CN110540257A - 一种燃煤电厂脱硫废水蒸发浓缩及淡水回收装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种燃煤电厂脱硫废水蒸发浓缩及淡水回收装置，包括设有废水池的填料式蒸发浓缩塔、冷凝塔、连接风管、废水循环泵、污泥泵、冷凝热回收换热器、废热再热器、冷却循环泵和冷却器；废水池通过排污管与污泥泵相连，污泥泵出口连接至污泥脱水车间；淡水收集池将淡水通过水泵输送至淡水用户；冷凝器的入口与冷却循环泵的出口相连，冷凝器的出口与冷凝热回收换热器的热侧入口相连。本发明利用非金属填料式蒸发方式来蒸发浓缩废水，利用余热资源和回收淡水凝结热的方式来为蒸发设备提供热源，达到节约废水蒸发浓缩***投资和节省运行能耗费用的目的，且***运行可靠性较传统蒸发浓缩***大大提高。
Description
技术领域
本发明涉及燃煤发电厂节能减排技术领域，尤其涉及一种燃煤电厂脱硫废水蒸发浓缩及淡水回收装置。
背景技术
目前的热法蒸发浓缩主要有以多效蒸发或MVR蒸发为代表的蒸发浓缩路线和烟道式蒸发路线，前者废水中的固形物以结晶盐形式收集，蒸发的淡水可冷凝回用，但***复杂，对废水预处理和软化处理要求高，***初投资和运行费用较高；后者***简单，对废水预处理要求低，投资和运行成本低，但废水中的固形物被收集到烟尘当中，废水中有害的固形物没有进行收集集中而是随烟尘扩散到环境中，虽然符合当下环保标准，但严格说来不符合环保技术发展方向；此外，两条技术路线都面临着实际工程实践过程中可靠性不高的问题。
鉴于目前已有的脱硫废水零排放处理技术工艺存在的弊端，需要寻找一种更可靠，同时成本较低的废水零排放处理方式。
发明内容
本发明的目的是克服上述现有技术的不足，提供一种燃煤电厂脱硫废水蒸发浓缩及淡水回收装置，该装置利用电厂废热为蒸发浓缩热源，采用填料式蒸发技术浓缩脱硫废水和湿式表面式冷却回收淡水实现脱硫废水零排放处理。
本发明是通过以下技术方案来实现的：一种燃煤电厂脱硫废水蒸发浓缩及淡水回收装置，包括填料式蒸发浓缩塔、冷凝塔、连接风管、废水循环泵、污泥泵、冷凝热回收换热器、废热再热器、冷却循环泵和冷却器；所述蒸发浓缩塔包括进风格栅、蒸发填料、第一挡水板，所述蒸发浓缩塔通过所述连接风管与所述冷凝塔相连，所述蒸发浓缩塔的下部设有废水池；所述蒸发填料位于所述蒸发浓缩塔内部，位于所述蒸发填料上方的蒸发浓缩塔上设有布水器；所述冷凝塔为盘管式/管板式冷凝塔，其包括冷凝器、第二挡水板、引风机；所述废水循环泵的入口通过连接管与所述废水池相连，所述废水循环泵的出口通过连接管顺次与冷凝热回收换热器、废热再热器连通，所述废热再热器的出口与所述布水器连通；所述冷凝热回收换热器的热侧通过热水流入管与所述冷凝器相连，所述冷凝热回收换热器的热侧通过热水流出管与所述冷却器的热侧入口相连；所述废水池通过排污管与所述污泥泵相连，污泥泵出口连接至污泥脱水车间；所述淡水收集池设有淡水输送出口，所述淡水输送出口淡水输送出口将淡水通过水泵输送至淡水用户；所述冷凝器的入口与所述冷却循环泵的出口相连，所述冷凝器的出口与所述冷凝热回收换热器的热侧入口相连；所述冷却器的热侧出口与所述冷却循环泵的入口相连，所述冷却器的冷侧进出口则分别连接至厂区循环水冷却的冷却塔的出口和入口。
废水通过废水循环泵先后经过冷凝热回收换热器和废热再热器，吸收冷却器的部分淡水冷凝热和低温余热回收***回收的废热后，温度升高至87℃以上，再通过布水器喷淋进入蒸发填料并形成水膜蒸发,废水在不断的循环喷淋和蒸发中得到浓缩；废水池底部设有污泥或浆液排放管，通过污泥泵将脓稠废液泵送至污泥脱水车间的脱水机进行脱水，脱水机可选用离心式脱水机，脱水后的固形物则另行处置，脱出的水可回到蒸发浓缩塔的废水池。废水在填料式蒸发浓缩塔中蒸发后，由饱和空气或近饱和空气通过引风机吸入冷凝塔，在冷却器表面凝结，最后汇入冷凝塔下部的淡水收集池。
