CN107954560A - 蒸汽再压缩蒸发浓缩联合烟道喷雾技术处理废水的工艺 - Google Patents
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Abstract
一种蒸汽再压缩蒸发浓缩联合烟道喷雾技术处理废水的工艺，先将废水除固体悬浮物及钙，然后经过滤后用送水泵将废水送入原水箱，再经原水泵及原水过滤器送至预热器加热，废水经初步预热后进入加热器下部管箱内加热但不蒸发，再进入气液分离器内进行闪蒸产生足够的蒸汽后被吸入蒸汽压缩机，经蒸汽压缩机压缩升温的二次蒸汽作为新热源送入加热器壳侧释放潜热，启动蒸汽门关闭，实现自循环蒸发传热，气液分离器内没有被蒸发的废水在下部椎体侧引出，被循环泵再次送入加热器内循环吸热，经多次循环蒸发后，浓废水从气液分离器底部一路被排入浓水箱后送至烟道喷雾蒸发，另一路被排入原水箱调节水平衡，本发明适用于火电厂废水的处理。
Description
技术领域
本发明属于废水处理技术领域，具体涉及到一种蒸汽再压缩蒸发浓缩联合烟道喷雾技术处理废水的工艺，用于火力发电厂废水零排放处理。
背景技术
MVR是机械式蒸汽再压缩技术(mechanical vapor recompression)的简称，是利用蒸发系统自身产生的二次蒸汽及其能量，将低品位的蒸汽经压缩机的机械做功提升为高品位的蒸汽热源。如此循环向蒸发系统提供热能，从而减少对外界能源的需求的一项节能技术。MVR技术从2007年起开始从北美和欧洲进入中国市场，主要应用在食品深加工、奶制品行业、工业废水处理和饮料等行业。MVR技术优势:由于二次蒸汽不断被压缩循环作为加热热源，使单位吨耗降低，节能效果明显；由于蒸发温度低，产品停留时间短，常被用于热敏物料的蒸发浓缩；整体占地面积少，自动化程度高，操作成本低；工艺简单，容易检修；公用配套工程少，工程投资小。
我国发电装机容量中火电约占80％左右，已突破10亿千瓦，火电机组以燃煤为主，随着装机容量的大幅增长，火电耗煤量比逐步增长。煤炭作为一种低品位化石能源，其煤炭中灰分及硫含量较高。我国排放的SO2约90％来自于燃煤，酸沉降污染危害生态系统和公众健康。随着国家环保政策的日益严格，大部分在役火电机组和新建火电机组都配备了烟气脱硫装置，保证锅炉烟气达标排放。目前，燃煤电厂烟气脱硫装置应用最广泛的是石灰-石膏湿法脱硫工艺，该工艺的主要副产物是脱硫石膏和脱硫废水，其脱硫废水含有大量的杂质，如悬浮物、无机盐离子、重金属离子等，脱硫废水需要水质处理达标才能回收或排放。
除脱硫废水外，火电厂污水还包括工业冷却水排水、化学水处理系统酸碱再生污水、过滤器反洗污水、锅炉清洗污水、输煤冲洗和除尘污水、含油污水、冷却塔排污污水等。由于工业污水的种类多，各类污水的污染物种类、含量和排量不固定，致使工业污水的成分相当复杂，其主要污染物有：悬浮物、油、有机物和硫化物等，这类污水排入受纳水体将会引起不同程度的环境污染，造成生态破坏。
目前，水资源越来越紧缺，如果采用一定的工艺把脱硫废水及其它污水变成可循环利用的水资源，其产生的意义及产生的效益将不言而喻。脱硫废水处理工艺基本步骤无外乎中和、絮凝、沉淀和外排。近几年新开发了不少脱硫废水处理工艺，基本上包含预处理、浓缩、固化、回用或外排几个环节。浓缩有膜浓缩、MVR蒸发、MED蒸发、静电吸附等工艺，固化有自然蒸发结晶、蒸发塘、机械雾化蒸发、烟道喷雾蒸发、旁路烟气蒸发等，这类工艺各有优缺点。一些传统工艺设计复杂，设备故障率高、运行效果不理想、脱水效果不佳、污泥处理处置不方便、存在高盐废水外排现象等。如果这些问题得不到很好的解决，将严重影响各种脱硫废水处理工艺的工业应用。
目前还没有一种结构设计合理，运行成本低，运行稳定性高，能有效去除废水中的高盐分(含盐量15000mg/L～110000mg/L)、重金属离子和固体悬浮物等污染因子的脱硫废水处理装置。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术的缺陷,提供一种设计合理、结构简单、运行成本低、运行稳定性高、能有效去除废水中的高盐分和重金属离子以及固体悬浮物等污染因子的高效能的脱硫废水处理工艺。
