CN108126507B - 用于湿法脱硫的水处理工艺***及方法 - Google Patents

用于湿法脱硫的水处理工艺***及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种用于湿法脱硫的水处理工艺***，包括：多层喷淋取水器，设置在脱硫后烟道中，以回收烟气内的水分；蒸发式冷却塔，其内设置有换热管路和喷淋管路；第一通路，连通所述脱硫后烟道的循环冷却水流出口与所述蒸发式冷却塔的换热管路进口；第二通路，连通所述蒸发式冷却塔的换热管路出口与所述脱硫后烟道的循环冷却水流入口，以提供循环冷却水至所述多层喷淋取水器；第三通路，连通湿法脱硫吸收塔的废水出口与所述蒸发式冷却塔的所述喷淋管路的进口。本发明能够有效兼顾整台机组的节水和废水处理效果，具有较好的经济性及市场前景。在此基础上，本发明还提供一种用于湿法脱硫的水处理工艺方法。

Description

用于湿法脱硫的水处理工艺***及方法
技术领域
本发明涉及火力燃煤机组环保技术领域，具体涉及一种用于湿法脱硫水处理工艺***及方法。
背景技术
随着经济的快速发展，近年来能源资源的消耗持续增长，大气环境、资源节约面临着前所未有的压力，大气形势、节水形势日趋严峻，国家相继出台相关政策进行治理。基于行业的特殊性，火力发电厂作为用水大户，同时也是排污大户。另外，随着国家环保政策日益加强对污染物排放总量的控制，火力发电厂规模的扩大，造成了火力发电厂污染物排放总量和水资源消耗量持续增长。一方面，由于资源产地与资源消耗区域的不协调发展，造成很大一部分火力发电厂均处在缺水地区，水资源的短缺已影响了这部分企业的生产活动，严重制约了电力行业的持续健康发展；另外一方面，在积极推进水污染防治，提高水资源的利用率的形势下，节水及废水处理的需求已经迫在眉睫。
众所周知，在各类锅炉及炉窑的排烟中蕴含有大量的水资源，尤其是以天然气及高水分煤种为燃料产生烟气的含湿量较高，水蒸汽容积份额可达15％以上。可见，从烟气中回收水资源对缓减水资源紧张、保护地区生态环境及实现经济可持续发展具有特殊意义。
现有技术中，燃煤电厂主要的水回收工艺是，通过脱硫后的尾部烟道采用热交换的方式降低脱硫后烟气温度，受热后的循环水则随循环管道流入蒸发式冷却塔中进行降温处理，冷却后的循环水重复使用，以达到节水的目的。然而，该方式的冷却效果受环境温度的影响很大，在环境温度较高的情况下，通常采用换热管外喷淋降温的方式进行来促进蒸发式冷却塔的冷却效果，由此，又使得蒸发式空冷塔成为了另一个“耗水大户”，无法从根本上实现有效节水。
此外，现有利用热烟气喷雾蒸发废水的处理技术中，受其自身结构的限制，无法迅速的完成脱硫废水的完全蒸干，而未完全蒸发的脱硫废水附着在烟道壁板上，由此产生结垢现象；甚至部分脱硫废水以液态进入电除尘器中，造成电除尘器输灰管道堵塞甚至电场短路，进而影响粉尘排放。
有鉴于此，亟待另辟蹊径针对现有湿法脱硫水处理工艺进行优化设计，在满足排放要求的基础上，从而确保整台机组的节水和废水处理效果。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种用于湿法脱硫的水处理工艺***及方法，该***和方法能够有效兼顾整台机组的节水和废水处理效果。
本发明提供的用于湿法脱硫的水处理工艺***，包括：
多层喷淋取水器，设置在脱硫后烟道中，以回收烟气内的水分；
蒸发式冷却塔，其内设置有换热管路和喷淋管路；
第一通路，连通所述脱硫后烟道的循环冷却水流出口与所述蒸发式冷却塔的换热管路进口；
第二通路，连通所述蒸发式冷却塔的换热管路出口与所述脱硫后烟道的循环冷却水流入口，以提供循环冷却水至所述多层喷淋取水器；
第三通路，连通湿法脱硫吸收塔的废水出口与所述蒸发式冷却塔的所述喷淋管路的进口。
优选地，还包括：
喷流嘴，设置在空预器后烟道中，以雾化脱硫废水；
第四通路，连通所述蒸发式冷却塔的所述喷淋管路的出口与所述喷流嘴；
收集斗，设置在所述空预器后烟道的底部。
优选地，还包括：
