申请日2019.07.12
公开(公告)日2019.11.12
IPC分类号B01D53/14; C02F9/10; C02F103/18
摘要
本发明公开了一种燃煤电厂脱硫废水零排放与烟气消白耦合处理的方法及装置，所述方法包括以下步骤：1)脱硫废水首先进入出水箱调节其进水总量，通过进水泵泵送至浓缩池中，将集水管深入浓缩池中至少1.2m深，防止烟气灌入浓缩池中;2)将浓缩池中的废水打入到位于竖直烟道中的喷淋装置中：3)喷淋的液滴与电除尘器后的低温烟气直接接触，进行热量交换，蒸发的废水水蒸气随烟气进入脱硫塔，未蒸发的废水再次进入浓缩池;4)浓缩池底部的固液混合盐溶液经膜分离系统过滤分离，滤液重新返回浓缩池，结晶混盐外运填埋。所述装置包括空预器、电除尘器、浓缩喷淋部件、吸收塔、烟囱、脱水系统、出水箱、微滤分离系统、计算机控制系统。
权利要求书
1.一种燃煤电厂脱硫废水零排放与烟气消白耦合处理的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)脱硫废水首先进入出水箱调节其进水总量，通过进水泵泵送至浓缩池中，将集水管深入浓缩池中至少1.2m深，防止烟气灌入浓缩池中;
2)将浓缩池中的废水打入到位于竖直烟道中的喷淋装置中：
3)喷淋的液滴与电除尘器后的低温烟气直接接触，进行热量交换，蒸发的废水水蒸气随烟气进入脱硫塔，未蒸发的废水再次进入浓缩池;
4)浓缩池底部的固液混合盐溶液经膜分离系统过滤分离，滤液重新返回浓缩池，结晶混盐外运填埋。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2)中在所述竖直烟道下端建立圆柱体浓缩池，所述浓缩池与竖直烟道无缝连接;浓缩池顶端布设水位仪。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤3)中所述电除尘器后的低温烟气温度为90～120℃，所述脱硫塔的排烟温度为45～48℃，废水减量为原有废水的1/5-1/20。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤3)中在所述电除尘器后搭建旁路烟道，引部分烟气进入步骤2)的喷淋装置，进行废水的蒸发浓缩减量。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤3)中除尘器后的烟道由水平烟道改为竖直烟道，水平烟道与竖直烟道衔接处搭建喷淋装置，喷头采用单流体雾化喷头，烟道底部设置集水口。
6.一种燃煤电厂脱硫废水零排放与烟气消白耦合处理装置，其特征在于，包括：空预器、电除尘器、浓缩喷淋部件、吸收塔、烟囱、脱水系统、出水箱、微滤分离系统、计算机控制系统;所述的脱硫废水通过出水箱，出水箱连接浓缩池，所述浓缩池顶端连接竖直烟道，浓缩池底端连接微滤分离系统。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述装置采用计算机控制系统，实现喷水量与烟温的自动控制，工艺水水泵后与循环泵后管道上均设置流量控制系统。
8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述装置设有脱硫废水调节水箱，用于调节脱硫废水水量。
9.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述脱硫塔与竖直烟道连接，脱硫塔与竖直烟道衔接处为倾斜向上管道，管道内设有上下交互式挡流板。
10.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述脱硫塔与烟囱前烟道设有烟温测点，烟温信号连接计算机控制系统。
