申請日2017.09.30

　　公開(公告)日2017.12.19

　　IPC分類號B01D1/00; B01D1/22; B01D1/30; C02F1/16; C02F1/08; C02F9/10; C02F103/18

　　摘要

　　本發(fā)明公開了一種燃煤電廠脫硫廢水零排放系統(tǒng)及其處理方法，該系統(tǒng)包括設置在鍋爐和脫硫塔之間的蒸發(fā)濃縮分離裝置，蒸發(fā)濃縮分離裝置包括呈雙W型上下平行疊加的蒸發(fā)通道與傳熱通道;蒸發(fā)通道中的W型頂部分別設置有分液槽，W型底部分別設置有集液槽;沿煙氣反方向，相鄰的集液槽與分液槽之間設置有輸送泵;蒸發(fā)通道的入口處的集液槽通過濃水泵與離心分離器的進料口連通，離心分離器的排液口通過回水泵與蒸發(fā)通道的出口處的集液槽連通，蒸發(fā)通道的出口處的集液槽連通有廢水泵。該系統(tǒng)利用鍋爐排出的煙氣余熱通過蒸發(fā)濃縮分離裝置對脫硫塔排出的脫硫廢水進行循環(huán)加熱蒸發(fā)濃縮，其處理方法能實現(xiàn)脫硫廢水零排放。

　　權利要求書

　　1.一種蒸發(fā)濃縮分離裝置，用于廢水處理，其特征在于，包括蒸發(fā)通道(3)、傳熱通道(4)和離心分離器(8)，所述蒸發(fā)通道(3)與所述傳熱通道(4)呈雙W型上下平行疊加，位于上側的所述蒸發(fā)通道(3)與位于下側的所述傳熱通道(4)共用一個W型傳熱壁;

　　所述蒸發(fā)通道(3)中的W型頂部分別設置有分液槽(5)，W型底部分別設置有集液槽(6)，所述分液槽(5)向W型傳熱壁提供待蒸發(fā)的廢水水膜;

　　沿煙氣反方向，相鄰的集液槽(6)與分液槽(5)之間設置有輸送泵(701);所述輸送泵(701)的進液口通過輸送管道與所述集液槽(6)連接，所述輸送泵(701)的出液口通過輸送管道與所述分液槽(5)連接;所述輸送泵(701)的廢水輸送方向與煙氣流向相反;

　　位于所述蒸發(fā)通道(3)入口處的集液槽(6)通過濃水泵(702)與所述離心分離器(8)的進料口連通，所述離心分離器(8)的排液口通過回水泵(703)與位于所述蒸發(fā)通道(3)的出口處的集液槽(6)連通，所述離心分離器(8)的固體廢料口連通有干燥器(9);

　　位于所述蒸發(fā)通道(3)的出口處的集液槽(6)還連通有輸送廢水的廢水泵(7)。

　　2.根據(jù)權利要求1所述的蒸發(fā)濃縮分離裝置，其特征在于，所述W型傳熱壁由波紋板構成。

　　3.根據(jù)權利要求1所述的蒸發(fā)濃縮分離裝置，其特征在于，所述離心分離器(8)的排液口通過回水泵(703)與所述輸送泵(701)的進液口連通。

　　4.一種燃煤電廠脫硫廢水零排放系統(tǒng)，其特征在于，包括：鍋爐(1)、脫硫塔(10)和權利要求1所述的蒸發(fā)濃縮分離裝置(2);所述蒸發(fā)濃縮分離裝置(2)通過主煙風通道(101)設置在鍋爐(1)尾部煙氣出口端和脫硫塔(10)煙氣進口端之間，所述脫硫塔(10)的廢水排放口與所述蒸發(fā)通道(3)的出口連接。

　　5.根據(jù)權利要求4所述的燃煤電廠脫硫廢水零排放系統(tǒng)，其特征在于，所述蒸發(fā)濃縮分離裝置(2)包含多個蒸發(fā)通道(3)，所述多個蒸發(fā)通道(3)呈W型依次疊加在所述傳熱通道的上方。

