一种燃煤电厂脱硫废水零排放处理工艺和设备

摘要

本发明公开了一种燃煤电厂脱硫废水零排放处理工艺和设备，所述处理设备包括废水蒸发浓缩单元和废水喷雾干燥单元；所述废水蒸发浓缩单元包括依次连通的废水调节池、废水蒸发器和结晶沉淀池；所述废水蒸发器设有进风口以引入燃煤电厂的间冷塔内的热空气作为蒸发浓缩的热源；所述废水喷雾干燥单元包括喷雾干燥塔；喷雾干燥塔设引风管道以引入烟气作为喷雾干燥的热源。本发明工艺流程短，设备投资低，运行成本低，无二次固废处理问题，可完全解决燃煤电厂脱硫废水零排放。

说明书

技术领域

本发明属于脱硫废水技术领域，具体涉及一种燃煤电厂脱硫废水零排放处理工艺和设备。

背景技术

燃煤电厂是我国工业用水大户，工业用水中约40％用于燃煤电厂。随着“水十条”、新环保法和水污染防治法的颁布实行，各地污水排放标准越来越严格工业废水的外排受到更加严格的控制，“废水零排放”在火电企业越来越多地被提及。我国早在2006年就已颁布《火力发电厂废水治理设计技术规程》，明确提出：火电厂的脱硫废水处理设施要单独设置，优先考虑处理回用，不设排放口，必须实现废水零排放。脱硫废水的治理与零排放控制成为火电企业环保工作的重要内容。

目前燃煤电厂脱硫废水零排放的主要技术路线通常包括废水软化预处理、分盐、膜浓缩、蒸发结晶等几个部分，不仅工艺流程长，而且投资大、运行费用高、产品盐品质低，具体问题主要体现在以下几个方面：

(1)现有技术路线为满足各单元不同进水水质要求、保障设备运行稳定性，需要对废水进行预处理，分盐处理，复杂的处理过程导致整体工艺流程长；

(2)由于现有技术工艺流程长，涉及处理单元多，设备类型多，因此设备整体投资大，平均每处理1m

(3)为防止设备结垢、影响设备工作效率和使用寿命，现有处理技术对脱硫废水中的钙、镁离子进行软化处理。脱硫废水中钙、镁离子含量极高，一般情况下钙离子在1000～2000mg/L，镁离子在4000～8000mg/L，在软化处理过程中需要投加大量软化药剂等进行去除，药剂成本高，一般达到30元/m

(4)在脱硫废水软化处理过程中，产生大量沉淀污泥，污泥成分较复杂，难以综合利用，因此带来污泥固废二次处理问题；

(5)现有技术副产品结晶盐通常为氯化钠、硫酸钠或二者混合物，工业盐品质难以保障，没有资源回用价值的结晶盐只能作为固废或危废处理。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提出一种利用电厂间冷塔内热空气作为主要热源，进行脱硫废水浓缩减量处理，然后利用锅炉烟气余热对尾水进行固化干燥处理，最终实现燃煤电厂脱硫废水零排放的处理工艺和设备。

本发明的技术方案是，提供一种燃煤电厂脱硫废水零排放处理设备，所述燃煤电厂包括间冷塔；所述处理设备包括废水蒸发浓缩单元和废水喷雾干燥单元；

所述废水蒸发浓缩单元包括依次连通的废水调节池、废水蒸发器和结晶沉淀池；所述废水蒸发器设有进风口以引入燃煤电厂的间冷塔内的热空气作为蒸发浓缩的热源；

所述废水喷雾干燥单元包括喷雾干燥塔；喷雾干燥塔设有引风管道以引入烟气作为喷雾干燥的热源。

燃煤电厂的间冷塔的热空气只有几十摄氏度(通常为40-50℃)，热值不高，现有技术也很难、也没有对其进行有效的利用。

脱硫废水零排放的问题是燃煤电厂一直致力于解决的技术难题，主要是因为废水的综合利用价值不高，而废水的处理又需要较大的投资和工艺成本。

本发明的间冷塔为间接冷却塔的简称，在我国西北地区，由于缺水，为节省水资源，常采用间接冷却塔。

本发明利用电厂的间冷塔内热空气作为主要热源，进行脱硫废水浓缩减量处理，处理后的脱硫废水浓缩液的体积只有原体积的10-20％，因此，大大地降低了再次处理的难度。再利用较高温度的烟气进行蒸发干燥即可实现完全汽化，可以实现零排放的目标。

