CN207797091U - 一种利用全烟气实现脱硫废水零排放的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种利用全烟气实现脱硫废水零排放的装置，从燃煤电厂浆液脱水***排出的脱硫废水直接送入脱硫塔前的旁路鼓泡塔中，利用脱硫塔前热烟气对脱硫废水进行减量浓缩，脱硫废水浓水送至三联箱进行加药处理，沉淀澄清后的上层清液送至废水罐缓冲和储存；在静电除尘器后引出部分余热烟气通过高压风机加压送至文丘里雾化管入口，利用文丘里管管口的负压将废水罐中储存的脱硫废水引入文丘里管中，文丘里管喉口处的高速气流将引入的脱硫废水冲击雾化，同时余热烟气与液滴进行强烈的传热，达到对液滴预蒸发的效果，固态蒸发产物被后续静电除尘器或布袋除尘器捕集，从而实现脱硫废水的低成本零排放。

Description

一种利用全烟气实现脱硫废水零排放的装置

技术领域

本实用新型属于工业废水处理领域，特别涉及一种利用全烟气实现脱硫废水零排放的装置。

背景技术

石灰石/石膏湿法脱硫工艺作为当前燃煤电厂主流脱硫技术，具有脱硫效率高，技术成熟，运行稳定且维护方便等优点，但为了维持浆液循环***稳定可靠运行，需要定期排放一定量的脱硫废水。2017年6月正式开始实施的《火电厂污染防治可行技术指南》明确提出，除脱硫废水外，各类废水经处理后基本能实现“一水多用，梯级利用”、废水不外排，实现废水近零排放的关键是实现脱硫废水零排放。但脱硫废水是电厂终端废水，受多种因素影响，且随工况及煤种影响大；pH在4.5-6.5之间，呈弱酸性，氯离子含量高；以石膏颗粒，二氧化硅，铁铝化合物为主要成分的悬浮物含量较高，易造成膜过滤装置污堵；总溶解性固体含量较高，且变化范围大，一般在30000-60000 mg/L，Ca2+和Mg2+等硬度离子含量高，汞、铅、砷等重金属污染物超标。目前常用的传统物理化学脱硫废水处理方法，仅能去除大部分的重金属离子，但无法去除迁移性较强的氯离子。

针对水质复杂的脱硫废水及其难以处理的现状，专利号为201710054360.3的中国专利公开了一种利用烟气余热基于液柱蒸发的废水浓缩***及方法，将脱硫废水以液柱喷射的方式喷入蒸发塔中，利用脱硫塔前的烟气余热对脱硫废水进行浓缩，蒸发塔出口布置除雾器以脱除烟气中的液滴，脱硫废水浓水从***排出，达到通过利用烟气余热对脱硫废水浓缩减量的目的，但该方法加重了现有烟道的腐蚀；专利号为201010179796.3的中国专利公开了一种火电厂湿法烟气脱硫废水喷雾蒸发处理方法，将脱硫废水直接在电除尘器前烟道内喷雾蒸发以实现脱硫废水的零排放，但该方法将不经减量处理的脱硫废水直接喷入静电除尘器前的主烟道中增加了静电除尘器的腐蚀风险；专利号为201510275955.2的中国专利公开了一种脱硫废水零排放工艺及***，利用加药软化以及微滤膜进行预处理，采用纳滤以及反渗透分离，冷冻结晶析出99%以上纯度的十水合硫酸钠，蒸发结晶析出98%纯度的氯化钠，还提供了一种能够将脱硫废水回用的零排放***，但***冗长，处理步骤繁琐，投资和运行成本较高；专利号为201611008084.9的中国专利公开了一种脱硫废水浓缩及烟气干燥综合处理的***与方法，将脱硫废水经传统三联箱处理后，利用蒸发器浓缩，浓缩后的废水利用旁路烟道烟气热量完成蒸发结晶，气流经除尘后从烟囱排出，但该方法直接利用空气预热器前的高温烟气对脱硫废水进行蒸发，且后续固态蒸干产物采用旋风除尘器收集而非由静电除尘器捕集并混入飞灰中，不仅增加了脱硫废水蒸发的能耗，而且其固态蒸干产物由于富集重金属等污染物还需作为危险固体废弃物处理。专利号为201610031262.3的中国专利公开了一种利用烟气余热处理脱硫废水的方法及装置，其浆液脱水***排出的脱硫废水直接喷入湿法脱硫吸收塔前由主烟道改造而成的浓缩***中，浓缩***出水直接送至静电除尘器前主烟道内进行雾化蒸发，但该方法的脱硫废水不经三联箱加药处理，水体中钙镁离子、重金属离子较多，水质较差，不仅增加了静电除尘器前主烟道的腐蚀和结垢的风险，而且增加了其采用的机械雾化或介质雾化方式的堵塞风险。

