CN113526591A - 一种节能型脱硫废水浓缩干燥零排放系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种节能型脱硫废水浓缩干燥零排放系统，包括空气预热器、多效蒸馏设备、干燥塔、吸收式热泵、主路低温省煤器、静电除尘器、脱硫塔和主路低温换热器，空气预热器、静电除尘器和脱硫塔依次连接供主路烟气通过，静电除尘器输出的烟气经过主路低温省煤器换热后给脱硫塔输出的脱硫废水进行加热，脱硫塔输出的烟气经过主路低温换热器换热后给吸收式热泵的蒸发器进行加热；吸收式热泵和干燥塔依次连接供次路烟气通过，吸收式热泵的发生器连接在脱硝设备和空气预热器之间。本发明提供的一种节能型脱硫废水浓缩干燥零排放系统，能够提升热利用效率及热功转换能力，降低能耗和保证主机运行安全。

Description

一种节能型脱硫废水浓缩干燥零排放系统
技术领域
本发明涉及一种节能型脱硫废水浓缩干燥零排放系统，属于燃煤机组节能减排技术领域。
背景技术
我国煤炭占主导的能源禀赋决定了燃煤机组在我国能源安全和环境保护中的重要地位，燃煤机组既是耗水大户，也是废水排放大户，给水资源和水环境带来了极大的压力。目前电厂主要采用石灰石-石膏湿法脱硫技术，该技术产生的脱硫废水需要定期排放，湿法脱硫排出的废水属于火电厂最难处理的末端废水之一。
随着国家与地方环保政策要求，脱硫废水作为终端废水必须进行深度处理，实现废水零排放要求。脱硫废水零排放处理的难度非常大，除了传统的“三联箱”的化学处理工艺，最终要实现脱硫废水零排放，还需进行热法浓缩和固化。目前主要的脱硫废水热法浓缩固化工艺主要有三种：方案一、低温烟道旋转雾化蒸发结晶或旁路高温烟气喷雾蒸发结晶；方案二、低温烟气余热浓缩和高温烟气旁路蒸发结晶相结合的方法；方案三、多效蒸发(MED)浓缩和高温旁路烟气蒸发结晶相结合。
上述方案中，方案一和方案二的脱硫废水蒸发后均以蒸汽形式从主烟气管道排出，无法回收蒸发淡水，造成水分损失；方案一全部消耗高温烟气，对空气预热器影响大，影响锅炉效率，对主机运行安全影响大；方案三能直接回收优质淡水，可用于生产补水，但该方案一般需消耗汽轮机抽汽，能源消耗大，浓缩后仍需要高温烟气进行干燥固化。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，克服现有技术的缺陷，提供一种能够提升热利用效率及热功转换能力，降低能耗和保证主机运行安全的节能型脱硫废水浓缩干燥零排放系统。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种节能型脱硫废水浓缩干燥零排放系统，包括空气预热器、多效蒸馏设备、干燥塔、吸收式热泵、主路低温省煤器、静电除尘器、脱硫塔和主路低温换热器，空气预热器、静电除尘器和脱硫塔依次连接供主路烟气通过，静电除尘器输出的烟气经过主路低温省煤器换热后给脱硫塔输出的脱硫废水进行加热，主路低温换热器内冷却水吸收所述脱硫塔输出的烟气的热量后流经吸收式热泵的蒸发器；吸收式热泵和干燥塔依次连接供次路烟气通过，吸收式热泵的发生器连接在脱硝设备和空气预热器之间，干燥塔的输出端连接在空气预热器和静电除尘器之间；脱硫塔的出水口与多效蒸馏设备的进水口连接，多效蒸馏设备的出水口与干燥塔的进水口连接。
多效蒸馏设备包括依次连接的首效、第二效和第三效，首效设置有加热水回路，加热水回路的加热水流依次经吸收式热泵的吸收器和冷凝器后回到首效。