本发明的喷雾干燥所引入的烟气，为燃煤电厂的烟气，只需要增强引风管道即可，烟气的温度需要可以使废水得以蒸发干燥。

作为本发明优选的技术方案，所述燃煤电厂包括脱硝反应器，所述喷雾干燥塔的引风管道与脱硝反应器的烟气管道连通。

从脱硝反应器出来的烟气温度较高，在300℃左右，属于中温烟气。通常这部分烟气需要经过换热实现余热利用。本发明将这部分烟气的一部分作为喷雾干燥的热源，以实现对浓缩液的蒸发干燥。

作为本发明优选的技术方案，所述废水喷雾干燥单元包括除尘器，所述喷雾干燥塔的排风管道与除尘器连通。除尘器优选为电除尘器。除尘器可选择原燃煤电厂已有的设备进行共用，即在原设备的基础上引一个气体管路即可。

作为本发明优选的技术方案，在废水调节池和废水蒸发器之间设有循环泵，使废水调节池内的脱硫废水进入废水蒸发器；和/或，所述结晶沉淀池位于废水蒸发器的下方。

作为本发明优选的技术方案，所述废水喷雾干燥单元包括缓冲池，缓冲池位于结晶沉淀池和喷雾干燥塔之间；和/或，所述废水蒸发器位于间冷塔内部。

作为本发明优选的技术方案，所述废水喷雾干燥单元包括高压泵，为喷雾提供动力；和/或，所述废水喷雾干燥单元包括空压机，为喷雾提供动力。

作为本发明优选的技术方案，所述废水蒸发器的顶部设有出风口，底部设有进风口，在出风口和进风口之间，由上至下依次设置风机、收水器、配水系统和填料层。

作为本发明优选的技术方案，在废水调节池和废水蒸发器之间设有循环泵，使废水调节池内的脱硫废水进入废水蒸发器；和/或，所述结晶沉淀池位于废水蒸发器的下方。

从废水蒸发器流出的废水直接进入到下方的结晶沉淀池，经过结晶沉淀，上清液可以全部或部分进入下一个处理单元，即废水喷雾干燥单元。另一部分上清液可以回流至废水调节池，以实现废水的进一步减量。

本发明还提供一种燃煤电厂脱硫废水零排放处理工艺，先利用燃煤电厂的间冷塔内的热空气作为热源对脱硫废水进行蒸发浓缩，得到浓缩液；再利用锅炉烟气作为热源对所述浓缩液进行喷雾干燥处理，即可实现脱硫废水的零排放。

作为本发明优选的技术方案，包括以下步骤：

(1)将脱硫废水进行调节后，利用燃煤电厂的间冷塔内的热空气作为热源对脱硫废水进行蒸发浓缩，得到浓缩液；所述浓缩液体积占所述脱硫废水体积的10-20％。

(2)将浓缩液进行结晶沉淀，经固液分离，得到结晶盐和上清液；

(3)利用锅炉烟气作为热源对所述上清液进行喷雾干燥，得到水蒸气和盐分，再经过除尘后将盐分收集，水蒸气回收利用。

作为本发明优选的技术方案，所述间冷塔内的热空气的温度为40-50℃(如45℃)；和或，所述锅炉烟气为脱硝反应器排出的烟气；优选地，所述锅炉烟气的温度为220-400℃(如260-340℃)。

为便于理解本发明，在某些较佳的实施例中，本发明的处理设备分为废水蒸发浓缩单元和废水喷雾干燥单元两部分。下面结合处理设备内的各装置和处理工艺进行详细说明。

废水蒸发浓缩单元主要由废水调节池、循环泵、废水蒸发器、结晶沉淀池等部分组成。其中废水蒸发器为主体部分，具体包括塔体、配水系统、风机、收水器等。

脱硫塔产生的脱硫废水排放至废水调节池，通过循环泵将废水送入废水蒸发器进行蒸发浓缩，废水蒸发器置于电厂间冷塔内的空地上，在废水蒸发器内，废水与热空气发生热质交换，进行充分热质交换后的饱和空气随间冷塔内其余热空气排出冷却塔。浓缩后废水进入结晶沉淀池，在结晶沉淀池内废水中饱和硫酸钙结晶析出，硫酸钙经结晶沉淀池底部排出并资源化利用。结晶沉淀池上清液可回流至废水调节池继续进行蒸发浓缩，或进入缓冲池。

