CN112093932A - 一种烟气冷凝水处理装置和处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种烟气冷凝水处理装置和处理方法，属于水处理领域。该处理装置包括：缓冲水池、除碳组件、碱液注入组件、曝气组件、过滤组件；该缓冲水池用于对烟气冷凝水进行稳定处理；除碳组件位于缓冲水池的顶部，用于对烟气冷凝水进行除碳处理，获得除碳水；碱液注入组件用于向缓冲水池中注入碱液，用于对除碳水进行中和处理，获得中和水；曝气组件用于对中和水进行曝气处理，获得曝气水；过滤组件用于对曝气水进行过滤处理，获得处理水。该处理装置和处理方法不仅简化了水处理流程，且能够获得更佳的处理效果。

Description

一种烟气冷凝水处理装置和处理方法
技术领域
本发明涉及水处理领域，特别涉及一种烟气冷凝水处理装置和处理方法。
背景技术
对于煤炭机组，其燃烧后烟气中含有的大量水分，通过烟气提水工艺将烟气中含有的大量水分进行回收，获得烟气冷凝水(也称烟气提水)。烟气冷凝水中含有大量悬浮物、二氧化碳、二价铁离子，且pH值为酸性，如若直接外排，容易造成环境污染。
相关技术提供了一种烟气冷凝水综合处理方法及装置，包括：烟气冷凝水进入预处理调质系统，在预处理调质系统投加NaOH调节pH值，并投加絮凝剂后进入曝气加氧装置，将二价铁离子氧化成三价铁离子，进而形成Fe(OH)3，最后通过除铁过滤器和陶瓷膜过滤去除悬浮物及Fe(OH)3杂质。
在实现本发明的过程中，本发明人发现相关技术中至少存在以下问题：
现有技术提供的处理方法流程繁杂，且处理效果不稳定。
发明内容
鉴于此，本发明提供一种烟气冷凝水处理装置和处理方法，能够解决上述技术问题。
具体而言，包括以下的技术方案：
一方面，提供了一种烟气冷凝水处理装置，所述处理装置包括：缓冲水池、除碳组件、碱液注入组件、曝气组件、过滤组件；
所述缓冲水池用于对烟气冷凝水进行稳定处理；
所述除碳组件位于所述缓冲水池的顶部，用于对烟气冷凝水进行除碳处理，获得除碳水；
所述碱液注入组件用于向所述缓冲水池中注入碱液，用于对所述除碳水进行中和处理，获得中和水；
所述曝气组件用于对所述中和水进行曝气处理，获得曝气水；
所述过滤组件用于对所述曝气水进行过滤处理，获得处理水。
在一些可能的实现方式中，所述缓冲水池包括：池体、第一隔板、第二隔板；
所述第一隔板的底部与所述池体的底部连接，所述第一隔板的顶部与所述池体的顶部之间具有第一间隙；
所述第二隔板的顶部与所述池体的顶部连接，所述第二隔板的底部与所述池体的底部之间具有第二间隙；
其中，所述第一隔板和所述第二隔板配合，将所述池体的内部分隔成中和反应区、过渡区和曝气混合区。
在一些可能的实现方式中，所述除碳组件包括：除碳器、第一管线，并且，所述第一管线包括：直线管段和U形管段；
所述直线管段的上端与所述除碳器的底部连接并导通；
所述直线管段的下端与所述U形管段的一端连接；
所述U形管段位于所述中和反应区的底部，且所述U形管段的另一端开口向上。
在一些可能的实现方式中，所述碱液注入组件包括：碱液罐、碱液流量计、第二管线；
所述碱液罐通过支架位于所述池体上方；
所述第二管线的第一端与所述碱液罐的底部连接并导通，所述第二管线的第二端位于所述中和反应区；
所述碱液流量计位于所述第二管线上。
在一些可能的实现方式中，所述曝气组件包括：曝气风机、第三管线；
所述第三管线的第一端与所述曝气风机的出口连接并导通；
所述第三管线的第二端位于所述曝气混合区的底部。
在一些可能的实现方式中，所述过滤组件包括：过滤器、第四管线、水泵；
所述第四管线的第一端与所述过滤器的进口连通，所述第四管线的第二端位于所述曝气混合区的底部；
所述水泵位于所述第四管线上。