所述蒸发填料为采用具有耐酸腐蚀及耐温性能材料制成的填料，所述填料为聚四氟乙烯，所述填料的形状为鲍尔环或阶梯环。所选用的填料，既能增加表面蒸发能力，又便于冲洗不易堵塞的填料形式。
所述布水器采用具有耐酸腐蚀及耐温性能的塑料喷嘴。塑料喷嘴的使用，抗腐蚀能力强，不易堵塞。
所述冷凝器采用盘管式或管板式冷凝器，其材质采用316L不锈钢。
所述冷凝热回收换热器采用管式或板式换热器。
所述冷凝热回收换热器与废水直接接触的部件均采用钛管材质，其它非直接接触废水的部件采用不锈钢材质；所述冷凝热回收换热器采用板式换热器时，所述冷凝热回收换热器采用钛材制成。
所述废热再热器的热源来自电厂低温烟气余热回收换热器生产的热水或乏汽；当采用乏汽时，乏汽压力0.1MPa；当采用低温烟气余热回收换热器供应的热水时，其热水温度不低于92℃。
所述废热再热器采用管式或板式换热器；采用管式换热器换热管时，与废水直接接触的部件材质采用钛管，其它非直接接触废水部件采用不锈钢材质；当采用板式换热器时，所述废热再热器采用钛材制成。
所述冷凝器入口冷却水的温度不高于52℃，所述冷凝塔采用的冷却水为软化水。
所述蒸发浓缩塔的废水蒸发所采用的载体介质为环境空气，所述冷凝塔蒸发后的淡水冷凝回收所采用的载体介质为环境空气。蒸发浓缩塔与冷凝塔采用环境空气作为载体介质，利用不同温度下饱和空气含湿量的差异，实现废水蒸发浓缩和淡水冷凝回收。
与现有技术对比，本发明的优点在于：本发明利用电厂废热为蒸发浓缩热源，利用不同温度下饱和空气所载水蒸气能力的差异，采用填料式蒸发技术浓缩脱硫废水和湿式表面式冷却除湿方式回收空气携带的淡水来达到脱硫废水零排放处理和回收淡水的目的。由于利用了电厂废热资源和部分回收了淡水冷凝热，大大降低了***能源成本；又由于利用了不同温度下饱和空气含水质量分数的差异，通过提升废水表面蒸发温度达到蒸发浓缩目的，通过间壁式湿式表面冷凝器降低空气温度继而降低空气含水质量分数去湿，回收淡水，并进一步通过冷凝热回收换热器降低冷凝塔的循环冷却水温度，将部分表面式冷却器吸收的淡水凝结潜热转移到废水中，降低废水加热过程中对废热的需求，从而降低***能耗和进一步降低能源成本。由于采用了填料式表面蒸发和大流量塑料喷嘴，废水进入蒸发浓缩过程对废水水质没有特别要求，甚至无需软化处理，但未软化处理时对废水循环泵的选材有抗结垢要求。
附图说明
图1为本发明实施例的结构示意图。
图中附图标记含义：1、进风格栅；2、蒸发填料；31、第一挡水板； 32、第二挡水板；4、连接风管；5、冷凝器；6、引风机；7、蒸发浓缩塔； 8、冷凝塔；9、废水池；10、废水循环泵；101、污泥泵；11、冷凝热回收换热器；12、废热再热器；13、布水器；14、冷却循环泵；15、淡水收集池； 16、冷却器；A、进空气方向；B、出空气方向；C、预处理***来废水；D、至污泥脱水；E、至冷却塔；F、至淡水用户；G、废热(热水)。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明的内容做进一步详细说明。
实施例
