CN111747588A - 一种大流量高盐废水全负荷连续烟气蒸发零排放处理工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种大流量高盐废水全负荷连续烟气蒸发零排放处理工艺，解决了现有技术中无法满足当前环保要求或是投资运行成本高、系统运行稳定性低等问题。本发明包括高盐废水（脱硫废水）三联箱处理系统、废水澄清及输送系统、压缩空气系统以及废水雾化蒸发系统。通过多系统的耦合协同作用，为高盐废水的零排放处理提供了新的工艺，本发明设计合理、符合国家环保需求、运行成本低且系统运行稳定性高。
Description
技术领域
本发明涉及高盐废水零排放处理领域，特别是脱硫废水、酸碱再生废水等高盐废水烟气蒸发干燥等相关领域。
背景技术
燃煤电厂石灰石-石膏湿法脱硫系统运行过程中会产生脱硫废水，化学车间离子交换设备再生时产生酸碱再生废水，这两路废水均为高盐废水，成为火电厂废水“零排放”处理的核心内容。脱硫废水具有成分复杂、含盐量高、水质水量不稳定等特点，所以其处理难度大且处理成本高。随着环保要求的不断提高，脱硫废水的处理越来越受到重视。目前脱硫废水常见的处理方式包括常规的“中和-沉淀-混凝”三联箱处理技术、机械蒸汽再压缩蒸发结晶处理技术以及烟气蒸发干燥零排放处理技术等。常规的“中和-沉淀-混凝”三联箱处理工艺应用广泛，能够有效去除脱硫废水中的固体悬浮物、重金属等，但是经处理后的废水含盐量仍然较高，难以满足回用和排放要求。因此，多种脱硫废水“零排放”处理技术相继被开发出来，并进行了示范应用。如机械蒸汽再压缩蒸发结晶处理技术包括软化除浊处理、膜浓缩减量处理和末端浓盐水的蒸发结晶处理，该处理技术工艺流程较长，系统的投资成本和运行成本较高，并且经处理后的产物难以处理或是对后续产品工艺造成影响，无法实现资源化利用。目前已有的烟气蒸发干燥零排放处理技术多采用新建旁路烟道蒸发塔工艺或将废水在除尘器入口前雾化蒸发工艺，虽然能够将废水蒸发干燥，但是也存在投资运行成本高或蒸发水量小、易对烟道产生积灰结垢风险等问题，增加了技术应用的难度。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种设计合理、符合国家环保需求、投资运行成本低的高盐废水处理工艺。
本发明解决上述问题所采用的技术方案是：一种大流量高盐废水全负荷连续烟气蒸发零排放处理工艺，其特征是，包括三联箱、清水箱、废水输送泵和双流体雾化装置，所述三联箱的进口接高盐废水（脱硫废水），高盐废水经三联箱处理后通过管路进入清水箱。三联箱的加药系统仅加入一种含铁高效混凝剂，可以络合去除重金属离子并使固体悬浮物团聚沉淀。采用高效混凝剂代替常规三联箱的石灰、絮凝剂、助凝剂、有机硫、盐酸等多种药剂，不仅显著降低高盐废水（脱硫废水）处理的药剂成本，而且系统运行稳定性显著提高。清水箱内设置斜管澄清器，经三联箱处理后的高盐废水（脱硫废水）通过管路进入清水箱，进一步去除高盐废水（脱硫废水）中的固体悬浮物。高盐废水在清水箱内进一步澄清处理后通过废水输送泵送至双流体雾化装置。同时，压缩空气通过管路送至双流体雾化装置。双流体雾化装置可以采用多种型号，其雾化角可以在15°~120°，采用耐磨、耐腐蚀、耐高温的合金钢材质，其材质包括但不限于2205合金钢。双流体雾化装置布置在锅炉省煤器出口至SCR反应器入口前烟道内。高盐废水和压缩空气在双流体雾化装置内混合后，废水被雾化形成直径为20-100μm的液滴，喷入SCR反应器入口前烟道内。在SCR反应器内烟气的加热作用下废水液滴被蒸发干燥，水蒸气随烟气进入SCR反应器，废水蒸发产生的结晶盐也进入烟气与粉煤灰混合。高盐废水蒸发后形成的水蒸气和结晶盐与烟气混合后进入SCR脱硝反应器、空预器和除尘器，结晶盐在除尘器中被捕集去除，烟气进入脱硫塔后温度降低，水蒸气冷凝成新鲜水补充进入脱硫塔回用。
进一步的，高盐废水在三联箱中投加的高效混凝剂为一种含铁元素的高效复配混凝剂，具有混凝效果好、沉淀速度快等优点，吨水处理加药量可根据废水水质进行调整，通常加药量控制在50g/t水。
进一步的，高盐废水经过三联箱处理及澄清处理后，废水中固体悬浮物含量≤50mg/L，pH≥8。
