CN113501612A - 一种节能环保型脱硫废水零排放处理*** - Google Patents

一种节能环保型脱硫废水零排放处理*** Download PDF

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Abstract

本发明提出了一种节能环保型脱硫废水零排放处理***，包括预沉池、一效加热器、一效冷凝罐、一效分离器、二效加热器、二效分离器、三效加热器、三效分离器、尾气冷凝器、泵站模块、烟道蒸发水箱、澄清池、空压机站、三效强制循环泵、二效强制循环泵、一效强制循环泵、烟道换热器、给料泵、脱硫吸收塔、引风机、除尘器、尾部烟道、雾化装置、分配模块、空预器、旁路管道、电动截至阀、烟道蒸发水箱、自动冲洗***，用以解决脱硫废水零排放的技术问题。

Description

一种节能环保型脱硫废水零排放处理***
技术领域
本发明涉及一种节能环保型脱硫废水零排放处理***。
背景技术
目前烟气脱硫方法有湿法、半干法、干法等化学脱除方法，其中石灰石–石膏湿法烟气脱硫技术因技术成熟、脱硫效率高、煤种适用性强等优势而被广泛应用，特别是在燃煤发电厂。但在实际运行过程中，每隔一定时间就必须排出一定量脱硫废水。由于此部分废水具有高悬浮物、高含盐量及重金属种类多等水质特性，处理难度极大。
2015年4月国家出台《水污染行动防治计划》(《水十条》)，对火电厂工业废水排放提出了新要求，要求火电厂进行全厂废水零排放改造。2017年发布的《火电厂污染防治可行性技术指南》同样提出要实现废水近零排放的关键是实现脱硫废水的零排放。目前相关文献披露的已完成脱硫废水零排放工程以蒸发结晶、膜处理技术和烟道蒸发为主要处理工艺。但由于单一工艺处理水量有限，部分工艺需对脱硫废水进行加药处理，增加药剂成本。尤其新建燃煤电厂无传统的三联箱处理***，脱硫废水为水力旋流器出口废水，悬浮物含量极高，直接进入零排放***易堵塞***。
发明内容
本发明提出一种节能环保型脱硫废水零排放处理***，以解决脱硫废水零排放的技术问题。
本发明的技术方案是这样实现的：一种节能环保型脱硫废水零排放处理***，包括预沉池、一效加热器、一效冷凝罐、一效分离器、二效加热器、二效分离器、三效加热器、三效分离器、尾气冷凝器、泵站模块、烟道蒸发水箱、澄清池、空压机站、三效强制循环泵、二效强制循环泵、一效强制循环泵、烟道换热器、给料泵、脱硫吸收塔、引风机、除尘器、尾部烟道、雾化装置、分配模块、空预器、旁路管道、电动截至阀、烟道蒸发水箱、自动冲洗***；
所述的预沉池来水为脱硫废水，废水预沉后上清液经所述的给料泵进入低温多效闪蒸***加热浓缩，沉降的污泥回脱硫***，所述的一效加热器与所述的一效冷凝罐和所述的烟道换热器相连；所述的一效分离器中废水在所述的一效加热器中均匀流动，并与所述的一效加热器中的蒸汽进行换热，被加热后的废水再进入所述的一效分离器完成汽、液分离，并利用所述的一效强制循环泵进行强制循环蒸发浓缩废水，在一效蒸发***内经多次循环后，完成初步浓缩的废水进入所述的二效分离器，同时所述的一效分离器产生的二次蒸汽进入所述的二效加热器，作为所述的二效蒸发***的热源，在二效蒸发***内经多次循环后，完成浓缩的废水进入所述的三效分离器，废水不断地浓缩结晶，净水不断地蒸发冷凝，最终所述的三效分离器出口的二次蒸汽在所述的尾气冷凝器内利用循环冷却水将蒸汽冷凝成凝结水，收集在尾气冷凝罐中，并利用所述的三效强制循环泵出口压头，将浓缩液送至所述的澄清池进行缓存沉淀，澄清池内废水沉降后的上清液溢流至烟道蒸发水箱，利用所述的泵站模块将浓缩废水输送至所述的分配模块，所述的空压机站与所属的分配模块相连，所述的分配模块与所述的雾化装置相连，所述的雾化装置布置与所述的空预器和所述的除尘器之间所述的尾部烟道内，所述的旁路管道将所述的预沉池和所述的澄清池连通。