第五通路，连通所述第一通路与湿法脱硫吸收塔的内腔，以作为脱硫补水；
调控装置，设置在所述第五通路上，以调控脱硫补水量。
优选地，还包括：
检测装置，用于获取所述脱硫后烟道中的水位信号；和
控制装置，根据所述水位信号输出指令信号至所述调控装置的信号接收端，以调控脱硫补水量。
优选地，还包括：
烟气取水循环泵，设置在所述第一通路上；和
废水泵，设置在所述第三通路上。
优选地，还包括：
废水罐，设置在所述废水泵上游侧的所述第三通路上；和
废水缓冲罐，设置在所述废水泵与废水罐之间的所述第三通路上。
本发明提供的用于湿法脱硫的水处理工艺方法，以所述湿法脱硫吸收塔排出的脱硫废水，作为回收湿法脱硫后烟气内水分的循环用水在蒸发式冷却塔中的冷却喷淋用水，并加热并部分蒸发所述脱硫废水。
优选地，以所述回收湿法脱硫后烟气内水分的循环用水，作为所述湿法脱硫吸收塔的脱硫补水。
优选地，经加热及部分蒸发后的所述脱硫废水，以喷嘴倾斜向上朝空预器后烟道内雾化喷入。
优选地，以循环水喷淋方式回收湿法脱硫后烟气进行降温，烟气温度可降至露点温度以下，回收烟气内水分。
针对现有技术所存在的节水、废水处理效果不理想的现状，本发明另辟蹊径提出了一种水处理工艺方案，构建了脱硫后水回收和脱硫废水减量两个子***。与现有技术相比，具有如下有益效果：
1、有效回收并利用湿法脱硫后烟气中所含水分。
首先，脱硫后水回收子***中，低温循环水经多层喷淋取水器可对烟气进行全方位、无死角的喷淋冷却，烟气中的水汽与喷淋水混合，最终冷凝析出，进而完成烟气中水分的充分回收；此时，混合后的高温循环水经第一通路进入蒸发式冷却塔进行冷却处理，再经第二通路流回脱硫后烟道重复喷淋使用。
2、有效利用脱硫废水，避免循环水冷却用水的浪费。
同时，脱硫废水减量子***中，湿法脱硫吸收塔收集到的脱硫废水经第三通路进入蒸发式冷却塔的喷淋管路，也就是说，进入蒸发式冷却塔的喷淋***，经换热管内的循环水加热后，部分脱硫废水随冷却塔热空气蒸发至大气中，进入下级处理***的脱硫废水得以减量。本方案有机结合了脱硫后水回收子***与脱硫废水处理***，利用喷淋技术在确保循环水得以冷却的基础上，最大限度地发挥脱硫废水的功能作用。如此设置，降低了蒸发式冷却塔的水耗量，实现了节水功能，大大降低了环境温度对蒸发式冷却塔的影响，并确保了进入空预器后烟道的脱硫废水快速蒸发处理，实现脱硫废水零排放。
3、有效利用***内热量，提供脱硫废水减量途径。
本方案，利用脱硫废水充当蒸发式冷却塔的喷淋水，经蒸发可实现脱硫废水的减量化处理，充分利用了蒸发式冷却塔内的循环水热量来蒸发加热脱硫废水，合理利用了***余热，且不影响锅炉效率。
4、避免废水处理下游***的结垢问题，可靠性高。
本发明的优选方案还包括脱硫废水蒸发子***，废水经减量后，即便在机组低负荷、烟温低的情况下，也能够保证经第四通路进入烟道的脱硫废水雾滴快速蒸发，避免了大分子雾滴在烟道壁板、导流板、支撑结构上粘附而结垢的问题出现，保证了***对机组负荷的适应性。与此同时，脱硫废水雾滴可与烟气粉尘均匀混合，形成胶状凝并，并对烟气实现有效的增湿，降低了烟气温度以及烟气流量，提高了电除尘器的除尘效率。
5、实现了脱硫“零水耗”，具有较高的经济性。
在本发明的另一优选方案中，烟气回收水子***收集下来的烟气中的水分，可以利用调控装置经第五通路重新进入湿法脱硫吸收塔中，进行脱硫补水，在维持***循环水量恒定的基础上，实现了脱硫了“零水耗”运行。
附图说明
图1为具体实施方式所述用于湿法脱硫的水处理工艺***原理图。
图中：
1、静电除尘器；2、喷流嘴；3、蒸发式冷却塔；4、废水泵；5、废水缓冲罐；6、废水罐；7、湿法脱硫吸收塔；8、引风机；9、烟囱；10、空预器后烟道；11、脱硫后烟道；12、烟气取水循环泵；13、喷淋取水器；14、调控装置；15、第一通路；16、第三通路；17、第二通路；18、第四通路；19、第五通路。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