吸收式热泵为溴化锂-水吸收式热泵。
主路低温省煤器为金属管翅式换热器。
烟气主路中低温换热器为氟塑料换热器。
吸收式热泵还包括分离器、溶液泵、溶液换热器、溶液节流阀和水循环节流阀，所述蒸发器吸收烟气热量用于加热所述吸收式热泵中的水循环，所述蒸发器出口水蒸汽经所述分离器内进行气液分离，液体进入到所述吸收器与所述溶液换热器回流的浓溴化锂溶液混合，形成稀溶液，气体回流到所述蒸发器；稀溶液通过所述溶液泵输送到所述溶液换热器与浓溶液进行非接触换热后，进入所述发生器，吸收高温烟气热量；水蒸汽进入所述冷凝器凝结放热，凝结水经过所述水循环节流阀输送到所述蒸发器，所述发生器生成的浓溶液进入所述溶液换热器与稀溶液进行非接触换热后进入所述吸收器；所述发生器流经所述溶液换热器的浓溶液经过所述溶液节流阀后输送到所述分离器。
本发明的有益效果：
1、吸收式热泵的发生器连接在脱硝设备和空气预热器之间，通过旁路高温烟气作为吸收式热泵驱动热源，首效设置有加热水回路，加热水回路的加热水流依次经吸收式热泵的吸收器和冷凝器后回到首效，将脱硫塔之后低温烟气余热能量品位提质，用于脱硫废水多效蒸馏浓缩首效的热源，较传统需抽汽给首效加热的方式，避免抽汽增加了汽轮机做功，提升热利用效率及热功转换能力，降低能耗。
2、静电除尘器输出的烟气经过主路低温省煤器换热后给脱硫塔输出的脱硫废水进行加热，主烟气管路除尘器之后脱硫塔之前的中等品位热量用于脱硫废水预热，提高脱硫废水在多效蒸馏设备中的蒸馏效果，与有益效果1形成温度对口、梯级利用的综合方案。
3、旁路高温烟气通过吸收式热泵发生器之后进入干燥塔，避免高温烟气减少对空气预热器及锅炉主机的影响。
附图说明
图1为本发明一种节能型脱硫废水浓缩干燥零排放系统的框架结构图。
图中附图标记如下：1-空气预热器；2-多效蒸馏设备；3-干燥塔；4-吸收式热泵；5-主路低温省煤器；6-静电除尘器；7-脱硫塔；8-主路低温换热器；2-1-首效；2-2-第二效；2-3-第三效；4-1-发生器；4-2-蒸发器；4-3-分离器；4-4-溶液泵；4-5-溶液换热器；4-6-溶液节流阀；4-7-水循环节流阀；4-8-冷凝器和4-9-吸收器。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述，以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
如图1所示，本发明公开一种节能型脱硫废水浓缩干燥零排放系统，包括空气预热器1、多效蒸馏设备2、干燥塔3、吸收式热泵4、主路低温省煤器5、静电除尘器6、脱硫塔7和主路低温换热器8。其中，多效蒸馏设备2为3效，包括依次连接的首效2-1、第二效2-2和第三效2-3。多效蒸馏设备2一般为3效。首效2-1设置有加热水回路，加热水流经吸收式热泵4的吸收器4-9和冷凝器4-8,进入首效2-1中给首效供热。
沿烟气流动方向，烟气主路包括空气预热器1、静电除尘器6和脱硫塔7，供主路烟气中烟气依次通过。烟气主路中低温省煤器5为金属管翅式换热器，静电除尘器6输出的烟气经过主路低温省煤器5换热后，低温省煤器5吸收烟气热量给脱硫塔7输出的脱硫废水进行预热。烟气主路中低温换热器8为氟塑料换热器，氟塑料管内冷却水吸收烟气热量后流经吸收式热泵4的蒸发器4-2，被吸收式热泵4提质后用于多效蒸馏设备2的首效2-1供热。
