CN113943072B - 一种直流冷却电厂末端废水零排放系统及工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种直流冷却电厂末端废水零排放系统，包括一体化高效反应装置、末端废水调节池、自清洗过滤器和旁路烟道蒸发系统；所述一体化高效反应装置、末端废水调节池、自清洗过滤器和旁路烟道蒸发系统顺序连接，所述旁路烟道蒸发系统与电厂烟道系统中低低温省煤器和空气预热器之间的管道连接，还公开了其工艺。本发明的系统高度集成，采用钢制结构，大大节省了占地及土建费用，建设及运行成本低；去除悬浮物效果好；脱硫废水进水含固率约为5％，出水悬浮物浓度稳定在100mg/L以下；复合型药剂形成的絮体可在沉淀区快速浓缩，没有翻池及斜管堵塞风险；药剂投加种类少，减少药品配置工作量，处理过程简单。
Description
技术领域
本发明涉及水处理领域，具体涉及一种直流冷却电厂末端废水零排放系统及工艺。
背景技术
火电厂作为用水、排水大户，其用水占工业用水总量的20％，为了节约水资源和防止水污染，火电厂的环评资料明确要求电厂不设排放口，全厂脱硫废水实现“零排放”。而真正实现火电厂“零排放”，满足环保及环评要求，不但要求火电厂在处理各层次的梯级应用过程中的废水达到“零排放”，还需要实现化水浓水、精处理再生废水及脱硫废水等末端废水的“零排放”处理，然而由于这些末端废水成分的特殊性、复杂性和强腐蚀性，给“零排放”处理带来严峻的考验。
直流冷却电厂的末端废水主要包括脱硫废水、酸碱再生废水等高浓盐水，不含循环冷却排污水，其末端废水量较循环冷却型电厂要小得多。现有实现末端废水“零排放”的工艺一般采用盐水浓缩蒸发和结晶技术进行深度处理，95％的废水可转化为高纯度蒸馏水，产生的高质量蒸馏水可用于锅炉补水、冷却塔补水、其他工业用水等；剩余的5％为高浓度浆液，可送到小型曝晒池蒸发，或在结晶器或喷雾干燥器内处理成固体颗粒，最终的盐分残渣固体一般当作普通固体废弃物，根据其成分可回收利用或掩埋等方法处理。该技术设备投资成本高，运行费用高，能耗高，吨水处理费用高，全世界采用该技术进行脱硫废水处理的电厂数量稀少，未能广泛推广。
因而直流冷却型火电厂与循环冷却型电厂相比，经梯级利用后，末端废水水量小，采用传统的废水浓缩结合结晶蒸发系统达到零排放，其工艺流程复杂，建设及运营成本均较高。
发明内容
本发明旨在开发一种适用于直流冷却电厂的末端废水零排放系统及工艺，具有处理过程简单、建设及运行成本低的优点，实现了直流冷却型电厂末端废水零排放。
为达到以上目的，本发明技术方案如下：
一种直流冷却电厂末端废水零排放系统，包括一体化高效反应装置、末端废水调节池、自清洗过滤器和旁路烟道蒸发系统；所述一体化高效反应装置、末端废水调节池、自清洗过滤器和旁路烟道蒸发系统顺序连接，所述旁路烟道蒸发系统与电厂烟道系统中低低温省煤器和空气预热器之间的管道连接。
前述直流冷却电厂末端废水零排放系统，所述一体化高效反应装置包括顺序连接的混合反应区、絮凝反应区和沉淀区，所述絮凝反应区上设有复合药剂投加系统。所述复合药剂即脱硫废水一体化复合药剂，为市售产品，采用干粉直接投加。
前述直流冷却电厂末端废水零排放系统，所述絮凝反应区内部设有高剪切搅拌器及导流装置，可达到控制反应速度梯度的效果；且通过搅拌器推流，使絮凝反应区形成顺时针循环流场，可有效防止污泥淤积。所述导流装置由圆柱形导流筒、稳流板、底部裙板及脚板构成。