废水调节池：主要进行脱硫废水的水量、水质调节。

结晶沉淀池：主要用于浓缩后废水的结晶盐析出，以及固液分离。

循环泵：主要用于废水的循环减量，将废水通入浓缩塔内进行循环减量。

废水蒸发器的塔体：主体采用方形结构，外围结构由特种防腐材料制造。

废水蒸发器的配水系统：它的作用是保证在一定水量变化范围内，将水均匀地分布到整个废水蒸发装置面上，以充分利用废水蒸发装置使水蒸发。

废水蒸发器的风机：废水蒸发器的塔体中的废水和空气的热交换主要靠通风设备来完成。浓缩塔中的通风机一般采用风量大而风压小的轴流式风机，根据废水量、废水浓缩量、热空气温度、相对湿度等确定风量和风压。风机的电动机多采用笼型封闭式电动机，应对其接线端子采取密封、防潮措施。

废水蒸发器的收水器：收水器的作用是拦截腐蚀性液滴，减少雾滴夹带；防止随空气上漂的水滴排出浓缩塔，减少由浓缩塔排出的湿空气所带出的水滴，降低废水的风吹失，减少对环境的影响。

废水蒸发器的填料层：配水系统将废水均匀的分布在填料上，废水在填料表面与热空气进行热交换，实现蒸发浓缩。

废水蒸发器：其作用是将进入蒸发塔的废水分离成细小的水滴或很薄的水膜，使水和空气进行充分接触(时间和空间)，增加水的蒸发效果。

经过废水蒸发浓缩单元处理后，脱硫废水水量可减量至原水量的10～20％，剩余尾水浓缩液含盐量可达20～30g/L。剩余尾水进入下一级废水喷雾干燥单元进行处理。

废水喷雾干燥单元主要由缓冲池、高压泵、空压机和喷雾干燥塔组成。其中喷雾干燥塔为主体部分，具体包括干燥塔体、雾化喷头、引风管道、整流挡板、排风管道等。

结晶沉淀池的部分上清液排入缓冲池内，进行水质稳定与调节，然后经高压泵送至喷雾干燥塔内，与空压机送入的压缩空气充分混合，形成雾化液滴。喷雾干燥塔抽取空气预热器前中温烟气(300℃左右)作为干燥热源；喷雾干燥塔与锅炉主烟道采用旁路设置，避免影响锅炉的稳定运行；脱硫废水浓缩液以双流体喷雾形式喷入干燥塔内，以达到良好的雾化效果；喷雾干燥塔内废水浓缩液在中温烟气条件下，被完全汽化干燥，废水中的盐类与粉煤灰结合形成共聚物；喷雾干燥塔出口汇入锅炉烟道电除尘器前，烟气中的粉煤灰以及盐类与粉煤灰结合形成共聚物经除尘装置一起进入灰仓。

缓冲池：主要进行浓缩尾水的水质、水量调节。

高压泵：将脱硫废水尾水高压输送至喷雾干燥塔内的双流体雾化喷头，并为废水雾化提供高压动力。

空压机：将空气压缩并输送至喷雾干燥塔内的双流体雾化喷头，为废水雾化提供高压动力。

喷雾干燥塔：实现脱硫废水尾水的干燥固化，在喷雾干燥塔内废水浓缩液在中温烟气条件下，被完全汽化干燥，废水中的盐类与粉煤灰结合形成共聚物。

喷雾干燥塔的塔体：圆柱形结构，塔内进行特种防腐处理。

引风管道：将空气预热器前中温烟气引入喷雾干燥塔内，为废水的汽化干燥提供热源。

整流挡板：对引入喷雾干燥塔内的中温烟气进行整流，以使得烟气气流稳定，与雾化液滴混合均匀。

排风管道：将完全喷雾干燥后的气体和盐分排出，在进入电除尘器前汇入烟道。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明工艺流程简短，减少了脱硫废水的软化预处理环节，整体投资费用低，本发明燃煤电厂脱硫废水零排放处理工艺和设备，处理流程简洁，在完全实现脱硫废水零排放处理的情况下，大幅减少废水处理设备的投资费用，预计每处理1m

2、本发明蒸发浓缩热源采用间冷塔内空气废热，达到以废治废目的，不增加系统煤耗，运行成本低。该处理工艺和设备充分利用间冷塔内空气废热作为废水蒸发热源，节能效果明显，该处理方法不需要对脱硫废水进行预处理和软化处理，大大节约软化药剂费用；废水浓缩直接运行成本低于8元/m

3、本发明所述工艺设施设置于间冷塔内，对锅炉主机系统运行不产生影响，从浓缩塔顶部出来的蒸发水随烟气进入间冷塔，一定程度降低了间冷塔的循环温度，间接提高了间冷塔换热效果。

4、该处理工艺和设备在废水蒸发浓缩过程中产生的结晶盐主要成分为石膏，可实现资源化利用；在废水喷雾干燥过程结晶盐与烟气中的粉煤灰形成共聚物，随粉煤灰进入灰仓一并处理；不存在固体物的二次处理问题。