进一步的，所述的烟道换热器布置在除尘器出口至引风机入口烟道上，利用除尘器出口烟气的余热将换热器内水加热成低于100℃的低温蒸汽，并将蒸汽(热源)送至一效蒸发***对废水进行蒸发浓缩，蒸汽冷凝后收集在一效冷凝罐中，再重新送到烟道换热器内。
进一步的，所述烟道蒸发装置布置于空气预热器至除尘器之间的尾部烟道内，利用空气预热器出口的全烟气余热蒸发二级澄清池的上清液，达到脱硫废水零排放的目的。
进一步的，所述的自动冲洗***设置在低温多效闪蒸和主烟道蒸发***内。
进一步的，所述的旁路管道将预沉池与烟道蒸发水箱连通，管道上设置电动截止阀。
进一步的，所述的低温多效闪蒸***利用脱硫前的烟气废热。
采用了上述技术方案，本发明的有益效果为：根据工程经验，脱硫***废水旋流器出水悬浮物浓度一般为：1-2％，但实际运行时，悬浮物有时高达5-6％，悬浮物主要成分为颗粒度较细小的硫酸钙，因此在低温多效闪蒸前设置预沉装置，预沉装置使颗粒度较细小的硫酸钙在预沉装置内进一步长大并沉降，重新回收到脱硫***，增加了石膏的回收率，增大脱硫运行效益；另外，使进入闪蒸浓缩的废水悬浮物降低，避免因进入低温多效闪蒸的脱硫废水悬浮物过高而导致***频繁堵塞；而且，预沉池内不添加药剂，泥的成分为粒径长大后的硫酸钙，因此并不会影响石膏品质。
进一步的，经过低温多效闪蒸***后析出主要固体物质是硫酸钙。为确保闪蒸浓缩的废水满足后续主烟道蒸发***对悬浮物含量的要求，在低温多效闪蒸***后，增设澄清池，降低进入主烟道蒸发***的废水悬浮物含量，防止因废水悬浮物过高堵塞雾化装置内的喷头，澄清池的二水硫酸钙沉淀物通过石膏输送泵回送至脱硫***。由于澄清池内不添加药剂，浓缩后沉淀物的成分为粒径大的硫酸钙，因此并不会影响石膏品质。
进一步的，所述的烟道换热器布置在除尘器出口至引风机入口烟道上，利用除尘器出口烟气的废热将换热器内水加热成低于100℃的低温蒸汽，并将蒸汽(热源)送至一效蒸发***对废水进行蒸发浓缩，蒸汽冷凝后收集一效冷凝罐中，再重新送到烟道换热器内；***热源取自除尘器出口烟气废热，***运行成本低。
进一步的，所述烟道蒸发水箱布置于空气预热器至除尘器之间的尾部烟道内，利用空气预热器出口的全烟气余热蒸发澄清池的上清液，达到脱硫废水零排放的目的。因为利用空气预热器出口的烟气余热作为热源，不使用任何高温烟气，所以对锅炉能耗没有任何影响，也不影响机组效率，***运行成本低。
进一步的，所述的自动冲洗***设置在低温多效闪蒸和主烟道蒸发***内；原因一是低温多效闪蒸将脱硫废水蒸发为高含盐量的浓缩液和蒸汽，随着废水的闪蒸减量，浓缩液中的含盐量和悬浮物将大幅升高，为防止低温多效闪蒸***设备和管道的腐蚀、结垢、堵塞，定期采用工艺水对低温多效闪蒸***进行自动冲洗，避免出现设备腐蚀、管道堵塞结垢现象；原因二是主烟道蒸发***雾化蒸发的为低温多效闪蒸的浓缩液，其含盐量极高，若***停止运行后因温度的变化会有部分盐分析出沉降，导致输送管道通流截面变小、雾化装置堵塞，所以，在***停止运行时采用工艺水对主烟道蒸发***的设备和输送管道进行冲洗，避免设备和管道出现堵塞。
进一步的，所述的旁路管道将预沉池与烟道蒸发水箱连通，管道上设置电动截止阀。作用一是当低温多效闪蒸***出现故障时，打开旁路管道上的电动截至阀，将预沉池的上清液通过给料泵输送至澄清池，确保主烟道蒸发***不会因低温多效闪蒸***故障而停止运行，而且预沉池和澄清池都具有废水缓存的作用，将预沉池上清液输送至澄清池相当于增加的***脱硫废水的缓存能力，为低温多效闪蒸争取更多的检修时间；作用二是节能降耗，当电厂脱硫废水的排放量不大于后端主烟道蒸发的处理量时，可不启动低温多效闪蒸***，脱硫废水经过预沉后通过旁路管道直接进入主烟道蒸发***，节省了低温多效闪蒸的运行费用，也降低了运行的故障率。
进一步的，所述的脱硫废水零排放的处理***废水回收率高，节约电厂用水。原因一是进入低温多效闪蒸的废水经过蒸发处理，废水回收率较大，同时回收率可通过运行方式进行调整，蒸发冷凝后的废水水质较好，可直接回用；原因二是浓缩的脱硫废水在烟道内蒸发干燥后，其水蒸汽随烟气进入脱硫***冷凝成水，间接补充脱硫工艺用水。