前述直流冷却电厂末端废水零排放系统，所述旁路烟道蒸发系统包括发电机组、旁路烟道蒸发塔、烟气系统、压缩空气系统和浓水系统；所述旁路烟道蒸发塔包括蒸发塔本体、均布设置于塔内的雾化喷枪和设置在塔底的自动清灰装置；所述烟气系统连接发电机组、电厂SCR出口烟道及旁路烟道蒸发塔；所述压缩空气系统和浓水系统连接雾化喷枪入口。
前述直流冷却电厂末端废水零排放系统，所述烟气系统包括进口烟道、出口烟道、仪表控制系统和密封风烟道；所述压缩空气系统包括空气压缩机、空气稳压罐和压缩空气配气管路；所述浓水系统包括浓水配水管路和浓水稳压管；所述压缩空气配气管路及浓水配水管路在旁路烟道蒸发塔塔体外侧环形布置，所述浓水稳压管设在旁路烟道蒸发塔塔体外侧进水口处；所述自动清灰装置包括灰斗和仓泵。
前述直流冷却电厂末端废水零排放系统，所述旁路烟道蒸发塔塔体还设有测试杆和在线温度传感器；所述雾化喷枪为双流体雾化喷枪；所述浓水配水管路上还设有电动调节阀。
前述直流冷却电厂末端废水零排放系统，所述进口烟道设有烟气电动翻板门、进口烟气调节门、在线烟气流量计、在线温度传感器；所述出口烟道设有出口烟气调节门、在线温度传感器；所述密封风烟道设有烟气调节阀。
采用前述任一项系统的直流冷却电厂末端废水零排放工艺，包括以下步骤：
S1脱硫废水进入一体化高效反应装置，投入复合药剂反应，去除废水中悬浮物和重金属离子；
S2步骤S1出水与脱硫废水之外的直流冷却电厂末端废水混合后进入末端废水调节池均质均量后过滤除浊，然后与压缩空气一同进入旁路烟道蒸发系统进行蒸发，蒸发后形成的结晶盐与水蒸气随烟气一起并入空气预热器与低低温省煤器之间烟道，结晶盐在除尘器内被捕捉去除，水蒸气则进入脱硫系统凝结成水，补充脱硫系统用水，塔底形成的余灰输送至灰库。
前述直流冷却电厂末端废水零排放工艺，包括以下步骤：
S1脱硫废水进入一体化高效反应装置的混合反应区，加液碱将废水pH值调至8.0～9.0(可促进絮凝反应进行、起到减轻管道及设备腐蚀的作用)，然后进入絮凝反应区，与复合药剂投加系统投入的复合药剂混合、搅拌反应，去除废水中悬浮物和重金属离子，反应后的废水进入沉淀区进行泥水分离，污泥通过底部排污泵进入污泥脱水系统，上清液通过集水槽进入清水箱；
S2步骤S1出水与脱硫废水之外的直流冷却电厂末端废水混合后进入末端废水调节池停留10h以上、均质均量，再经自清洗过滤器除浊，除浊后的废水经环形浓水配水管路和浓水稳压管将水量均等分配进入雾化喷枪，压缩空气经空气稳压罐和压缩空气配气管路均匀分配进入雾化喷枪，废水与压缩空气混合形成“气包水”的双流体结构(浓盐水在高温情况下容易在雾化喷枪口结垢，从而使喷枪堵塞，“气包水”形式可防止雾化喷枪的堵塞及结晶)，经喷枪雾化为小雾滴喷入旁路烟道蒸发塔内，蒸发塔从SCR出口烟道经进口烟道引入350℃干燥烟气，雾滴与烟气进行传热、传质、蒸发，蒸发后形成的结晶盐与水蒸气随烟气一起并入空气预热器与低低温省煤器之间烟道，结晶盐在除尘器内被捕捉去除，水蒸气进入脱硫系统凝结成水，补充脱硫系统用水，塔底形成的余灰经仓泵输送至灰库。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明公开了一种直流冷却电厂末端废水零排放系统及工艺。目前直流冷却电厂零排放项目运行较少，故没有典型工艺，有采用膜浓缩或热法浓缩后结晶蒸发的，有采用浓缩后旁路烟道或主烟道蒸发的，循环冷却型电厂因循环排污水水量较大，必然需要废水浓缩段。本发明根据电厂水平衡计算后，得出直流冷却电厂可省略浓缩处理工段，既节省了能耗和药耗，又解决了浓盐水结垢堵塞管路的问题，其优点如下：
