本实施例的基本结构与实施例1大致相同，不同之处在于本实施例中在烟道上安装有GGH烟气再热器吸热端时，气液换热器8安装于气液换热器8的GGH烟气再热器吸热端的后端。这样对GGH运行完全不产生影响，且GGH运行时有利于该装置工艺目的的实现。
实施例5
参考图1所示，本实施例的基本结构与实施例1大致相同，不同之处在于本实施例中还还包括脱硫废水化学加药处理系统7，脱硫废水从脱硫塔中排出到脱硫废水化学加药处理系统中进行处理，处理后的脱硫废水作为脱硫塔补水使用，循环利用。
其中，脱硫废水化学加药处理系统为现有的常规脱硫废水常规处理装置，但其在本实施例中使用时无需添加碳酸钠药剂去除钙离子。可采用下述方式之一对进入脱硫废水化学加药处理系统的脱硫废水进行处理：
一、一级反应池中加入石灰乳对脱硫废水进行镁去除，并去除氟离子和部分硫酸根，然后脱硫废水经过板框压滤机进入二级反应池进行二级反应即加入PAC和PAM配合使用去除悬浮物；
二、一级反应池中加入石灰乳对脱硫废水进行镁去除，并去除氟离子和部分硫酸根，自然沉降后加入次氯酸或次氯酸钠，去除氨氮后再加入亚硫酸钠，然后脱硫废水进入二级反应池进行二级反应即加入硫化钠等药物，去除重金属，最后脱硫废水进入三级反应池进行三级反应即加入PAC去除悬浮物；
三、一级反应池中加入石灰乳对脱硫废水进行镁去除，并去除氟离子和部分硫酸根，然后脱硫废水进入二级反应池进行二级反应即加入硫化钠等药物，去除重金属，加入次氯酸或次氯酸钠，去除氨氮后再加入亚硫酸钠，最后脱硫废水进入三级反应池进行三级反应即加入PAC与PAM配合使用去除悬浮物。
当脱硫废水多次循环利用后造成氯离子含量升高，此时，脱硫废水达到了减量和温度提升的效果，若再进行现有技术的固化蒸发干燥处理时，也会相应地降低蒸发能耗和运行成本。或者，可将脱硫废水经过三联箱工艺处理后，直接作为喷灰抑尘用水使用或湿除渣系统补水使用。
实施例6
参考图1所示，本实施例的基本结构与实施例5大致相同，不同之处在于本实施例中在烟道上安装有GGH烟气再热器吸热端时，气液换热器8安装于气液换热器8的GGH烟气再热器吸热端的后端。这样对GGH运行完全不产生影响，且GGH运行时有利于该装置工艺目的的实现。
尽管已经对上述各实施例进行了描述，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改，所以以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利保护范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围之内。

Claims (10)

1.一种脱硫废水减排与水质处理循环利用工艺装置，其特征在于，在除尘器与脱硫塔之间设置旁路烟道，所述旁路烟道上安装有气液换热器，所述气液换热器的液流管道与循环冷却水管路相连，所述气液换热器与露液收集排除装置相连。
2.根据权利要求1所述一种脱硫废水减排与水质处理循环利用工艺装置，其特征在于，所述旁路烟道上安装有高温除湿机，所述高温除湿机安装在气液换热器的后端，所述气液换热器的气流管道与所述高温除湿机相连，所述高温除湿机与露液收集排除装置相连。
3.根据权利要求2所述一种脱硫废水减排与水质处理循环利用工艺装置，其特征在于，还包括以下特征一项或多项：a、在所述旁路烟道前后分别设置自动阀门；b、在气液换热器前设置热电偶和烟气流量计，在气液换热器和高温除湿机之间设置热电偶，在高温除湿机后设置热电偶；c、除尘器与脱硫塔之间的主烟道上设置自动阀门。
4.根据权利要求3所述一种脱硫废水减排与水质处理循环利用工艺装置，其特征在于，所述自动阀门包括烟气隔断阀和流量调节阀。
5.根据权利要求4所述一种脱硫废水减排与水质处理循环利用工艺装置，其特征在于，还包括以下特征一项或多项：a、所述气液换热器的温度调节范围在50-100℃；b、所述气液换热器的气流管道内衬为防腐材料；c、所述气液换热器内换热材料安装有牺牲阳极，对换热材料进行电化学防腐保护；d、所述露液收集排除装置材质为防腐蚀材料；e、所述露液收集排除装置设有液体引出槽，并加装U型管道或回型管道。
6.根据权利要求5所述一种脱硫废水减排与水质处理循环利用工艺装置，其特征在于，还包括以下特征一项或多项：a、所述工艺装置运行时，气液换热器将烟气降温至盐酸的露点；b、所述内衬防腐材料为玻璃钢、纤维增强复合材料FRP、ND钢、不锈钢316L、双相钢2205中的一种；c、所述牺牲阳极为锌块；d、所述露液收集排除装置材质为四氟乙烯。
7.根据权利要求1-6任意一种所述脱硫废水减排与水质处理循环利用工艺装置，其特征在于，还包括以下特征之一：a、循环冷却水的水源为锅炉补水即除盐水；b、循环冷却水的水源为电厂内的冷却水。
8.根据权利要求1-7任意一种所述脱硫废水减排与水质处理循环利用工艺装置，其特征在于，还包括以下特征一项或多项：a、原烟道上安装有GGH烟气再热器吸热端时，所述气液换热器安装于GGH烟气再热器吸热端的后端；b、所述工艺装置还包括脱硫废水化学加药处理系统，脱硫废水从脱硫塔中排出到脱硫废水化学加药处理系统中。
9.根据权利要求8所述一种脱硫废水减排与水质处理循环利用工艺装置，其特征在于，经脱硫废水化学加药处理系统处理过的脱硫废水用作为脱硫塔补水。
10.根据权利要求9所述一种脱硫废水减排与水质处理循环利用工艺装置，其特征在于，多次循环做脱硫塔补水用后的脱硫废水经过三联箱工艺处理后，作为喷灰抑尘用水或湿除渣系统补水使用。
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