通过蒸发结晶的方法处理脱硫废水，要想实现较高的分盐要求，往往能耗较高，经济成本过高；而相比于烟道蒸发，旁路蒸发塔一方面给电厂带来相对较大的投资，另一方面给本身设备占地紧张的电厂带来用地压力。但烟道蒸发所存在的脱硫废水处理量低和在低负荷下无法完全蒸干的问题限制了脱硫废水烟道蒸发技术的发展，因此，需要对脱硫废水采取先利用脱硫塔前烟气余热（90~120℃左右）进行减量浓缩，后利用电除尘前烟气余热（120℃左右）进行雾化蒸干的处理技术手段，梯级利用电厂烟气余热，在降低电厂投资的同时实现了脱硫废水的零排放。

实用新型内容

本实用新型解决的技术问题：

提供一种设备简单、运行稳定，低投资和运行费用的脱硫废水浓缩减量和雾化蒸发的方法

本实用新型采用的技术方案：

一种利用全烟气实现脱硫废水零排放的装置，包括通过烟道依次连通的锅炉1、SCR催化脱硝***2、空气预热器4、静电除尘器6、湿法脱硫吸收塔9、烟囱10，所述湿法脱硫吸收塔9的下部连接浆液脱水***11，浆液脱水***11通过管道连通鼓泡塔19，所述鼓泡塔19的下部连接加药***12，加药***12下部连接污泥输送***20；

所述静电除尘器6和湿法脱硫吸收塔9之间的烟道Ⅲ8上连接与鼓泡塔19上部连通的分支管路Ⅰ，和分别与鼓泡塔19下部、文丘里雾化管16一端连通的分支管路Ⅱ，所述分支管路Ⅰ靠近湿法脱硫吸收塔9，所述分支管路Ⅱ靠近静电除尘器6，所述文丘里雾化管16另一端连通空气预热器4和静电除尘器6之间的烟道Ⅱ5，所述文丘里雾化管16的喉口处通过管路与废水罐13的出水口连通，废水罐13的入水口与加药***12连通。

所述静电除尘器6后方的烟道Ⅲ8上设置有引风机7，分支管路Ⅱ的开口位于引风机7后的烟道Ⅲ8上，分支管路Ⅱ上设置有高压风机18，分支管路Ⅱ上设置有烟气挡板门25，分支管路Ⅱ通过由烟气挡板门25控制连通的管道与鼓泡塔19连通，且分支管路Ⅱ与鼓泡塔19连通的管路上设置有烟气流量检测仪表Ⅱ24，分支管路Ⅱ与文丘里雾化管16一端连通的管路上设置有烟气流量检测仪表Ⅰ23，所述鼓泡塔19上设置有水质水量监测仪表Ⅰ26。

所述空气预热器4的出口烟道和入口烟道之间连接旁路引风***17，所述旁路引风***17包括引风管道，引风管道上设置有烟气流量控制阀21。

所述废水罐13上设置有水质水量监测仪表Ⅱ27；所述废水罐13与文丘里雾化管16连通的管道上依次设置有废水泵14、废水控制阀15，所述废水控制阀15还通过管道连通废水罐13与废水泵14之间的管道。