　　6.一種燃煤電廠脫硫廢水零排放處理方法，基于權利要求4所述的燃煤電廠脫硫廢水零排放系統(tǒng)，其特征在于，包括以下操作步驟：

　　步驟1，將鍋爐(1)尾部煙氣出口端所排出的余熱煙氣分兩路，分別通過雙W型上下平行疊加的蒸發(fā)通道(3)和傳熱通道(4)流入脫硫塔(10);

　　步驟2，將脫硫塔(10)排出的脫硫廢水通過廢水泵(7)輸送至位于蒸發(fā)通道(3)出口處的集液槽(6);

　　步驟3，所述集液槽(6)中的脫硫廢水通過輸送泵(701)輸送到相鄰的分液槽(5)中，分液槽(5)中的脫硫廢水溢流于所述W型傳熱壁，形成脫硫廢水水膜;所述傳熱通道(4)中的余熱煙氣通過所述W型傳熱壁對脫硫廢水進行間接加熱蒸發(fā)濃縮，所述蒸發(fā)通道(3)中的余熱煙氣直接加熱蒸發(fā)濃縮脫硫廢水，并帶走脫硫廢水中的水分;

　　步驟4，位于蒸發(fā)通道(3)入口處的集液槽(6)收集經過加熱蒸發(fā)濃縮的脫硫廢水，通過濃水泵(702)輸送至離心分離器(8)，離心分離器(8)收集并進行固液分離，將分離液通過回水泵(703)輸送至位于蒸發(fā)通道(3)出口處的集液槽(6)進行循環(huán)加熱蒸發(fā)濃縮;并且離心分離器(8)輸出固體廢料。

　　7.根據(jù)權利要求6所述的燃煤電廠脫硫廢水零排放處理方法，其特征在于，所述蒸發(fā)通道(3)中沿煙氣反方向依次設置有多組集液槽(6)與分液槽(5)，相鄰的集液槽(6)與分液槽(5)之間設置有輸送泵(701)，所述集液槽(6)中的脫硫廢水通過所述輸送泵(701)沿煙氣反方向進行多級加熱蒸發(fā)濃縮。

　　8.根據(jù)權利要求6所述的燃煤電廠脫硫廢水零排放處理方法，其特征在于，將所述分離液依次通過回水泵(703)和輸送泵(701)輸送至所述分液槽(5)，進行循環(huán)加熱蒸發(fā)濃縮。

　　9.根據(jù)權利要求6所述的燃煤電廠脫硫廢水零排放處理方法，其特征在于，步驟4中，所述固體廢料通入干燥器(9)中。

　　說明書

　　一種燃煤電廠脫硫廢水零排放系統(tǒng)及其處理方法

　　技術領域

　　本發(fā)明屬于廢水處理技術領域，具體涉及一種燃煤電廠脫硫廢水零排放系統(tǒng)及其處理方法，主要用于燃煤電廠脫硫廢水處理。

　　背景技術

　　燃煤電廠石灰石-石膏濕法脫硫系統(tǒng)產出的脫硫廢水為高硬度、高氯離子、高硫酸根、高重金屬的高含鹽廢水，使用的傳統(tǒng)的三聯(lián)箱廢水處理技術，已無法滿足目前日益嚴格的環(huán)保要求。為了維持脫硫系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，控制脫硫塔漿液中合理的氯離子濃水，是保證系統(tǒng)穩(wěn)定的運行的一個重要參數(shù)。以前類似于煤場噴灑、灰場噴灑、水力沖渣等粗放型的排放方式，從國家政策方面逐步被杜絕，脫硫廢水零排放已成為國內燃煤電廠普遍面臨的一個難題。針對目前國內市場上形形色色的脫硫廢水零排放處理方法，其工藝路線普遍為：廢水預處理—廢水減量處理—固化處理等三個環(huán)節(jié)，廢水預處理主要是為廢水減量處理提供合格水質條件，從而確保廢水減量處理方法的穩(wěn)定運行。然而，廢水減量處理方法普遍為膜濃縮工藝，各種膜濃縮工藝的特點為：其對脫硫廢水的預處理要求高、對高鹽量的脫硫廢水適應性并不樂觀，運行過程中經常存在結垢、堵塞等常見問題，降低了膜的使用壽命，大大提高其運行成本和維護成本。廢水減量處理方法普遍為間接蒸發(fā)或者直接蒸發(fā)，間接蒸發(fā)特點：需要在主煙風系統(tǒng)安裝管式換熱系統(tǒng)，提高了煙風系統(tǒng)運行阻力;或者應用高標準蒸汽給蒸發(fā)系統(tǒng)提供熱源，嚴重影響機組的節(jié)能運行。直接蒸發(fā)特點：使用高溫煙氣，直接影響鍋爐運行效率，或者使用余熱煙氣，但對后續(xù)煙風系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行存在一定的風險。