1)去除悬浮物效果好；脱硫废水进水含固率约为5％左右，经本系统处理后出水悬浮物浓度稳定在100mg/L以下；复合型药剂形成的絮体具有比重大、沉降迅速的特点，可在沉淀区快速浓缩，没有翻池及斜管堵塞风险。
2)药剂投加种类少，复合型药剂采用干式投加方式，减少药品配置工作量。
3)整个处理装置采用钢制设计，加药、絮凝、反应、沉淀装置集成为一个一体化设备。采用该集成式设计，便于操作，可以极大的减小占地面积，节省土建费用。
附图说明
图1为直流冷却电厂末端废水零排放系统一种实施方式的结构示意图；
图2为一体化高效反应器结构示意图；
图3为烟气系统和旁路烟道蒸发塔结构示意图；
图4为直流冷却电厂末端废水零排放一种实施方式的工艺流程图。
其中：1-一体化高效反应装置；2-末端废水调节池；3-自清洗过滤器；4-旁路烟道蒸发系统；5-低低温省煤器；6-空气预热器；7-SCR；41-旁路烟道蒸发塔；411-雾化喷枪；42-烟气系统；421-进口烟道；422-出口烟道；423-密封风烟道；43-压缩空气系统；431-空气压缩机；432-空气稳压罐；433-压缩空气配气管路；44-浓水系统；441-浓水配水管路；442-浓水稳压管；45-仓泵；A-混合反应区；B-复合药剂投加系统；C-絮凝反应区；D-沉淀区；E-排污泵；F-污泥脱水系统。
具体实施方式
本发明实施例1：一种直流冷却电厂末端废水零排放系统：
包括一体化高效反应装置1、末端废水调节池2、自清洗过滤器3和旁路烟道蒸发系统4；所述一体化高效反应装置1、末端废水调节池2、自清洗过滤器3和旁路烟道蒸发系统4顺序连接，所述旁路烟道蒸发系统4与电厂烟道系统中低低温省煤器5和空气预热器6之间的管道连接；所述一体化高效反应装置1包括顺序连接的混合反应区A、絮凝反应区C和沉淀区D，所述絮凝反应区C上设有复合药剂投加系统B；所述絮凝反应区C内部设有高剪切搅拌器及导流装置；
所述旁路烟道蒸发系统4包括发电机组、旁路烟道蒸发塔41、烟气系统42、压缩空气系统43和浓水系统44；所述旁路烟道蒸发塔41包括蒸发塔本体、均布设置于塔内的雾化喷枪411和设置在塔底的自动清灰装置；所述烟气系统42连接发电机组、电厂SCR 7出口烟道及旁路烟道蒸发塔41；所述压缩空气系统43和浓水系统44连接雾化喷枪411入口；
所述烟气系统42包括进口烟道421、出口烟道422、仪表控制系统和密封风烟道423；所述压缩空气系统43包括空气压缩机431、空气稳压罐432和压缩空气配气管路433；所述浓水系统44包括浓水配水管路441和浓水稳压管442；所述压缩空气配气管路433及浓水配水管路441在旁路烟道蒸发塔41塔体外侧环形布置，所述浓水稳压管442设在旁路烟道蒸发塔41塔体外侧进水口处；所述自动清灰装置包括灰斗和仓泵45；
所述旁路烟道蒸发塔41塔体还设有测试杆和在线温度传感器；所述雾化喷枪411为双流体雾化喷枪；所述浓水配水管路441上还设有电动调节阀；
所述进口烟道421设有烟气电动翻板门、进口烟气调节门、在线烟气流量计、在线温度传感器；所述出口烟道422设有出口烟气调节门、在线温度传感器；所述密封风烟道423设有烟气调节阀。
实施例2：一种直流冷却电厂末端废水零排放系统：
包括一体化高效反应装置1、末端废水调节池2、自清洗过滤器3和旁路烟道蒸发系统4；所述一体化高效反应装置1、末端废水调节池2、自清洗过滤器3和旁路烟道蒸发系统4顺序连接，所述旁路烟道蒸发系统4与电厂烟道系统中低低温省煤器5和空气预热器6之间的管道连接。
实施例3：一种直流冷却电厂末端废水零排放系统：