在一些可能的实现方式中，所述处理装置还包括：液位计和控制器；
所述液位计位于所述曝气混合区内部，用于检测所述曝气混合区的内部液位，并且，所述液位计与所述除碳组件、所述曝气组件和所述过滤组件联锁；
所述控制器被配置为根据所述曝气混合区的内部液位，对所述除碳组件、所述曝气组件和所述过滤组件的运行进行控制。
另一方面，本发明实施例还提供了一种烟气冷凝水处理方法，所述烟气冷凝水处理方法采用上述涉及的任一种烟气冷凝水处理装置。
在一些可能的实现方式中，所述处理方法包括：
通过除碳组件对烟气冷凝水进行除碳处理，获得除碳水；
除碳水进入缓冲水池中进行稳定，并且通过碱液注入组件向所述缓冲水池中注入碱液，对所述除碳水进行中和处理，获得中和水；
通过曝气组件对所述缓冲水池中的所述中和水进行曝气处理，获得曝气水；
通过过滤组件对所述缓冲水池中的所述曝气水进行过滤处理，获得处理水。
在一些可能的实现方式中，所述中和水的pH值为7。
本发明实施例提供的技术方案的有益效果至少包括：
本发明实施例提供的烟气冷凝水处理装置，对烟气冷凝水进行处理时，首先通过除碳组件对烟气冷凝水进行除碳处理，脱除其中的二氧化碳，获得除碳水；除碳水进入缓冲水池中进行稳定，并且通过碱液注入组件向缓冲水池中注入碱液，对除碳水进行中和处理，获得具有合适pH值的中和水；通过曝气组件对缓冲水池中的中和水进行曝气处理，以将其中的二价铁离子转化为Fe(OH)3，获得曝气水；通过过滤组件对缓冲水池中的曝气水进行过滤处理，以除去其中的悬浮物，获得处理水，该处理水中的二氧化碳含量、悬浮物含量。二价铁离子含量均显著降低，且具有适宜的pH值，取得了良好的处理效果。另外，通过设置缓冲水池，使烟气冷凝水的加碱、曝气及稳定缓冲均在缓冲水池中一体式进行，简化了处理流程，降低了成本，而且，缓冲水池1能够稳定水处理过程，使烟气冷凝水处理过程更加稳定。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的烟气冷凝水处理装置的结构示意图。
附图标记分别表示：
1-缓冲水池，
101-池体，
102-第一隔板，
103-第二隔板，
104-中和反应区，
105-曝气混合区，
2-除碳组件，
201-除碳器，
202-第一管线，
203-电控阀门，
3-碱液注入组件，
301-碱液罐，
302-碱液流量计，
303-第二管线，
4-曝气组件，
401-曝气风机，
402-第三管线，
5-过滤组件，
501-过滤器，
502-第四管线，
503-水泵，
6-液位计。
具体实施方式
为使本发明的技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
锅炉补给水的耗水量极其大，特别是在严重缺水的西部地区，锅炉补给水的耗水可占全厂耗水的30％-50％，但是，锅炉补给水对水源和水质要求严格。
烟气冷凝水中悬浮物含量高、二氧化碳含量高、二价铁离子含量高、pH值低，若作为锅炉补给水水源，必须去除以上污染物质。
相关技术提供的烟气冷凝水综合处理装置在对烟气冷凝水进行处理时，其中和处理、曝气处理以及过滤处理等过程须专门设计一独立的处理设备，这样不仅使得水处理流程繁杂，处理效果不稳定，且成本较高。
本发明实施例提供了一种烟气冷凝水处理装置，如附图1所示，该处理装置包括：缓冲水池1、除碳组件2、碱液注入组件3、曝气组件4、过滤组件5。
其中，缓冲水池1用于对烟气冷凝水进行稳定处理；
除碳组件2位于缓冲水池1的顶部，用于对烟气冷凝水进行除碳处理，获得除碳水；
碱液注入组件3用于向缓冲水池1中注入碱液，用于对除碳水进行中和处理，获得中和水；
曝气组件4用于对中和水进行曝气处理，获得曝气水；
