CN111908696A - 一种烟水协同处理脱硫废水的零排放系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种烟水协同处理脱硫废水的零排放系统及方法，锅炉尾部烟道的出口与旁路烟气蒸发装置的烟气入口相连通，旁路烟气蒸发装置底部的烟气出口与电除尘器的入口相连通，电除尘器的出口与低温烟气浓缩塔的烟气入口相连通，低温烟气浓缩塔的烟气出口与脱硫塔的入口相连通，脱硫塔底部的浆液出口与污泥预分离装置的入口经废水缓冲水箱相连通，污泥预分离装置的出口与低温烟气浓缩塔的浆液入口相连通，低温烟气浓缩塔底部的循环浆液出口与低温烟气浓缩塔中的喷淋装置相连通，低温烟气浓缩塔的浆液出口经重金属无害化装置USC澄清器及喷雾水箱与旁路烟气蒸发装置中的旋转雾化器相连通，该系统及方法能够实现脱硫废水的浓缩减量及固化。
Description
技术领域
本发明属于脱硫废水零排放技术领域，涉及一种烟水协同处理脱硫废水的零排放系统及方法。
背景技术
近年来，国家高度重视水环境污染防止工作，根据《新环保法》、《水污染行动计划》、《水十条》等一系列法规政策的出台和实施，以及排污许可证制度等都对火电厂外排水量水质做出明确要求，要求实现全厂废水零排放。火电厂湿法烟气脱硫所产生的脱硫废水水质复杂，水质水量波动很大，具有高硬度、高盐分、高浊度、强腐蚀性等特点，处理难度大。
传统工艺采用“三联箱-澄清”处理脱硫废水，投资和运行成本较高，还易出现出水悬浮物和COD不能稳定达标等问题，而且“三联箱”不能除盐，要实现脱硫废水零排放还需要最终干化处置。目前较为成熟的脱硫废水零排放处理工艺为蒸发结晶工艺，但通常需要设置深度预处理和浓缩单元，存在工艺流程长、维护工作量大、结晶盐消纳难等问题，深度预处理加药量大运行成本高，常用的SWRO、DTRO、ED等膜法浓缩投资运行费用高，MVR、闪蒸等热法浓缩需要引入外部热源同时通过投加晶种，投资费用较高，设备结垢风险大。单一的依赖水系统处理脱硫废水已不能满足零排放要求，另一种新兴技术是烟气蒸发工艺，尤其是旁路烟气蒸发技术日益受到市场欢迎，但其蒸发水量受机组负荷影响较大，抽取烟气量通常需要控制在总烟气量的5％之内，所以当脱硫废水水量较大时该工艺使用受限。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种烟水协同处理脱硫废水的零排放系统及方法，该系统及方法能够实现脱硫废水的浓缩减量及固化，实现脱硫废水的零排放。
为达到上述目的，本发明所述的烟水协同处理脱硫废水的零排放系统包括锅炉尾部烟道、空预器、旁路烟气蒸发装置、电除尘器、脱硫塔、低温烟气浓缩塔、烟囱、废水缓冲水箱、污泥预分离装置、重金属无害化装置USC澄清器及喷雾水箱；
锅炉尾部烟道的出口与空预器的入口及旁路烟气蒸发装置的烟气入口相连通，空预器的出口及旁路烟气蒸发装置底部的烟气出口与电除尘器的入口相连通，电除尘器的出口与脱硫塔的入口及低温烟气浓缩塔的烟气入口相连通，低温烟气浓缩塔的烟气出口与脱硫塔的入口相连通，脱硫塔的烟气出口与烟囱的入口相连通；