　　發(fā)明內容

　　為解決以上問題，本發(fā)明提供一種燃煤電廠脫硫廢水零排放系統(tǒng)及其處理方法。該燃煤電廠脫硫廢水零排放系統(tǒng)能利用鍋爐排出的煙氣余熱通過蒸發(fā)濃縮分離裝置對脫硫塔排出的脫硫廢水進行循環(huán)加熱蒸發(fā)濃縮，最終實現(xiàn)脫硫廢水的零排放;其結構簡單，無高能耗設備，運行阻力小，穩(wěn)定性好，成本低，其處理方法簡單，能實現(xiàn)脫硫廢水的零排放，便于工業(yè)化生產及應用。

　　為了達到上述目的，本發(fā)明采用以下技術方案予以解決。

　　(一)一種蒸發(fā)濃縮分離裝置，用于廢水處理，包括蒸發(fā)通道、傳熱通道和離心分離器，所述蒸發(fā)通道與所述傳熱通道呈雙W型上下平行疊加，位于上側的所述蒸發(fā)通道與位于下側的所述傳熱通道共用一個W型傳熱壁;所述蒸發(fā)通道中的W型頂部分別設置有分液槽，W型底部分別設置有集液槽，所述分液槽向W型傳熱壁提供待蒸發(fā)的廢水水膜;沿煙氣反方向，相鄰的集液槽與分液槽之間設置有輸送泵;所述輸送泵的進液口通過輸送管道與所述集液槽連接，所述輸送泵的出液口通過輸送管道與所述分液槽連接;所述輸送泵的廢水輸送方向與煙氣流向相反;位于所述蒸發(fā)通道的入口處的集液槽通過濃水泵與所述離心分離器的進料口連通，所述離心分離器的排液口通過回水泵與位于所述蒸發(fā)通道的出口處的集液槽連通，所述離心分離器的固體廢料口連通有干燥器;位于所述蒸發(fā)通道的出口處的集液槽還連通有輸送廢水的廢水泵。

　　根據(jù)本發(fā)明的蒸發(fā)濃縮分離裝置，分別向蒸發(fā)通道和傳熱通道內通入高溫煙氣，利用蒸發(fā)通道內的高溫煙氣創(chuàng)造一個流動狀態(tài)下的高溫非飽和的煙氣環(huán)境，廢水從蒸發(fā)通道的出口處以與高溫煙氣相反流向流入蒸發(fā)通道;蒸發(fā)通道內的高溫煙氣對蒸發(fā)通道內的廢水進行直接加熱蒸發(fā)濃縮，并帶走廢水中的水分;傳熱通道內的高溫煙氣通過W型傳熱壁對廢水進行間接加熱蒸發(fā)濃縮。蒸發(fā)通道內的高溫煙氣與廢水接觸，廢水中含鹽量越高，則越需更高熱能才能夠實現(xiàn)廢水的蒸發(fā)濃縮;蒸發(fā)通道內的高溫煙氣隨著后續(xù)的流動，其溫度逐漸降低，相對濕度逐漸增加，接觸的廢水中鹽濃度越來越低，從而持續(xù)模仿“自然環(huán)境的氣象原理”，理想狀態(tài)下，可實現(xiàn)蒸發(fā)通道內的高溫煙氣接近水蒸汽的飽和狀態(tài)。

