火电厂废水低温余热浓缩系统的制作方法

本实用新型属于火电厂废水处理技术领域，具体涉及一种火电厂废水低温余热浓缩系统。

背景技术：

石灰石-石膏湿法脱硫技术是目前火电厂应用最广泛的烟气脱硫技术。脱硫装置运行过程中定期排放大量废水，即脱硫废水。该废水具有悬浮物浓度高、无机盐及重金属离子浓度高等特点。

传统脱硫废水处理工艺化学加药法：常采用中和、沉淀、絮凝及浓缩与澄清的传统化学处理方法进行处理，其虽然能够减少重金属和悬浮物含量、酸度及需氧量，但是不能减少氯含量和总溶解固体，最终排放废水是高含盐废水，仍然对环境造成危害，处理后水中氯离子无法去除，难以进入系统回用，同时该法还存在工艺流程长、占地面积大、运行不稳定、水质不达标、污泥产量大等诸多缺点。

随着水资源短缺及环保压力不断加大，环保部门已要求燃煤机组逐步减排废水，最终实现废水零排放。采用化学加药法处理废水，已无法满足燃煤锅炉用户经济效益和日益苛刻的环保要求。目前，火电厂废水零排放的解决思路主要是通过热蒸发法把液固两相的废水中水分蒸发出去，盐分结晶得以分离，从而使得废水中的悬浮物、盐分等以固体形式进入固废处理的范畴。但是由于水分蒸发需要耗费巨大的能源，再加上脱硫废水中氯离子含量很高(达20000ppm)，所以设备投资很大、腐蚀严重，能耗巨大，给火电企业带来很大的成本压力和设备维护压力。这些成为制约火电厂废水零排的瓶颈，到目前为止，尚没有低成本、成熟的废水零排解决方案得以推广应用。

具体来说，目前几种主要的蒸发技术有：

(1)多效蒸发结晶工艺：多效蒸发将几个蒸发器串联运行的蒸发操作，使蒸汽热能得到多次利用，从而提高热能的利用率，多用于水溶液的处理。

(2)MVR蒸发结晶工艺：MVR蒸发器的原理是利用高能效蒸汽压缩机压缩蒸发产生的二次蒸汽，提高二次蒸汽的压力和温度，被提高热能的二次蒸汽打入加热器对原液再进行加热，受热的原液继续蒸发产生二次蒸汽，从而实现持续的蒸发状态。

上述两项技术(多效蒸发、MVR蒸发)都存在设备投资巨大、运行能耗巨大、设备腐蚀严重的缺点。更为严重的是，这两种蒸发方式为了防止废水中的Ca、Mg离子在受热面上结垢，需要预先加入置换药剂(如Na₂CO₃等)把Ca、Mg离子从废水中置换出来，这种置换的药剂费用很高。

(3)废水直接喷入烟道蒸发技术：将废水通过气液两相流喷嘴喷入除尘器前烟道内，废水中的水分完全蒸发，溶解盐结晶成为颗粒物被除尘器捕集。

这种蒸发方式虽然系统简单、投资和能耗都很低，但是对烟气温度的要求和对烟道内蒸发行程要求很高；若不满足蒸发条件，废水会以液态的方式进入电除尘器等下游设备而造成损坏，存在很大风险，国内少数电厂曾经做过中试装置，但现在基本已停运或拆除。

综上所述，要实现火电厂废水零排放的关键问题是降低能耗、降低设备结垢风险。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本实用新型的目的在于提供一种投资成本低、运行能耗低、能够避免设备结垢问题的火电厂废水低温余热浓缩系统。

为实现上述技术目的，本实用新型采用以下的技术方案：

火电厂废水低温余热浓缩系统，包括对锅炉所排放的烟气进行除尘的除尘器、对除尘后的烟气进行脱硫的脱硫吸收塔、存储脱硫吸收塔所产生废水的废水收集箱以及对废水收集箱内的废水进行预处理的预处理装置；还包括：

废水预热装置，利用除尘器与脱硫吸收塔之间烟道内的烟气热量对预处理后的废水进行预热；

蒸发浓缩塔，用于对预热后的废水进行低温蒸发，包括塔体，所述塔体内设置有与所述废水预热装置的废水出口连接的雾化装置，所述塔体内位于所述雾化装置的下方设置有若干填料层；所述塔体下部设置有空气入口，所述空气入口连接有鼓风机，所述塔体上部设置有空气出口；所述塔体底部设置有废水浓缩循环系统。