参阅图1，为一种燃煤电厂脱硫废水蒸发浓缩及淡水回收装置，包括填料式蒸发浓缩塔7、冷凝塔8、连接风管4、废水循环泵10、污泥泵101、冷凝热回收换热器11、废热再热器12、冷却循环泵14和冷却器16；蒸发浓缩塔7包括进风格栅1、蒸发填料2、第一挡水板31，蒸发浓缩塔7通过连接风管4与冷凝塔8相连，蒸发浓缩塔7的下部设有废水池9；蒸发填料2位于蒸发浓缩塔7内部，位于蒸发填料2上方的蒸发浓缩塔7上设有布水器13；冷凝塔8为盘管式/ 管板式冷凝塔8，其包括冷凝器5、第二挡水板32、引风机6；废水循环泵10 的入口通过连接管与废水池9相连，废水循环泵10的出口通过连接管顺次与冷凝热回收换热器11、废热再热器12连通，废热再热器12的出口与布水器13连通；冷凝热回收换热器11的热侧通过热水流入管与冷凝器5相连，冷凝热回收换热器11的热侧通过热水流出管与冷却器16的热侧入口相连；废水池9通过排污管与污泥泵101相连，污泥泵101出口连接至污泥脱水车间；淡水收集池 15设有淡水输送出口，淡水输送出口淡水输送出口将淡水通过水泵输送至淡水用户；冷凝器5的入口与冷却循环泵14的出口相连，冷凝器5的出口与冷凝热回收换热器11的热侧入口相连；冷却器16的热侧出口与冷却循环泵14的入口相连，冷却器16的冷侧进出口则分别连接至厂区循环水冷却的冷却塔的出口和入口。本申请的冷凝器5为湿式表面冷凝器5。参阅图1，图中的箭头或字母分别表示为：A、进空气方向；B、出空气方向；C、预处理***来废水；D、至污泥脱水；E、至冷却塔；F、至淡水用户；G、废热(热水)。
废水通过废水循环泵10先后经过冷凝热回收换热器11和废热再热器12，吸收冷却器16的部分淡水冷凝热和低温余热回收***回收的废热后，温度升高至87℃以上，再通过布水器13喷淋进入蒸发填料2并形成水膜蒸发,废水在不断的循环喷淋和蒸发中得到浓缩；废水池9底部设有污泥或浆液排放管，通过污泥泵101将脓稠废液泵送至污泥脱水车间的脱水机进行脱水，脱水机可选用离心式脱水机，脱水后的固形物则另行处置，脱出的水可回到蒸发浓缩塔7的废水池9。废水在填料式蒸发浓缩塔7中蒸发后，由饱和空气或近饱和空气通过引风机6吸入冷凝塔8，在冷却器16表面凝结，最后汇入冷凝塔8下部的淡水收集池15。
蒸发填料2为采用具有耐酸腐蚀及耐温性能材料制成的填料，填料为聚四氟乙烯，填料的形状为鲍尔环或阶梯环。所选用的填料，既能增加表面蒸发能力，又便于冲洗不易堵塞的填料形式。本实施例中的填料的耐温性能选用耐中温级别的材料，喷淋的热废水大部分在填料表面形成水膜状，水膜表面水蒸气分压与空气流中的水蒸气分压存在压差，形成水膜蒸发驱动力，促进废水蒸发；少部分水滴在与气流的碰撞中发生水滴表面蒸发。
布水器13采用具有耐酸腐蚀及耐温性能的塑料喷嘴。塑料喷嘴的使用，抗腐蚀能力强，不易堵塞。布水器13的塑料喷嘴采用大流量耐中温级别的材料。
冷凝器5采用盘管式或管板式冷凝器5，其材质采用316L不锈钢。
冷凝热回收换热器11采用管式或板式换热器。冷凝热回收换热器11，回收部分冷却器16的淡水冷凝热，用于预热循环废水，可采用管式或板式换热器，当采用管式换热器时，废水走管程。
冷凝热回收换热器11与废水直接接触的部件均采用钛管材质，其它非直接接触废水的部件采用不锈钢材质；冷凝热回收换热器11采用板式换热器时，冷凝热回收换热器11采用钛材制成。
废热再热器12的热源来自电厂低温烟气余热回收换热器生产的热水或乏汽；当采用乏汽时，乏汽压力0.1MPa；当采用低温烟气余热回收换热器供应的热水时，其热水温度不低于92℃。
废热再热器12采用管式或板式换热器；采用管式换热器换热管时，与废水直接接触的部件材质采用钛管，其它非直接接触废水部件采用不锈钢材质；当采用板式换热器时，废热再热器12采用钛材制成。
废水经过冷凝热回收换热器11和废热再热器12加热后，温度提升到87～ 89℃，再通过布水器13散布到蒸发填料2，进行表面蒸发浓缩。
冷凝器5入口冷却水的温度不高于52℃，冷凝塔8采用的冷却水为软化水。
