CN113277585A - 低温烟气耦合干渣废热处理脱硫废水体系及其施工方法 - Google Patents

低温烟气耦合干渣废热处理脱硫废水体系及其施工方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了低温烟气耦合干渣废热处理脱硫废水体系及其施工方法，体系包含承接脱硫废水的浓缩中和系统以及连接于浓缩中和系统的干燥系统；本发明采用了两种电站余热，先利用90~150℃的低温烟气实现浓缩减量，再利用干渣废热实现废水干燥固化，两步法实现了废水的干燥固化，通过两种热源的匹配耦合，实现了节能降耗；通过烟道、烟气进管和烟气出管联合设置，脱硫废水经过干燥后，结晶水以水蒸气形式进入烟气回用；且干燥后的含盐粉末形式混入干渣，实现综合利用；还结合利用了渣井余热、风温装置并协同干渣输送机优化干燥，实现锅炉节能降耗。

Description

低温烟气耦合干渣废热处理脱硫废水体系及其施工方法
技术领域
本发明属于建筑施工技术领域，特别涉及一种低温烟气耦合干渣废热处理脱硫废水体系及其施工方法。
背景技术
随着我国加强对水污染的治理力度，尤其是针对电厂，提出了全厂废水零排放的要求。燃煤电厂对外的废水排放主要有循环排污水、精处理浓盐水、湿法脱硫废水，其中湿法脱硫废水是其中水质最差的废水，具有高含盐、高氯、高硬度、受煤质影响波动大等特点，是实现全厂废水零排放的关键点。
目前的燃煤电厂的脱硫废水主要采用热法浓缩干燥、膜法浓缩干燥、直接干燥等技术，但应用在燃煤电厂具有一系列问题：膜法浓缩干燥软化加药量大，药剂成本高；热法浓缩干燥综合成本较低，但仍然需要消耗高品位热源；直接干燥完全消耗高品位热源，废水处理成本过高。上述湿法脱硫废水零排放的技术运行成本较高，通常在40~120元/吨，给燃煤电厂带来了较重的经济负担，因此开发出一种低能耗、低成本的脱硫废水固化技术，是实现燃煤电厂废水处理的必然趋势。
发明内容
本发明提供了一种低温烟气耦合干渣废热处理脱硫废水体系及其施工方法，用以解决脱硫废水低成本和低能耗的浓缩、干燥和可循环利用等技术问题。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
低温烟气耦合干渣废热处理脱硫废水体系，包含承接脱硫废水的浓缩中和系统以及连接于浓缩中和系统的干燥系统；
所述浓缩中和系统包含浓缩塔、连接于浓缩塔顶部的脱硫废水供给器、连接于浓缩塔一侧的烟道、连接于烟道和浓缩塔之间的烟气进管和烟气出管，连接于浓缩塔底部一侧的浓浆第一排出泵、连接于浓浆第一排出泵末端的调质中和箱、连接于调质中和箱底部另一侧的浓浆第二排出泵、连接于浓浆第二排出泵末端的调质澄清池以及分别连接于调质澄清池出口处的污泥收集器和含盐浆液排出设备；
所述干燥系统包含盐浆液排出设备、连接于盐浆液排出设备出口的雾化泵、与雾化泵连接的渣井内双流体喷枪、连接于渣井一侧的风温控制器、连接于渣井下方的干渣输送机和干渣输送机上方的进风装置；
所述双流体喷枪还分别与压缩空气储罐和风温控制器对应连接；
所述干渣输送机上设置有干渣和/或脱硫废水制成的含盐粉尘。
进一步的，所述浓缩塔底部储存有浓缩浆液，所述浓缩浆液与调质中和箱内中和剂对应中和为中性浆液，中和剂为消石灰。