5、该处理工艺和设备可降低脱硫装置入口烟温，进而减少脱硫装置的烟气蒸发水量，减少脱硫系统补水量；该处理方法可回收洁净冷凝水作为工业补水使用。

6、该处理工艺和设备与锅炉主烟道的旁路连通，在废水处理过程中有力的保障了锅炉系统的稳定运行。

附图说明

图1为本发明的一个实施例的燃煤电厂脱硫废水零排放处理设备示意图。

图2为本发明的一个实施例的废水蒸发浓缩单元的结构示意图。

图例说明：

11-废水调节池；12-废水蒸发器；13-结晶沉淀池；14-循环泵；

21-喷雾干燥塔；22-除尘器；23-高压泵；24-缓冲池；

120-出风口；121-风机；122-收水器；123-配水系统；124-填料层；125-进风口。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进行进一步的说明。

实施例

本实施例提供一种燃煤电厂脱硫废水零排放处理设备和处理工艺，该处理设备包括废水蒸发浓缩单元和废水喷雾干燥单元；其结构示意图如图1所示，图中的实线段代表管道，图1仅画出了废水蒸发浓缩单元和废水喷雾干燥单元中各装置之间相互连接的管路。废水蒸发浓缩单元的结构如图2所示，其中为清楚地显示废水蒸发浓缩单元与废水喷雾干燥单元的连接，图2中也画出了缓冲池24(属于废水喷雾干燥单元)。

如图1和图2所示，废水蒸发浓缩单元包括依次连通的废水调节池11、废水蒸发器12和结晶沉淀池13；所述废水调节池11设有调节池入口和调节池出口，用于导入和导出脱硫废水。所述废水蒸发器12设有进风口125、出风口120，用于引入热空气和排出水蒸气。

如图1所示，所述废水调节池11通过循环泵14与废水蒸发器12连通，具体来说，是废水调节池11的调节池出口与所述废水蒸发器12连通，使通过调节池入口进入废水调节池11的脱硫废水经过调解后泵送至废水蒸发器12进行蒸发浓缩。

如图1所示，废水蒸发器12与结晶沉淀池13连通，使脱硫废水经过废水蒸发器12的蒸发浓缩，得到的浓缩液进入结晶沉淀池13。结晶沉淀池13位于废水蒸发器12的下方，使浓缩液可以自流到结晶沉淀池13中。

结晶沉淀池13分别与废水调节池11和缓冲池24连通，具体来说，结晶沉淀池13内的浓缩液经过结晶沉淀，固液分离得到石膏(结晶产物)和上清液，石膏从结晶沉淀池13的底部排出，结晶沉淀池13分别与废水调节池11和缓冲池24连通，一部分上清液进入缓冲池24，然后进行废水喷雾干燥；另一部分上清液回流至废水调节池11，进一步实现废水的浓缩减量。在本发明的某些实施例中，可以不需要回流，全部的上清液均进入缓冲池24中，以进行喷雾干燥。

图2中，废水蒸发器12由上至下包括出风口120、风机121、收水器122、配水系统123、填料层124和进风口125。参考图2，箭头表示物料的运动方向，其中进风口125处的两个弯箭头表示间冷塔的热空气；结晶沉淀池13底部的弯箭头表示结晶盐(石膏)的排出；其他的箭头(直箭头)均表示废水的流动方向。

废水蒸发器12的进风口125可导入燃煤电厂的间冷塔的热空气，利用燃煤电厂的间冷塔的热空气的热量对废水蒸发器12内的脱硫废水进行蒸发浓缩。

如图1所示，废水喷雾干燥单元包括喷雾干燥塔21、除尘器22和高压泵23。缓冲池24内的浓缩液经过高压泵23加压后进入喷雾干燥塔21内进行喷雾干燥，干燥后的气体和盐进入除尘器22进行除尘，除尘得到的固体进入灰仓。其中除尘器22和灰仓在燃煤电厂的已有设备，只需要将喷雾干燥后的管路接入已有的除尘器22管路中。

喷雾干燥塔21包括引气管道和排气管道；喷雾干燥塔21的引气管道与燃煤电厂的脱硝反应器的烟气管道连通，使从脱硝反应器内出来的烟气(可以是部分烟气)作为喷雾干燥塔21的热源。

为节省场地，也为更好地利用间冷塔的热源，将废水蒸发器12布置在间冷塔内部。在某些实施例中，还可以将废水蒸发浓缩单元均布置在间冷塔的内部。