过滤组件5用于对曝气水进行过滤处理，获得处理水。
本发明实施例提供的烟气冷凝水处理装置，对烟气冷凝水进行处理时，首先通过除碳组件2对烟气冷凝水进行除碳处理，脱除其中的二氧化碳，获得除碳水；除碳水进入缓冲水池1中进行稳定，并且通过碱液注入组件3向缓冲水池1中注入碱液，对除碳水进行中和处理，获得具有合适pH值的中和水；通过曝气组件4对缓冲水池1中的中和水进行曝气处理，以将其中的二价铁离子转化为Fe(OH)3，获得曝气水；通过过滤组件5对缓冲水池1中的曝气水进行过滤处理，以除去其中的悬浮物，获得处理水，该处理水中的二氧化碳含量、悬浮物含量、二价铁离子含量均显著降低，且具有适宜的pH值，取得了良好的处理效果。另外，通过设置缓冲水池1，使烟气冷凝水的加碱、曝气及稳定缓冲均在缓冲水池1中一体式进行，简化了处理流程，降低了成本，而且，缓冲水池1能够稳定水处理过程，使烟气冷凝水处理过程更加稳定。
以下就本发明实施例提供的烟气冷凝水处理装置中包含的各个部件分别进行阐述：
(1)对于缓冲水池1
在一些可能的实现方式中，如附图1所示，本发明实施例提供的缓冲水池1包括：池体101、第一隔板102、第二隔板103；
其中，第一隔板102的底部与池体101的底部连接，第一隔板102的顶部与池体101的顶部之间具有第一间隙；
第二隔板103的顶部与池体101的顶部连接，第二隔板103的底部与池体101的底部之间具有第二间隙；
其中，第一隔板102和第二隔板103配合，将池体101的内部分隔成中和反应区104、过渡区和曝气混合区105。
在一些可能的实现方式中，池体101为封闭式，包括：具有顶部开口的池本体，以及顶盖，其中，顶盖可拆卸地盖装于池本体的顶部开口处。
通过第一隔板102和第二隔板103，将缓冲水池1的池体101分隔成中和反应区104和曝气混合区105，也就是说，在中和反应区104和曝气混合区105之间设置第一隔板102和第二隔板103，使水流流道成“N”字型，如此设置，一方面增加了水流流道长度，促进了来水的pH调节，同时还保证了曝气混合区105中的水流从水池底部向水池顶部方向流动，避免了局部池底的死水区的形成，对于提高处理效果具有重要的意义。
第一隔板102顶部与池体101顶部之间的第一间隙的高度以及第二隔板103底部与池体101底部之间的第二间隙的高度须结合池体101中的水流截面积进行确定，以保证水流顺利通过。在一些可能的实现方式中，第一间隙和第二间隙的高度均应大于缓冲水池1深度的1/10，举例来说，可以为缓冲水池1深度的1/9、1/8等。
过渡反应区作为中和反应区104和曝气混合区105之间的流道，其体积根据水流截面积确定即可，只要确保水流能够顺利通过即可。
本发明实施例中，烟气冷凝水量为n立方米/小时。
中和反应区104用于为烟气冷凝水的中和处理提供作业空间，在一些可能的实现方式中，中和反应区104的容积设置为0.5h的烟气冷凝水量(也就是说，中和反应区104的容积＝0.5×n)，如此设置，能够保证碱液与除碳水有足够的混合时间。
曝气混合区105用于为烟气冷凝水的曝气氧化处理提供作业空间，在一些可能的实现方式中，曝气混合区105的容积设置为4.5h-7.5h的烟气冷凝水量(也就是说，曝气混合区105的容积＝(4.5×n-7.5×n)，如此设置，能够充分实现缓冲水池1的缓冲功能，减少来水波动对后续深度处理的影响。
(2)对于除碳器201
在一些可能的实现方式中，如附图1所示，本发明实施例提供的除碳组件2包括：除碳器201、第一管线202，并且，第一管线202包括：直线管段和U形管段。其中，直线管段的上端与除碳器201的底部连接并导通；直线管段的下端与U形管段的一端连接；U形管段位于中和反应区104的底部，且U形管段的另一端开口向上。