进一步的，所述烟气进管连接于浓缩塔底部，且烟气进管上还连接有增压风机；所述烟气进管中烟气温度为90~150℃。
进一步的，所述烟气出管连接于浓缩塔顶部，烟气出管中烟气为湿烟气，烟气温度不高于55℃。
进一步的，所述浓缩塔连接有外置的循环泵、浓缩塔内中部设置有脉冲悬浮喷淋层；脉冲悬浮喷淋层与浓浆第一排出泵出口处连接。
进一步的，所述盐浆液排出设备包含与调质澄清池中上部连接的含盐浆液排出管道和连接于含盐浆液排出管道末端的含盐浆液收集器；所述含盐浆液收集器的底部与雾化泵连接。
进一步的，所述进风装置包含间隔对应连接于干渣输送机两侧及头部的进风管以及各进风管串联后连接的控制装置；所述干渣输送机上部干渣和/或含盐粉尘温度不低于200℃。
进一步的，低温烟气耦合干渣废热处理脱硫废水体系的施工方法，具体步骤如下：
步骤一、在烟道中通入90~150℃的低温烟气，利用低温烟气余热作为热源，将低温烟气通过增压风机增加后经烟气进管进入浓缩塔，对浓缩塔内废水浆液进行蒸发浓缩；
步骤二、浓缩塔内气体流速不大于4m/s，烟气出管处烟气温度不高于55℃的湿饱和烟气；浓缩塔内顶部布置除雾器，降低湿烟气出口液滴携带量；其中浓缩塔采用圆形玻璃钢材料制成；
步骤三、浓缩塔内的浓缩浆液洗涤了烟气中的HCl，PH值为0~2，氯离子浓度100~300g/L，含盐量300~600g/L，密度1050~1300kg/m3；
步骤四、浓缩塔底部的浓缩浆液通过浓浆第一排出泵排出并进入调质中和箱，在调质中和箱中采用消石灰固体粉末作为中和剂，中和后的浆液PH值为7~13；其中，在第一排出泵连接管道上还设置有检测装置，浓缩浆液的参数不符合排出标准则通过回淋综合利用；
步骤五、在调质中和箱中和后，经过浓浆第二排出泵进入调质澄清池，经过固液分离后将污泥和含盐浆液分别进行排出处理，其中污泥通过调质澄清池底部的污泥收集器集中处理，含盐浆液通过含盐浆液排出设备进入干燥系统进入处理；
步骤六、含盐浆液通过含盐浆液排出管道在含盐浆液收集器中聚集，而后经过雾化泵用双流体喷枪将含盐浆液喷入渣井，其中双流体喷枪还连接有压缩空气储罐，利用空气管道中的压缩空气实现含盐浆液的雾化；
步骤七、在各个渣井内均对应配备风温控制器，控制渣井内通风和温度，其中，渣井内热风不小于200℃，结合下部干渣输送机上高温干渣余热、炉膛辐射热作为热源，对含盐浆液进行快速蒸发干燥；其中干渣输送机还配有进风装置用以调控风量和温度；
步骤八、含盐浆液干燥后的固体以粉末态形式存在，粒度5~100μm，形成含盐粉尘，含盐粉尘进入干渣中进行循环利用。
进一步的，将未经处理的脱硫废水进入浓缩塔，通过循环泵和浓缩塔内的喷淋层实现循环喷淋；在喷淋洗涤方式下实现蒸发浓缩减量，降温后的湿烟气经过除雾器后返回脱硫塔前的烟道，废水减量80~90%后形成浓缩浆液。
进一步的，对应每个渣井设置1套废水雾化装置，每套雾化装置包含双流体喷枪4根，单支喷枪处理含盐浆液范围为50~120L/h；喷雾后，设置渣井风温维持在200~300℃，排放温度控制不低于120℃；干燥后的含盐粉尘直径为15μm，最终混入干渣中，占干渣的质量比例不高于2%且氯离子浓度含量不高于0.6%。
本发明的有益效果体现在：
1）本发明采用了两种电站余热，先利用90~150℃的低温烟气实现浓缩减量，再利用干渣废热实现废水干燥固化，两步法实现了废水的干燥固化，通过两种热源的匹配耦合，实现了节能降耗；