蒸发浓缩塔7的废水蒸发所采用的载体介质为环境空气，冷凝塔8蒸发后的淡水冷凝回收所采用的载体介质为环境空气。蒸发浓缩塔7与冷凝塔8采用环境空气作为载体介质，利用不同温度下饱和空气含湿量的差异，实现废水蒸发浓缩和淡水冷凝回收。
本实施例的燃煤电厂脱硫废水蒸发浓缩及淡水回收装置，目的是开发一种采用填料式蒸发技术浓缩脱硫废水和湿式表面式冷却回收淡水的脱硫废水零排放处理的方法技术，使用电厂“廉价”的废热和回收部分淡水冷凝热作为废水蒸发浓缩热源，从而大大降低蒸发浓缩用能成本；采用填料式蒸发低温蒸发技术，通过大流量塑料喷嘴将温热的废水喷淋至填料表面形成水膜表面蒸发，以水膜表面水蒸气分压力与空气中的水蒸气分压力的差作为蒸发驱动力，由空气将蒸发的水分带至冷凝塔8；采用湿式表面式冷却冷凝技术，通过降温降湿回收淡水，并回收其部分冷凝潜热。
在本实施例中，蒸发浓缩需要的热量，一部分(约一半左右)来自电厂废热，另一部分来自淡水冷凝回收的凝结潜热；采用的废热可以来自干式除尘器出口的低温烟气余热回收换热器产生的热水，也可以来自汽机低压端乏汽，有条件时优先考虑利用低温烟气废热。以环境空气为媒介，将废水中蒸发的水分带至淡水冷凝回收塔，利用不同温度下饱和空气含水质量分数的差异，低温低湿的环境空气进入填料塔，吸收填料表面水膜蒸发的水分和潜热，以及温热废水的显热，变成高温高湿的空气，进入冷凝塔8后，经过湿式表面式冷却器16 (即本实施例中的冷却器16)降温降湿，淅出淡水后通过引风机6放散。废水在废水循环泵10的作用下，先经过冷凝热回收换热器11吸收来自湿式表面冷凝器5的部分淡水凝结热，再经过废热再热器12继续吸收部分热量后温度升至 87℃以上，进入蒸发浓缩塔7的布水器13，由布水器13喷嘴喷淋至蒸发填料2 表面，遇到空气流后发生蒸发浓缩，释放部分水分后回到蒸发浓缩塔7下部的废水池9。废水池9底部设有排泥管，将底部浓稠的污泥或浆液通过污泥泵101 泵送至污泥脱水车间脱水，脱除的水分回流到废水池9，脱水后的泥饼封存或外运处置。以软水为媒介，回收冷凝塔8的淡水及其凝结潜热，冷凝析出的淡水收集至淡水收集池15后泵送至厂区用户，湿式表面式冷却器16吸收的热量部分用于加热废水(通过冷凝热回收换热器11)，另一部分潜热通过厂区循环冷却水***带走。
本发明实施例的燃煤电厂脱硫废水蒸发浓缩及淡水回收装置，与以多效蒸发或MVR蒸发为代表的蒸发浓缩***相比，其蒸发过程对用热的品质要求更低，可以利用电厂废热和回收部分淡水凝结潜热，无需高品质的鲜蒸汽，回收凝结潜热的过程也无需压缩功，仅需要驱动中间媒介(空气或循环水)的风机和水泵耗电，其废水吨水蒸发浓缩耗电量仅为MVR***的25％～30％；此外，蒸发浓缩过程在中低温下完成，采用了氟塑料等耐腐蚀的材料，废水可以无需软化处理，废水预处理费用大大降低，且采用的鲍尔环、阶梯环填料易于冲洗，无需担心换热器结垢堵塞问题，***运行可靠性大大提高。与烟道蒸发式废水处理零排放技术相比，虽然设备投资有所增加，但不用担心喷嘴堵塞问题，不存在烟道蒸发工艺担心的对后***如除尘器和脱硫塔的运行性能影响问题，也不用担心烟道堵塞问题，对电厂单位发电煤耗也几乎不会造成影响，更不存在烟道式蒸发因废水蒸发后固形物进入烟尘后造成烟尘中盐分提高影响烟尘资源化利用的担忧。本实施案例，设备初投资与MVR蒸发浓缩***相当或略低，但由于无需软化处理，节约了大部分水处理成本，且运行能源成本仅有MVR***的四分之一，实际运行综合成本相当于MVR蒸发结晶废水零排放处理***的三分之一左右。
需要特别说明的是，本实施例的燃煤电厂脱硫废水蒸发浓缩及淡水回收装置，其废水蒸发浓缩方式同样适合于其它具备废热资源的工业废水蒸发浓缩和零排放工艺。