进一步的，所述的脱硫废水零排放的处理***可直接用于处理水力旋流器排出的高含盐量高悬浮物脱硫废水，节约成本。采用预沉池和澄清池两级沉降配合，可降低脱硫废水的高悬浮物，满足后续***的进水需求，无需在建传统的三联箱，节约投资成本和运行成本，而且沉降后的污泥可回至脱硫***。采用低温多效闪蒸和主烟道蒸发***解决了脱硫废水出水含盐量高、悬浮物含量高、运行成本高、污泥无法回用等问题，真正意义上实现了脱硫废水的零排放。
进一步的，所述的低温多效闪蒸***利用脱硫前的烟气废热；主烟道蒸发***利用空预器出口的烟气余热，整套***充分利用燃煤机组烟气热量、烟气余热，***能耗低，大大降低运行费用。尤其是配合主烟道蒸发***进行末端浓缩废水干燥固化，无需消耗高温烟气，整套***不影响锅炉热效率，不会对机组产生影响。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的结构示意图；
其中：1、预沉池；2、一效加热器；3、一效分离器；4、二效加热器；5、二效分离器；6、三效加热器；7、三效分离器；8、尾气冷凝器；9、旁路管道；10、电动截止阀；11、烟道蒸发水箱；12、泵站模块；13、澄清池；14、空压机站；15、三效强制循环泵；16、二效强制循环泵；17、自动冲洗***；18、一效强制循环泵；19、烟道换热器；20、给料泵；21、脱硫吸收塔；22、引风机；23、除尘器；24、尾部烟道；25、雾化装置；26、分配模块；27、空预器；28、一效冷凝罐。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
一种节能环保型脱硫废水零排放处理***实施例1，如图1所示，该***可用于高悬浮物含量的脱硫废水零排放领域，采用低温多效闪蒸和主烟道蒸发工艺。该***包括预沉池、一效加热器、一效冷凝罐、一效分离器、二效加热器、二效分离器、三效加热器、三效分离器、尾气冷凝器、泵站模块、烟道蒸发水箱、澄清池、空压机站、三效强制循环泵、二效强制循环泵、一效强制循环泵、烟道换热器、给料泵、脱硫吸收塔、引风机、除尘器、尾部烟道、雾化装置、分配模块、空预器、旁路管道、电动截止阀、烟道蒸发水箱、自动冲洗***。该***流程为：水力旋流器溢流的脱硫废水进入预沉池，经预沉后上清液由给料泵送至多效蒸发***加热浓缩，一效分离器中澄清后的脱硫废水在一效加热器中均匀流动，并与一效加热器的蒸汽进行换热，被加热后的废水再进入一效分离器完成汽、液分离，并利用一效强制循环泵进行强制循环蒸发浓缩废水，在一效蒸发***内经多次循环后，完成初步浓缩的废水进入二效分离器，同时一效分离器产生的二次蒸汽进入二效加热器，作为二效蒸发***的热源。以此类推，废水不断地浓缩结晶，净水不断地蒸发冷凝。最终，三效分离器出口的二次蒸汽在尾气冷凝器内利用循环冷却水将蒸汽冷凝成凝结水，收集在尾气冷凝罐中，并利用三效强制循环泵出口压头，将浓缩液送至澄清池进行缓存预沉，澄清池内废水沉降后的上清液溢流至烟道蒸发水箱，利用泵站模块降废水输送至分配模块，废水和压缩空气经分配模块分配输送至各个雾化装置，在雾化装置的作用下对废水进行高度雾化，喷入空预器至除尘器之间的烟道，利用烟气余热进行蒸发，水中的盐分形成颗粒粉尘，利用除尘器进行脱除，完成对脱硫废水的零排放。其中，一级预沉池和二级澄清池沉降后的污泥(预沉池不添加药剂，泥的成分为粒径长大后的硫酸钙)回脱硫***，无其它污泥产生
一种节能环保型脱硫废水零排放处理***实施例2，与实施例1不同的是，所述的烟道换热器布置在除尘器出口至引风机入口烟道上，利用除尘器出口烟气的余热将换热器内水加热成低于100℃的低温蒸汽，并将蒸汽(热源)送至一效蒸发***对废水进行蒸发浓缩，蒸汽冷凝后收集在一效冷凝罐中，再重新送到烟道换热器内，烟道蒸发装置布置于空气预热器至除尘器之间的尾部烟道内，利用空气预热器出口的全烟气余热蒸发二级澄清池的上清液，达到脱硫废水零排放的目的，所述的自动冲洗***设置在低温多效闪蒸和主烟道蒸发***内，所述的旁路管道将预沉池与烟道蒸发水箱连通，管道上设置电动截止阀，所述的低温多效闪蒸***利用脱硫前的烟气废热。
