申请日2020.07.02
公开（公告）日2021.02.26
IPC分类号C02F1/06; C02F1/04; C02F1/16; C02F9/10
摘要
本实用新型公开了一种燃煤电厂污水浓缩、结晶系统，采用空预器后排烟余热，来浓缩、结晶污水，实现污水零排放，污水浓缩、结晶产生的二次蒸汽通过二次蒸汽冷凝器将热量传递给二次蒸汽余热水，用来加热进入空预器的空气；通过空预器利用空气这一媒介，使得二次蒸汽热量绝大部分又返回烟气，从而避免脱硫系统水失衡；通过加热空气，使得空预器热空气出口温度提升，从而提高锅炉效率，增加汽轮机功量输出，抵消污水浓缩、结晶过程中水泵、风机的能耗，实现零能耗污水零排放。
权利要求书
1.一种燃煤电厂污水浓缩、结晶系统，其特征在于：包括污水处理系统、热源系统，污水处理系统、热源系统之间设置有换热系统，污水处理系统包括二次凝结水回收装置（18）、污水浓缩器（19）、污水来水管道（20）、凝结水排放口（21）、凝结水加热器（22）、浓缩器（23）、浓缩侧污水循环泵（25）、污水调节阀（26）、结晶器（27）、结晶侧污水循环泵（28）、晶盐分离器（29）、晶盐排放口（30），热源系统包括空预器（1）、空预器热空气出口（2）、空预器高温烟气进口（3）、空气管道止回阀（4）、除尘器（5）、送风机（6）、引风机（8）、脱硫塔（10）、烟囱（11）、增压风机（12）。
2.根据权利要求1所述的一种燃煤电厂污水浓缩、结晶系统，其特征在于：所述换热系统包括用于将热源系统中的能量运输至污水处理系统的第一换热单元和用于将污水处理系统中的能量运输至热源系统中的第二换热单元。
3.根据权利要求2所述的一种燃煤电厂污水浓缩、结晶系统，其特征在于：所述第一换热单元包括烟气换热器（7）、浓缩侧加热器（24）、结晶侧加热器（31）、烟气余热水循环泵（9）。
4.根据权利要求3所述的一种燃煤电厂污水浓缩、结晶系统，其特征在于：所述第二换热单元包括空气加热器（13）、二次蒸汽余热水循环泵（14）、结晶器二次蒸汽冷凝器（15）、浓缩器二次蒸汽冷凝器（16）、真空泵（17）。
5.根据权利要求4所述的一种燃煤电厂污水浓缩、结晶系统，其特征在于：所述空预器（1）与除尘器（5）连接，除尘器（5）通过引风机（8）与脱硫塔（10）连通，脱硫塔（10）上连接有烟囱（11），送风机（6）通过空气管道止回阀（4）与空预器（1）连接。
6.根据权利要求5所述的一种燃煤电厂污水浓缩、结晶系统，其特征在于：所述烟气换热器（7）分别与浓缩侧加热器（24）和结晶侧加热器（31）串联，且浓缩侧加热器（24）和结晶侧加热器（31）之间并联，烟气换热器（7）设置在引风机（8）和除尘器（5）之间。
7.根据权利要求6所述的一种燃煤电厂污水浓缩、结晶系统，其特征在于：所述空气加热器（13）、二次蒸汽余热水循环泵（14）、结晶器二次蒸汽冷凝器（15）、浓缩器二次蒸汽冷凝器（16）按照其内部介质的流动方向依次串联，结晶器二次蒸汽冷凝器（15）、浓缩器二次蒸汽冷凝器（16）上连接有真空泵（17），空气加热器（13）与空气管道止回阀（4）并联。
8.根据权利要求7所述的一种燃煤电厂污水浓缩、结晶系统，其特征在于：所述二次凝结水回收装置（18）的输入端与结晶器二次蒸汽冷凝器（15）、浓缩器二次蒸汽冷凝器（16）连通，二次凝结水回收装置（18）与凝结水加热器（22）连通，凝结水加热器（22）通过浓缩侧加热器（24）与浓缩器（23）连通。