还包括控制器28，所述控制器28与废水泵14、废水控制阀15、高压风机18、烟气流量控制阀21、烟气流量检测仪表Ⅰ23、烟气流量检测仪表Ⅱ24、烟气挡板门25、水质水量监测仪表Ⅰ26、水质水量监测仪表Ⅱ27连接。

本实用新型的有益效果：

（1）本实用新型在静电除尘器后设置脱硫废水浓缩塔，利用余热烟气与脱硫废水直接接触进行强烈的传质传热，达到对脱硫废水减量化处理的效果，避免了由于脱硫废水烟道蒸发量大而导致主烟道内烟气温度低于酸露点的问题，增强了脱硫废水烟道蒸发的稳定性；

（2）经过浓缩塔后的高盐废水通过三联箱加药进行化学处理，脱除钙镁离子、重金属离子等污染物，后经超声波雾化***将其雾化为20um以下的雾滴并送入蒸发烟道，利用超声波引起的空化效应实现对脱硫废水的超细雾化，蒸发时间大大缩短，保证了在有限长的低温烟道内雾化液滴完全蒸干，减小了脱硫废水未能完全蒸干所导致的后续静电除尘器的腐蚀风险；

（3）蒸发速率的加快也减小了烟道内固态蒸发产物结垢的风险；另外，整个***备有空气预热器旁路引风结构，当烟道蒸发区温度较低时，通过引入空气预热器前的高温烟气提升废水蒸发区温度，加速蒸发，保证***运行的稳定性；

（4）本实用新型结构简单，投资及运行成本低，可为企业带来显著经济效益，并具有良好的环境与社会效益。

附图说明

附图1为利用烟气余热浓缩结合低温烟道蒸发实现脱硫废水零排放的工艺流程示意图。

附图2为控制器参数采集点示意图；

其中，1、锅炉，2、SCR催化脱硝***，3、烟道Ⅰ，4、空气预热器，5、烟道Ⅱ，6、静电除尘器，7、引风机，8、烟道Ⅲ，9、湿法脱硫吸收塔，10、烟囱，11、浆液脱水***，12加药***，13、废水罐，14、废水泵，15、废水控制阀，16、文丘里雾化管，17、旁路引风***，18、高压风机，19、鼓泡塔，20、污泥输送***，21、烟气流量控制阀，22、温湿度传感器，23、烟气流量监测仪表Ⅰ，24、烟气流量监测仪表Ⅱ，25、烟气挡板门，26、水质水量监测仪表Ⅰ，27、水质水量监测仪表Ⅱ，28、控制器。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细说明。

如图1所示，本实用新型提供一种利用烟气余热浓缩结合低温烟道蒸发实现脱硫废水零排放的装置，包括依次连通的锅炉1、SCR催化脱硝***2、空气预热器4、静电除尘器6、湿法脱硫吸收塔9、烟囱10，其中，SCR催化脱硝***2与空气预热器4之间通过烟道Ⅰ3联通，空气预热器4和静电除尘器6之间通过烟道Ⅱ5联通，静电除尘器6和湿法脱硫吸收塔9之间通过烟道Ⅲ8联通。

湿法脱硫吸收塔9的下部连接浆液脱水***11，浆液脱水***11通过管道连通鼓泡塔19的中上部，将湿法脱硫吸收塔9处理后的脱硫废水加入到鼓泡塔19中，鼓泡塔19的下部连接加药***12，加药***12下部连接污泥输送***20；鼓泡塔19通过鼓泡与脱硫废水进行直接接触反应，然后将从鼓泡塔19底部排出的脱硫废水浓水送至三连加药***12进行化学处理，化学处理产生的污泥通过污泥输送***20运走，而加药***12产生的废水上清液则进入废水罐13进行存储与缓冲，已备后续文丘里雾化管16使用。