包括一体化高效反应装置1、末端废水调节池2、自清洗过滤器3和旁路烟道蒸发系统4；所述一体化高效反应装置1、末端废水调节池2、自清洗过滤器3和旁路烟道蒸发系统4顺序连接，所述旁路烟道蒸发系统4与电厂烟道系统中低低温省煤器5和空气预热器6之间的管道连接；
所述一体化高效反应装置1包括顺序连接的混合反应区A、絮凝反应区C和沉淀区D，所述絮凝反应区C上设有复合药剂投加系统B；所述絮凝反应区C内部设有高剪切搅拌器及导流装置。
实施例4：一种直流冷却电厂末端废水零排放系统：
包括一体化高效反应装置1、末端废水调节池2、自清洗过滤器3和旁路烟道蒸发系统4；所述一体化高效反应装置1、末端废水调节池2、自清洗过滤器3和旁路烟道蒸发系统4顺序连接，所述旁路烟道蒸发系统4与电厂烟道系统中低低温省煤器5和空气预热器6之间的管道连接；
所述旁路烟道蒸发系统4包括发电机组、旁路烟道蒸发塔41、烟气系统42、压缩空气系统43和浓水系统44；所述旁路烟道蒸发塔41包括蒸发塔本体、均布设置于塔内的雾化喷枪411和设置在塔底的自动清灰装置；所述烟气系统42连接发电机组、电厂SCR 7出口烟道及旁路烟道蒸发塔41；所述压缩空气系统43和浓水系统44连接雾化喷枪411入口；
所述烟气系统42包括进口烟道421、出口烟道422、仪表控制系统和密封风烟道423；所述压缩空气系统43包括空气压缩机431、空气稳压罐432和压缩空气配气管路433；所述浓水系统44包括浓水配水管路441和浓水稳压管442；所述压缩空气配气管路433及浓水配水管路441在旁路烟道蒸发塔41塔体外侧环形布置，所述浓水稳压管442设在旁路烟道蒸发塔41塔体外侧进水口处；所述自动清灰装置包括灰斗和仓泵45；
所述旁路烟道蒸发塔41塔体还设有测试杆和在线温度传感器；所述雾化喷枪411为双流体雾化喷枪；所述浓水配水管路441上还设有电动调节阀；
所述进口烟道421设有烟气电动翻板门、进口烟气调节门、在线烟气流量计、在线温度传感器；所述出口烟道422设有出口烟气调节门、在线温度传感器；所述密封风烟道423设有烟气调节阀。
实施例5：一种直流冷却电厂末端废水零排放系统：
包括一体化高效反应装置1、末端废水调节池2、自清洗过滤器3和旁路烟道蒸发系统4；所述一体化高效反应装置1、末端废水调节池2、自清洗过滤器3和旁路烟道蒸发系统4顺序连接，所述旁路烟道蒸发系统4与电厂烟道系统中低低温省煤器5和空气预热器6之间的管道连接；
所述一体化高效反应装置1包括顺序连接的混合反应区A、絮凝反应区C和沉淀区D，所述絮凝反应区C上设有复合药剂投加系统B；
所述旁路烟道蒸发系统4包括发电机组、旁路烟道蒸发塔41、烟气系统42、压缩空气系统43和浓水系统44；所述旁路烟道蒸发塔41包括蒸发塔本体、均布设置于塔内的雾化喷枪411和设置在塔底的自动清灰装置；所述烟气系统42连接发电机组、电厂SCR 7出口烟道及旁路烟道蒸发塔41；所述压缩空气系统43和浓水系统44连接雾化喷枪411入口。
实施例6：一种直流冷却电厂末端废水零排放系统：
包括一体化高效反应装置1、末端废水调节池2、自清洗过滤器3和旁路烟道蒸发系统4；所述一体化高效反应装置1、末端废水调节池2、自清洗过滤器3和旁路烟道蒸发系统4顺序连接，所述旁路烟道蒸发系统4与电厂烟道系统中低低温省煤器5和空气预热器6之间的管道连接；
所述旁路烟道蒸发系统4包括发电机组、旁路烟道蒸发塔41、烟气系统42、压缩空气系统43和浓水系统44；所述旁路烟道蒸发塔41包括蒸发塔本体、均布设置于塔内的雾化喷枪411和设置在塔底的自动清灰装置；所述烟气系统42连接发电机组、电厂SCR 7出口烟道及旁路烟道蒸发塔41；所述压缩空气系统43和浓水系统44连接雾化喷枪411入口。