上述工艺原理：
低温多效闪蒸是利用物质的沸点随压力的降低而降低的特性，当高压高温流体经过减压，使其沸点降低，进入分离器，因流体温度高于该压力下的沸点，在分离器中迅速沸腾汽化，并进行两相分离，从而实现闪蒸浓缩减量。
主烟道蒸发是将废水雾化后喷入空预器和除尘器之间的尾部烟道内，利用全烟气余热将雾化后的废水蒸发；在主烟道蒸发工艺中，雾化后的废水蒸发后与烟气结合，部分以水蒸汽的形式进入脱硫吸收塔内进入脱硫***循环利用。同时，脱硫废水中的溶解性盐在废水蒸发过程中干燥析出，并随烟气中的灰尘一起在除尘器中被捕集。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种节能环保型脱硫废水零排放处理***，其特征在于，包括预沉池、一效加热器、一效冷凝罐、一效分离器、二效加热器、二效分离器、三效加热器、三效分离器、尾气冷凝器、泵站模块、烟道蒸发水箱、澄清池、空压机站、三效强制循环泵、二效强制循环泵、一效强制循环泵、烟道换热器、给料泵、脱硫吸收塔、引风机、除尘器、尾部烟道、雾化装置、分配模块、空预器、旁路管道、电动截至阀、烟道蒸发水箱、自动冲洗***；
所述的预沉池来水为脱硫废水，废水预沉后上清液经所述的给料泵进入低温多效闪蒸***加热浓缩，沉降的污泥回脱硫***，所述的一效加热器与所述的一效冷凝罐和所述的烟道换热器相连；所述的一效分离器中废水在所述的一效加热器中均匀流动，并与所述的一效加热器中的蒸汽进行换热，被加热后的废水再进入所述的一效分离器完成汽、液分离，并利用所述的一效强制循环泵进行强制循环蒸发浓缩废水，在一效蒸发***内经多次循环后，完成初步浓缩的废水进入所述的二效分离器，同时所述的一效分离器产生的二次蒸汽进入所述的二效加热器，作为所述的二效蒸发***的热源，在二效蒸发***内经多次循环后，完成浓缩的废水进入所述的三效分离器，废水不断地浓缩结晶，净水不断地蒸发冷凝，最终所述的三效分离器出口的二次蒸汽在所述的尾气冷凝器内利用循环冷却水将蒸汽冷凝成凝结水，收集在尾气冷凝罐中，并利用所述的三效强制循环泵出口压头，将浓缩液送至所述的澄清池进行缓存沉淀，澄清池内废水沉降后的上清液溢流至烟道蒸发水箱，利用所述的泵站模块将浓缩废水输送至所述的分配模块，所述的空压机站与所属的分配模块相连，所述的分配模块与所述的雾化装置相连，所述的雾化装置布置与所述的空预器和所述的除尘器之间所述的尾部烟道内，所述的旁路管道将所述的预沉池和所述的澄清池连通。
2.根据权利要求1所述的节能环保型脱硫废水零排放处理***，其特征在于，所述的烟道换热器布置在除尘器出口至引风机入口烟道上，利用除尘器出口烟气的余热将换热器内水加热成低于100℃的低温蒸汽，并将蒸汽(热源)送至一效蒸发***对废水进行蒸发浓缩，蒸汽冷凝后收集在一效冷凝罐中，再重新送到烟道换热器内。
3.根据权利要求2所述的节能环保型脱硫废水零排放处理***，其特征在于，所述烟道蒸发装置布置于空气预热器至除尘器之间的尾部烟道内，利用空气预热器出口的全烟气余热蒸发二级澄清池的上清液，达到脱硫废水零排放的目的。
4.根据权利要求3所述的节能环保型脱硫废水零排放处理***，其特征在于，所述的自动冲洗***设置在低温多效闪蒸和主烟道蒸发***内。
5.根据权利要求4所述的节能环保型脱硫废水零排放处理***，其特征在于，所述的旁路管道将预沉池与烟道蒸发水箱连通，管道上设置电动截止阀。
6.根据权利要求5所述的节能环保型脱硫废水零排放处理***，其特征在于，所述的低温多效闪蒸***利用脱硫前的烟气废热。
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