作为优选的技术方案，所述废水预热装置采用除盐水进行间接换热，其包括设置于所述预处理装置下游的废水预热器以及设置于除尘器与脱硫吸收塔之间的烟道内用于对废水预热器内的换热介质进行加热的烟气预热回收器；废水预热器内采用盘管换热方式，换热介质为管内流动的除盐水，除盐水流经布置在除尘器和脱硫塔之间的烟道内的烟气余热回收器，吸收温度在90～150℃的烟气热量而使自身加热到60～90℃后进入废水预热器，把热量传递给盘管外的废水，使得废水预热至40～60℃。

作为另一可选的技术方案，所述废水预热装置采用直接预热方式，预处理后的废水直接流经设置于除尘器与脱硫吸收塔之间的烟道内的盘管进行预热，此种方式需要严格控制废水的预热温度(40～50℃)，预热温度过高会使Ca(HCO₃)₂和Mg(HCO₃)₂在盘管内受热分解而产生严重的Ca、Mg离子结垢。

作为优选，所述塔体内位于所述雾化装置的上方设置有除雾器。

作为优选，所述废水浓缩循环系统包括设置于所述塔体底部的废水浓缩槽，所述废水浓缩槽通过废水循环泵与所述雾化装置相连通，所述废水浓缩槽设置有浓废水出口。

由于采用上述技术方案，本火电厂废水低温余热浓缩系统具有至少以下有益效果：

(1)本实用新型利用除尘器和脱硫吸收塔之间烟道内的烟气余热预热废水，这部分烟气余热在火电厂属于无法进一步利用的废热，所以本实用新型的废水蒸发浓缩过程无需额外消耗热量，运行能耗很低。

(2)采用除盐水作为换热介质进行两次换热，使得废水在废水预热器内盘管外进行预热，同时控制预热温度在60℃以下，可以有效避免和解决Ca(HCO₃)₂、Mg(HCO₃)₂受热分解而产生的Ca、Mg离子结垢问题，所以无需进行Ca、Mg离子的Na盐置换，从而节省了大量的置换药剂(如Na₂CO₃等)费用。

(3)蒸发浓缩塔内填料层采用耐腐蚀的非金属材质，造价低廉，可以采取定期酸洗或更换的方式进行填料层的恢复。

(4)本系统不会对锅炉主体系统造成影响，即使在本系统检修或故障时，也不会对主机造成任何影响。

(5)系统整体设计简单、运行可靠，占地面积小，投资成本较低。

附图说明

以下附图仅旨在于对本实用新型做示意性说明和解释，并不限定本实用新型的范围。其中：

图1是本实用新型实施例一的系统结构示意图；

图2是本实用新型实施例一的工艺流程示意图；

图3是本实用新型实施例二的系统结构示意图；

图4是本实用新型实施例二的工艺流程示意图。

图中：1-除尘器；2-脱硫吸收塔；3-废水收集箱；4-预处理装置；5-废水预热装置；51-废水预热器；52-烟气余热回收器；53-盘管；6-蒸发浓缩塔；61-塔体；62-雾化装置；63-填料层；64-空气入口；65-鼓风机；66-空气出口；67-除雾器；68-废水浓缩槽；69-废水循环泵。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，进一步阐述本实用新型。在下面的详细描述中，只通过说明的方式描述了本实用新型的某些示范性实施例。毋庸置疑，本领域的普通技术人员可以认识到，在不偏离本实用新型的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，附图和描述在本质上是说明性的，而不是用于限制权利要求的保护范围。

实施例一

如图1和图2所示，火电厂废水低温余热浓缩系统，包括对锅炉所排放的烟气进行除尘的除尘器1(可以采用电除尘器)、对除尘后的烟气进行脱硫的脱硫吸收塔2、存储脱硫吸收塔2所产生废水的废水收集箱3以及对废水收集箱3内的废水进行预处理的预处理装置4；其中，所述除尘器、脱硫吸收塔、预处理装置可以采用现有技术中公知常用设备实现其相应功能，在此不再赘述；还包括：