实施例7：一种直流冷却电厂末端废水零排放工艺：
S1脱硫废水进入一体化高效反应装置1，投入复合药剂反应，去除废水中悬浮物和重金属离子；
S2步骤S1出水与脱硫废水之外的直流冷却电厂末端废水混合后进入末端废水调节池2均质均量后过滤除浊，然后与压缩空气一同进入旁路烟道蒸发系统4进行蒸发，蒸发后形成的结晶盐与水蒸气随烟气一起并入空气预热器6与低低温省煤器5之间烟道，结晶盐在除尘器内被捕捉去除，水蒸气则进入脱硫系统凝结成水，补充脱硫系统用水，塔底形成的余灰输送至灰库。
实施例8：一种直流冷却电厂末端废水零排放工艺：
S1脱硫废水进入一体化高效反应装置1的混合反应区A，加NaOH溶液将废水pH值调至8.0，然后进入絮凝反应区C，与复合药剂投加系统B投入的复合药剂混合、高剪切搅拌器搅拌反应，去除废水中悬浮物和重金属离子，反应后的废水进入沉淀区D进行泥水分离，污泥通过底部排污泵E进入污泥脱水系统F，上清液通过集水槽进入清水箱；
S2步骤S1出水与脱硫废水之外的直流冷却电厂末端废水混合后进入末端废水调节池2停留10h、均质均量，再经自清洗过滤器3除浊，除浊后的废水经环形浓水配水管路441和浓水稳压管442将水量均等分配进入雾化喷枪411，压缩空气经空气稳压罐432和压缩空气配气管路433均匀分配进入雾化喷枪411，废水与压缩空气混合形成“气包水”的双流体结构，经喷枪雾化为小雾滴喷入旁路烟道蒸发塔41内，蒸发塔从SCR 7出口烟道经进口烟道421引入350℃干燥烟气，雾滴与烟气进行传热、传质、蒸发，蒸发后形成的结晶盐与水蒸气随烟气一起并入空气预热器6与低低温省煤器5之间烟道，结晶盐在除尘器内被捕捉去除，水蒸气进入脱硫系统凝结成水，补充脱硫系统用水，塔底形成的余灰经仓泵45输送至灰库。旁路烟道蒸发塔41塔体上的测试杆和在线温度传感器监测塔内废水是否完全蒸发，监测出口烟道422的在线温度传感器与废水输送系统联锁，出现异常情况时，可自动降低水流量或关闭废水进水阀。
实施例9：一种直流冷却电厂末端废水零排放工艺：
S1脱硫废水进入一体化高效反应装置1的混合反应区A，加液碱将废水pH值调至9.0，然后进入絮凝反应区C，与复合药剂投加系统B投入的复合药剂混合、高剪切搅拌器搅拌反应，去除废水中悬浮物和重金属离子，反应后的废水进入沉淀区D进行泥水分离，污泥通过底部排污泵E进入污泥脱水系统F，上清液通过集水槽进入清水箱；
S2步骤S1出水与脱硫废水之外的直流冷却电厂末端废水混合后进入末端废水调节池2停留16h、均质均量，再经自清洗过滤器3除浊，除浊后的废水经环形浓水配水管路441和浓水稳压管442将水量均等分配进入雾化喷枪411，压缩空气经空气稳压罐432和压缩空气配气管路433均匀分配进入雾化喷枪411，废水与压缩空气混合形成“气包水”的双流体结构，经喷枪雾化为小雾滴喷入旁路烟道蒸发塔41内，蒸发塔从SCR 7出口烟道经进口烟道421引入350℃干燥烟气，雾滴与烟气进行传热、传质、蒸发，蒸发后形成的结晶盐与水蒸气随烟气一起并入空气预热器6与低低温省煤器5之间烟道，结晶盐在除尘器内被捕捉去除，水蒸气进入脱硫系统凝结成水，补充脱硫系统用水，塔底形成的余灰经仓泵45输送至灰库。
Claims (5)
