一种废水浓缩减量处理系统的制作方法

本发明涉及火力发电厂环保技术领域，尤其涉及一种火力发电厂废水浓缩减量处理系统。

背景技术：

在火力发电技术领域，95％燃煤机组采用“石灰石-石膏”法湿法脱硫工艺，为了维持脱硫系统的运行，需要排出废水。湿法脱硫废水是电厂废水零排放的难点，电厂废水零排放也主要指的是脱硫废水零排放。如何较低成本地处理这部分废水成为研究的重点。目前，新建燃煤电厂在环境影响评价阶段一律要求废水必须全部回用，不能外排。一些地区的已建电厂也已经要求要进行废水零排放处理。2017年1月环保部发布的《火电厂污染防治技术政策》中明确要求：“火电厂水污染防治应遵循分类处理、一水多用的原则。鼓励火电厂实现废水的循环使用不外排”。

湿法脱硫废水总盐量、氯离子、硬度、悬浮物、重金属含量都非常高，回用途径非常有限，处理难度也非常大。目前，一般采用“预处理(化学软化+分离)+浓缩(膜浓缩/热法浓缩)+固化(蒸发结晶/烟道蒸发)”的处理工艺，工艺流程长，运行难度大，投资和运行费用非常高。

为了实现废水膜浓缩或热法浓缩减量，一般都需要对废水进行预处理。而预处理加药成本高，系统复杂，自动化程度低。热法浓缩(主要为多效闪蒸蒸发器或机械压缩再循环蒸发器)需要对废水进行加热，导致换热面容易结垢。为了避免换热面的结垢，又需要对来水进行深度预处理。膜法浓缩普遍存在着污堵问题，为提高可靠性需提高预处理水平，预处理要求高于热法浓缩。因此，若能开发出一种无须预处理或者只需简单预处理(去除悬浮物)的废水浓缩工艺，将大大提高废水零排放系统的可靠性，缩短废水零排放系统的工艺流程。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是：如何避免废水加热导致换热面的结垢，使得高含盐量、高硬度的废水(如脱硫废水)的减量系统减少对预处理过程中对除盐、除硬的要求。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是提供一种废水浓缩减量处理系统，其特征在于：包括浓缩减量塔，浓缩减量塔下部设有气体进口，浓缩减量塔顶部设有气体出口，浓缩减量塔内上方设有喷淋系统，蒸发浓缩填料设于浓缩减量塔内且位于气体进口上方、喷淋系统下方；浓缩减量塔底部设有排水口，排水口连接水箱，水箱通过循环水泵连接喷淋系统；所述水箱设有废水进料口和浓水排放口。

优选地，从所述气体进口进入的气体的温度高于环境温度，且高于从所述废水进料口进入的废水温度。

优选地，从所述气体进口进入的气体采用燃煤电厂的锅炉热二次风或烟气，或经过加热的空气，或燃煤电厂的锅炉热二次风与冷空气的混合风，或浓缩减量塔的气体出口排出的气体经冷凝并加热处理后的气体。

优选地，所述浓缩减量塔的气体进口处设有增压风机。

更优选地，所述增压风机与浓缩减量塔的气体进口之间的管路上设有气体补热加热器。

更优选地，所述增压风机入口连接锅炉热二次风或烟气入口、空气加热器出口及气体加热器出口；冷空气入口连接空气加热器进口；气体加热器进口连接气体冷凝器出口，所述浓缩减量塔顶部的气体出口连接排空口、消白换热器进口及气体冷凝器进口，消白换热器出口连接烟囱；气体冷凝器设有淡水出口。

优选地，所述水箱与喷淋系统连接的管路上设有废水加热器。

优选地，所述减量浓缩塔为多个串联设置。

优选地，气体通过气体进口进入浓缩减量塔；废水通过废水进料口进入水箱，再经过循环水泵送到喷淋系统，通过喷淋系统雾化后以水膜的形式均布在蒸发浓缩填料表面，与气体逆向接触，进行传热传质过程；蒸发后的水蒸气进入气体，气体携带水蒸气通过气体出口排出；浓缩后的浓缩液降至浓缩减量塔底部并排入水箱，最后通过水箱的浓水排放口排出。