废水预热装置5，其利用除尘器1与脱硫吸收塔2之间烟道内的烟气热量对预处理后的废水进行预热；本实施例中，所述废水预热装置5包括设置于所述预处理装置4下游的废水预热器51以及设置于除尘器1与脱硫吸收塔2之间的烟道内用于对废水预热器51内的换热介质进行加热的烟气预热回收器52；本实施例采用除盐水进行间接换热，废水预热器51内采用盘管换热方式，换热介质为管内流动的除盐水，除盐水流经布置在除尘器1和脱硫塔2之间的烟道内的烟气余热回收器52，吸收温度在90～150℃的烟气热量而使自身加热到60～90℃后进入废水预热器，把热量传递给盘管外的废水，使得废水预热至40～60℃，利于强化后续废水的蒸发效果；

蒸发浓缩塔6，用于对预热后的废水进行低温蒸发，包括塔体61，所述塔体61内设置有与所述废水预热装置5的废水出口连接的雾化装置62，雾化装置62根据处理的废水量不同，可以选取压力式雾化喷嘴、旋转雾化器等装置，通过废水雾化可以强化蒸发效果；所述塔体61内位于所述雾化装置62的下方设置有若干填料层63，能够进一步增大气液接触面积以增加蒸发效率；所述塔体61内位于所述雾化装置62的上方设置有除雾器67；所述塔体61下部设置有空气入口64，所述空气入口64连接有鼓风机65，所述塔体61上部设置有空气出口66；所述塔体61底部设置有废水浓缩循环系统；所述废水浓缩循环系统包括设置于所述塔体61底部的废水浓缩槽68，所述废水浓缩槽68通过废水循环泵69与所述雾化装置62相连通，所述废水浓缩槽68设置有浓废水出口。

参考图2，采用以上所述浓缩系统对火电厂废水进行浓缩的方法，主要包括如下步骤：

步骤一、火电厂锅炉排放的烟气经过除尘器1去除烟气中大部分粉尘后进入脱硫吸收塔2，在脱硫吸收塔2中采用湿法去除烟气中大部分SO₂后净化排放，湿法脱硫产生的废水进入废水收集箱3收集存储，然后经过预处理装置4进行中和、沉淀、絮凝、澄清等一系列处理，去除废水中大部分重金属、悬浮物等污染物，并调整pH值；

步骤二、经过预处理的废水进入废水预热器51内，废水预热器51采用盘管换热方式，换热介质为管内流动的除盐水，除盐水流经布置在除尘器1和脱硫塔2之间的烟道内的烟气余热回收器52，吸收温度在90～150℃的烟气热量而使自身加热到60～90℃后进入废水预热器51，把热量传递给盘管外的废水，使得废水预热至40～60℃；

步骤三、经过预热后的废水进入蒸发浓缩塔6内进行低温蒸发，热废水经过雾化装置62形成粒径为100～300um的液滴，空气由鼓风机65经空气入口64由蒸发浓缩塔下部进入，自下而上流经填料层63，在填料层表面与热废水进行强烈的传热传质过程，废水表面由于水蒸气分压梯度发生低温蒸发，水由废水中液相进入空气中的气相，从而使得废水得到浓缩，同时空气得以增湿；同理，空气与雾化后的废水液滴充分接触蒸发同样使得废水得到浓缩、空气得以增湿；增湿后的空气经过除雾器67除去空气中夹带的细小液滴，从而使净化后的空气由空气出口排出；

步骤四、经过浓缩后的废水进入废水浓缩槽68，并由废水循环泵69重新打入蒸发浓缩塔6内进行再次蒸发浓缩，当废水浓缩槽68内的废水浓度达到设定值时，由浓废水出口排入后续的废水处理系统，从而达到废水浓缩的目的。

实施例二

如图3和图4所示，本实施例中火电厂废水低温余热浓缩系统与实施例一结构原理基本相同，相同之处不再进行赘述，其唯一区别在于：

本实施例中，所述废水预热装置5采用直接预热的方式，即经过中和、沉淀、絮凝、澄清等预处理后的废水直接流经设置于除尘器1与脱硫吸收塔2之间的烟道内的盘管53进行预热，然后再进入蒸发浓缩塔内进行蒸发浓缩，但此种方式需要严格控制废水的预热温度(40～50℃)，预热温度过高会使Ca(HCO₃)₂和Mg(HCO₃)₂在盘管内受热分解而产生严重的Ca、Mg离子结垢问题。

以上所述仅为本实用新型示意性的具体实施方式，并非用以限定本实用新型的范围。任何本领域内的技术人员，在不脱离本实用新型的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本实用新型保护的范围。