进一步的，高盐废水在双流体雾化装置内的雾化粒径可以通过控制压缩空气流量和压力进行调节，所用压缩空气的压力≥0.3MPa。进入双流体雾化装置内的废水压力≥0.3MPa，当废水流量为1m3/h时，压缩空气用量≥6m3/min，当废水流量增加时压缩空气用量按比例增加。
进一步的，双流体雾化装置采用耐磨、耐腐蚀的合金材质，其型号要求不低于2205，废水在双流体雾化装置内的雾化角≤90°，单支双流体雾化装置的雾化负荷≤0.5m3/h，根据水量调整双流体雾化装置的设置数量。双流体雾化装置在SCR入口前烟道内均匀布置，并且布置位置距离SCR催化剂的距离≥5m。
进一步的，高盐废水采用SCR入口前烟道内的烟气作为热源将雾化后的废水液滴加热蒸发，利用压缩空气将废水雾化并且液滴大小可以调节。
进一步的，高盐废水在SCR脱硝反应器入口之前的烟道内蒸发后，混凝反应投加的含铁混凝剂中的铁元素转化成铁氧化物，生成的铁氧化物对烟气中的砷和汞具有吸附螯合作用从而有效去除烟气中的砷和汞，对后续的SCR脱硝催化剂具有较好的保护作用。
进一步的，高盐废水在锅炉省煤器出口至SCR脱硝反应器入口之间的烟道内利用烟气热量进行蒸发干燥，废水蒸发所在位置的烟气温度高（通常在300℃以上），使得高盐废水的蒸发干燥时间相较于除尘器入口前蒸发工艺显著缩短（60μm液滴的干燥时间小于0.3s），废水蒸发干燥所需烟道长度显著缩短（≥5m即可），由此扩展了本发明技术应用的范围。同时，由于烟气温度较高，废水蒸发容量也显著增加，因此系统运行受机组运行负荷影响较小，系统运行稳定性显著提高，并可以实现大流量高盐废水在全负荷工况下的连续蒸发干燥。
进一步的，高盐废水在锅炉省煤器出口至SCR脱硝反应器入口之间的烟道内利用烟气热量进行蒸发干燥后，产生的结晶盐与粉煤灰混合。根据燃煤电厂脱硫废水含盐量测算，结晶盐的质量仅相当于粉煤灰质量的0.1%以下，在下游的除尘器内将被捕集去除，不会对下游的SCR脱硝催化剂等设备及粉煤灰品质产生影响。
本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：
1)本发明利用燃煤机组省煤器出口至SCR反应器之间原有烟道作为废水蒸发干燥器，利用原有烟道内烟气作为高盐废水蒸发干燥的热源将废水加热蒸发干燥，降低了高盐废水“零排放”的处理成本。
2)本发明中高盐废水的雾化采用双流体雾化方式，废水的雾化粒径可以通过调节压缩空气量和压缩空气压力进行控制。
3)本发明的高盐废水三联箱处理-澄清处理-SCR脱硝反应器入口前烟气蒸发处理工艺不仅实现了高盐废水的低成本零排放处理，同时实现了高盐废水的快速蒸发干燥，显著降低了系统运行中烟道积灰结垢的风险。
4)本发明的高盐废水三联箱处理-澄清处理-SCR脱硝反应器入口前烟气蒸发处理工艺采用含铁高效混凝剂进行废水的混凝澄清处理，废水蒸发后含铁混凝剂中的铁元素转化成铁氧化物，生成的铁氧化物对烟气中的砷和汞具有吸附螯合作用从而有效去除烟气中的砷和汞，对后续的SCR脱硝催化剂具有较好的保护作用。
5)本发明的高盐废水三联箱处理-澄清处理-SCR脱硝反应器入口前烟气蒸发处理工艺，废水蒸发所在位置的烟气温度高使得高盐废水的蒸发干燥时间相较于除尘器入口前蒸发显著缩短，废水蒸发干燥所需烟道长度显著缩短，由此扩展了工艺应用的范围。同时，由于烟气温度较高，废水蒸发容量也显著增加，因此系统运行受机组运行负荷影响较小，系统运行稳定性显著提高，并可以实现大流量高盐废水在全负荷工况下的连续蒸发干燥。
6)本发明的高盐废水三联箱处理-澄清处理-SCR脱硝反应器入口前烟气蒸发处理工艺，可以利用脱硫废水处理系统原有的三联箱系统，显著降低改造的投资成本。
附图说明
图1是本发明实施例的处理工艺示意图。
图中：三联箱1、清水箱2、废水输送泵3、双流体雾化装置4、锅炉5、SCR反应器6、空预器7、除尘器8、引风机9、脱硫塔10、烟囱11。
具体实施方式
下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。
实施例。