在静电除尘器6和湿法脱硫吸收塔9之间的烟道Ⅲ8上还连接有两个分支管道，其中一个分支管道Ⅰ与鼓泡塔19上部连通，用于将鼓泡塔19内部的气体排入烟道Ⅲ8后重新进入湿法脱硫吸收塔9进行反应，另一分支管道Ⅱ从烟道Ⅲ8引出后，又分为两个管道分支，其中一个分支与鼓泡塔19下部联通，另一个分支与文丘里雾化管16一端连通，将从静电除尘器6过来的烟气的一部分送入到鼓泡塔19和文丘里雾化管16进行反应，为了实现各自的功能，分支管路Ⅰ靠近湿法脱硫吸收塔9，分支管路Ⅱ靠近静电除尘器6，文丘里雾化管16另一端连通空气预热器4和静电除尘器6之间的烟道Ⅱ5，文丘里雾化管16的喉口处通过管路与废水罐13的出水口连通。

废水罐13中存储的废水经由文丘里雾化管16的喉头处于大气环境间的压差驱动或者通过联通废水罐13和喉头处的管路上的废水泵14加压驱动送至中文丘里雾化管16进行雾化和预蒸发处理。上述的废水输送动力由设置在管路上的废水控制阀15调控，文丘里雾化管16一方面将废水雾化为液滴，另一方面同时利用设置在分支管道Ⅱ中的高压风机18送来的余热烟气对液滴进行预蒸发，在文丘里雾化管16喉口处至烟道5前余热烟气与废水液滴进行强烈的传热，废水液滴粒径减小后由烟气携带至烟道Ⅲ5中，利用120℃余热烟气将其彻底蒸干，固态产物（干态盐等）被后续静电除尘器6捕集，气态产物（水蒸气等）混入烟气进入后续设备。

为了更好的实现雾化液滴的蒸发，在空气预热器4的出口烟道和入口烟道之间连接旁路引风***17，该旁路引风***17包括引风管道，引风管道上设置有烟气流量控制阀21。旁路引风***17前端接空气预热器4入口烟道，后端接空气预热器4出口烟道，当通过设置在烟道Ⅱ5上的温湿度传感器22测得的空气预热器4后烟气温度低于设定的温度最低阈值时，通过引入空气预热器4前高温烟气，为文丘里雾化管16所提供的雾化液滴在主烟道中蒸发提供高温蒸发区，加速液滴的蒸发，保证***运行的稳定性。

如图1和图2所示的本实用新型的***，还包括静电除尘器6后方的烟道Ⅲ8上设置的引风机7，该引风机7用于、烟道内的烟气进行引风，分支管路Ⅱ的开口位于引风机7后的烟道Ⅲ8上，分支管路Ⅱ的主管道上设置高压风机18，经过高压风机18后烟气进入两个分支，分支管路Ⅱ上设置有烟气挡板门25，分支管路Ⅱ通过由烟气挡板门25控制连通的管道与鼓泡塔19连通，且分支管路Ⅱ与鼓泡塔19连通的管路上设置有烟气流量检测仪表Ⅱ24，分支管路Ⅱ与文丘里雾化管16一端连通的管路上设置有烟气流量检测仪表23，鼓泡塔（19）上设置有水质水量监测仪表Ⅰ26。

废水罐13上设置有水质水量监测仪表Ⅱ27；废水罐13与文丘里雾化管16连通的管道上依次设置有废水泵14、废水控制阀15，废水控制阀15还通过管道连通废水罐13与废水泵14之间的管道。

上述的温度传感器22设置在静电除尘器6的前端，用来监测进口的烟气温度和湿度，保证烟气温度控制在酸露点以上。当烟气温度接近烟气酸露点时，通过调节旁路引风***17的烟气流量控制阀21来为主烟道提供局部高温蒸发区，通过调节废水控制阀15和废水泵14来减少废水雾化水量，通过调节烟气挡板门25来加大雾化介质流量从而增强雾化效果，减小液滴粒径，加速废水液滴蒸发速率，避免烟气结露，对烟道及静电除尘器6造成腐蚀，保证***运行的稳定性。