　　利用廢水泵可將廢水輸送至蒸發(fā)通道出口處的集液槽，集液槽中的廢水在輸送泵的作用下輸送至W型頂部的分液槽，分液槽中的廢水通過溢流形式沿著分液槽的兩側的傳熱壁流入兩側的集液槽，同時在兩側的傳熱壁上形成廢水水膜;其中溢流方向與蒸發(fā)通道內的煙氣流動方向一致的廢水溢流入的集液槽為本級集液槽;溢流方向與蒸發(fā)通道內的煙氣流動方向相反的廢水溢流入的集液槽為下一級集液槽。本級集液槽中的廢水在輸送泵的作用下輸送至分液槽，實現(xiàn)廢水的循環(huán)蒸發(fā)濃縮;下一級集液槽中的廢水在輸送泵的作用下輸送至分液槽，實現(xiàn)廢水的循環(huán)蒸發(fā)濃縮;直至廢水經蒸發(fā)通道的入口流出，得飽和濃水。飽和濃水通過濃水泵輸送至離心分離器，進行固液分離，得分離液和固體廢料，將分離液通過回水泵輸送至位于蒸發(fā)通道出口處的集液槽進行循環(huán)加熱蒸發(fā)濃縮;固體廢料通過干燥器干燥，最終實現(xiàn)廢水的蒸發(fā)濃縮與分離，達到廢水零排放的目的。

　　另外，本發(fā)明提供的蒸發(fā)濃縮分離裝置可以具有如下附加技術特征：

　　作為優(yōu)選的，所述W型傳熱壁由波紋板構成。

　　根據(jù)本發(fā)明的蒸發(fā)濃縮分離裝置，利用波紋板進一步加劇廢水的蒸發(fā)，分液槽中的廢水通過溢流形式沿著分液槽兩側的傳熱壁流入其兩側的集液槽時，由波紋板構成的傳熱壁上會形成廢水水膜，波紋板上的紋路增大了蒸發(fā)通道內高溫煙氣與廢水的接觸面積，同時延長了廢水在傳熱壁上的移動距離，因此，由波紋板構成的傳熱壁可加劇廢水的蒸發(fā)濃縮過程。另外，波紋板具有很好的密封性能，使蒸發(fā)通道與傳熱通道內的高溫煙氣完全隔開。波紋板為聚四氟乙烯材質，能夠耐高鹽腐蝕，如氯離子腐蝕等，且使波紋板具有良好的傳熱性能，便于傳熱通道內的高溫煙氣對蒸發(fā)通道中的廢水進行加熱蒸發(fā)濃縮。

　　作為優(yōu)選的，所述離心分離器的排液口通過回水泵與所述輸送泵的進液口連通。

　　根據(jù)本發(fā)明的蒸發(fā)濃縮分離裝置，將所述分離液依次通過輸送泵輸送至分液槽，分液槽中的分離液，通過溢流形式沿著分液槽的兩側的傳熱壁流入兩側的集液槽，同時在兩側的傳熱壁上形成水膜;其中溢流方向與蒸發(fā)通道內的煙氣流動方向一致的廢水溢流入的集液槽為本級集液槽;溢流方向與蒸發(fā)通道內的煙氣流動方向相反的廢水溢流入的集液槽為下一級集液槽。本級集液槽中的分離液在輸送泵的作用下輸送至分液槽，實現(xiàn)分離液的循環(huán)加熱蒸發(fā)濃縮。

　　作為優(yōu)選的，所述蒸發(fā)通道的入口和所述傳熱通道的入口均設置有擋板門。

　　根據(jù)本發(fā)明的蒸發(fā)濃縮分離裝置，利用擋板門調節(jié)蒸發(fā)通道和傳熱通道內高溫煙氣的流速，蒸發(fā)通道內的高溫煙氣需控制較低的流速，利用蒸發(fā)通道內的高溫煙氣具有的高溫及其非飽和水蒸氣的特點，使蒸發(fā)通道內的高溫煙氣能充分吸收氣化后的廢水;傳熱通道內的高溫煙氣在確保換熱的前提下，可通過擋板門來進行大范圍的煙氣流速調整。

　　(二)一種燃煤電廠脫硫廢水零排放系統(tǒng)，包括：鍋爐、脫硫塔和上述蒸發(fā)濃縮分離裝置;所述蒸發(fā)濃縮分離裝置通過主煙風通道設置在鍋爐尾部煙氣出口端和脫硫塔煙氣進口端之間，所述脫硫塔的廢水排放口與所述蒸發(fā)通道的出口連接。