9.根据权利要求8所述的一种燃煤电厂污水浓缩、结晶系统，其特征在于：所述浓缩器（23）通过浓缩器二次蒸汽冷凝器（16）与二次凝结水回收装置（18）连通，浓缩器（23）通过浓缩侧污水循环泵（25）、污水调节阀（26）与结晶器（27）连通，浓缩侧加热器（24）与浓缩侧污水循环泵（25）、污水调节阀（26）之间的管道连通。
10.根据权利要求9所述的一种燃煤电厂污水浓缩、结晶系统，其特征在于：所述结晶器（27）通过结晶器二次蒸汽冷凝器（15）与二次凝结水回收装置（18）连通，结晶器（27）通过结晶侧污水循环泵（28）与晶盐分离器（29）连通，晶盐分离器（29）通过结晶侧加热器（31）与结晶器（27）连通。
说明书
一种燃煤电厂污水浓缩、结晶系统
技术领域
本实用新型属于锅炉节能环保技术领域，具体涉及一种燃煤电厂污水浓缩、结晶系统。
背景技术
燃煤电厂生产过程中产生大量高盐污水，主要包括反渗透浓水，含盐量30000-50000mg/L，脱硫废水，含盐量10000-20000mg/L。这些高盐废水直接排放环境，不仅严重污染环境，造成生态危机，而且也是盐资源浪费。
目前，关于高盐污水零排放处理，主要有三种，一是采用机械压缩、蒸发工艺（MVR），通过电能（或汽轮机）驱动水蒸气压缩机，对污水蒸发出来的水蒸气进行压缩升压，然后再用于污水加热。这种技术消耗大量电能（或功量），而且压缩机等机械转动设备昂贵、维护要求及成本也高。二是采用蒸汽驱动多效蒸发工艺，即利用0.1~0.8MPa的蒸汽，加热浓缩污水，产生的二次蒸汽再用于下级污水加热。根据驱动蒸汽品位，一般可做到2~5效。这种技术电能消耗较少，但蒸汽耗量较大，尤其没有富裕低品位蒸汽或余热蒸汽的场合，其运行蒸汽费用也是非常高的。再是烟道气蒸发技术。这种技术路线是通过空预器出口烟气，或是省煤器出口高温烟气，蒸发浓缩污水直至结晶成盐，晶盐随烟气进入除尘器被拦截，实现污水零排放。这种技术，对于采用省煤器出口高温烟气的情况，很明显将降低空预器烟气量，从而影响锅炉效率；对于采用空预器出口烟气情况，为防止污水雾滴对烟道、除尘器造成腐蚀，需要雾化压缩空气，增加大量能耗。当然，对于这种技术最大不足在于，1、影响脱硫系统水平衡，尤其采用石灰石-石膏湿法脱硫系统；2、污水结晶盐全部进入除尘灰中，影响除尘灰的品质。
综上，当前燃煤电厂高盐污水零排放处理，现行技术中存在较多不足和缺陷。要想从根本上解决高盐污水零排放处理，还需研发新技术、新系统，在不影响电厂现有发电系统正常运行的前提下，以较低的成本实现高盐污水零排放处理。
实用新型内容
针对当前关于燃煤电厂高盐污水零排放处理现有技术的缺陷，本实用新型提供了一种新的燃煤电厂污水浓缩、结晶系统。
本实用新型采用如下技术方案：一种燃煤电厂污水浓缩、结晶系统，包括污水处理系统、热源系统，污水处理系统、热源系统之间设置有换热系统，污水处理系统包括二次凝结水回收装置、污水浓缩器、污水来水管道、凝结水排放口、凝结水加热器、浓缩器、浓缩侧污水循环泵、污水调节阀、结晶器、结晶侧污水循环泵、晶盐分离器、晶盐排放口，热源系统包括空预器、空预器热空气出口、空预器高温烟气进口、空气管道止回阀、除尘器、送风机、引风机、脱硫塔、烟囱、增压风机。
以下是本实用新型对上述方案的进一步优化：所述换热系统包括用于将热源系统中的能量运输至污水处理系统的第一换热单元和用于将污水处理系统中的能量运输至热源系统中的第二换热单元。
进一步优化：所述第一换热单元包括烟气换热器、浓缩侧加热器、结晶侧加热器、烟气余热水循环泵。
进一步优化：所述第二换热单元包括空气加热器、二次蒸汽余热水循环泵、结晶器二次蒸汽冷凝器、浓缩器二次蒸汽冷凝器、真空泵。