脱硫塔底部的浆液出口与污泥预分离装置的入口经废水缓冲水箱相连通，污泥预分离装置的出口与低温烟气浓缩塔的浆液入口相连通，低温烟气浓缩塔底部的循环浆液出口与低温烟气浓缩塔中的喷淋装置相连通，低温烟气浓缩塔的浆液出口经重金属无害化装置USC澄清器及喷雾水箱与旁路烟气蒸发装置中的旋转雾化器相连通。
锅炉尾部烟道的出口经第一高温烟气烟道与旁路烟气蒸发装置的烟气入口相连通。
喷雾水箱经喷雾水泵与旁路烟气蒸发装置中的旋转雾化器相连通。
旁路烟气蒸发装置的烟气出口经第二高温烟气烟道与电除尘器入口烟道相连通。
低温烟气浓缩塔的浆液出口经浓浆输送泵与重金属无害化装置USC澄清器相连通。
低温烟气浓缩塔底部的循环浆液出口经废水循环泵与低温烟气浓缩塔中的喷淋装置相连通。
电除尘器的出口经第一低温烟气烟道与低温烟气浓缩塔的烟气入口相连通，低温烟气烟道上设置有增压风机。
低温烟气浓缩塔的烟气出口经第二低温烟气烟道与脱硫塔的入口烟道相连通。
还包括石膏脱水系统，重金属无害化装置USC澄清器的底部出口及污泥预分离装置的底部出口与石膏脱水系统相连通。
本发明所述的烟水协同处理脱硫废水的零排放方法包括以下步骤：
脱硫塔底部排出的脱硫废水进入废水缓冲水箱缓冲后进入污泥预分离装置中进行预分离，污泥预分离装置输出的上清液进入到低温烟气浓缩塔的浆池中，然后循环送到低温烟气浓缩塔内的喷淋装置中，从电除尘器后输出的烟气中引出一路低温烟气，并送入低温烟气浓缩塔中，低温烟气与废水喷淋装置喷出的雾状脱硫废水在低温烟气浓缩塔内直接接触换热，形成逆流喷淋蒸发，从而对低温烟气浓缩塔中的脱硫废水进行浓缩形成浓缩液，低温烟气浓缩塔顶部出口输出的湿烟气送入脱硫塔入口烟道中，低温烟气浓缩塔中的浓缩液送入重金属无害化装置USC澄清器中的一级反应区中，同时向一级反应区中投加氢氧化钠调节废水pH至9.0，一级反应区输出的脱硫废水进入到二级反应区中，同时向二级反应区中投加有机硫及絮凝剂，对废水中的重金属进行固定，二级反应区输出的水进入澄清区进行固液分离，澄清区输出的上清液自流进入喷雾水箱中；
喷雾水箱输出的水经过喷雾水泵送入旁路烟气蒸发装置内的旋转雾化器中，从空预器的上游引入一路高温烟气，然后送入旁路烟气蒸发装置中，在旁路烟气蒸发装置中，高温烟气与经过旋转雾化器雾化的废水液滴充分接触，使液滴中的水分挥发，水中的盐分结晶与烟气中的灰分结合形成颗粒物，并进入到旁路烟气蒸发装置的底部，蒸发后的水蒸气与烟气混合形成混合烟气，然后进入到电除尘器入口烟道中。
本发明具有以下有益效果：
本发明所述的烟水协同处理脱硫废水的零排放系统及方法在具体操作时，通过污泥预分离装置、重金属无害化装置USC澄清器及旁路烟气蒸发装置对重金属进行分级处理，其中，浓缩前通过污泥预分离装置可去除90％的低汞污泥，浓缩后的高汞通过重金属螯合剂进行固定去除，利用低温烟气热量对脱硫废水进行浓缩减量，同时再利用高温烟气热量对减量后脱硫废水进行固化，充分利用锅炉烟气余热对脱硫废水进行减量及固化，实现脱硫废水重金属分级去除与脱硫废水零排放的联合处置，脱硫废水无需设置传统达标处理系统，实现脱硫废水零排放同时无固体废弃物产生，占地面积、投资费用以及运行成本均低于传统的膜法浓缩和MVR技术，旁路烟气蒸发技术对脱硫废水含盐量基本没有要求。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