2）本发明通过烟道、烟气进管和烟气出管联合设置，脱硫废水经过干燥后，结晶水以水蒸气形式进入烟气回用；且干燥后的含盐粉末形式混入干渣，实现综合利用；
3）本发明还结合利用了渣井余热、风温装置并协同干渣输送机优化干燥，实现锅炉节能降耗；
此外，本发明通过回淋装置的设置，可保证排出的浓缩浆液符合设计要求，通过压缩空气和双流体喷枪，可更高效的将浓缩浆液进行雾化；本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解；本发明的主要目的和其它优点可通过在说明书中所特别指出的方案来实现和获得。
附图说明
图1是浓缩中和系统连接示意图；
图2是干燥系统连接示意图。
附图标记：1-脱硫废水供给器、2-浓缩塔、3-循环泵、4-烟道、5-烟气进管、6-增压风机、7-烟气出管、8-浓缩浆液、9-浓浆第一排出泵、10-消石灰、11-调质中和箱、12-浓浆第二排出泵、13-调质澄清池、14-污泥收集器、15-含盐浆液排出设备、151-含盐浆液排出管道、152-含盐浆液收集器、16-雾化泵、17-压缩空气储罐、18-空气管道、19-渣井、20-双流体喷枪、21-风温控制器、22-干渣输送机、23-进风装置、24-干渣。
具体实施方式
以某1000MW燃煤机组脱硫废水处理装置为例，设计出力脱硫废水15吨/小时，其中废水含固量0.5%，PH值5~6，密度1030kg/m3,氯离子浓度20000mg/L。应用本体系，将未经处理的脱硫废水直接进入浓缩中和系统以及连接于浓缩中和系统的干燥系统。
本实施例中，浓缩中和系统包含浓缩塔2、连接于浓缩塔2顶部的脱硫废水供给器1、连接于浓缩塔2一侧的烟道4、连接于烟道4和浓缩塔2之间的烟气进管5和烟气出管7，连接于浓缩塔2底部一侧的浓浆第一排出泵9、连接于浓浆第一排出泵9末端的调质中和箱11、连接于调质中和箱11底部另一侧的浓浆第二排出泵12、连接于浓浆第二排出泵12末端的调质澄清池13以及分别连接于调质澄清池13出口处的污泥收集器14和含盐浆液排出设备15。
本实施例中，烟气进管5连接于浓缩塔2底部，且烟气进管5上还连接有增压风机6；所述烟气进管5中烟气温度为90~150℃。
本实施例中，烟气出管7连接于浓缩塔2顶部，烟气出管7中烟气为湿烟气，烟气温度不高于55℃。
本实施例中，浓缩塔2连接有外置的循环泵3、浓缩塔2内中部设置有脉冲悬浮喷淋层；脉冲悬浮喷淋层与浓浆第一排出泵9出口处连接。
本实施例中，浓缩塔2底部储存有浓缩浆液8，所述浓缩浆液8与调质中和箱11内中和剂对应中和为中性浆液，中和剂为消石灰10。采用消石灰10作为中和剂，将浓缩浆液8的PH调整至7~11，消石灰10的耗量为20kg/h，中性浆液经过固液分离后，含固量较低的含盐浆液输送至“干燥固化”单元。
本实施例中，浓缩塔2为一座玻璃钢浓缩塔，塔径8米。浓缩塔2塔内布置有两层喷淋层并对应配套连接有两台循环泵3，塔内还布置连接有除雾器。通过增压风机6抽取580000Nm3/h烟气作为蒸发介质进入浓缩塔2，烟气温度95℃，经过废水喷淋洗涤后烟气温度降低至52℃，湿烟气通过除雾器后返回脱硫塔前烟道4；废水在浓缩塔2内蒸发浓缩后减量90%，浓缩浆液8流量1.5吨/小时，PH值为0.1，密度1200kg/m3。