　　根據(jù)本發(fā)明的燃煤電廠脫硫廢水零排放系統(tǒng)，利用鍋爐中的引風機或增壓風機將鍋爐尾部煙氣出口端排出的余熱煙氣分兩路，其中，一路余熱煙氣從蒸發(fā)濃縮分離裝置中的蒸發(fā)通道的入口流入蒸發(fā)通道，脫硫塔排出的脫硫廢水從蒸發(fā)濃縮分離裝置中的蒸發(fā)通道的出口流入，余熱煙氣對脫硫廢水進行直接加熱蒸發(fā)濃縮，并帶走脫硫廢水中的水分，余熱煙氣從蒸發(fā)通道的出口排出至脫硫塔煙氣進口端，經脫硫塔除去余熱煙氣中的水滴及含硫物質，最后從煙囪排出;另一路余熱煙氣從蒸發(fā)濃縮分離裝置中的傳熱通道的入口流入傳熱通道，傳熱通道內的余熱煙氣利用傳熱壁對蒸發(fā)通道內的脫硫廢水進行間接加熱蒸發(fā)濃縮，接著從傳熱通道的出口排出至脫硫塔煙氣進口端，經脫硫塔除去余熱煙氣中的含硫物質，最后從煙囪排出。

　　本發(fā)明的燃煤電廠脫硫廢水零排放系統(tǒng)中，蒸發(fā)濃縮分離裝置與主煙風通道的連接方式為：將蒸發(fā)通道的入口和所述傳熱通道的入口分別與主煙風通道中的引風機或增壓風機的出口連接，所述蒸發(fā)通道的出口和所述傳熱通道的出口分別與靠近脫硫塔煙氣進口端的主煙風通道連接。

　　本發(fā)明的燃煤電廠脫硫廢水零排放系統(tǒng)中，蒸發(fā)濃縮分離裝置與主煙風通道的連接還可以采用以下方式：將蒸發(fā)通道的入口和所述傳熱通道的入口分別與所述主煙風通道中引風機或增壓風機的出口連接，所述蒸發(fā)通道的出口和所述傳熱通道的出口分別與主煙風通道中引風機或增壓風機的入口連接。采用此連接方式，利用引風機或增壓風機出口的正壓克服了蒸發(fā)濃縮分離裝置的運行阻力;同時，由于蒸發(fā)通道內的余熱煙氣與脫硫廢水進行表面接觸，得到攜帶有水蒸汽的濕煙氣;傳熱通道內的煙氣與脫硫廢水不直接接觸，煙氣成份沒有變化，因此，當蒸發(fā)通道和傳熱通道出口排出的煙氣返回主煙風通道時，返回主煙風通道的煙氣不增加脫硫廢水中的鹽份，對引風機或增壓風機設備無腐蝕、結垢等不良影響。

　　本發(fā)明提供的燃煤電廠脫硫廢水零排放系統(tǒng)，基于該系統(tǒng)中設置的蒸發(fā)濃縮分離裝置，利用鍋爐排放的余熱煙氣對脫硫塔排放的脫硫廢水進行循環(huán)加熱蒸發(fā)濃縮，實現(xiàn)了脫硫廢水的零排放。該系統(tǒng)結構簡單，無需高品質蒸汽，無需管式換熱系統(tǒng)，避免了脫硫廢水零排放過程的重復熱交換，以及因其造成的熱量損失;系統(tǒng)中的輸送泵只起輸送作用，不帶壓運行，無高耗能設備，成本低;該系統(tǒng)簡化了脫硫廢水預處理、廢水減量處理等脫硫廢水處理環(huán)節(jié)，故障點較少，檢修維護方便。

　　另外，本發(fā)明提供的燃煤電廠脫硫廢水零排放系統(tǒng)可以具有如下附加技術特征：

　　作為優(yōu)選的，所述蒸發(fā)濃縮分離裝置包含多個蒸發(fā)通道，所述多個蒸發(fā)通道呈W型依次疊加在所述傳熱通道的上方。根據(jù)本發(fā)明的燃煤電廠脫硫廢水零排放系統(tǒng)，多個蒸發(fā)通道呈W型依次疊加在傳熱通道的上方，脫硫塔排出的大量的脫硫廢水可分成多股分別通入蒸發(fā)濃縮分離裝置中的蒸發(fā)通道中，能更多更快的利用鍋爐尾部煙氣出口端的余熱煙氣對脫硫塔排出的脫硫廢水進行循環(huán)加熱蒸發(fā)濃縮，有利于其工業(yè)化生產及應用。