其中，A为锅炉尾部烟道、B为空预器、C为电除尘器、D脱硫塔、E为烟囱、1为废水缓冲水箱、2为污泥预分离装置、3为低温烟气浓缩塔、4为增压风机、5为废水循环泵、6为浓浆输送泵、7为重金属无害化装置USC澄清器、8为喷雾水箱、9为喷雾水泵、10为旁路烟气蒸发装置、111为第一低温烟气烟道、112为第二低温烟气烟道、121为第一高温烟气烟道、122为第二高温烟气烟道。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
参考图1，本发明所述的烟水协同处理脱硫废水的零排放系统包括锅炉尾部烟道A、空预器B、旁路烟气蒸发装置10、电除尘器C、脱硫塔D、低温烟气浓缩塔3、烟囱E、废水缓冲水箱1、污泥预分离装置2、重金属无害化装置USC澄清器7及喷雾水箱8；锅炉尾部烟道A的出口与空预器B的入口及旁路烟气蒸发装置10的烟气入口相连通，空预器B的出口及旁路烟气蒸发装置10底部的烟气出口与电除尘器C的入口相连通，电除尘器C的出口与脱硫塔D的入口及低温烟气浓缩塔3的烟气入口相连通，低温烟气浓缩塔3的烟气出口与脱硫塔D的入口相连通，脱硫塔D的烟气出口与烟囱E的入口相连通；脱硫塔D底部的浆液出口与污泥预分离装置2的入口经废水缓冲水箱相连通，污泥预分离装置2的出口与低温烟气浓缩塔3的浆液入口相连通，低温烟气浓缩塔3底部的循环浆液出口与低温烟气浓缩塔3中的喷淋装置相连通，低温烟气浓缩塔3的浆液出口经重金属无害化装置USC澄清器7及喷雾水箱8与旁路烟气蒸发装置10中的旋转雾化器相连通。
具体的，锅炉尾部烟道A的出口经第一高温烟气烟道121与旁路烟气蒸发装置10的烟气入口相连通；喷雾水箱8经喷雾水泵9与旁路烟气蒸发装置10中的旋转雾化器相连通；旁路烟气蒸发装置10的烟气出口经第二高温烟气烟道122与电除尘器C入口烟道相连通；低温烟气浓缩塔3的浆液出口经浓浆输送泵6与重金属无害化装置USC澄清器7相连通；低温烟气浓缩塔3底部的循环浆液出口经废水循环泵5与低温烟气浓缩塔3中的喷淋装置相连通；电除尘器C的出口经第一低温烟气烟道111与低温烟气浓缩塔3的烟气入口相连通，低温烟气烟道111上设置有增压风机4；低温烟气浓缩塔3的烟气出口经第二低温烟气烟道112与脱硫塔D的入口烟道相连通。
本发明还包括石膏脱水系统，重金属无害化装置USC澄清器7的底部出口及污泥预分离装置2的底部出口与石膏脱水系统相连通。
本发明所述烟水协同处理脱硫废水的零排放方法包括以下步骤：
脱硫塔D底部排出的10m3/h脱硫废水进入废水缓冲水箱1中进行缓冲后进入污泥预分离装置2进行预分离，其中，脱硫废水在污泥预分离装置2中的停留时间为10h，以除去脱硫废水中的90％污泥，污泥预分离装置2底部产生的低汞污泥排出输送至石膏脱水系统中进行处理，污泥预分离装置2输出的上清液进入到低温烟气浓缩塔3的浆池，然后经废水循环泵5循环送到低温烟气浓缩塔3内的喷淋装置中，通过增压风机4从电除尘器C后输出的烟气中引出一路低温烟气(92℃，烟气量为456000Nm3/h)，并通过第一低温烟气烟道111送入低温烟气浓缩塔3中，低温烟气与喷淋装置喷出的雾状脱硫废水在低温烟气浓缩塔3内直接接触换热，形成逆流喷淋蒸发，从而对低温烟气浓缩塔3中的脱硫废水进行浓缩，以形成浓缩液，低温