本实施例中，干燥系统包含盐浆液排出设备15、连接于盐浆液排出设备出口的雾化泵16、与雾化泵16连接的渣井19内双流体喷枪20、连接于渣井19一侧的风温控制器21、连接于渣井19下方的干渣输送机22和干渣输送机22上方的进风装置23。
本实施例中，双流体喷枪20还分别与压缩空气储罐17和风温控制器21对应连接；干渣输送机22上设置有干渣和/或脱硫废水制成的含盐粉尘。
本实施例中，含盐浆液排出设备15包含与调质澄清池13中上部连接的含盐浆液排出管道151和连接于含盐浆液排出管道151末端的含盐浆液收集器152；含盐浆液收集器152的底部与雾化泵16连接。
本实施例中，进风装置23包含间隔对应连接于干渣输送机22两侧及头部的进风管以及各进风管串联后连接的控制装置；所述干渣输送机22上部干渣和/或含盐粉尘温度不低于200℃。
结合图1和图2，进一步说明低温烟气耦合干渣废热处理脱硫废水体系的施工方法，具体步骤如下：
步骤一、在烟道4中通入90~150℃的低温烟气，利用低温烟气余热作为热源，将低温烟气通过增压风机6增加后经烟气进管5进入浓缩塔2，对浓缩塔2内废水浆液进行蒸发浓缩。
步骤二、浓缩塔2内气体流速不大于4m/s，烟气出管7处烟气温度不高于55℃的湿饱和烟气；浓缩塔2内顶部布置除雾器，降低湿烟气出口液滴携带量；其中浓缩塔2采用圆形玻璃钢材料制成。
步骤三、浓缩塔2内的浓缩浆液8洗涤了烟气中的HCl，PH值为0~2，氯离子浓度100~300g/L，含盐量300~600g/L，密度1050~1300kg/m3；将未经处理的脱硫废水进入浓缩塔2，通过循环泵3和浓缩塔2内的喷淋层实现循环喷淋；在喷淋洗涤方式下实现蒸发浓缩减量，降温后的湿烟气经过除雾器后返回脱硫塔前的烟道4，废水减量80~90%后形成浓缩浆液8。
步骤四、浓缩塔2底部的浓缩浆液8通过浓浆第一排出泵9排出并进入调质中和箱11，在调质中和箱11中采用消石灰10固体粉末作为中和剂，中和后的浆液PH值为7~13，；其中，在第一排出泵连接管道上还设置有检测装置，浓缩浆液8的参数不符合排出标准则通过回淋综合利用。
步骤五、在调质中和箱11中和后，经过浓浆第二排出泵12进入调质澄清池13，经过固液分离后将污泥和含盐浆液分别进行排出处理，其中污泥通过调质澄清池13底部的污泥收集器14集中处理，含盐浆液通过含盐浆液排出设备15进入干燥系统进入处理；固液分离后的污泥含固率30~70%；含盐浆液含固量1~5%，密度1050~1300kg/m3；
步骤六、含盐浆液通过含盐浆液排出管道151在含盐浆液收集器152中聚集，而后经过雾化泵16用双流体喷枪20将含盐浆液喷入渣井19，其中双流体喷枪20还连接有压缩空气储罐17，利用空气管道18中的压缩空气实现含盐浆液的雾化。
对应每个渣井19设置1套废水雾化装置，每套雾化装置包含4根双流体喷枪20，单支喷枪处理含盐浆液范围为50~120L/h；喷雾后，设置渣井19风温维持在200~300℃，排放温度控制不低于120℃；干燥后的含盐粉尘直径为15μm，最终混入干渣中，占干渣的质量比例不高于2%且氯离子浓度含量不高于0.6%。
步骤七、在各个渣井19内均对应配备风温控制器21，控制渣井19内通风和温度，其中，渣井19内热风不小于200℃，结合下部干渣输送机22上高温干渣余热、炉膛辐射热作为热源，对含盐浆液进行快速蒸发干燥；其中干渣输送机22还配有进风装置23用以调控风量和温度。