说明书
一种燃煤电厂脱硫废水零排放与烟气消白耦合处理的方法及装置
技术领域
本发明属于废水处理技术领域，尤其涉及一种燃煤电厂脱硫废水零排放与烟气消白耦合处理的方法及装置。
背景技术
目前，我国约电力需求主要依靠燃煤发电。煤的燃烧，产生各种大气污染物且烟气成分比较复杂，在脱除烟气中二氧化硫的过程中，现阶段应用率最高的烟气脱硫技术是石灰石-石膏法，湿法脱硫在脱硫过程中产生的脱硫废水，其处理问题一直是电力环保行业关注的热点。现阶段脱硫的主要工艺路线为：脱硫废水——预处理——浓缩减量(热法或膜法)——蒸发结晶(固化转移)。
针对废水零排放，国内外研究者开发了多种实现脱硫废水零排放的方法。专利号为CN201510081610的中国专利公布了一种电厂脱硫废水零排放的处理方法，将产生的脱硫废水依次经过了原水调节池，通过电絮凝去除悬浮物杂质，再通过膜蒸馏进行废水的浓缩减量，最终为蒸发的废水进入结晶反应器结晶，此方法整体的工艺设计思路较为普遍，需增添较多的新设备，虽能达到较好的效果，但其投资及运行成本较高。其中的膜蒸馏方法，制膜成本较高，在运行过程中膜的污染会导致膜通量下降，同时其运行状态不稳定，至今未见大规模的工业生产应用，技术经验欠缺。专利号为CN201710942060的中国专利公布了一种燃煤电厂脱硫废水零排放系统及方法，此系统将湿法脱硫后的废水经过三联箱简单的预处理后通过喷雾干燥塔的旋转雾化器雾化，抽取空预器前高温烟气同时将空预器后低温烟气进行加热，将这两股气体混合以后利用高温气体作为热源，将废水蒸发，实现废水的零排放，此方法充分利用了电厂的烟气余热能源，降低了成本，但由于在雾化过程中采用了雾化喷头，长时间运作会发生喷头堵塞结垢问题。
从总体上说，现阶段越来越多的工艺趋向于利用烟气余热对经预处理后的脱硫废水进行蒸发结晶，实现废水的零排放。长期的运行实践，证明了将烟气余热利用在脱硫废水的零排放工艺是可行的，也是经济安全的，同时也是值得进一步进行研究的领域。电厂烟气余热得到了回收利用，同时也解决了废水排放问题，达到了双赢的效果。
由脱硫塔出来的烟气含有大量可凝结颗粒物，其主要包含硫酸雾和可溶性盐，经过除雾器后直接送往烟囱，排放到大气环境中。由于饱和湿烟气与大气环境存在温差，在冷却稀释过程中，烟气中的水蒸气温度降低至露点，凝结成液态小水滴，形成白烟现象。在实现废水零排放的同时，国家越来越关注锅炉尾部排出“白色烟羽”的消除问题。经研究调查，在夏季，我国华北地区平均温度在20～28℃左右，东北地区平均温度在24～28℃左右，西北地区平均温度在18～25℃;冬季，华北地区平均温度在3～-5℃左右，东北地区平均温度在-10～-20℃左右，西北地区平均温度在1～-15℃，针对不同季节不同地区产生的气候差异，对烟温的控制应采取不同的温度范围。电厂尾部烟气排放在经过湿法脱硫以后，在不设GGH系统下，进入烟囱的烟气温度大约在50℃左右。根据我国夏冬季平均气温及燃煤电厂系统现状，对于“消白烟”问题，可严格控制排烟温度，依靠降低排烟锅炉尾部排烟温度来实现消白。
目前在进行锅炉尾部烟气中的水蒸汽及低温余热进行回收利用中，其有益功效能够消除“白烟”的产生。现有的消白技术路线有：烟气加热、烟气降温、烟气凝变除湿再热。较为普遍的技术路线是采用冷凝法，将脱硫后湿烟气与冷却水在换热器中进行热量交换，对产生的凝结水进行收集，另外还可设置单独的喷淋塔，将脱硫后湿烟气通入喷淋塔，在喷淋塔中冷却水与湿烟气进行直接接触换热后，经降温后的湿烟气再进行排放。从而实现“消白”及烟气余热与水的回收利用。如何在实现废水零排放的同时实现消除锅炉尾部白色烟羽是一个尚待解决的重要课题。
发明内容