烟气浓缩塔3顶部出口输出的湿烟气(53℃)经第二低温烟气烟道112送入脱硫塔D入口烟道中，低温烟气浓缩塔3的烟气出口及烟气入口处均设置有双百叶挡板门，以确保检修时第一低温烟气烟道111及第二低温烟气烟道112关闭严密，低温烟气浓缩塔3中的4m3/h的浓缩液经浓浆输送泵6送入重金属无害化装置USC澄清器7中的一级反应区中，同时向一级反应区中投加氢氧化钠调节废水pH至9.0，一级反应区输出的脱硫废水进入到二级反应区中，同时向二级反应区中投加有机硫及絮凝剂，对废水中的重金属进行固定；二级反应区输出的水进入澄清区进行固液分离，其中，水在一级反应区及二级反应区内停留的时间均为30min，水在澄清区中停留的时间为10h，其中，一级反应区及二级反应区内均设置搅拌器，采取溢流进水的方式，同时配套设有液碱、凝聚剂、有机硫加药装置，澄清区的底部污泥排至石膏脱水系统中，澄清区输出的上清液自流进入喷雾水箱8中，喷雾水箱8内设有搅拌器，以防止沉淀。
喷雾水箱8输出的水经喷雾水泵9输送至旁路烟气蒸发装置10内的旋转雾化器中，从空预器B入口处引入一路高温烟气(350℃，36500Nm3/h)，然后通过第一高温烟气烟道121输送至旁路烟气蒸发装置10中，在旁路烟气蒸发装置10中，高温烟气与经过旋转雾化器雾化的废水液滴充分接触，使液滴中的水分迅速挥发，水中的盐分结晶与烟气中灰分结合形成颗粒物，并进入到旁路烟气蒸发装置10的底部，然后最终进入到灰库中，蒸发后的水蒸气与烟气混合形成混合烟气(15℃)，然后经旁路烟气蒸发装置10底部排出进入电除尘器C入口烟道中。
第一高温烟气烟道121及第二高温烟气烟道122上依次设置有手动风门、电动挡板风门及电动调节风门，使系统在运行过程中根据机组负荷变化自动调节所抽取的烟气量与喷雾水量，烟道蒸发产生的结晶盐被除尘器捕捉，剩余灰分落入灰斗，蒸发结晶盐全部收集，从而实现脱硫废水真正意义零排放。
Claims (10)
1.一种烟水协同处理脱硫废水的零排放系统，其特征在于，包括锅炉尾部烟道(A)、空预器(B)、旁路烟气蒸发装置(10)、电除尘器(C)、脱硫塔(D)、低温烟气浓缩塔(3)、烟囱(E)、废水缓冲水箱(1)、污泥预分离装置(2)、重金属无害化装置USC澄清器(7)及喷雾水箱(8)；
锅炉尾部烟道(A)的出口与空预器(B)的入口及旁路烟气蒸发装置(10)的烟气入口相连通，空预器(B)的出口及旁路烟气蒸发装置(10)底部的烟气出口与电除尘器(C)的入口相连通，电除尘器(C)的出口与脱硫塔(D)的入口及低温烟气浓缩塔(3)的烟气入口相连通，低温烟气浓缩塔(3)的烟气出口与脱硫塔(D)的入口相连通，脱硫塔(D)的烟气出口与烟囱(E)的入口相连通；
脱硫塔(D)底部的浆液出口与污泥预分离装置(2)的入口经废水缓冲水箱(1)相连通，污泥预分离装置(2)的出口与低温烟气浓缩塔(3)的浆液入口相连通，低温烟气浓缩塔(3)底部的循环浆液出口与低温烟气浓缩塔(3)中的喷淋装置相连通，低温烟气浓缩塔(3)的浆液出口经重金属无害化装置USC澄清器(7)及喷雾水箱(8)与旁路烟气蒸发装置(10)中的旋转雾化器相连通。
2.根据权利要求1所述的烟水协同处理脱硫废水的零排放系统，其特征在于，锅炉尾部烟道(A)的出口经第一高温烟气烟道(121)与旁路烟气蒸发装置(10)的烟气入口相连通。