不失一般性，本实施方式以图1中所示烟气湿法脱硫***作为描述主体，详细说明本申请提出的湿法脱硫的水处理工艺***。工作过程中，烟气经空预器后烟道10进入静电除法器1，并通过引风机8进入湿法脱硫吸收塔7中，最后通过脱硫后烟道11经烟囱9排入大气。
如图1所示，该用于湿法脱硫的水处理工艺***，在脱硫后烟道11中设置有多层喷淋取水器13，以回收烟气内的水分。也就是说，利用各喷淋层之间的喷嘴对烟气实行全方位，无死角的喷淋冷却，并且利用喷淋水对烟气进行有效降温，进而回收烟气中的水分，同时通过“洗涤”烟气降低烟气中污染物的含量。优选地，可以通过喷淋烟气的方式将烟气温度降低至露点温度以下，使得烟气中的水汽充分析出并回收。
其中，在脱硫后烟道11的循环冷却水流出口与蒸发式冷却塔3的换热管路(图中未示出)进口之间设置有连通用第一通路15，在蒸发式冷却塔3的换热管路出口与脱硫后烟道11的循环冷却水流入口之间设置有连通用第二通路17，以提供循环冷却水至多层喷淋取水器13。这样，通过烟道内的喷淋***回收的烟气中的水分与喷淋水混合后，使得循环水温上升；此时，混合后的高温循环水经冷却塔内部的第一通路15进入蒸发式冷却塔3内冷却，进行降温后成为低温循环水，再经第二通路17流回烟道11内继续对烟气进行喷淋降温，达到持续的烟气收水目的。优选地，可以在第一通路15上设置烟气取水循环泵12，以建立高效率烟气回收水的循环。
其中，蒸发式冷却塔3内还设置有喷淋管路(图中未示出)，在湿法脱硫吸收塔7的废水出口与蒸发式冷却塔3的喷淋管路的进口之间设置有连通用第三通路16。为了增强冷却塔的降温效果，将脱硫***中收集到的脱硫废水先经由冷却塔外部的第三通路16，进入蒸发式冷却塔3的喷淋***，对冷却塔换热管外侧实行喷淋、降温。为了保证冷却塔长效稳定运行，蒸发式冷却塔3的换热管均采用耐腐蚀性较强的不锈钢材质。
显然，本发明提供的用于湿法脱硫的水处理工艺，其核心方法在于：以湿法脱硫吸收塔7排出的脱硫废水，作为回收烟气内水分的循环用水的冷却喷淋用水，加热并部分蒸发脱硫废水。如此，通过蒸发式冷却塔3喷淋后的脱硫废水，受冷却塔内部循环水的加热后，部分脱硫废水即可随冷却塔热空气蒸发到大气中，脱硫废水中的重金属离子及酸性离子则随加热后的高温脱硫废水进入下级***内。
进一步如图1所示，该***还可以包括喷流嘴2，设置在空预器后烟道10中，以雾化脱硫废水；在蒸发式冷却塔3的喷淋管路的出口与喷流嘴2之间设置有连通用第四通路18。在空预器后烟道10的底部设置有收集斗，喷嘴将减量后的脱硫废水雾化后喷入空预器后的烟道内，通过喷嘴雾化后的脱硫废水雾滴经过高温烟气的加热后快速蒸发，并与烟气均匀混合，部分大粒径的雾滴和烟气粉尘一起由于惯性分离作用被收集到烟道下方的收集斗中。
作为优选，喷流嘴2可以采用两相流喷嘴，具体根据实际需要可以设置一层或若干层，各喷嘴倾斜向上朝空预器后烟道10内雾化喷入澄清后的脱硫废水，雾化角优选大于90°，雾滴粒径优选小于70μm，且在喷嘴布置时，相邻喷流嘴2保证出口雾滴不相交、并充满烟道，以获得最佳才雾化效果。实现烟道内废水的水份蒸发，同时使得废水内有害杂质从游离态中脱离出来，形成可去除的盐类。
***运行过程中，喷入烟道内的高温脱硫废水，在实现快速蒸发的同时，对电除尘器前端烟气实现降温，同时，脱硫废水雾滴中的重金属离子与酸性离子与烟气快速混合，并与烟气中的粉尘凝并形成胶状物，最终由电除尘器脱除，进而避免脱硫废水中的有害离子在***内进行循环富集，影响脱硫***运行。也就是说，减少了电除尘器入口烟气量，并且降低粉尘比电阻，可有效提高电除尘效率，同时节约引风机的电耗。
由于烟气中的水分源源不断的被循环水冷凝析出，故循环水量不断在增加，为了维持***的循环水量恒定，可以将部分循环水通过设置在第五通路上的调控装置14，重新注入到湿法脱硫吸收塔7内继续参与脱硫反应，实现脱硫***的“零水耗”运行。如图所示，在第一通路15与湿法脱硫吸收塔7的内腔之间设置有连通用第五通路19，调控装置14设置在第五通路19上，以回收烟气内水分的循环用水，作为湿法脱硫吸收塔7的脱硫补水。