为了更好的进行控制，本实用新型还包控制器28，该控制器可选择带有显示屏的处理器例如工控机组件，控制器28与废水泵14、废水控制阀15、高压风机18、烟气流量控制阀21、温湿度传感器22、烟气流量检测仪表Ⅰ23、烟气流量检测仪表Ⅱ24、烟气挡板门25、水质水量监测仪表Ⅰ26、水质水量监测仪表Ⅱ27连接

本实用新型根据上述的***实现烟气余热浓缩结合低温烟道蒸发实现脱硫废水零排放装置进行脱硫废水零排放的操作为：

ST1：锅炉1中的烟气依次通过SCR催化脱硝***2、空气预热器4、静电除尘器6后，一部分通过烟道Ⅲ8进入湿法脱硫吸收塔9，通过湿法脱硫吸收塔9吸收后的废水进入到浆液脱水***11进行脱水，脱水后的脱硫废水通过管道进入到鼓泡塔19，对脱硫废水进行热法减量浓缩；

ST2：烟道Ⅲ8中的另一部分烟气进入到分支管路Ⅱ后，一部分通过另一分支通过烟道挡板门25进入鼓泡塔19的下部，烟气以鼓泡的方式与鼓泡塔19内的脱硫废水直接接触，生成脱硫废水浓水和上清液，且鼓泡塔19内部的烟气通过鼓泡塔19顶部的管道进入烟道Ⅲ8后再次进入湿法脱硫吸收塔9；

ST3：烟道Ⅲ8中的另一部分烟气的另一部分通过设置有高压风机18的管道进入文丘里雾化管16的一端，利用文丘里管管口的负压将废水罐中储存的脱硫废水引入文丘里管中，文丘里雾化管喉口处的高速气流将引入的脱硫废水冲击雾化，同时余热烟气与液滴进行强烈的传质传热，达到对液滴预蒸发的效果，减小液滴粒径并送静电除尘器前烟道内与120℃左右的热烟气混合并快速蒸干；

为了防止文丘里雾化管的负压不足，在废水罐13与文丘里雾化管16之间的管道上设置废水泵14，在文丘里管产生的负压条件不充分所导致的无法将废水罐中的脱硫废水引入或引入流量小，通过废水泵14泵入废水，保证***的稳定性；

ST4：鼓泡塔19内的脱硫废水浓水进入与鼓泡塔19下部连接三联箱加药***12进行化学反应，通过加入生石灰对脱硫废水浓水脱除钙镁离子，通过加入有机硫化物脱除重金属污染物，通过加入絮凝剂脱除悬浮物。脱除废水中的钙镁离子、重金属离子等污染物，并将三联箱加药***末端的澄清池中上清液输送至废水罐缓冲和储存；加药***12上部的上清液进入到废水罐13；

ST5：在文丘里雾化管16的管口处的负压的作用下，将废水罐13内部的废水引入文丘里雾化管16的喉口处，通过文丘里雾化管16喉口处的高速气流对引入的废水罐13的脱硫废水进行冲击雾化，同时空气预热器4的出口处烟道Ⅱ5内的余热烟气与雾化的液滴进行传质传热后，对雾化的液滴进行蒸发，蒸发后的烟气进入到静电除尘器6。

本实用新型还设置旁路引风***，从空气预热器前烟道引出旁路至空气预热器后烟道，当空气预热器后烟气温度较低以致雾化的脱硫废水无法完全蒸干时，通过调控流量控制阀引入空气预热器前300~350℃的高温烟气在脱硫废水蒸发区域附近形成局部高温区，加速蒸发，保证***的稳定性。即在上述的ST5中，通过设置在烟道Ⅱ5内的温湿度传感器22对烟道Ⅱ5内的温度和湿度进行检测，如果温度低于设定的温度数值，则控制器控制烟气流量控制阀21将空气预热器4入口烟道的高热烟气引入到空气预热器4的出口烟道，对位于空气预热器4出口烟道的蒸发区域提供高热烟气。