本发明的目的是在实现燃煤电厂脱硫废水零排放的同时实现消除锅炉尾部白色烟羽。本发明的具体技术方案如下：
燃煤电厂脱硫废水零排放与烟气消白耦合处理方法，包括以下步骤：改造电厂现有的电除尘器后水平烟道为竖直烟道，将脱硫系统脱水装置中产生的脱硫废水经雾化喷头喷射脱硫塔前的竖直烟道内，利用电除尘器后低温(90～120℃)烟气，对脱硫废水进行浓缩减量，废水蒸发产生的水蒸气随烟气进入脱硫塔内，废水经浓缩后在浓缩池的底部产生的结晶混盐被泵送至微滤分离机，滤液重新返回浓缩池，结晶混盐外运填埋。从而实现蒸发水的回收以及脱硫废水零排放;脱硫塔前低温烟气经过废水的冲刷洗涤烟温下降，使脱硫塔后烟气排烟温度降低(45～48℃)，产生了消除湿法脱硫有色烟羽的功效。
进一步，利用电除尘器后低温烟气余热，采用全烟气量直接在烟道内部进行废水的蒸发浓缩减量，废水减量为原有废水的1/5-1/20。
进一步，在电除尘器后可搭建旁路烟道，引部分烟气进入喷淋塔，进行废水的蒸发浓缩减量。
进一步，对除尘器后烟道进行改造，将水平烟道改为竖直烟道，水平烟道与竖直烟道衔接处搭建两排喷淋装置，喷头采用单流体雾化喷头，烟道底部设置集水口。
进一步，在竖直烟道下端建立圆柱体浓缩池，浓缩池与竖直烟道无缝连接;浓缩池顶端布设水位仪。
燃煤电厂脱硫废水零排放与烟气消白耦合处理装置，包括：锅炉、空预器、电除尘器、浓缩喷淋区、吸收塔、烟囱、脱水系统、出水箱、微滤分离系统、计算机控制系统;所述的脱硫废水通过出水箱，出水箱连接浓缩池，所述浓缩池顶端连接竖直烟道，浓缩池底端连接微滤分离系统，微滤孔径在1-5um。
进一步，采用计算机控制系统，能够实现喷水量与烟温的自动控制，工艺水水泵后与循环泵后管道上均设置流量控制系统。
进一步，所述装置设有脱硫废水调节水箱，能够实现对脱硫废水水量的调节。
进一步，所述脱硫塔与竖直烟道连接，脱硫塔与竖直烟道衔接处为倾斜向上管道，管道内设有上下交互式挡流板。
进一步，所述脱硫塔与烟囱前烟道设有烟温测点，烟温信号连接计算机控制系统。
本发明燃煤电厂脱硫废水零排放与烟气消白耦合处理装置的作用:
喷淋部件：利用雾化喷头将废水雾化成小颗粒喷射入烟道与烟气进行接触换热蒸发;
浓缩池：用于收集未蒸发的废水;
挡流板：防止烟气携带液滴进入脱硫塔;
微滤分离系统：用于溶液和混盐的过滤分离;
流量控制系统(A)：用于控制喷淋装置喷淋量;
流量控制系统(B)：用于控制吸收塔喷淋量;
烟温检测系统：测量脱硫塔出口烟温，以温度数据来调节喷淋量;
计算机控制系统：将烟温检测系统传输来的温度信号进行收集，通过温度的变化，来控制流量控制系统A和流量控制系统B，控制其喷淋量。
本发明的有益效果在于：工艺流程较为简单，占地面积小;可直接在现有设备中进行改造，可充分利用电厂原有设备;可替代位于脱硫塔前端的事故喷淋系统;同时配备自动控制系统，可根据电厂不同工况下进行喷淋系统水量的调节。
(1)本发明能够从真正意义上实现脱硫废水的零排放，最终将废水一部分以水蒸气的形式随烟气排出，一部分以固体混盐的形式外运。同时在实现废水零排放的同时，能够达到消除有色烟羽的功效。该系统能够在电厂原有的基础上进行改造，占地面积小，造价低，大幅降低了土建费用，有良好的经济性。
(2)本发明使电厂的低温烟气余热(烟温90～120℃)得到有效利用，未引入其他热源;节约能源。
(3)本发明能够直接替代现有电厂脱硫塔前端的事故喷淋系统。
(4)本发明在低温烟气废水浓缩过程中，废水会吸收部分烟气中SO2(在废水的不断浓缩过程中，浓缩池中pH达到1.5～2左右时，大约吸收5%的SO2)，提高了脱硫效率;同时会对烟气中SO3和重金属汞有较好的脱除效果。
(5)本发明设有的计算机控制系统，能够实现控制的全自动化，节约人力。（发明人马双忱;孙尧;陈嘉宁;刘畅;武凯;别璇）