解决上述技术问题采用的技术方案是：废水来水通过管道进入预处理系统的入口，预处理系统通过安装在管道上的送水泵与原水箱的入口a相连通，原水箱的出口b通过安装在管道上的原水泵与原水过滤器的入口相连通，原水过滤器的出口通过管道与预热器的冷端入口d相连通，预热器的冷端出口e通过管道与加热器的管侧入口h相连通，加热器的管侧出口i通过管道与气液分离器的入口r相连通，气液分离器的下部椎体侧出口s通过安装在管道上的循环泵与加热器的管侧入口p相连通；气液分离器出口t通过管道一路经阀门与浓水箱的入口相连通、另一路经阀门与原水箱入口c相连通；气液分离器蒸汽出口u通过管道与蒸汽压缩机入口相连通，蒸汽压缩机出口通过管道与加热器壳侧入口j相连通，启动蒸汽通过管道及阀门由加热器壳侧入口j进入加热器，加热器壳侧出口k通过安装在管道上的凝水泵与预热器的热端入口f相连通，预热器的热端出口g通过管道与冷凝水回收系统相连通；加热器的管侧出口m及壳侧出口n通过安装在管道上的真空泵与大气连通；浓水箱下部出口通过安装在管道上的雾化泵与浓水过滤器的入口相连通，浓水过滤器的出口通过管道与雾化装置相连通，压缩空气通过管道汇入雾化装置的入口处，雾化装置位于空预器之后、静电除尘器之前的烟道上。
本发明的预处理系统仅除去固体悬浮物及双碱法除去钙，镁不除去。
本发明的加热器、气液分离器、循环泵、蒸汽压缩机、凝水泵、真空泵组成强制循环蒸发浓缩系统，废水由循环泵自下而上打入，沿加热器内向上流动；废水在加热器内不蒸发，在气液分离器内闪蒸，蒸气在气液分离器内由上部排出，流体受阻落下，在气液分离器锥形底部被循环泵吸入，进入加热器列管内，继续循环；废水循环速度大小由循环泵调节，气液分离器上部设置有除沫装置,废水经加热器加热，在气液分离器内闪蒸产生足够的蒸汽后被吸入蒸汽压缩机，经蒸汽压缩机压缩升温提高热焓值后的二次蒸汽作为新热源送入加热器壳侧释放潜热，启动蒸汽门关闭，实现自循环蒸发传热。
本发明具有以下优点：
1、本发明工艺技术是一种高效能废水零排放处理技术。
2、预处理系统仅除去固体悬浮物及双碱法即氢氧化钠和碳酸钠除去钙、而镁不去除，由于MgCl2和MgSO4在20℃的溶解度都超过20％，且PH值小于8.0的时候，不会在蒸发结晶器中出现氢氧化镁沉淀，所以在去除硬度时，选择性去除钙硬度，不去除镁硬度，这样可以大幅度降低预处理药剂消耗，节约成本。
3、MVR强制循环蒸发浓缩系统用于处理高含盐量的脱硫废水，抗盐析、抗结垢、适应性强、易于清洗、蒸发量大、浓缩效率高，MVR强制循环蒸发浓缩系统可配置PLC系统，实现进水量、加热温度、出水浓度、清洗的自动控制及其它安全、报警等自动化控制。
4、喷雾蒸发处理技术设计可靠，压缩空气与浓废水以合适的气液两相比混合后雾化喷出，雾化液滴直径及液滴初速度都经优化设计，确保液滴在进入电除尘前被全部蒸干。应用喷雾蒸发处理技术后，烟气湿度适量增加，烟气温度适量下降，烟气仍处于不饱和状态，高于酸露点温度，不会对烟道和电除尘产生腐蚀，且烟气湿度的适量增加降低了烟气中灰的比电阻，可提高电除尘的效率，烟气温度的适量下降也降低了电除尘的冷却水耗；应用喷雾蒸发处理技术后，烟气中粉尘粒径增大，也提高了除尘效率；应用喷雾蒸发处理技术后，废水中的氯离子以颗粒物的形式被电除尘捕捉，克服了传统技术中氯离子在偏酸性水环境中腐蚀大的缺点，本工艺中喷雾蒸发处理的浓缩水量小，以300MW的火电厂为例，喷雾处理浓水量小于2吨/小时，对电除尘除灰有益无害。
本发明专利工艺设计合理，其废水处理量大、功效高、运行成本低、维护量少，优于传统脱硫废水处理工艺，适用于火电厂石灰-石膏湿法脱硫废水的处理，也适用于火电厂其它废水的处理。
附图说明
图1是本发明一个实施例的结构示意图。