步骤八、含盐浆液干燥后的固体以粉末态形式存在，粒度5~100μm，形成含盐粉尘，含盐粉尘进入干渣中进行循环利用。对干渣输送机22进风装置23进行联络控制，通过排渣温度、渣井19风温控制调整干渣输送机22进风风量，以便控制含盐浆液的干燥效果的同时，优化锅炉干渣进风温度，实现锅炉系统的节能降耗；最后进入干渣收集器进行综合处理利用。
以上所述仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内所想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.低温烟气耦合干渣废热处理脱硫废水体系，其特征在于，包含承接脱硫废水的浓缩中和系统以及连接于浓缩中和系统的干燥系统；
所述浓缩中和系统包含浓缩塔（2）、连接于浓缩塔（2）顶部的脱硫废水供给器（1）、连接于浓缩塔（2）一侧的烟道（4）、连接于烟道（4）和浓缩塔（2）之间的烟气进管（5）和烟气出管（7），连接于浓缩塔（2）底部一侧的浓浆第一排出泵（9）、连接于浓浆第一排出泵（9）末端的调质中和箱（11）、连接于调质中和箱（11）底部另一侧的浓浆第二排出泵（12）、连接于浓浆第二排出泵（12）末端的调质澄清池（13）以及分别连接于调质澄清池（13）出口处的污泥收集器（14）和含盐浆液排出设备（15）；
所述干燥系统包含盐浆液排出设备（15）、连接于盐浆液排出设备出口的雾化泵（16）、与雾化泵（16）连接的渣井（19）内双流体喷枪（20）、连接于渣井（19）一侧的风温控制器（21）、连接于渣井（19）下方的干渣输送机（22）和干渣输送机（22）上方的进风装置（23）；
所述双流体喷枪（20）还分别与压缩空气储罐（17）和风温控制器（21）对应连接；
所述干渣输送机（22）上设置有干渣和/或脱硫废水制成的含盐粉尘。
2.如权利要求1所述的低温烟气耦合干渣废热处理脱硫废水体系，其特征在于，所述浓缩塔（2）底部储存有浓缩浆液（8），所述浓缩浆液（8）与调质中和箱（11）内中和剂对应中和为中性浆液，中和剂为消石灰（10）。
3.如权利要求1所述的低温烟气耦合干渣废热处理脱硫废水体系，其特征在于，所述烟气进管（5）连接于浓缩塔（2）底部，且烟气进管（5）上还连接有增压风机（6）；所述烟气进管（5）中烟气温度为90~150℃。
4.如权利要求3所述的低温烟气耦合干渣废热处理脱硫废水体系，其特征在于，所述烟气出管（7）连接于浓缩塔（2）顶部，烟气出管（7）中烟气为湿烟气，烟气温度不高于55℃。
5.如权利要求1所述的低温烟气耦合干渣废热处理脱硫废水体系，其特征在于，所述浓缩塔（2）连接有外置的循环泵（3）、浓缩塔（2）内中部设置有脉冲悬浮喷淋层；脉冲悬浮喷淋层与浓浆第一排出泵（9）出口处连接。
6.如权利要求1所述的低温烟气耦合干渣废热处理脱硫废水体系，其特征在于，所述盐浆液排出设备包含与调质澄清池（13）中上部连接的含盐浆液排出管道（151）和连接于含盐浆液排出管道（151）末端的含盐浆液收集器（152）；所述含盐浆液收集器（152）的底部与雾化泵（16）连接。
