申请日2017.09.30
公开(公告)日2017.12.19
IPC分类号B01D1/00; B01D1/22; B01D1/30; C02F1/16; C02F1/08; 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系统及其处理方法，该系统包括设置在锅炉和脱硫塔之间的蒸发浓缩分离装置，蒸发浓缩分离装置包括呈双W型上下平行叠加的蒸发通道与传热通道;蒸发通道中的W型顶部分别设置有分液槽，W型底部分别设置有集液槽;沿烟气反方向，相邻的集液槽与分液槽之间设置有输送泵;蒸发通道的入口处的集液槽通过浓水泵与离心分离器的进料口连通，离心分离器的排液口通过回水泵与蒸发通道的出口处的集液槽连通，蒸发通道的出口处的集液槽连通有废水泵。该系统利用锅炉排出的烟气余热通过蒸发浓缩分离装置对脱硫塔排出的脱硫废水进行循环加热蒸发浓缩，其处理方法能实现脱硫废水零排放。
权利要求书
1.一种蒸发浓缩分离装置，用于废水处理，其特征在于，包括蒸发通道(3)、传热通道(4)和离心分离器(8)，所述蒸发通道(3)与所述传热通道(4)呈双W型上下平行叠加，位于上侧的所述蒸发通道(3)与位于下侧的所述传热通道(4)共用一个W型传热壁;
所述蒸发通道(3)中的W型顶部分别设置有分液槽(5)，W型底部分别设置有集液槽(6)，所述分液槽(5)向W型传热壁提供待蒸发的废水水膜;
沿烟气反方向，相邻的集液槽(6)与分液槽(5)之间设置有输送泵(701);所述输送泵(701)的进液口通过输送管道与所述集液槽(6)连接，所述输送泵(701)的出液口通过输送管道与所述分液槽(5)连接;所述输送泵(701)的废水输送方向与烟气流向相反;
位于所述蒸发通道(3)入口处的集液槽(6)通过浓水泵(702)与所述离心分离器(8)的进料口连通，所述离心分离器(8)的排液口通过回水泵(703)与位于所述蒸发通道(3)的出口处的集液槽(6)连通，所述离心分离器(8)的固体废料口连通有干燥器(9);
位于所述蒸发通道(3)的出口处的集液槽(6)还连通有输送废水的废水泵(7)。
2.根据权利要求1所述的蒸发浓缩分离装置，其特征在于，所述W型传热壁由波纹板构成。
3.根据权利要求1所述的蒸发浓缩分离装置，其特征在于，所述离心分离器(8)的排液口通过回水泵(703)与所述输送泵(701)的进液口连通。
4.一种燃煤电厂脱硫废水零排放系统，其特征在于，包括：锅炉(1)、脱硫塔(10)和权利要求1所述的蒸发浓缩分离装置(2);所述蒸发浓缩分离装置(2)通过主烟风通道(101)设置在锅炉(1)尾部烟气出口端和脱硫塔(10)烟气进口端之间，所述脱硫塔(10)的废水排放口与所述蒸发通道(3)的出口连接。
5.根据权利要求4所述的燃煤电厂脱硫废水零排放系统，其特征在于，所述蒸发浓缩分离装置(2)包含多个蒸发通道(3)，所述多个蒸发通道(3)呈W型依次叠加在所述传热通道的上方。
6.一种燃煤电厂脱硫废水零排放处理方法，基于权利要求4所述的燃煤电厂脱硫废水零排放系统，其特征在于，包括以下操作步骤：
步骤1，将锅炉(1)尾部烟气出口端所排出的余热烟气分两路，分别通过双W型上下平行叠加的蒸发通道(3)和传热通道(4)流入脱硫塔(10);
步骤2，将脱硫塔(10)排出的脱硫废水通过废水泵(7)输送至位于蒸发通道(3)出口处的集液槽(6);