沿烟气流动方向，烟气旁路包括依次连接的吸收式热泵4和干燥塔3，供旁路烟气中的烟气依次通过，吸收式热泵4的发生器4-1连接在脱硝设备和空气预热器1之间，干燥塔3的输出端连接在空气预热器1和静电除尘器6之间，在烟气主路与空气预热器1输出的烟气汇合。
脱硫废水主路包括依次连接的多效蒸馏设备2和干燥塔3，脱硫塔7的出水口与多效蒸馏设备2的进水口连接，多效蒸馏设备2的出水口与干燥塔3的进水口连接。多效蒸馏设备2的首效2-1设置有加热水回路，加热水回路的加热水流依次经吸收式热泵4的吸收器4-9和冷凝器4-8后回到首效2-1给首效2-1供热。
本发明中吸收式热泵4还包括分离器4-3、溶液泵4-4、溶液换热器4-5、溶液节流阀4-6和水循环节流阀4-7，，蒸发器4-2吸收烟气热量用于加热吸收式热泵4中的水循环，蒸发器4-2出口水蒸汽经分离器4-3内进行气液分离，液体进入到吸收器4-9与溶液换热器4-5回流的浓溴化锂溶液混合，形成稀溶液，气体回流到蒸发器4-2；稀溶液通过溶液泵4-4输送到溶液换热器4-5与浓溶液进行非接触换热后，进入发生器4-1，吸收高温烟气热量；水蒸汽进入冷凝器4-8凝结放热，凝结水经过水循环节流阀4-7输送到蒸发器4-2，发生器4-1生成的浓溶液进入溶液换热器4-5与稀溶液进行非接触换热后进入吸收器4-9；发生器4-1流经溶液换热器4-5的浓溶液经过溶液节流阀4-6后输送到分离器4-3。
本发明一种节能型脱硫废水浓缩干燥零排放系统的工作原理如下：烟气主路脱硝设备输出的高温烟气进入烟气旁路，高温烟气进入发生器4-1，驱动吸收式热泵4，烟气换热后进入干燥塔3给浓缩后的脱硫废水继续加热蒸发结晶固化，然后与空气预热器1输出的烟气汇合；烟气主路除尘设备输出的烟气经过低温省煤器5后进入脱硫塔，低温省煤器5吸收的热量用于加热脱硫塔7输出的脱硫废水；烟气主路脱硫塔7输出的烟气经过低温换热器8后从烟囱排出，低温换热器8吸收主路烟气热量，用于加热吸收式热泵4的蒸发器4-2。
脱硫废水主路脱硫塔7输出的脱硫废水，经过低温省煤器5加热后进入多效蒸馏设备2的首效2-1，在2-1内闪蒸，蒸汽凝结成淡水，脱硫废水被浓缩后进入下一效继续受热浓缩，同时多效蒸馏设备2的首效2-1中的高温蒸汽进入下一效，为第二效2-2提供热流，依次类推。从末效出来的浓缩废水进入干燥塔3中继续受热蒸发结晶。多效回收的淡水经过处理后可以用于生产补水。
旁路高温烟气进入吸收式热泵4，作为发生器4-1的驱动热源，其废热进入干燥塔3干燥多效蒸馏设备2输出的浓缩废水。吸收式热泵4通过蒸发器4-2吸收脱硫塔7之后的低温烟气热量，通过吸收器4-9吸收溶液热量，通过冷凝器4-8释放给首效2-1循环加热水，首效2-1的热量来自吸收式热泵4的循环热水。
上述系统通过旁路高温烟气作为吸收式热泵4驱动热源，吸收脱硫塔7之后低温热源，提质后用于多效蒸馏2的驱动热源；除尘器6和脱硫塔7之间中温热源给脱硫废水预热，提高浓缩效果。
本发明提供的一种节能型脱硫废水浓缩干燥零排放系统，充分体现余热梯级利用及温度对口的余热利用思想。采用高温烟气驱动吸收式热泵给多效蒸馏供热，排挤汽轮机抽汽，降低系统能源；采用中温烟气给脱硫废水预热，提高浓缩倍率；采用低温烟气给蒸发器加热。同时通过多效蒸馏及脱硫塔之后低温烟气冷凝，可回收水质较好的凝结水，用于生产补水，实现节水节能效果。