上列详细说明是针对本发明可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利范围中。
Claims (10)
1.一种燃煤电厂脱硫废水蒸发浓缩及淡水回收装置，其特征在于：包括填料式蒸发浓缩塔、冷凝塔、连接风管、废水循环泵、污泥泵、冷凝热回收换热器、废热再热器、冷却循环泵和冷却器；所述蒸发浓缩塔包括进风格栅、蒸发填料、第一挡水板，所述蒸发浓缩塔通过所述连接风管与所述冷凝塔相连，所述蒸发浓缩塔的下部设有废水池；所述蒸发填料位于所述蒸发浓缩塔内部，位于所述蒸发填料上方的蒸发浓缩塔上设有布水器；所述冷凝塔为盘管式/管板式冷凝塔，其包括冷凝器、第二挡水板、引风机；所述废水循环泵的入口通过连接管与所述废水池相连，所述废水循环泵的出口通过连接管顺次与冷凝热回收换热器、废热再热器连通，所述废热再热器的出口与所述布水器连通；所述冷凝热回收换热器的热侧通过热水流入管与所述冷凝器相连，所述冷凝热回收换热器的热侧通过热水流出管与所述冷却器的热侧入口相连；所述废水池通过排污管与所述污泥泵相连，污泥泵出口连接至污泥脱水车间；所述淡水收集池设有淡水输送出口，所述淡水输送出口淡水输送出口将淡水通过水泵输送至淡水用户；所述冷凝器的入口与所述冷却循环泵的出口相连，所述冷凝器的出口与所述冷凝热回收换热器的热侧入口相连；所述冷却器的热侧出口与所述冷却循环泵的入口相连，所述冷却器的冷侧进出口则分别连接至厂区循环水冷却的冷却塔的出口和入口。
2.根据权利要求1所述的燃煤电厂脱硫废水蒸发浓缩及淡水回收装置，其特征在于：所述蒸发填料为采用具有耐酸腐蚀及耐温性能材料制成的填料，所述填料为聚四氟乙烯，所述填料的形状为鲍尔环或阶梯环。
3.根据权利要求1所述的燃煤电厂脱硫废水蒸发浓缩及淡水回收装置，其特征在于：所述布水器采用具有耐酸腐蚀及耐温性能的塑料喷嘴。
4.根据权利要求1所述的燃煤电厂脱硫废水蒸发浓缩及淡水回收装置，其特征在于：所述冷凝器采用盘管式或管板式冷凝器，其材质采用316L不锈钢。
5.根据权利要求1所述的燃煤电厂脱硫废水蒸发浓缩及淡水回收装置，其特征在于：所述冷凝热回收换热器采用管式或板式换热器。
6.根据权利要求5所述的燃煤电厂脱硫废水蒸发浓缩及淡水回收装置，其特征在于：所述冷凝热回收换热器与废水直接接触的部件均采用钛管材质，其它非直接接触废水的部件采用不锈钢材质；所述冷凝热回收换热器采用板式换热器时，所述冷凝热回收换热器采用钛材制成。
7.根据权利要求1所述的燃煤电厂脱硫废水蒸发浓缩及淡水回收装置，其特征在于：所述废热再热器的热源来自电厂低温烟气余热回收换热器生产的热水或乏汽；当采用乏汽时，乏汽压力0.1MPa；当采用低温烟气余热回收换热器供应的热水时，其热水温度不低于92℃。
8.根据权利要求7所述的燃煤电厂脱硫废水蒸发浓缩及淡水回收装置，其特征在于：所述废热再热器采用管式或板式换热器；采用管式换热器换热管时，与废水直接接触的部件材质采用钛管，其它非直接接触废水部件采用不锈钢材质；当采用板式换热器时，所述废热再热器采用钛材制成。
9.根据权利要求1所述的燃煤电厂脱硫废水蒸发浓缩及淡水回收装置，其特征在于：所述冷凝器入口冷却水的温度不高于52℃，所述冷凝塔采用的冷却水为软化水。
10.根据权利要求1所述的燃煤电厂脱硫废水蒸发浓缩及淡水回收装置，其特征在于：所述蒸发浓缩塔的废水蒸发所采用的载体介质为环境空气，所述冷凝塔蒸发后的淡水冷凝回收所采用的载体介质为环境空气。
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