表面气流强制蒸发浓缩式电厂废水处理装置的制作方法

本实用新型属于火电厂废水处理技术领域，具体涉及一种表面气流强制蒸发浓缩式电厂废水处理装置。

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系统简单可靠、运行能耗低、废水处理效果好的表面气流强制蒸发浓缩式电厂废水处理装置。

为实现上述技术目的，本实用新型采用以下的技术方案：

表面气流强制蒸发浓缩式电厂废水处理装置，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烟气脱硫塔、存储烟气脱硫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；还包括设置于除尘器与烟气脱硫塔之间的烟道内的表面蒸发浓缩装置；

所述表面蒸发浓缩装置包括液膜分布管，所述液膜分布管的上部设置有原废水进口，所述液膜分布管的底部开设有布水孔或布水槽；所述液膜分布管的下方倾斜设置有两层以上首尾依次相接的表面蒸发板，最下层所述表面蒸发板的尾端设置有废水收集槽，所述废水收集槽设置有浓废水出口。

作为优选的技术方案，上层表面蒸发板的尾端与下层表面蒸发板的首端之间设置有废水再分布器。

作为优选的技术方案，所述废水再分布器为两个侧挡板和一个底板构成的凹槽状，且外侧挡板的高度高于内侧挡板的高度。

作为优选，所述废水收集槽呈倾斜状布置，且所述废水收集槽远离所述浓废水出口的一端高于靠近所述浓废水出口的一端。

由于采用上述技术方案，本实用新型具有至少以下有益效果：

(1)本实用新型利用除尘器和烟气脱硫塔之间烟道内的烟气余热蒸发废水，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)烟道内烟气温度为90～150℃，绝对湿度约6～9％，烟气流速约为15m/s，属于高温高速低湿度气流，横掠液面造成的蒸发速率较快，通过设置合理的表面蒸发板数量，可以控制单位时间的蒸发量，从而控制废水的浓缩倍率。

(3)控制废水在表面蒸发板上的预热温度和浓缩的溶解盐浓度在允许值以下，可以有效避免Ca(HCO₃)₂和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。

(4)液膜分布管、表面蒸发板、废水再分布器、废水收集槽等与废水直接接触的部件宜采用2205钢材质，可以保证在高温、高氯离子浓度工况下的稳定性。同时，为清除蒸发板表面的少量结垢，可采用定期酸洗的方式。

(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的系统结构示意图；

图2是图1中A-A向的放大结构示意图；

图3是图1中B-B向的放大结构示意图。

图中：1-除尘器；2-烟气脱硫塔；3-废水收集箱；4-预处理装置；5-表面蒸发浓缩装置；51-液膜分布管；52-原废水进口；53-表面蒸发板；54-废水收集槽；55-浓废水出口；56-废水再分布器；6-废水泵。

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。

如图1所示，表面气流强制蒸发浓缩式电厂废水处理装置，包括对锅炉所排放的烟气进行除尘的除尘器1、对除尘后的烟气进行脱硫的烟气脱硫塔2、存储烟气脱硫塔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；还包括设置于除尘器1与烟气脱硫塔2之间的烟道内的表面蒸发浓缩装置5。

火电厂锅炉排放的烟气经过除尘器1(电除尘器)去除烟气中大部分粉尘后进入烟气脱硫塔2，在脱硫塔中去除烟气中大部分SO₂后得以净化排放，脱硫系统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。预处理过的废水经废水泵6进入表面蒸发浓缩装置5中进行浓缩。表面蒸发浓缩装置5布置在除尘器1和烟气脱硫塔2之间的烟道中，此处烟道截面为矩形，烟道内烟气温度为90～150℃，绝对湿度约6～9％，烟气流速约为15m/s。进入表面蒸发浓缩装置5的废水温度为常温，废水含盐浓度约为5％。在此条件下，废水液膜表面与高温高速的烟气流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蒸发，水由废水中液相进入烟气中的气相，从而使得废水得到浓缩，同时空气得以增湿。

参考图2和图3，所述表面蒸发浓缩装置5包括液膜分布管51，所述液膜分布管51的上部设置有原废水进口52，所述液膜分布管51的底部开设有布水孔或布水槽；所述液膜分布管51的下方倾斜设置有两层以上(本实施例中以三层为例)首尾依次相接的表面蒸发板53，表面蒸发板53一端固定在矩形烟道的边壁，并向下倾斜一定的角度α(α的大小由烟道内表面蒸发板的数量确定，表面蒸发板数量根据所需的蒸发面积计算确定)；最下层所述表面蒸发板53的尾端设置有废水收集槽54，所述废水收集槽54设置有浓废水出口55。

上层表面蒸发板的尾端与下层表面蒸发板的首端之间设置有废水再分布器56，通过废水再分布器56能够消除上一表面蒸发板表面废水流动不均匀性对下一表面蒸发板废水流入均匀性的影响，使得废水得以重新均布。本实施例中，所述废水再分布器56为两个侧挡板和一个底板构成的凹槽状，且外侧挡板的高度高于内侧挡板的高度，这样一来，上层表面蒸发板流下的废水在凹槽内汇集得以缓冲，再由内侧挡板端溢流至下一表面蒸发板。

另外，所述废水收集槽54最好呈倾斜状布置，且所述废水收集槽54远离所述浓废水出口55的一端高于靠近所述浓废水出口55的一端，这样利于进入废水收集槽54的废水在重力作用下由浓废水出口55流出。

其中，液膜分布管、表面蒸发板、废水再分布器、废水收集槽等与废水直接接触的部件最好采用2205钢材质，可以保证在高温、高氯离子浓度工况下的稳定性。同时，为清除蒸发板表面的少量结垢，可采用定期酸洗的方式。

参考图2，废水表面蒸发浓缩的工艺流程如下：废水先由原废水进口52进入液膜分布管51，废水从液膜分布管51下部流出并均匀的分布在表面蒸发板53的上沿，均布在表面蒸发板53上的废水液膜在重力的作用下自上而下附着在板表面均匀流动至表面蒸发板下端的废水再分布器56，废水再分布器56使得废水得以重新均布。按照如上所述的布置规则，在矩形烟道内首尾连接布置若干块表面蒸发板53(蒸发板数量根据所需的蒸发面积计算确定)，在最下层表面蒸发板53尾端设置废水收集槽54，废水收集槽54的布置与水平方向存在一定倾斜夹角，使得进入收集槽的废水在重力作用下由浓废水出口55流出。

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。