图中：1、原水箱；2、送水泵；3、预处理系统；4、蒸汽压缩机；5、气液分离器；6、循环泵；7、加热器；8、真空泵；9、凝水泵；10、预热器；11、雾化装置；12、浓水过滤器；13、原水过滤器；14、雾化泵；15、浓水箱；16、原水泵。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明，但本发明不限于这些实施例。
实施例1
在图1中，本发明蒸汽再压缩蒸发浓缩联合烟道喷雾技术处理废水的工艺，废水来水通过管道进入预处理系统3的入口，本实施例的预处理系统3仅除去固体悬浮物及双碱法除去钙，镁不除去，由于MgCl2和MgSO4在20℃的溶解度都超过20％，且PH值小于8.0的时候，不会在蒸发结晶器中出现氢氧化镁沉淀，所以在去除硬度时，选择性去除钙硬度，不去除镁硬度，这样可以大幅度降低预处理药剂消耗，节约成本；预处理系统3通过安装在管道上的送水泵2与原水箱1的入口a相连通，原水箱1的出口b通过安装在管道上的原水泵16与原水过滤器13的入口相连通，原水过滤器13的出口通过管道与预热器10的冷端入口d相连通，预热器10的冷端出口e通过管道与加热器7的管侧入口h相连通，加热器7的管侧出口i通过管道与气液分离器5的入口r相连通，气液分离器5的下部椎体侧出口s通过安装在管道上的循环泵6与加热器7的管侧入口p相连通；气液分离器5出口t通过管道一路经阀门与浓水箱15的入口相连通、另一路经阀门与原水箱1入口c相连通；气液分离器5蒸汽出口u通过管道与蒸汽压缩机4入口相连通，蒸汽压缩机4出口通过管道与加热器7壳侧入口j相连通，启动蒸汽通过管道及阀门由加热器7壳侧入口j进入加热器7，加热器7壳侧出口k通过安装在管道上的凝水泵9与预热器10的热端入口f相连通，预热器10的热端出口g通过管道与冷凝水回收系统相连通，本实施例的气液分离器5上部设置有除沫装置；加热器7的管侧出口m及壳侧出口n通过安装在管道上的真空泵8与大气连通；本实施例的加热器7、气液分离器5、循环泵6、蒸汽压缩机4、凝水泵9、真空泵8组成强制循环蒸发浓缩系统，废水在设备内的循环主要依靠外加动力强制流动，循环速度一般可达1.0-5米/秒，传热效率和生产能力较大；废水由循环泵6自下而上打入，沿加热器7内向上流动；废水在加热器7内不蒸发，在气液分离器5内闪蒸，蒸气在气液分离器5内由上部排出，流体受阻落下，在气液分离器5锥形底部被循环泵6吸入，进入加热器7列管内，继续循环；废水循环速度大小由循环泵6调节，气液分离器5上部设置有除沫装置,废水经加热器7加热，在气液分离器5内闪蒸产生足够的蒸汽后被吸入蒸汽压缩机4，经蒸汽压缩机4压缩升温提高热焓值后的二次蒸汽作为新热源送入加热器7壳侧释放潜热，启动蒸汽门关闭，实现自循环蒸发传热，废水在外力的作用下以高的流速运行时，就降低了结垢速率，增强了废水的湍流状态，同时在出口端保证一定量的压力，可以达到防止废水在加热器7内被蒸发的目的。强制循环蒸发浓缩系统用于处理高含盐量的脱硫废水，抗盐析、抗结垢、适应性强、易于清洗、蒸发量大、浓缩效率高，强制循环蒸发浓缩系统可配置PLC系统，实现进水量、加热温度、出水浓度、清洗的自动控制及其它安全、报警等自动化控制。
浓水箱15下部出口通过安装在管道上的雾化泵14与浓水过滤器12的入口相连通，浓水过滤器12的出口通过管道与雾化装置11相连通，压缩空气通过管道汇入雾化装置11的入口处，雾化装置11位于空预器之后、静电除尘器之前的烟道上，将浓水经雾化泵14送至雾化装置11与压缩空气以一定的气液两相比混合，雾化后垂直于烟气流向喷入烟道内，雾化液滴吸收烟道烟气余热后蒸发，随烟气排放，脱硫废水中的固体物和烟道流灰一起进入静电除尘器，被电极捕捉，随灰一起外排，雾化装置11的可拆卸雾化杆及雾化喷咀以探针的形式垂直于烟道两侧壁均匀布置，可方便在烟道外拆除并更换。
本发明的工作原理如下：
