一种锅炉汽包排污水的浓缩结晶处理系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明属于电站水处理及资源能源循环回收利用技术领域，特别涉及一种锅炉汽包排污水的浓缩结晶处理系统及方法。
【背景技术】
[0002]当前，随着我国人口的增长以及城镇化的加快，水资源的利用量已经基本逼近其供给量，水危机现象日益显现。加之人们生活和工业用水的不断增加，水资源供给难以为继，而且水环境污染更加恶化。只有发展水资源循环经济，实现废水循环利用，才能真正保护水环境、削减水污染。
[0003]锅炉连续排污不仅数量大，而且温度、压力较高，回收利用的经济价值较大。连续排污又称表面排污，要求连续不断地从汽包中排除含盐浓度较大的炉水，包括铁离子、铜离子、钾离子、钠离子、碳酸根离子和氯离子等，以减少对热力设备的腐蚀。对于汽包锅炉连续排污，传统的做法是加装一个连续排污膨胀器，排污水进入膨胀器后进行扩容减压，迅速形成二次蒸汽并引入热力除氧器或给水箱中对水进行加热。排污膨胀器中剩余的饱和水排至排污降温池，与自来水混合降温后排入市政排水网。
[0004]这种方法的缺点为:(a)经过排污膨胀器的排污水仍携带着很大的能量不能利用，(b)为了冷却排污水而浪费了大量的自来水。实际运行中很多电厂汽包锅炉没有排污扩容器或者扩容器并未投入使用，排污水经过排污降温池冷却后直接排到厂外。据《设规》规定，凝汽式发电厂锅炉正常排污率不超过I %，供热式热电厂锅炉正常排污率不超过2%。以300MW凝汽式发电机组为例，锅炉蒸发量为1000t/h，若排污率为1%，一年的排污水量为8.76 X 104t，这些高温高压汽包排污水直接排放不仅造成水源的浪费，也使得大量的高品位能丧失。
[0005]超临界水(Supercritical Water，简称SCW)是指温度超过374.15°C，压力超过22.12MPa的特殊状态的水，此时水的密度值、介电常数、离子积下降，氢键减少，以致于水成为一种具有高扩散性和优良传递特性的非极性介质，甚至非极性的有机物和气体能和水以任意比例互溶，形成单一的均相体系，这使得盐类在超临界水中的溶解度显著下降。
[0006]本发明利用这一特性将排污水升温升压为超临界态，在超临界分离反应器中利用超临界水的性质使盐类浓缩结晶析出，本发明能够有效处理排污水，以达到高效环保、资源能源循环利用的节能环保理念。
【发明内容】
[0007]本发明提供了一种锅炉汽包排污水的浓缩结晶处理系统及方法，具体技术方案如下:
[0008]—种锅炉汽包排污水的浓缩结晶处理系统，由汽包1、排污控制阀2、增压栗3、反应器进水控制阀4、超临界水分离反应器5、加热器6、减压阀I 7、排盐控制阀8、减压阀II 9和盐类收集装置10组成;所述汽包1、排污控制阀2、增压栗3、反应器进水控制阀4和超临界水分离反应器5顺次连接，超临界水分离反应器5外包覆有加热器6;超临界水分离反应器5的上部出口分为两路，一路通过减压阀I 7与汽包I相连，一路通过减压阀II 9与盐类收集装置10相连;超临界水分离反应器5的下部出口通过排盐控制阀8与盐类收集装置10相连。
[0009]利用如上所述的系统进行锅炉汽包排污水的浓缩结晶处理的方法，具体步骤如下:
[0010]打开排污控制阀2、反应器进水控制阀4和减压阀I 7，同时关闭排盐控制阀8和减压阀119;汽包I的排污水通过排污控制阀2，经增压栗3加压，压力提高到临界压力22.1MPa以上，并进入超临界水分离反应器5，加热器6将含盐亚临界水的温度升高到临界点374°C以上，此时，汽包排污水由亚临界态变为超临界态；
