[發(fā)明專利]一種利用煙氣余熱基于液柱蒸發(fā)的廢水濃縮系統(tǒng)及方法

在審

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• 申請日: 2017-01-24
• 公開（公告）號: CN106587239A
• 公開（公告）日: 2017-04-26
• 發(fā)明（設計）人: 吳華;馬春元;陳桂芳;楊德萍;劉曉;沈榮勝;洪永強
• 申請（專利權）人: 山東神華山大能源環(huán)境有限公司;山東大學
• 主分類號: C02F1/16
• 分類號: C02F1/16;C02F1/04;B01D53/14
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司37221
• 代理人: 張勇

技術領域

本發(fā)明涉及能源與環(huán)境領域，尤其涉及一種利用煙氣余熱基于液柱蒸發(fā)的廢水濃縮系統(tǒng)及方法。

背景技術

燃煤火電廠是我國工業(yè)用水的大戶，其用水量和排水量十分巨大，在工業(yè)用水中約40％用于燃煤火電廠，燃煤火電廠每年排水約占全國工業(yè)企業(yè)排放量的10％。隨著水資源的日益緊張和環(huán)保要求的日趨嚴格,燃煤發(fā)電廠的節(jié)水減污勢在必行。燃煤發(fā)電廠廢水的零排放可以最少的利用水資源,最大限度的減少或者不進行污水外排,具有良好的環(huán)境效益和經(jīng)濟效益。實現(xiàn)廢水零排放，最終需要廢水固化，固化工藝包括機械蒸汽再壓縮(MVR)及高溫煙氣噴霧蒸發(fā)，其投資及運行成本均與廢水處理量直接相關。

廢水MVR蒸發(fā)結晶工藝在國內外已經(jīng)得到了廣泛研究及實際應用，利用蒸發(fā)器中產生的二次蒸汽，經(jīng)壓縮機壓縮，壓力、溫度升高，熱焓增加，然后送到蒸發(fā)器的加熱室當作加熱蒸汽使用，進行待蒸發(fā)料液的加熱，而加熱蒸汽本身則冷凝成水。蒸汽潛熱得到充分利用，同時回收冷凝水，水中鹽分實現(xiàn)固化回收。該技術成熟可靠，但是投資費用及處理成本高，一般與廢水濃縮工藝結合應用，同時MVR蒸發(fā)系統(tǒng)對水質要求較高。

目前，燃煤電廠廢水的處理工藝中，利用高溫煙氣噴霧蒸發(fā)燃煤電廠廢水逐漸受到關注，即將噴霧蒸發(fā)技術用于濕法煙氣燃煤電廠廢水的深度處理，在鍋爐尾部煙道空氣預熱器與除塵器之間的區(qū)域設置霧化噴嘴，將燃煤電廠廢水泵送到霧化噴嘴內，噴入并分散到高溫煙氣環(huán)境中，吸收煙氣熱量后，廢水霧化液滴蒸發(fā)為水蒸汽并隨煙氣一起排放，原廢水中的干灰和固體物則懸浮在煙氣中并進入到電除塵器被電極捕捉，最后隨飛灰一起外排。但是在高溫煙氣噴霧蒸發(fā)過程中，高溫煙氣的提取，損失了部分鍋爐效率，增加了電廠的煤耗，提取高溫煙氣的量取決于噴入的廢水量。

無論是MVR技術還是高溫煙氣噴霧蒸發(fā)技術，其投資及運行成本均與廢水處理量直接相關，實現(xiàn)廢水的濃縮是十分必要的。目前的主流濃縮技術是反滲透膜技術，反滲透膜的運行對廢水的水質要求較高。燃煤電廠廢水中鈣鎂離子高，需通過絮凝沉淀、pH值調節(jié)、離子交換樹脂等工藝實現(xiàn)廢水的除硬，其預處理費用非常高。另一方面，燃煤電廠煙氣余熱尚未得到充分利用，若能利用煙氣余熱實現(xiàn)廢水濃縮，將大大降低廢水零排放的成本。

發(fā)明內容

本發(fā)明第一目的是提供一種利用煙氣余熱基于液柱蒸發(fā)的廢水濃縮系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過設置蒸發(fā)塔，蒸發(fā)塔內采取液柱蒸發(fā)的方式，不存在換熱面結垢等問題，無需預處理，克服了噴霧蒸發(fā)中噴嘴易堵塞、壁面積灰等問題。

本發(fā)明第二目的是提供一種利用煙氣余熱基于液柱蒸發(fā)的廢水濃縮方法，該方法中燃煤電廠廢水在煙氣余熱下蒸發(fā)濃縮，可以大大降低廢水的處理量，節(jié)約成本；煙氣吸收部分水分后進入脫硫系統(tǒng)，機組可以降低脫硫用水補水量；進入脫硫系統(tǒng)的煙氣溫度降低，可以提高脫硫效率。

為了達成上述目的，本發(fā)明提供的第一個技術方案：

一種利用煙氣余熱基于液柱蒸發(fā)的廢水濃縮系統(tǒng)，包括：

蒸發(fā)塔，蒸發(fā)塔設于脫硫塔進氣端的一側且與脫硫塔連通；蒸發(fā)塔內設置噴淋區(qū)，噴淋區(qū)包括若干個豎直設置的用于噴射廢水的液柱噴孔，煙氣從蒸發(fā)塔的煙氣入口進入同與煙氣垂直或相交的被液柱噴孔噴射的廢水傳熱傳質，廢水吸收熱量蒸發(fā)產生水蒸氣進入煙氣中，通過蒸發(fā)塔煙氣出口流出進入脫硫塔內，液柱噴孔與廢水儲存池連接，蒸發(fā)塔與廢水儲存池連接蒸發(fā)后的廢水進入廢水儲存池實現(xiàn)廢水循環(huán)濃縮，或蒸發(fā)后的廢水直接從蒸發(fā)塔排出。

該廢水濃縮系統(tǒng)中，煙氣與廢水傳熱傳質降溫增濕，利用煙氣余熱，廢水通過換熱提取熱量，蒸發(fā)成水蒸汽，廢水由此被濃縮，同時煙氣溫度降低，極大的利用了煙氣余熱，避免了熱能浪費，部分SO₂會被吸收；通過煙氣與液柱噴孔噴射的廢水水柱垂直接觸，可降低壓力損失，煙氣在蒸發(fā)塔內吸收部分水分后進入脫硫系統(tǒng)，機組可以降低脫硫用水補水量；進入脫硫系統(tǒng)的煙氣溫度降低，可進一步提高脫硫效率；此外，在蒸發(fā)塔內，煙氣釋放熱量溫度降低同時吸收水分，液柱吸收熱量蒸發(fā)，即液柱表面升溫蒸發(fā)和煙氣降溫增濕過程。回收利用煙氣余熱用于燃煤電廠廢水的液柱蒸發(fā)濃縮，取得了顯著的節(jié)能效果和經(jīng)濟效益，避免了常規(guī)水處理中的預處理問題，克服了噴嘴易堵塞、壁面積灰等問題。

其中，為了在蒸發(fā)塔內增加煙氣與廢水的接觸面積，所述蒸發(fā)塔的兩端尺寸小于蒸發(fā)塔中部的尺寸，蒸發(fā)塔可由脫硫塔前煙道改造而成，也可通過旁路實現(xiàn)。

所述液柱噴孔設于所述噴淋區(qū)的底部，這樣液柱噴孔噴射的廢水朝上噴出后又自由落體，增大廢水與煙氣的接觸時間及接觸面積。若煙氣與液柱噴孔相交設置，相交的角度在60°～120°之間。