7.如权利要求1所述的低温烟气耦合干渣废热处理脱硫废水体系，其特征在于，所述进风装置（23）包含间隔对应连接于干渣输送机（22）两侧及头部的进风管以及各进风管串联后连接的控制装置；所述干渣输送机（22）上部干渣和/或含盐粉尘温度不低于200℃。
8.一种如权利要求1至7任意一项所述的低温烟气耦合干渣废热处理脱硫废水体系的施工方法，其特征在于，具体步骤如下：
步骤一、在烟道（4）中通入90~150℃的低温烟气，利用低温烟气余热作为热源，将低温烟气通过增压风机（6）增加后经烟气进管（5）进入浓缩塔（2），对浓缩塔（2）内废水浆液进行蒸发浓缩；
步骤二、浓缩塔（2）内气体流速不大于4m/s，烟气出管（7）处烟气温度不高于55℃的湿饱和烟气；浓缩塔（2）内顶部布置除雾器，降低湿烟气出口液滴携带量；其中浓缩塔（2）采用圆形玻璃钢材料制成，
步骤三、浓缩塔（2）内的浓缩浆液（8）洗涤了烟气中的HCl，PH值为0~2，氯离子浓度100~300g/L，含盐量300~600g/L，密度1050~1300kg/m3；
步骤四、浓缩塔（2）底部的浓缩浆液（8）通过浓浆第一排出泵（9）排出并进入调质中和箱（11），在调质中和箱（11）中采用消石灰（10）固体粉末作为中和剂，中和后的浆液PH值为7~13；其中，在第一排出泵连接管道上还设置有检测装置，浓缩浆液（8）的参数不符合排出标准则通过回淋综合利用；
步骤五、在调质中和箱（11）中和后，经过浓浆第二排出泵（12）进入调质澄清池（13），经过固液分离后将污泥和含盐浆液分别进行排出处理，其中污泥通过调质澄清池（13）底部的污泥收集器（14）集中处理，含盐浆液通过含盐浆液排出设备（15）进入干燥系统进入处理；
步骤六、含盐浆液通过含盐浆液排出管道（151）在含盐浆液收集器（152）中聚集，而后经过雾化泵（16）用双流体喷枪（20）将含盐浆液喷入渣井（19），其中双流体喷枪（20）还连接有压缩空气储罐（17），利用空气管道（18）中的压缩空气实现含盐浆液的雾化；
步骤七、在各个渣井（19）内均对应配备风温控制器（21），控制渣井（19）内通风和温度，其中，渣井（19）内热风不小于200℃，结合下部干渣输送机（22）上高温干渣余热、炉膛辐射热作为热源，对含盐浆液进行快速蒸发干燥；其中干渣输送机（22）还配有进风装置（23）用以调控风量和温度；
步骤八、含盐浆液干燥后的固体以粉末态形式存在，粒度5~100μm，形成含盐粉尘，含盐粉尘进入干渣中进行循环利用。
9.如权利要求8所述的低温烟气耦合干渣废热处理脱硫废水体系的施工方法，其特征在于，将未经处理的脱硫废水进入浓缩塔（2），通过循环泵（3）和浓缩塔（2）内的喷淋层实现循环喷淋；在喷淋洗涤方式下实现蒸发浓缩减量，降温后的湿烟气经过除雾器后返回脱硫塔前的烟道（4），废水减量80~90%后形成浓缩浆液（8）。
10.如权利要求8所述的低温烟气耦合干渣废热处理脱硫废水体系的施工方法，其特征在于，对应每个渣井（19）设置1套废水雾化装置，每套雾化装置包含双流体喷枪（20）4根，单支喷枪处理含盐浆液范围为50~120L/h；喷雾后，设置渣井（19）风温维持在200~300℃，排放温度控制不低于120℃；干燥后的含盐粉尘直径为15μm，最终混入干渣中，占干渣的质量比例不高于2%且氯离子浓度含量不高于0.6%。
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