3.根据权利要求1所述的烟水协同处理脱硫废水的零排放系统，其特征在于，喷雾水箱(8)经喷雾水泵(9)与旁路烟气蒸发装置(10)中的旋转雾化器相连通。
4.根据权利要求1所述的烟水协同处理脱硫废水的零排放系统，其特征在于，旁路烟气蒸发装置(10)的烟气出口经第二高温烟气烟道(122)与电除尘器(C)入口烟道相连通。
5.根据权利要求1所述的烟水协同处理脱硫废水的零排放系统，其特征在于，低温烟气浓缩塔(3)的浆液出口经浓浆输送泵(6)与重金属无害化装置USC澄清器(7)相连通。
6.根据权利要求1所述的烟水协同处理脱硫废水的零排放系统，其特征在于，低温烟气浓缩塔(3)底部的循环浆液出口经废水循环泵(5)与低温烟气浓缩塔(3)中的喷淋装置相连通。
7.根据权利要求1所述的烟水协同处理脱硫废水的零排放系统，其特征在于，电除尘器(C)的出口经第一低温烟气烟道(111)与低温烟气浓缩塔(3)的烟气入口相连通，低温烟气烟道(111)上设置有增压风机(4)。
8.根据权利要求1所述的烟水协同处理脱硫废水的零排放系统，其特征在于，低温烟气浓缩塔(3)的烟气出口经第二低温烟气烟道(112)与脱硫塔(D)的入口烟道相连通。
9.根据权利要求1所述的烟水协同处理脱硫废水的零排放系统，其特征在于，还包括石膏脱水系统，重金属无害化装置USC澄清器(7)的底部出口及污泥预分离装置(2)的底部出口与石膏脱水系统相连通。
10.一种烟水协同处理脱硫废水的零排放方法，其特征在于，基于权利要求1所述的烟水协同处理脱硫废水的零排放系统，包括以下步骤：
脱硫塔(D)底部排出的脱硫废水进入废水缓冲水箱(1)缓冲后进入污泥预分离装置(2)中进行预分离，污泥预分离装置(2)输出的上清液进入到低温烟气浓缩塔(3)的浆池中，然后循环送到低温烟气浓缩塔(3)内的喷淋装置中，从电除尘器(C)后输出的烟气中引出一路低温烟气，并送入低温烟气浓缩塔(3)中，低温烟气与废水喷淋装置喷出的雾状脱硫废水在低温烟气浓缩塔(3)内直接接触换热，形成逆流喷淋蒸发，从而对低温烟气浓缩塔(3)中的脱硫废水进行浓缩形成浓缩液，低温烟气浓缩塔(3)顶部出口输出的湿烟气送入脱硫塔(D)入口烟道中，低温烟气浓缩塔(3)中的浓缩液送入重金属无害化装置USC澄清器(7)中的一级反应区中，同时向一级反应区中投加氢氧化钠调节废水pH至9.0，一级反应区输出的脱硫废水进入到二级反应区中，同时向二级反应区中投加有机硫及絮凝剂，对废水中的重金属进行固定，二级反应区输出的水进入澄清区进行固液分离，澄清区输出的上清液自流进入喷雾水箱(8)中；
喷雾水箱(8)输出的水经过喷雾水泵(9)送入旁路烟气蒸发装置(10)内的旋转雾化器中，从空预器(B)的上游引入一路高温烟气，然后送入旁路烟气蒸发装置(10)中，在旁路烟气蒸发装置(10)中，高温烟气与经过旋转雾化器雾化的废水液滴充分接触，使液滴中的水分挥发，水中的盐分结晶与烟气中的灰分结合形成颗粒物，并进入到旁路烟气蒸发装置(10)的底部，蒸发后的水蒸气与烟气混合形成混合烟气，然后进入到电除尘器(C)入口烟道中。
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