除碳器201采用鼓风脱气的方式除去烟气冷凝水中游离的二氧化碳，烟气冷凝水自除碳器201上部引入，经喷淋部件，流过填料层表面，空气自下部风口进入逆向穿过填料层，这样，烟气冷凝水中的游离二氧化碳迅速解析进入空气中，自顶部排出。本发明实施例中，烟气冷凝水经除碳器201脱气后，其中残留的二氧化碳低于5mg/升。
本发明实施例中除碳器201可以固定于缓冲水池1的池体101顶部，应用时，烟气冷凝水经除碳器201脱除二氧化碳后，经第一管线202排至池体101底部，由于第一管线202包括U形管段，这样能够使水流方向由池底流向池顶，避免池底部分形成死区，同时促进池内水流流动，利于提高处理效果。
除碳器201的进口管线上设置有阀门，例如电控阀门203，以便于对待处理的烟气冷凝水的进入流量进行控制。
(3)对于碱液注入组件3
在一些可能的实现方式中，如附图1所示，本发明实施例提供的碱液注入组件3包括：碱液罐301、碱液流量计302、第二管线303；其中，碱液罐301通过支架位于池体101上方；第二管线303的第一端与碱液罐301的底部连接并导通，第二管线303的第二端位于中和反应区104；碱液流量计302位于第二管线303上。
碱液，例如氢氧化钠溶液储存于碱液罐301中，应用时，碱液由碱液罐301流经第二管线303进入中和反应区104，实现加碱，来调节中和反应区104内部的除碳水的pH值。其中，通过在第二管线303上设置碱液流量计302，以便于对碱液流量进行监控，进而便于对碱液流量进行调控，确保除碳水的pH值达到理想值。
碱液罐301通过支架位于池体101上方，这样，碱液能够顺利地由上至下地加注至中和反应区104内部。其中，第二管线303的第二端位于中和反应区104的下部，特别地，第二管线303的第二端靠近第一管线202的U形管段的开口端，这样能够使除碳水被充分中和。
在一些可能的实现方式中，第二管线303上具有阀门，以控制加碱过程的进行。
(4)对于曝气组件4
在一些可能的实现方式中，如附图1所示，本发明实施例提供的曝气组件4包括：曝气风机401、第三管线402；其中，第三管线402的第一端与曝气风机401的出口连接并导通；第三管线402的第二端位于曝气混合区105的底部。
由于烟气冷凝水中二价铁离子含量较高，二价铁离子的不稳定特性，造成其对后续处理有很大影响。为了解决这个技术问题，采用曝气组件4对中和水进行氧化处理。
应用时，曝气风机401向缓冲水池1的曝气混合区105的底部鼓入空气，以使二价铁离子转化为稳定的三价铁离子，由于曝气将二价铁离子转化为三价铁离子，同时曝气混合区105的容积相对较大，曝气风机401的曝气也避免了悬浮物在池底的沉积。
其中，曝气风机401的曝气量与曝气混合区105池容积相匹配，曝气风机401的出口压力(以深度计量)的选择应大于缓冲水池1深度，能够保证曝气充分。
曝气风机401位于缓冲水池1的周边地面上即可，通过第三管线402将空气传输至曝气混合区105。
(5)对于过滤组件5
在一些可能的实现方式中，如附图1所示，本发明实施例提供的过滤组件5包括：过滤器501、第四管线502、水泵503；其中，第四管线502的第一端与过滤器501的进口连通，第四管线502的第二端位于曝气混合区105的底部；水泵503位于第四管线502上。
在曝气混合区105，二价铁离子氧化为三价铁离子后能够形成Fe(OH)3沉淀，Fe(OH)3作为絮凝剂，能够与水中的悬浮物形成大的矾花。矾花被过滤器501截留后，能够获得澄清的处理水。
第四管线502的第二端位于曝气混合区105的底部，例如，第四管线502的第二端与曝气混合区105的底壁之间的间隙深度为缓冲水池1深度的1/10-1/7，如此设置，能够利用水泵503将曝气混合区105中的曝气水充分地抽吸至过滤器501中进行过滤。