[0011]由于盐类在超临界水中的溶解度急剧降低，含盐炉水中的盐类浓缩结晶析出，沉淀在超临界水分离反应器5底部，从含盐炉水中分离得到的超临界态蒸汽经减压阀17降压后返回汽包I;
[0012]沉淀在超临界水分离反应器5底部的盐类积聚到超临界水分离反应器(5)总体积的1/4时，关闭排污控制阀2、增压栗3、反应器进水控制阀4和减压阀17，打开减压阀II 9，调节出口压力为0.IMPa，调节超临界水分离反应器5中压力为0.2MPa，此时关闭减压阀II 9，同时开启排盐控制阀8，在压差作用下将沉淀在超临界水分离反应器5的盐类排放到盐类收集装置10中；
[0013]排放完毕后，关闭排盐控制阀8，依次打开反应器进水控制阀4、排污控制阀2，同时启动增压栗3，开启反应器排汽控制阀7，进行第二次循环。
[0014]如此循环，此系统通过间断性分离汽包的排污水达到盐、水分离的目的。
[0015]进一步地，所述汽包排污水经增压栗3加压后，压力提高到23_24MPa。
[0016]进一步地，加热器6将含盐亚临界水的温度升高到380_400°C。
[0017]本发明的有益效果为:本发明提供了一种处理效率高、零污染排放、操作简单、成本低，并可同时实现资源和能源回收的超临界水分离锅炉汽包排污水的浓缩结晶处理系统及方法。与传统方法相比，本发明系统中，只在经过减压阀时损失很少一部分压力能，避免了能量的浪费，使经济性大大提高。
[0018]本发明在无外加任何催化剂的条件下，实现了盐、水的分离，同时实现了排污水的循环利用和能量的回收，为汽包锅炉连续排污水处理提供了一种绿色、无污染、高效的新方法。
【附图说明】
[0019]图1为本发明的锅炉汽包排污水的浓缩结晶处理系统结构示意图；
[0020]图中各标号的含义为:1_汽包，2-排污控制阀，3-增压栗、4-反应器进水控制阀，5-超临界水分离反应器，6-加热器，7-减压阀I，8-排盐控制阀，9-减压阀11，10-盐类收集装置。
【具体实施方式】
[0021 ]下面结合附图对本发明做进一步的说明。
[0022]一种锅炉汽包排污水的浓缩结晶处理系统，由汽包1、排污控制阀2、增压栗3、反应器进水控制阀4、超临界水分离反应器5、加热器6、减压阀I 7、排盐控制阀8、减压阀II 9和盐类收集装置10组成;所述汽包1、排污控制阀2、增压栗3、反应器进水控制阀4和超临界水分离反应器5顺次连接，超临界水分离反应器5外包覆有加热器6;超临界水分离反应器5的上部出口分为两路，一路通过减压阀I 7与汽包I相连，一路通过减压阀II 9与盐类收集装置10相连;超临界水分离反应器5的下部出口通过排盐控制阀8与盐类收集装置10相连。
[0023]利用如上所述的系统进行锅炉汽包排污水的浓缩结晶处理的方法，具体步骤如下:
[0024]打开排污控制阀2、反应器进水控制阀4和减压阀I 7，同时关闭排盐控制阀8和减压阀II 9;汽包I的连续排污水通过排污控制阀2，经增压栗3加压，压力提高到23-24MPa，并进入超临界水分离反应器5，加热器6将含盐亚临界水的温度升高到380-400°C，此时，汽包排污水由亚临界态变为超临界态；
[0025]由于盐类在超临界水中的溶解度急剧降低，含盐炉水中的盐类浓缩结晶析出，沉淀在超临界水分离反应器5底部，从含盐炉水中分离得到的超临界态蒸汽经减压阀17降压后返回汽包I;
[0026]沉淀在超临界水分离反应器5底部的盐类积聚到超临界水分离反应器(5)总体积的1/4时，关闭排污控制阀2、增压栗3、反应器进水控制阀4和减压阀17，打开减压阀II 9，调节出口压力为0.IMPa，调节超临界水分离反应器5中压力为0.2MPa，此时关闭减压阀II 9，同时开启排盐控制阀8，在压差作用下将沉淀在超临界水分离反应器5的盐类排放到盐类收集装置10中；