需要说明的是，调控脱硫补水量可以手动操作，也可以自动控制。例如，增设检测装置和控制装置(图中未示出)，检测装置用于获取脱硫后烟道中的水位信号，当水位达到阈值时，控制装置则可根据该水位信号输出指令信号至调控装置14的信号接收端，开启导通补水支路，以调控脱硫补水量。当然，具体阈值的预设及控制策略的优化，本领域技术人员基于现有技术可以进一步实现，本文不再赘述。
此外，为了保证脱硫浆液的“纯洁性”，脱硫***运行一段时间后，脱硫浆液从湿法脱硫吸收塔7中排出后，可以先进入湿法脱硫的废水罐6，经由废水罐6沉淀后去除脱硫废水中的大分子悬浮颗粒物，一次沉淀后的脱硫废水再进入废水缓冲罐5，进一步澄清后可去除大部分悬浮颗粒物。这样，澄清后脱硫废水经由废水泵4注入下级处理***中，如图所示，通过脱硫废水罐6及废水缓冲罐5沉淀净化后的脱硫废水，经由废水泵4送至蒸发式冷却塔3的喷淋管路中。
需要说明的是，本实施方式提供的上述实施例，并非局限于图1所示烟气湿法脱硫***作为优化基础，应当理解，本申请提出的技术方案并非局限于图1所示烟气湿法脱硫***，只要核心构思与本方案一致均在本申请请求保护的范围内。
以上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 (10)

1.用于湿法脱硫的水处理工艺***，其特征在于，包括：
多层喷淋取水器，设置在脱硫后烟道中，以回收烟气内的水分；
蒸发式冷却塔，其内设置有换热管路和喷淋管路；
第一通路，连通所述脱硫后烟道的循环冷却水流出口与所述蒸发式冷却塔的换热管路进口；
第二通路，连通所述蒸发式冷却塔的换热管路出口与所述脱硫后烟道的循环冷却水流入口，以提供循环冷却水至所述多层喷淋取水器；
第三通路，连通湿法脱硫吸收塔的废水出口与所述蒸发式冷却塔的所述喷淋管路的进口。
2.如权利要求1所述的用于湿法脱硫的水处理工艺***，其特征在于，还包括：
喷流嘴，设置在空预器后烟道中，以雾化脱硫废水；
第四通路，连通所述蒸发式冷却塔的所述喷淋管路的出口与所述喷流嘴；
收集斗，设置在所述空预器后烟道的底部。
3.如权利要求1或2所述的用于湿法脱硫的水处理工艺***，其特征在于，还包括：
第五通路，连通所述第一通路与湿法脱硫吸收塔的内腔，以作为脱硫补水；
调控装置，设置在所述第五通路上，以调控脱硫补水量。
4.如权利要求3所述的用于湿法脱硫的水处理工艺***，其特征在于，还包括：
检测装置，用于获取所述脱硫后烟道中的水位信号；和
控制装置，根据所述水位信号输出指令信号至所述调控装置的信号接收端，以调控脱硫补水量。
5.如权利要求1所述的用于湿法脱硫的水处理工艺***，其特征在于，还包括：
烟气取水循环泵，设置在所述第一通路上；和
废水泵，设置在所述第三通路上。
6.如权利要求5所述的用于湿法脱硫的水处理工艺***，其特征在于，还包括：
废水罐，设置在所述废水泵上游侧的所述第三通路上；和
废水缓冲罐，设置在所述废水泵与废水罐之间的所述第三通路上。
7.用于湿法脱硫的水处理工艺方法，其特征在于，采用权利要求1至6中任一项所述的用于湿法脱硫的水处理工艺***，以所述湿法脱硫吸收塔排出的脱硫废水，作为回收湿法脱硫后烟气内水分的循环用水在蒸发式冷却塔中的冷却喷淋用水，并加热和部分蒸发所述脱硫废水。
8.如权利要求7所述的用于湿法脱硫的水处理工艺方法，其特征在于，以所述回收湿法脱硫后烟气内水分的循环用水，作为所述湿法脱硫吸收塔的脱硫补水。
9.如权利要求7或8所述的用于湿法脱硫的水处理工艺方法，其特征在于，经加热及部分蒸发后的所述脱硫废水，以喷嘴倾斜向上朝空预器后烟道内雾化喷入。
10.如权利要求9所述的用于湿法脱硫的水处理工艺方法，其特征在于，以循环水喷淋方式对湿法脱硫后烟气进行降温，烟气温度可降至露点温度以下，回收烟气内水分。
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