步骤3，所述集液槽(6)中的脱硫废水通过输送泵(701)输送到相邻的分液槽(5)中，分液槽(5)中的脱硫废水溢流于所述W型传热壁，形成脱硫废水水膜;所述传热通道(4)中的余热烟气通过所述W型传热壁对脱硫废水进行间接加热蒸发浓缩，所述蒸发通道(3)中的余热烟气直接加热蒸发浓缩脱硫废水，并带走脱硫废水中的水分;
步骤4，位于蒸发通道(3)入口处的集液槽(6)收集经过加热蒸发浓缩的脱硫废水，通过浓水泵(702)输送至离心分离器(8)，离心分离器(8)收集并进行固液分离，将分离液通过回水泵(703)输送至位于蒸发通道(3)出口处的集液槽(6)进行循环加热蒸发浓缩;并且离心分离器(8)输出固体废料。
7.根据权利要求6所述的燃煤电厂脱硫废水零排放处理方法，其特征在于，所述蒸发通道(3)中沿烟气反方向依次设置有多组集液槽(6)与分液槽(5)，相邻的集液槽(6)与分液槽(5)之间设置有输送泵(701)，所述集液槽(6)中的脱硫废水通过所述输送泵(701)沿烟气反方向进行多级加热蒸发浓缩。
8.根据权利要求6所述的燃煤电厂脱硫废水零排放处理方法，其特征在于，将所述分离液依次通过回水泵(703)和输送泵(701)输送至所述分液槽(5)，进行循环加热蒸发浓缩。
9.根据权利要求6所述的燃煤电厂脱硫废水零排放处理方法，其特征在于，步骤4中，所述固体废料通入干燥器(9)中。
说明书
一种燃煤电厂脱硫废水零排放系统及其处理方法
技术领域
本发明属于废水处理技术领域，具体涉及一种燃煤电厂脱硫废水零排放系统及其处理方法，主要用于燃煤电厂脱硫废水处理。
背景技术
燃煤电厂石灰石-石膏湿法脱硫系统产出的脱硫废水为高硬度、高氯离子、高硫酸根、高重金属的高含盐废水，使用的传统的三联箱废水处理技术，已无法满足目前日益严格的环保要求。为了维持脱硫系统的稳定运行，控制脱硫塔浆液中合理的氯离子浓水，是保证系统稳定的运行的一个重要参数。以前类似于煤场喷洒、灰场喷洒、水力冲渣等粗放型的排放方式，从国家政策方面逐步被杜绝，脱硫废水零排放已成为国内燃煤电厂普遍面临的一个难题。针对目前国内市场上形形色色的脱硫废水零排放处理方法，其工艺路线普遍为：废水预处理—废水减量处理—固化处理等三个环节，废水预处理主要是为废水减量处理提供合格水质条件，从而确保废水减量处理方法的稳定运行。然而，废水减量处理方法普遍为膜浓缩工艺，各种膜浓缩工艺的特点为：其对脱硫废水的预处理要求高、对高盐量的脱硫废水适应性并不乐观，运行过程中经常存在结垢、堵塞等常见问题，降低了膜的使用寿命，大大提高其运行成本和维护成本。废水减量处理方法普遍为间接蒸发或者直接蒸发，间接蒸发特点：需要在主烟风系统安装管式换热系统，提高了烟风系统运行阻力;或者应用高标准蒸汽给蒸发系统提供热源，严重影响机组的节能运行。直接蒸发特点：使用高温烟气，直接影响锅炉运行效率，或者使用余热烟气，但对后续烟风系统安全稳定运行存在一定的风险。
发明内容
为解决以上问题，本发明提供一种燃煤电厂脱硫废水零排放系统及其处理方法。该燃煤电厂脱硫废水零排放系统能利用锅炉排出的烟气余热通过蒸发浓缩分离装置对脱硫塔排出的脱硫废水进行循环加热蒸发浓缩，最终实现脱硫废水的零排放;其结构简单，无高能耗设备，运行阻力小，稳定性好，成本低，其处理方法简单，能实现脱硫废水的零排放，便于工业化生产及应用。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以解决。