在一些可能的实现方式中，本发明实施例提供的烟气冷凝水处理装置还包括：液位计6和控制器；其中，液位计6位于曝气混合区105内部，用于检测曝气混合区105的内部液位，并且，液位计6与除碳组件2、曝气组件4和过滤组件5联锁；控制器被配置为根据曝气混合区105的内部液位，对除碳组件2、曝气组件4和过滤组件5的运行进行控制，以确保烟气冷凝水处理过程得以稳定且顺利地进行。
示例地，液位计6为超声波液位计。
举例来说，将曝气混合区105的内部液位设定为高液位L1，中液位L2，低液位L3，并且，液位计6与除碳器201的进口管线上的电控阀门203、曝气风机401和第四管线502上的水泵503联锁。
当控制器检测到曝气混合区105的内部液位到达高液位L1时，控制器控制电控阀门203关闭，保证缓冲水池1不出现溢流。
当控制器检测到曝气混合区105的内部液位降低到中液位L2后，控制器控制电控阀门203开启，保证水处理过程顺利进行。
当控制器检测到曝气混合区105的内部液位到达低液位L3时，控制器控制曝气风机401和水泵503关闭，避免部分设备空转进而引起故障。
当控制器检测到曝气混合区105的内部液位升高至中液位L2时，控制器控制曝气风机401和水泵503开启，进行正常的水处理。
综上，本发明实施例针对烟气冷凝水中二氧化碳高、悬浮物高、二价铁离子高、pH值低等特点，提供的烟气冷凝水处理装置，利用其处理烟气冷凝水时，至少具有以下优点：
(1)脱碳、加碱、曝气、缓冲均在缓冲水池1内完成，此部分处理可以理解为脱碳、加碱、曝气、缓冲一体化处理，减少了工艺流程，节约了占地。
(2)将缓冲水池1分为中和反应区104和曝气混合区105，使pH值调节与Fe(OH)3沉淀分步骤开展，保证了反应彻底，进而满足后续深度处理的要求。
(3)水处理工艺流程简单、投资较少，成本更低，可用于锅炉补给水水源，以2×600MW机组为例，可实现节水100t/h。
另一方面，本发明实施例还提供了一种烟气冷凝水处理方法，其中，该烟气冷凝水处理方法采用了上述涉及的任一种烟气冷凝水处理装置。
在一些可能的实现方式中，本发明实施例提供的烟气冷凝水处理方法，包括：
通过除碳组件2对烟气冷凝水进行除碳处理，获得除碳水。
除碳水进入缓冲水池1中进行稳定，并且通过碱液注入组件3向缓冲水池1中注入碱液，对除碳水进行中和处理，获得中和水。
通过曝气组件4对缓冲水池1中的中和水进行曝气处理，获得曝气水。
通过过滤组件5对缓冲水池1中的曝气水进行过滤处理，获得处理水。
本发明实施例提供的烟气冷凝水处理方法，对烟气冷凝水进行处理时，首先通过除碳组件2对烟气冷凝水进行除碳处理，脱除其中的二氧化碳，获得除碳水；除碳水进入缓冲水池1中进行稳定，并且通过碱液注入组件3向缓冲水池1中注入碱液，对除碳水进行中和处理，获得具有合适pH值的中和水；通过曝气组件4对缓冲水池1中的中和水进行曝气处理，以将其中的二价铁离子转化为Fe(OH)3，获得曝气水；通过过滤组件5对缓冲水池1中的曝气水进行过滤处理，以除去其中的悬浮物，获得处理水，该处理水中的二氧化碳含量、悬浮物含量。二价铁离子含量均显著降低，且具有适宜的pH值，取得了良好的处理效果。另外，通过设置缓冲水池1，使烟气冷凝水的加碱、曝气及稳定缓冲均在缓冲水池1中一体式进行，简化了处理流程，而且，缓冲水池1能够稳定水处理过程，使烟气冷凝水处理效果进一步提高。
在一些可能的实现方式中，经加碱中和处理后，中和水的pH值为7，如此设置，能够保证曝气混合区105中的二价铁离子氧化为三价铁离子后，能够快速地形成Fe(OH)3沉淀，利于提高处理效率。