[0027]排放完毕后，关闭排盐控制阀8，依次打开反应器进水控制阀4、排污控制阀2，同时启动增压栗3，开启反应器排汽控制阀7，进行第二次循环。
[0028]如此循环，此系统通过间断性分离汽包的排污水达到盐、水分离的目的。
【主权项】
1.一种锅炉汽包排污水的浓缩结晶处理系统，其特征在于，由汽包(I)、排污控制阀(2)、增压栗(3)、反应器进水控制阀(4)、超临界水分离反应器(5)、加热器(6)、减压阀1(7)、排盐控制阀(8)、减压阀11(9)和盐类收集装置(10)组成;所述汽包(1)、排污控制阀(2)、增压栗(3)、反应器进水控制阀(4)和超临界水分离反应器(5)顺次连接，超临界水分离反应器(5)外包覆有加热器(6);超临界水分离反应器(5)的上部出口分为两路，一路通过减压阀I(7)与汽包(I)相连，一路通过减压阀11(9)与盐类收集装置(10)相连;超临界水分离反应器(5)的下部出口通过排盐控制阀(8)与盐类收集装置(1)相连。2.利用权利要求1所述的系统进行锅炉汽包排污水的浓缩结晶处理的方法，其特征在于，具体步骤如下: 打开排污控制阀(2)、反应器进水控制阀(4)和减压阀1(7)，同时关闭排盐控制阀(8)和减压阀11(9);汽包(I)的排污水通过排污控制阀(2)，经增压栗(3)加压，压力提高到临界压力22.1MPa以上，并进入超临界水分离反应器(5)，加热器(6)将含盐亚临界水的温度升高到临界点374°C以上，此时，汽包排污水由亚临界态变为超临界态； 由于盐类在超临界水中的溶解度急剧降低，含盐炉水中的盐类浓缩结晶析出，沉淀在超临界水分离反应器(5)底部，从含盐炉水中分离得到的超临界态蒸汽经减压阀1(7)降压后返回汽包(I); 沉淀在超临界水分离反应器(5)底部的盐类积聚到超临界水分离反应器(5)总体积的1/4时，关闭排污控制阀(2)、增压栗(3)、反应器进水控制阀(4)和减压阀1(7)，打开减压阀11(9)，调节出口压力为0.lMPa，调节超临界水分离反应器(5)中压力为0.2MPa，此时关闭减压阀11(9)，同时开启排盐控制阀(8)，在压差作用下将沉淀在超临界水分离反应器(5)的盐类排放到盐类收集装置(10)中； 排放完毕后，关闭排盐控制阀(8)，依次打开反应器进水控制阀(4)、排污控制阀(2)，同时启动增压栗(3)，开启反应器排汽控制阀(7)，进行第二次循环。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述汽包排污水经增压栗(3)加压后，压力提高到23-24MPa。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，加热器(6)将含盐亚临界水的温度升高到380-400。。。
【专利摘要】本发明属于电站水处理及资源能源循环回收利用技术领域，特别涉及一种锅炉汽包排污水的浓缩结晶处理系统及方法。所述系统由汽包、排污控制阀、增压泵、反应器进水控制阀、超临界水分离反应器、加热器、减压阀I、排盐控制阀、减压阀II和盐类收集装置组成。本发明在无外加任何催化剂的条件下，实现了盐、水的分离，同时实现了排污水的循环利用和能量的回收，为蒸汽锅炉连续排污水处理提供了一种绿色、无污染、高效的新方法。
【IPC分类】C02F1/02
【公开号】CN105439221
【申请号】CN201510994516
【发明人】张乃强, 岳国强, 许尧, 曹琦, 蒋东方, 朱忠亮, 吕法彬, 徐鸿
【申请人】华北电力大学
【公开日】2016年3月30日
【申请日】2015年12月25日