(一)一种蒸发浓缩分离装置，用于废水处理，包括蒸发通道、传热通道和离心分离器，所述蒸发通道与所述传热通道呈双W型上下平行叠加，位于上侧的所述蒸发通道与位于下侧的所述传热通道共用一个W型传热壁;所述蒸发通道中的W型顶部分别设置有分液槽，W型底部分别设置有集液槽，所述分液槽向W型传热壁提供待蒸发的废水水膜;沿烟气反方向，相邻的集液槽与分液槽之间设置有输送泵;所述输送泵的进液口通过输送管道与所述集液槽连接，所述输送泵的出液口通过输送管道与所述分液槽连接;所述输送泵的废水输送方向与烟气流向相反;位于所述蒸发通道的入口处的集液槽通过浓水泵与所述离心分离器的进料口连通，所述离心分离器的排液口通过回水泵与位于所述蒸发通道的出口处的集液槽连通，所述离心分离器的固体废料口连通有干燥器;位于所述蒸发通道的出口处的集液槽还连通有输送废水的废水泵。
根据本发明的蒸发浓缩分离装置，分别向蒸发通道和传热通道内通入高温烟气，利用蒸发通道内的高温烟气创造一个流动状态下的高温非饱和的烟气环境，废水从蒸发通道的出口处以与高温烟气相反流向流入蒸发通道;蒸发通道内的高温烟气对蒸发通道内的废水进行直接加热蒸发浓缩，并带走废水中的水分;传热通道内的高温烟气通过W型传热壁对废水进行间接加热蒸发浓缩。蒸发通道内的高温烟气与废水接触，废水中含盐量越高，则越需更高热能才能够实现废水的蒸发浓缩;蒸发通道内的高温烟气随着后续的流动，其温度逐渐降低，相对湿度逐渐增加，接触的废水中盐浓度越来越低，从而持续模仿“自然环境的气象原理”，理想状态下，可实现蒸发通道内的高温烟气接近水蒸汽的饱和状态。
利用废水泵可将废水输送至蒸发通道出口处的集液槽，集液槽中的废水在输送泵的作用下输送至W型顶部的分液槽，分液槽中的废水通过溢流形式沿着分液槽的两侧的传热壁流入两侧的集液槽，同时在两侧的传热壁上形成废水水膜;其中溢流方向与蒸发通道内的烟气流动方向一致的废水溢流入的集液槽为本级集液槽;溢流方向与蒸发通道内的烟气流动方向相反的废水溢流入的集液槽为下一级集液槽。本级集液槽中的废水在输送泵的作用下输送至分液槽，实现废水的循环蒸发浓缩;下一级集液槽中的废水在输送泵的作用下输送至分液槽，实现废水的循环蒸发浓缩;直至废水经蒸发通道的入口流出，得饱和浓水。饱和浓水通过浓水泵输送至离心分离器，进行固液分离，得分离液和固体废料，将分离液通过回水泵输送至位于蒸发通道出口处的集液槽进行循环加热蒸发浓缩;固体废料通过干燥器干燥，最终实现废水的蒸发浓缩与分离，达到废水零排放的目的。
另外，本发明提供的蒸发浓缩分离装置可以具有如下附加技术特征：
作为优选的，所述W型传热壁由波纹板构成。
根据本发明的蒸发浓缩分离装置，利用波纹板进一步加剧废水的蒸发，分液槽中的废水通过溢流形式沿着分液槽两侧的传热壁流入其两侧的集液槽时，由波纹板构成的传热壁上会形成废水水膜，波纹板上的纹路增大了蒸发通道内高温烟气与废水的接触面积，同时延长了废水在传热壁上的移动距离，因此，由波纹板构成的传热壁可加剧废水的蒸发浓缩过程。另外，波纹板具有很好的密封性能，使蒸发通道与传热通道内的高温烟气完全隔开。波纹板为聚四氟乙烯材质，能够耐高盐腐蚀，如氯离子腐蚀等，且使波纹板具有良好的传热性能，便于传热通道内的高温烟气对蒸发通道中的废水进行加热蒸发浓缩。