根据厂级尺度的热力学系统模型评价分析，本发明所需的高温烟气量较现有脱硫废水热法固化技术方案都小，仅为旁路直喷式方案的1/5，为目前主流浓缩干燥方案的1/3，在回收水分的同时，极大降低的高温烟气的消耗量，经济效益和社会效益均十分明显。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种节能型脱硫废水浓缩干燥零排放系统，其特征在于：包括空气预热器(1)、多效蒸馏设备(2)、干燥塔(3)、吸收式热泵(4)、主路低温省煤器(5)、静电除尘器(6)、脱硫塔(7)和主路低温换热器(8)，所述空气预热器(1)、静电除尘器(6)和脱硫塔(7)依次连接供主路烟气通过，所述静电除尘器(6)输出的烟气经过所述主路低温省煤器(5)换热后给所述脱硫塔(7)输出的脱硫废水进行加热，所述主路低温换热器(8)内冷却水吸收所述脱硫塔(7)输出的烟气的热量后流经所述吸收式热泵(4)的蒸发器(4-2)；所述吸收式热泵(4)和干燥塔(3)依次连接供次路烟气通过，所述吸收式热泵(4)的发生器(4-1)连接在脱硝设备和所述空气预热器(1)之间，所述干燥塔(3)的输出端连接在所述空气预热器(1)和静电除尘器(6)之间；所述脱硫塔(7)的出水口与所述多效蒸馏设备(2)的进水口连接，所述多效蒸馏设备(2)的出水口与所述干燥塔(3)的进水口连接。
2.根据权利要求1所述的一种节能型脱硫废水浓缩干燥零排放系统，其特征在于：所述多效蒸馏设备(2)包括依次连接的首效(2-1)、第二效(2-2)和第三效(2-3)，所述首效(2-1)设置有加热水回路，所述加热水回路的加热水流依次经所述吸收式热泵(4)的吸收器(4-9)和冷凝器(4-8)后回到所述首效(2-1)。
3.根据权利要求1所述的一种节能型脱硫废水浓缩干燥零排放系统，其特征在于：所述吸收式热泵(4)为溴化锂-水吸收式热泵。
4.根据权利要求1所述的一种节能型脱硫废水浓缩干燥零排放系统，其特征在于：所述主路低温省煤器(5)为金属管翅式换热器。
5.根据权利要求1所述的一种节能型脱硫废水浓缩干燥零排放系统，其特征在于：所述烟气主路中低温换热器(8)为氟塑料换热器。
6.根据权利要求1所述的一种节能型脱硫废水浓缩干燥零排放系统，其特征在于：所述吸收式热泵(4)还包括分离器(4-3)、溶液泵(4-4)、溶液换热器(4-5)、溶液节流阀(4-6)和水循环节流阀(4-7)，所述蒸发器(4-2)吸收烟气热量用于加热所述吸收式热泵(4)中的水循环，所述蒸发器(4-2)出口水蒸汽经所述分离器(4-3)内进行气液分离，液体进入到所述吸收器(4-9)与所述溶液换热器(4-5)回流的浓溴化锂溶液混合，形成稀溶液，气体回流到所述蒸发器(4-2)；稀溶液通过所述溶液泵(4-4)输送到所述溶液换热器(4-5)与浓溶液进行非接触换热后，进入所述发生器(4-1)，吸收高温烟气热量；水蒸汽进入所述冷凝器(4-8)凝结放热，凝结水经过所述水循环节流阀(4-7)输送到所述蒸发器(4-2)，所述发生器(4-1)生成的浓溶液进入所述溶液换热器(4-5)与稀溶液进行非接触换热后进入所述吸收器(4-9)；所述发生器(4-1)流经所述溶液换热器(4-5)的浓溶液经过所述溶液节流阀(4-6)后输送到所述分离器(4-3)。
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