1.一种直流冷却电厂末端废水零排放系统，其特征在于：包括一体化高效反应装置(1)、末端废水调节池(2)、自清洗过滤器(3)和旁路烟道蒸发系统(4)；所述一体化高效反应装置(1)、末端废水调节池(2)、自清洗过滤器(3)和旁路烟道蒸发系统(4)顺序连接，所述旁路烟道蒸发系统(4)与电厂烟道系统中低低温省煤器(5)和空气预热器(6)之间的管道连接；所述一体化高效反应装置(1)包括顺序连接的混合反应区(A)、絮凝反应区(C)和沉淀区(D)，混合反应区(A)加液碱将废水pH值调至8.0～9.0；所述絮凝反应区(C)上设有复合药剂投加系统(B)；所述旁路烟道蒸发系统(4)包括发电机组、旁路烟道蒸发塔(41)、烟气系统(42)、压缩空气系统(43)和浓水系统(44)；所述旁路烟道蒸发塔(41)包括蒸发塔本体、均布设置于塔内的雾化喷枪(411)和设置在塔底的自动清灰装置；所述烟气系统(42)连接发电机组、电厂SCR(7)出口烟道及旁路烟道蒸发塔(41)；所述压缩空气系统(43)和浓水系统(44)连接雾化喷枪(411)入口；所述旁路烟道蒸发塔(41)塔体还设有测试杆和在线温度传感器；所述雾化喷枪(411)为双流体雾化喷枪。
2.根据权利要求1所述直流冷却电厂末端废水零排放系统，其特征在于：所述絮凝反应区(C)内部设有高剪切搅拌器及导流装置。
3.根据权利要求1所述直流冷却电厂末端废水零排放系统，其特征在于：所述烟气系统(42)包括进口烟道(421)、出口烟道(422)、仪表控制系统和密封风烟道(423)；所述压缩空气系统(43)包括空气压缩机(431)、空气稳压罐(432)和压缩空气配气管路(433)；所述浓水系统(44)包括浓水配水管路(441)和浓水稳压管(442)；所述压缩空气配气管路(433)及浓水配水管路(441)在旁路烟道蒸发塔(41)塔体外侧环形布置，所述浓水稳压管(442)设在旁路烟道蒸发塔(41)塔体外侧进水口处；所述自动清灰装置包括灰斗和仓泵(45)。
4.根据权利要求3所述直流冷却电厂末端废水零排放系统，其特征在于：所述进口烟道(421)设有烟气电动翻板门、进口烟气调节门、在线烟气流量计、在线温度传感器；所述出口烟道(422)设有出口烟气调节门、在线温度传感器；所述密封风烟道(423)设有烟气调节阀。
5.采用权利要求1-4任一项所述系统的直流冷却电厂末端废水零排放工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1脱硫废水进入一体化高效反应装置(1)的混合反应区(A)，加液碱将废水pH值调至8.0～9.0，然后进入絮凝反应区(C)，与复合药剂投加系统(B)投入的复合药剂混合、搅拌反应，去除废水中悬浮物和重金属离子，反应后的废水进入沉淀区(D)进行泥水分离，污泥通过底部排污泵(E)进入污泥脱水系统(F)，上清液通过集水槽进入清水箱；
S2步骤S1出水与脱硫废水之外的直流冷却电厂末端废水混合后进入末端废水调节池(2)停留10h以上、均质均量，再经自清洗过滤器(3)除浊，除浊后的废水经环形浓水配水管路(441)和浓水稳压管(442)将水量均等分配进入雾化喷枪(411)，压缩空气经空气稳压罐(432)和压缩空气配气管路(433)均匀分配进入雾化喷枪(411)，废水与压缩空气混合形成“气包水”的双流体结构，经喷枪雾化为小雾滴喷入旁路烟道蒸发塔(41)内，蒸发塔从SCR(7)出口烟道经进口烟道(421)引入350℃干燥烟气，雾滴与烟气进行传热、传质、蒸发，蒸发后形成的结晶盐与水蒸气随烟气一起并入空气预热器(6)与低低温省煤器(5)之间烟道，结晶盐在除尘器内被捕捉去除，水蒸气进入脱硫系统凝结成水，补充脱硫系统用水，塔底形成的余灰经仓泵(45)输送至灰库。
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