作为优选的，所述离心分离器的排液口通过回水泵与所述输送泵的进液口连通。
根据本发明的蒸发浓缩分离装置，将所述分离液依次通过输送泵输送至分液槽，分液槽中的分离液，通过溢流形式沿着分液槽的两侧的传热壁流入两侧的集液槽，同时在两侧的传热壁上形成水膜;其中溢流方向与蒸发通道内的烟气流动方向一致的废水溢流入的集液槽为本级集液槽;溢流方向与蒸发通道内的烟气流动方向相反的废水溢流入的集液槽为下一级集液槽。本级集液槽中的分离液在输送泵的作用下输送至分液槽，实现分离液的循环加热蒸发浓缩。
作为优选的，所述蒸发通道的入口和所述传热通道的入口均设置有挡板门。
根据本发明的蒸发浓缩分离装置，利用挡板门调节蒸发通道和传热通道内高温烟气的流速，蒸发通道内的高温烟气需控制较低的流速，利用蒸发通道内的高温烟气具有的高温及其非饱和水蒸气的特点，使蒸发通道内的高温烟气能充分吸收气化后的废水;传热通道内的高温烟气在确保换热的前提下，可通过挡板门来进行大范围的烟气流速调整。
(二)一种燃煤电厂脱硫废水零排放系统，包括：锅炉、脱硫塔和上述蒸发浓缩分离装置;所述蒸发浓缩分离装置通过主烟风通道设置在锅炉尾部烟气出口端和脱硫塔烟气进口端之间，所述脱硫塔的废水排放口与所述蒸发通道的出口连接。
根据本发明的燃煤电厂脱硫废水零排放系统，利用锅炉中的引风机或增压风机将锅炉尾部烟气出口端排出的余热烟气分两路，其中，一路余热烟气从蒸发浓缩分离装置中的蒸发通道的入口流入蒸发通道，脱硫塔排出的脱硫废水从蒸发浓缩分离装置中的蒸发通道的出口流入，余热烟气对脱硫废水进行直接加热蒸发浓缩，并带走脱硫废水中的水分，余热烟气从蒸发通道的出口排出至脱硫塔烟气进口端，经脱硫塔除去余热烟气中的水滴及含硫物质，最后从烟囱排出;另一路余热烟气从蒸发浓缩分离装置中的传热通道的入口流入传热通道，传热通道内的余热烟气利用传热壁对蒸发通道内的脱硫废水进行间接加热蒸发浓缩，接着从传热通道的出口排出至脱硫塔烟气进口端，经脱硫塔除去余热烟气中的含硫物质，最后从烟囱排出。
本发明的燃煤电厂脱硫废水零排放系统中，蒸发浓缩分离装置与主烟风通道的连接方式为：将蒸发通道的入口和所述传热通道的入口分别与主烟风通道中的引风机或增压风机的出口连接，所述蒸发通道的出口和所述传热通道的出口分别与靠近脱硫塔烟气进口端的主烟风通道连接。
本发明的燃煤电厂脱硫废水零排放系统中，蒸发浓缩分离装置与主烟风通道的连接还可以采用以下方式：将蒸发通道的入口和所述传热通道的入口分别与所述主烟风通道中引风机或增压风机的出口连接，所述蒸发通道的出口和所述传热通道的出口分别与主烟风通道中引风机或增压风机的入口连接。采用此连接方式，利用引风机或增压风机出口的正压克服了蒸发浓缩分离装置的运行阻力;同时，由于蒸发通道内的余热烟气与脱硫废水进行表面接触，得到携带有水蒸汽的湿烟气;传热通道内的烟气与脱硫废水不直接接触，烟气成份没有变化，因此，当蒸发通道和传热通道出口排出的烟气返回主烟风通道时，返回主烟风通道的烟气不增加脱硫废水中的盐份，对引风机或增压风机设备无腐蚀、结垢等不良影响。