上述对脱硫废水进行热法浓缩减量过程中，利用高压风机18与烟气挡门板25配合将静电除尘器6后部分余热烟气加压引入鼓泡塔19中，烟气以鼓泡的方式与脱硫废水直接接触进行传质传热，由于强烈的换热引起脱硫废水部分蒸发，产生的水蒸气被烟气带走，产生的脱硫废水浓水积聚于鼓泡塔19底部待排出，通过在线水质水量监测仪表26实时监测鼓泡塔内废水工况，然后通过控制器调整鼓泡气量来调控废水浓缩速率，将盐浓缩倍率控制在4-10倍。

以上所述的仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型整体构思前提下，还可以作出若干改变和改进，这些也应该视为本实用新型的保护范围。

Claims (5)

1.一种利用全烟气实现脱硫废水零排放的装置，包括通过烟道依次连通的锅炉（1）、SCR催化脱硝***（2）、空气预热器（4）、静电除尘器（6）、湿法脱硫吸收塔（9）、烟囱（10），其特征在于：

所述湿法脱硫吸收塔（9）的下部连接浆液脱水***（11），浆液脱水***（11）通过管道连通鼓泡塔（19），所述鼓泡塔（19）的下部连接加药***（12），加药***（12）下部连接污泥输送***（20）；

所述静电除尘器（6）和湿法脱硫吸收塔（9）之间的烟道Ⅲ（8）上连接与鼓泡塔（19）上部连通的分支管路Ⅰ，和分别与鼓泡塔（19）下部、文丘里雾化管（16）一端连通的分支管路Ⅱ，所述分支管路Ⅰ靠近湿法脱硫吸收塔（9），所述分支管路Ⅱ靠近静电除尘器（6），所述文丘里雾化管（16）另一端连通空气预热器（4）和静电除尘器（6）之间的烟道Ⅱ（5），所述文丘里雾化管（16）的喉口处通过管路与废水罐（13）的出水口连通，废水罐（13）的入水口与加药***（12）连通。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述静电除尘器（6）后方的烟道Ⅲ（8）上设置有引风机（7），分支管路Ⅱ的开口位于引风机（7）后的烟道Ⅲ（8）上，分支管路Ⅱ上设置有高压风机（18），分支管路Ⅱ上设置有烟气挡板门（25），分支管路Ⅱ通过由烟气挡板门（25）控制连通的管道与鼓泡塔（19）连通，且分支管路Ⅱ与鼓泡塔（19）连通的管路上设置有烟气流量检测仪表Ⅱ（24），分支管路Ⅱ与文丘里雾化管（16）一端连通的管路上设置有烟气流量检测仪表Ⅰ（23），所述鼓泡塔（19）上设置有水质水量监测仪表Ⅰ（26）。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：所述空气预热器（4）的出口烟道和入口烟道之间连接旁路引风***（17），所述旁路引风***（17）包括引风管道，引风管道上设置有烟气流量控制阀（21）。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于：所述废水罐（13）上设置有水质水量监测仪表Ⅱ（27）；所述废水罐（13）与文丘里雾化管（16）连通的管道上依次设置有废水泵（14）、废水控制阀（15），所述废水控制阀（15）还通过管道连通废水罐（13）与废水泵（14）之间的管道。

5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于：还包括控制器（28），所述控制器（28）与废水泵（14）、废水控制阀（15）、高压风机（18）、烟气流量控制阀（21）、烟气流量检测仪表Ⅰ（23）、烟气流量检测仪表Ⅱ（24）、烟气挡板门（25）、水质水量监测仪表Ⅰ（26）、水质水量监测仪表Ⅱ（27）连接。