进一步优化：所述空预器与除尘器连接，除尘器通过引风机与脱硫塔连通，脱硫塔上连接有烟囱，送风机通过空气管道止回阀与空预器连接。
进一步优化：所述烟气换热器分别与浓缩侧加热器和结晶侧加热器串联，且浓缩侧加热器和结晶侧加热器之间并联，烟气换热器设置在引风机和除尘器之间。
进一步优化：所述空气加热器、二次蒸汽余热水循环泵、结晶器二次蒸汽冷凝器、浓缩器二次蒸汽冷凝器按照其内部介质的流动方向依次串联，结晶器二次蒸汽冷凝器、浓缩器二次蒸汽冷凝器上连接有真空泵，空气加热器与空气管道止回阀并联。
进一步优化：所述二次凝结水回收装置的输入端与结晶器二次蒸汽冷凝器、浓缩器二次蒸汽冷凝器连通，二次凝结水回收装置与凝结水加热器连通，凝结水加热器通过浓缩侧加热器与浓缩器连通。
进一步优化：所述浓缩器通过浓缩器二次蒸汽冷凝器与二次凝结水回收装置连通，浓缩器通过浓缩侧污水循环泵、污水调节阀与结晶器连通，浓缩侧加热器与浓缩侧污水循环泵、污水调节阀之间的管道连通。
进一步优化：所述结晶器通过结晶器二次蒸汽冷凝器与二次凝结水回收装置连通，结晶器通过结晶侧污水循环泵与晶盐分离器连通，晶盐分离器通过结晶侧加热器与结晶器连通。
锅炉产生的高温烟气通过空预器加热由送风机输送的空气，加热后的空气进入锅炉，空预器出口烟气经过除尘器进入烟气换热器，最后经引风机抽至烟囱排到外部环境；
同时外部环境空气经送风机抽取，进入风道，然后经增压风机抽至空气加热器，为防止空气回流，与空气加热器的旁通风道上加装逆止阀，然后空气进入空预器，最后从空预器热风出口排出至锅炉；
然后污水来水管道送来的污水，经过凝结水加热器加热，进入浓缩侧加热器，加热后的污水进入浓缩器，在浓缩器内污水闪蒸，闪蒸后的污水经浓缩侧污水循环泵再次抽至浓缩侧加热器加热，往复循环；
同时从污水侧污水循环水泵出口引出部分污水，进入结晶器，结晶侧污水循环泵从结晶器内抽取晶盐、污水混合物，送至晶盐分离器，晶盐分离后从晶盐排放口排出，污水则进入结晶侧加热器加热，然后进入结晶器闪蒸；
浓缩侧加热器、结晶侧加热器的热源侧与烟气换热器的介质水侧通过管道相连，并通过烟气余热水循环泵实现介质水循环；
然后浓缩器、结晶器内产生的闪蒸蒸汽，进入浓缩器二次蒸汽冷凝器、结晶器二次蒸汽冷凝器，加热二次蒸汽余热水，并通过二次蒸汽余热水循环水泵送至空气加热器加热空气。
本实用新型的有益效果如下：
1、污水浓缩、结晶的热源来自烟气，产生的二次蒸汽又用于加热进入空预器的空气，空预器作为一个换热器，当进入空预器的空气温度升高，在换热面积、传热系数及空预器高温烟气进口温度不变的条件下，空预器的排烟温度也会升高，通过这一方式，可以将污水浓缩、闪蒸产生的二次蒸汽热量，利用空气这一媒介，绝大部分又通过空预器返回烟气中，使得烟气换热器后排烟温度与原来空预器出口排烟温度仅小幅降低，而且烟气含湿量没有变化。这使得烟气进入脱硫塔后纳水蒸气的能量没有明显变化，从而避免脱硫系统现严重地水失衡问题；
2、采用污水浓缩、结晶产生的二次蒸汽热量加热空气，会小幅提升空预器热空气出口温度，从而增加热空气带入锅炉的热量，这会提升锅炉效率，提高汽轮机输出功率，汽轮机增加的功率，可以抵消引风机、增压风机、烟气余热水循环泵、二次蒸汽余热水循环泵、真空泵、浓缩侧污水循环泵、结晶侧污水循环泵等用能设备的能耗，从整个锅炉及汽轮机热力系统角度来看污水浓缩、结晶过程没有额外增加能耗，降低系统热效率，实现零能耗污水浓缩、结晶过程。
（发明人：姜培朋;张茂勇;刘世刚;晁免昌;张海鹏;李先庭;石文星;王宝龙）