在本发明实施例中，术语“第一”和“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。术语“多个”指两个或两个以上，除非另有明确的限定。
以上所述仅是为了便于本领域的技术人员理解本发明的技术方案，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)

1.一种烟气冷凝水处理装置，其特征在于，所述处理装置包括：缓冲水池、除碳组件、碱液注入组件、曝气组件、过滤组件；
所述缓冲水池用于对烟气冷凝水进行稳定处理；
所述除碳组件位于所述缓冲水池的顶部，用于对烟气冷凝水进行除碳处理，获得除碳水；
所述碱液注入组件用于向所述缓冲水池中注入碱液，用于对所述除碳水进行中和处理，获得中和水；
所述曝气组件用于对所述中和水进行曝气处理，获得曝气水；
所述过滤组件用于对所述曝气水进行过滤处理，获得处理水。
2.根据权利要求1所述的烟气冷凝水处理装置，其特征在于，所述缓冲水池包括：池体、第一隔板、第二隔板；
所述第一隔板的底部与所述池体的底部连接，所述第一隔板的顶部与所述池体的顶部之间具有第一间隙；
所述第二隔板的顶部与所述池体的顶部连接，所述第二隔板的底部与所述池体的底部之间具有第二间隙；
其中，所述第一隔板和所述第二隔板配合，将所述池体的内部分隔成中和反应区、过渡区和曝气混合区。
3.根据权利要求2所述的烟气冷凝水处理装置，其特征在于，所述除碳组件包括：除碳器、第一管线，并且，所述第一管线包括：直线管段和U形管段；
所述直线管段的上端与所述除碳器的底部连接并导通；
所述直线管段的下端与所述U形管段的一端连接；
所述U形管段位于所述中和反应区的底部，且所述U形管段的另一端开口向上。
4.根据权利要求2所述的烟气冷凝水处理装置，其特征在于，所述碱液注入组件包括：碱液罐、碱液流量计、第二管线；
所述碱液罐通过支架位于所述池体上方；
所述第二管线的第一端与所述碱液罐的底部连接并导通，所述第二管线的第二端位于所述中和反应区；
所述碱液流量计位于所述第二管线上。
5.根据权利要求2所述的烟气冷凝水处理装置，其特征在于，所述曝气组件包括：曝气风机、第三管线；
所述第三管线的第一端与所述曝气风机的出口连接并导通；
所述第三管线的第二端位于所述曝气混合区的底部。
6.根据权利要求2所述的烟气冷凝水处理装置，其特征在于，所述过滤组件包括：过滤器、第四管线、水泵；
所述第四管线的第一端与所述过滤器的进口连通，所述第四管线的第二端位于所述曝气混合区的底部；
所述水泵位于所述第四管线上。
7.根据权利要求2-6任一项所述的烟气冷凝水处理装置，其特征在于，所述处理装置还包括：液位计和控制器；
所述液位计位于所述曝气混合区内部，用于检测所述曝气混合区的内部液位，并且，所述液位计与所述除碳组件、所述曝气组件和所述过滤组件联锁；
所述控制器被配置为根据所述曝气混合区的内部液位，对所述除碳组件、所述曝气组件和所述过滤组件的运行进行控制。
8.一种烟气冷凝水处理方法，其特征在于，所述烟气冷凝水处理方法采用权利要求1-7任一项所述的烟气冷凝水处理装置。
9.根据权利要求8所述的烟气冷凝水处理方法，其特征在于，所述处理方法包括：
通过除碳组件对烟气冷凝水进行除碳处理，获得除碳水；
除碳水进入缓冲水池中进行稳定，并且通过碱液注入组件向所述缓冲水池中注入碱液，对所述除碳水进行中和处理，获得中和水；
通过曝气组件对所述缓冲水池中的所述中和水进行曝气处理，获得曝气水；
通过过滤组件对所述缓冲水池中的所述曝气水进行过滤处理，获得处理水。
10.根据权利要求9所述的烟气冷凝水处理方法，其特征在于，所述中和水的pH值为7。
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