先将废水在预处理系统3除去固体悬浮物及双碱法除去钙、而镁不去除，将PH调为小于8，然后经过滤后用送水泵2将废水送入原水箱1；原水箱1内废水经原水泵16及原水过滤器13送至预热器10加热，废水经初步预热后进入加热器7下部管箱内，由下而上在换热器7内部被壳侧的蒸汽加热升温但不蒸发，由加热器7上部管箱出水口进入气液分离器5内进行闪蒸；气液分离器5内没有被蒸发的废水在下部椎体侧引出，被循环泵6再次送入加热器7的换热管内循环吸热，经多次循环蒸发后，浓废水从气液分离器5底部一路被排入浓水箱15、另一路被排入原水箱1调节水平衡，液体循环速度大小由循环泵6调节。在设备最初启动时，加热器7壳侧内的蒸汽来源于外部的启动蒸汽，其可以是汽轮机的五段、六段或七段抽汽，也可以是汽包炉的连排扩容器内蒸汽或其他，启动蒸汽由加热器7壳侧上部引入，经传热给列管内废水降温冷凝后在壳侧下部出口经凝水泵9送入预热器10作为热源再次散热降温后排出回用，而废水经加热器7加热，在气液分离器5内闪蒸产生足够的蒸汽后被吸入蒸汽压缩机4，经蒸汽压缩机4压缩升温提高热焓值后的二次蒸汽作为新热源送入加热器7壳侧释放潜热，此时，启动蒸汽门关闭，如此实现自循环蒸发传热，在加热器7的管侧顶部及壳侧中部设有抽真空口，一起连接真空泵8，抽真空的目的是保证列管内充满水不被干烧，且避免废水在加热器7内蒸发，促使加热器7壳侧内蒸汽均匀分布；气液分离器5的上部蒸汽出口下设有除沫装置，以避免泡沫进入蒸汽压缩机4，浓水箱15的废水经雾化泵14及浓水过滤器12汇入压缩空气进入雾化装置11，经雾化装置11喷咀送入位于空预器后、静电除尘器前的烟道段进行喷雾蒸发，干燥的颗粒与烟气一起进入电除尘器，随粉尘一起被捕集，随灰一起外排。
Claims (3)
1.一种蒸汽再压缩蒸发浓缩联合烟道喷雾技术处理废水的工艺，其特征在于：废水来水通过管道进入预处理系统的入口，预处理系统通过安装在管道上的送水泵与原水箱的入口a相连通，原水箱的出口b通过安装在管道上的原水泵与原水过滤器的入口相连通，原水过滤器的出口通过管道与预热器的冷端入口d相连通，预热器的冷端出口e通过管道与加热器的管侧入口h相连通，加热器的管侧出口i通过管道与气液分离器的入口r相连通，气液分离器的下部椎体侧出口s通过安装在管道上的循环泵与加热器的管侧入口p相连通；气液分离器出口t通过管道一路经阀门与浓水箱的入口相连通、另一路经阀门与原水箱入口c相连通；气液分离器蒸汽出口u通过管道与蒸汽压缩机入口相连通，蒸汽压缩机出口通过管道与加热器壳侧入口j相连通，启动蒸汽通过管道及阀门由加热器壳侧入口j进入加热器，加热器壳侧出口k通过安装在管道上的凝水泵与预热器的热端入口f相连通，预热器的热端出口g通过管道与冷凝水回收系统相连通；加热器的管侧出口m及壳侧出口n通过安装在管道上的真空泵与大气连通；浓水箱下部出口通过安装在管道上的雾化泵与浓水过滤器的入口相连通，浓水过滤器的出口通过管道与雾化装置相连通，压缩空气通过管道汇入雾化装置的入口处，雾化装置位于空预器之后、静电除尘器之前的烟道上。
2.根据权利要求1所述的蒸汽再压缩蒸发浓缩联合烟道喷雾技术处理废水的工艺，其特征在于：所述的预处理系统仅除去固体悬浮物及双碱法除去钙，镁不除去。
3.根据权利要求1所述的蒸汽再压缩蒸发浓缩联合烟道喷雾技术处理废水的工艺，其特征在于：所述的加热器、气液分离器、循环泵、蒸汽压缩机、凝水泵、真空泵组成强制循环蒸发浓缩系统，废水由循环泵自下而上打入，沿加热器内向上流动；废水在加热器内不蒸发，在气液分离器内闪蒸，蒸气在气液分离器内由上部排出，流体受阻落下，在气液分离器锥形底部被循环泵吸入，进入加热器列管内，继续循环；废水循环速度大小由循环泵调节，气液分离器上部设置有除沫装置,废水经加热器加热，在气液分离器内闪蒸产生足够的蒸汽后被吸入蒸汽压缩机，经蒸汽压缩机压缩升温提高热焓值后的二次蒸汽作为新热源送入加热器壳侧释放潜热，启动蒸汽门关闭，实现自循环蒸发传热。
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