　　(三)一種燃煤電廠脫硫廢水零排放處理方法，基于上述燃煤電廠脫硫廢水零排放系統(tǒng)，包括以下操作步驟：

　　步驟1，將鍋爐尾部煙氣出口端所排出的余熱煙氣分兩路，分別通過雙W型上下平行疊加的蒸發(fā)通道和傳熱通道流入脫硫塔;

　　步驟2，將脫硫塔排出的脫硫廢水通過廢水泵輸送至位于蒸發(fā)通道出口處的集液槽;

　　步驟3，所述集液槽中的脫硫廢水通過輸送泵輸送到相鄰的分液槽中，分液槽中的脫硫廢水溢流于所述W型傳熱壁，形成脫硫廢水水膜;所述傳熱通道中的余熱煙氣通過所述W型傳熱壁對脫硫廢水進行間接加熱蒸發(fā)濃縮，所述蒸發(fā)通道中的余熱煙氣直接加熱蒸發(fā)濃縮脫硫廢水，并帶走脫硫廢水中的水分;

　　步驟4，位于蒸發(fā)通道入口處的集液槽收集經過加熱蒸發(fā)濃縮的脫硫廢水，通過濃水泵輸送至離心分離器，離心分離器收集并進行固液分離，將分離液通過回水泵輸送至位于蒸發(fā)通道出口處的集液槽進行循環(huán)加熱蒸發(fā)濃縮;并且離心分離器輸出固體廢料。

　　作為優(yōu)選的，步驟1中，所述蒸發(fā)通道內的余熱煙氣流速為2-3m/s。

　　作為優(yōu)選的，所述蒸發(fā)通道中沿煙氣反方向依次設置有多組集液槽與分液槽，相鄰的集液槽與分液槽之間設置有輸送泵，所述集液槽中的脫硫廢水通過所述輸送泵沿煙氣反方向進行多級加熱蒸發(fā)濃縮。

　　作為優(yōu)選的，將所述分離液依次通過回水泵和輸送泵輸送至所述分液槽，進行循環(huán)加熱蒸發(fā)濃縮。

　　作為優(yōu)選的，步驟4中，所述固體廢料通入干燥器中。

　　本發(fā)明的燃煤電廠脫硫廢水零排放處理方法，能夠充分利用鍋爐余熱煙氣，一方面利用余熱煙氣對脫硫廢水升溫加劇脫硫廢水的氣化過程，另一方面利用余熱煙氣吸收氣化后的脫硫廢水，對脫硫廢水加熱蒸發(fā)濃縮，余熱煙氣最終通過脫硫塔處理，從煙囪排出。首先通過廢水泵將脫硫塔排出的脫硫廢水輸送至位于蒸發(fā)通道出口處的集液槽，集液槽中的脫硫廢水通過輸送泵輸送至分液槽，分液槽中的脫硫廢水通過溢流形式反復流于其兩側的傳熱壁，形成脫硫廢水水膜，最終流入其兩側的集液槽，集液槽中的脫硫廢水再反復被輸送泵輸送至分液槽，從而實現(xiàn)脫硫廢水在輸送泵作用下的循環(huán)加熱蒸發(fā)濃縮，直至廢水經蒸發(fā)通道的入口流出，得飽和濃水。飽和濃水通過濃水泵輸送至離心分離器，進行固液分離，得分離液和固體廢料，將分離液通過回水泵輸送至位于蒸發(fā)通道出口處的集液槽進行循環(huán)加熱蒸發(fā)濃縮;固體廢料通過干燥器干燥，最終實現(xiàn)廢水的蒸發(fā)濃縮與分離，達到廢水零排放的目的。本發(fā)明的燃煤電廠脫硫廢水零排放處理方法的熱量衡算涉及傳熱、蒸發(fā)等理論，可以通過工藝實際運行核算滿足脫硫廢水零排放系統(tǒng)運行的煙氣量。該處理方法運行成本低，無高能耗設備，便于工業(yè)化應用。