参见图1，本实施例中，一种大流量高盐废水全负荷连续烟气蒸发零排放处理工艺，工作时，高盐废水（脱硫废水）先在三联箱1中进行加药处理，之后高盐废水进入清水箱2进行澄清处理，澄清处理后的高盐废水通过废水输送泵3进入双流体雾化装置4，压缩空气通过管路也进入双流体雾化装置4。在压缩空气的作用下，高盐废水被雾化成液滴，液滴大小可以通过调节压缩空气量进行调整。双流体雾化装置4布置在锅炉5省煤器出口至SCR反应器6入口之间的烟道内，废水通过双流体雾化装置4雾化后喷出，并在烟气的加热作用下蒸发干燥。高盐废水蒸发后形成的水蒸气和结晶盐与烟气混合后进入SCR反应器6、空预器7和除尘器8，结晶盐在除尘器8中被捕集去除，烟气进入脱硫塔10后温度降低，之后从烟囱11排出，水蒸气冷凝成新鲜水补充进入脱硫塔10回用。
实施例：某火电机组产生脱硫废水的水质水量如下：电导率55000μs/cm、TDS45000mg/L、氯离子浓度18500mg/L，8~10m3/h，采用此工艺处理，通过三联箱1和澄清预处理、烟气蒸发干燥零排放处理，实现脱硫废水的零排放处理。脱硫废水蒸发后水蒸气进入脱硫系统冷凝成新鲜水进入脱硫系统回用。经测算，此工艺较传统的机械蒸汽再压缩处理工艺预计节约成本约500万/年（年利用小时5000h计算）。
本说明书中未作详细描述的内容均属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
虽然本发明已以实施例公开如上，但其并非用以限定本发明的保护范围，任何熟悉该项技术的技术人员，在不脱离本发明的构思和范围内所作的更动与润饰，均应属于本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种大流量高盐废水全负荷连续烟气蒸发零排放处理工艺，其特征是，包括三联箱、清水箱、废水输送泵和双流体雾化装置；所述三联箱的进口接高盐废水，高盐废水经三联箱处理后通过管路进入清水箱，三联箱的加药系统仅加入一种含铁高效混凝剂，用于络合去除重金属离子并使固体悬浮物团聚沉淀，清水箱内设置斜管澄清器，进一步去除脱硫废水中的固体悬浮物，高盐废水在清水箱内进一步澄清处理后通过废水输送泵送至双流体雾化装置；同时，压缩空气通过管路送至双流体雾化装置，双流体雾化装置的雾化角在15°~120°，双流体雾化装置布置在锅炉省煤器出口至SCR反应器入口前烟道内，高盐废水和压缩空气在双流体雾化装置内混合后，废水被雾化形成直径为20-100μm的液滴，喷入SCR反应器入口前烟道内，在SCR反应器内烟气的加热作用下废水液滴被蒸发干燥，水蒸气随烟气进入SCR反应器，废水蒸发产生的结晶盐也进入烟气与粉煤灰混合，高盐废水蒸发后形成的水蒸气和结晶盐与烟气混合后进入SCR脱硝反应器、空预器和除尘器，结晶盐在除尘器中被捕集去除，烟气进入脱硫塔后温度降低，水蒸气冷凝进入脱硫塔回用。
2.根据权利要求1所述的大流量高盐废水全负荷连续烟气蒸发零排放处理工艺，其特征是，高盐废水在三联箱中投加的高效混凝剂为一种含铁元素的高效复配混凝剂，吨水处理加药量根据废水水质进行调整。
3.根据权利要求1所述的大流量高盐废水全负荷连续烟气蒸发零排放处理工艺，其特征是，高盐废水经过三联箱处理及澄清处理后，废水中固体悬浮物含量≤50mg/L，pH≥8。
4.根据权利要求1所述的大流量高盐废水全负荷连续烟气蒸发零排放处理工艺，其特征是，高盐废水在双流体雾化装置内的雾化粒径通过控制压缩空气流量和压力进行调节，所用压缩空气的压力≥0.3MPa；进入双流体雾化装置内的废水压力≥0.3MPa，当废水流量为1m3/h时，压缩空气用量≥6m3/min，当废水流量增加时压缩空气用量按比例增加。
5.根据权利要求1所述的大流量高盐废水全负荷连续烟气蒸发零排放处理工艺，其特征是，双流体雾化装置采用耐磨、耐腐蚀、耐高温的合金钢材质，废水在双流体雾化装置内的雾化角≤90°，单支双流体雾化装置的雾化负荷≤0.5m3/h，根据水量调整双流体雾化装置的设置数量；双流体雾化装置在SCR入口前烟道内均匀布置，并且布置位置距离SCR催化剂的距离≥5m。
6.根据权利要求1或2所述的大流量高盐废水全负荷连续烟气蒸发零排放处理工艺，其特征是，高盐废水在SCR脱硝反应器入口之前的烟道内蒸发后，混凝反应投加的含铁混凝剂中的铁元素转化成铁氧化物，生成的铁氧化物对烟气中的砷和汞具有吸附螯合作用从而有效去除烟气中的砷和汞，对后续的SCR脱硝催化剂进行保护。
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