本发明提供的燃煤电厂脱硫废水零排放系统，基于该系统中设置的蒸发浓缩分离装置，利用锅炉排放的余热烟气对脱硫塔排放的脱硫废水进行循环加热蒸发浓缩，实现了脱硫废水的零排放。该系统结构简单，无需高品质蒸汽，无需管式换热系统，避免了脱硫废水零排放过程的重复热交换，以及因其造成的热量损失;系统中的输送泵只起输送作用，不带压运行，无高耗能设备，成本低;该系统简化了脱硫废水预处理、废水减量处理等脱硫废水处理环节，故障点较少，检修维护方便。
另外，本发明提供的燃煤电厂脱硫废水零排放系统可以具有如下附加技术特征：
作为优选的，所述蒸发浓缩分离装置包含多个蒸发通道，所述多个蒸发通道呈W型依次叠加在所述传热通道的上方。根据本发明的燃煤电厂脱硫废水零排放系统，多个蒸发通道呈W型依次叠加在传热通道的上方，脱硫塔排出的大量的脱硫废水可分成多股分别通入蒸发浓缩分离装置中的蒸发通道中，能更多更快的利用锅炉尾部烟气出口端的余热烟气对脱硫塔排出的脱硫废水进行循环加热蒸发浓缩，有利于其工业化生产及应用。
(三)一种燃煤电厂脱硫废水零排放处理方法，基于上述燃煤电厂脱硫废水零排放系统，包括以下操作步骤：
步骤1，将锅炉尾部烟气出口端所排出的余热烟气分两路，分别通过双W型上下平行叠加的蒸发通道和传热通道流入脱硫塔;
步骤2，将脱硫塔排出的脱硫废水通过废水泵输送至位于蒸发通道出口处的集液槽;
步骤3，所述集液槽中的脱硫废水通过输送泵输送到相邻的分液槽中，分液槽中的脱硫废水溢流于所述W型传热壁，形成脱硫废水水膜;所述传热通道中的余热烟气通过所述W型传热壁对脱硫废水进行间接加热蒸发浓缩，所述蒸发通道中的余热烟气直接加热蒸发浓缩脱硫废水，并带走脱硫废水中的水分;
步骤4，位于蒸发通道入口处的集液槽收集经过加热蒸发浓缩的脱硫废水，通过浓水泵输送至离心分离器，离心分离器收集并进行固液分离，将分离液通过回水泵输送至位于蒸发通道出口处的集液槽进行循环加热蒸发浓缩;并且离心分离器输出固体废料。
作为优选的，步骤1中，所述蒸发通道内的余热烟气流速为2-3m/s。
作为优选的，所述蒸发通道中沿烟气反方向依次设置有多组集液槽与分液槽，相邻的集液槽与分液槽之间设置有输送泵，所述集液槽中的脱硫废水通过所述输送泵沿烟气反方向进行多级加热蒸发浓缩。
作为优选的，将所述分离液依次通过回水泵和输送泵输送至所述分液槽，进行循环加热蒸发浓缩。
作为优选的，步骤4中，所述固体废料通入干燥器中。
本发明的燃煤电厂脱硫废水零排放处理方法，能够充分利用锅炉余热烟气，一方面利用余热烟气对脱硫废水升温加剧脱硫废水的气化过程，另一方面利用余热烟气吸收气化后的脱硫废水，对脱硫废水加热蒸发浓缩，余热烟气最终通过脱硫塔处理，从烟囱排出。首先通过废水泵将脱硫塔排出的脱硫废水输送至位于蒸发通道出口处的集液槽，集液槽中的脱硫废水通过输送泵输送至分液槽，分液槽中的脱硫废水通过溢流形式反复流于其两侧的传热壁，形成脱硫废水水膜，最终流入其两侧的集液槽，集液槽中的脱硫废水再反复被输送泵输送至分液槽，从而实现脱硫废水在输送泵作用下的循环加热蒸发浓缩，直至废水经蒸发通道的入口流出，得饱和浓水。饱和浓水通过浓水泵输送至离心分离器，进行固液分离，得分离液和固体废料，将分离液通过回水泵输送至位于蒸发通道出口处的集液槽进行循环加热蒸发浓缩;固体废料通过干燥器干燥，最终实现废水的蒸发浓缩与分离，达到废水零排放的目的。本发明的燃煤电厂脱硫废水零排放处理方法的热量衡算涉及传热、蒸发等理论，可以通过工艺实际运行核算满足脱硫废水零排放系统运行的烟气量。该处理方法运行成本低，无高能耗设备，便于工业化应用。