优选地，所述水箱还设有清洗水入口，当蒸发浓缩填料前后的压差达到设定阈值时，排尽系统及管路中的废水，清洗水通过冲清水入口进入水箱实现系统循环除垢。

相比现有技术，本发明提供的废水浓缩减量处理系统具有如下有益效果：

1)实现了废水的浓缩减量，减轻了固化模块的负荷；

2)可无需对废水进行加热，避免了废水换热器的结垢；

3)无需深度除硬预处理，降低了废水零排放系统的药耗，简化了废水零排放系统的工艺；

4)可回收清洁的冷凝水。

附图说明

图1为本发明提供的废水浓缩减量处理系统结构示意图；

图2为废水浓缩减量处理系统的某一具体应用示意图；

附图标记说明：

1—锅炉热二次风或烟气入口，2—冷空气入口，3—冷凝气入口，4—清洗水入口，5—废水进料口，6—浓水排放口，7—排空口，8—淡水出口，9—阀门，10—空气加热器，11—气体加热器，12—增压风机，13—气体补热加热器，14—缓冲水池，15—浓缩减量塔，16—喷淋系统，17—蒸发浓缩填料，18—水箱，19—循环水泵，20—废水加热器，21—消白换热器，22—气体冷凝器，23—烟囱，24—气体进口，25—气体出口。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。

图1为废水浓缩减量处理系统结构示意图，所述的废水浓缩减量处理系统包括浓缩减量塔15，浓缩减量塔15下部设有气体进口24，浓缩减量塔15顶部设有气体出口25，浓缩减量塔15内上方设有喷淋系统16，蒸发浓缩填料17设于浓缩减量塔15内且位于气体进口24上方、喷淋系统16下方。浓缩减量塔15底部设有排水口26，排水口26连接水箱18，水箱18通过循环水泵19连接喷淋系统16，形成水的循环回路。水箱18设有废水进料口5和浓水排放口6。

使用时，高温气体经增压风机12增压后通过气体进口24从下部进入浓缩减量塔15；废水通过废水进料口5进入水箱18，再经过循环水泵19送到喷淋系统16，通过喷淋系统16雾化后以水膜的形式均布在蒸发浓缩填料17表面；与气体逆向接触，进行传热传质过程；蒸发后的水蒸气进入气体，通过气体出口25排出；浓缩后的浓缩液降至浓缩减量塔15底部并排入水箱18，最后通过水箱18的浓水排放口6排出。

如图2所示，在某一个具体应用中，高温气体可以通过以下三种途径获取：

一、采用锅炉热二次风或烟气作为所述高温气体，锅炉热二次风或烟气直接从锅炉热二次风或烟气入口1进入增压风机12；其中，锅炉热二次风或烟气入口1与增压风机12连接的管路上设置有阀门9。

二、将冷空气或冷烟气通过冷空气入口2进入空气加热器10进行加热后，再作为所述高温气体进入增压风机12；其中，冷空气入口2与空气加热器10连接的管路上设置有阀门9。

三、将浓缩减量塔15的气体出口25排出的热湿气体经冷凝后从冷凝气体入口3进入气体加热器11进行加热，再作为所述高温气体进入增压风机12。其中，冷凝气体入口3与气体加热器11连接的管路上设置有阀门9。

高温气体可以任意选取上述一种或者多种途径并联获得，并且视增压风机12后的温度选择是否设置气体补热加热器13，或者设置气体补热加热器13作为补充热源进一步控制进入减量浓缩塔15的气体温度。

经过减量浓缩塔15处理后排出的热湿气体，其中水蒸气分压基本等于该温度下的饱和水蒸气分压。若不需要回收淡水，可以直接通过排空口7排空；或者通过引入到消白换热器21前进行消白烟后再引入烟囱23；或者通过气体冷凝器22冷凝，冷凝后淡水通过淡水出口8回收、气体导入到冷凝气体入口3，形成闭式气体循环回路。热湿气体的处理可以选用上述任意一种或者多种方案并联。

在水箱18与喷淋系统16连接的管路上设置废水加热器20，为提高浓缩效率，或者在冬季来水温度极低时，可选择开启废水加热器20加热废水，但需控制加热温度避免结垢。

为降低减量浓缩塔15的塔高，可以串联两级减量浓缩塔15及其他附属部件。

本实施例中，蒸发浓缩填料17为可快速更换型。

本发明的浓缩减量塔15及蒸发浓缩填料17可以选用有机材质，如玻璃钢、塑料；或耐腐蚀金属材质。

为保证设备安全，进入浓缩减量塔17的气体温度控制在100℃以下，出浓缩减量塔15的气体温度达到了绝热饱和温度，视进口气体温度与湿度不同而不同，一般在40℃左右。

通过冷凝器22冷凝后的气体再导入到浓缩减量塔15可以实现气体的闭式循环，避免“白烟”视觉污染。根据测定水箱18的浓水密度或者定期排放经过循环浓缩后的浓水，浓水进入下游处理设备。

当蒸发浓缩填料17前后的压差增大，可以排尽系统及管路中的废水，清洗水通过冲清水入口4进入系统循环除垢，清洗水可以为酸水或者其他融垢药剂水溶液。系统事故排水、清洗前排水和清洗后排水可以导入缓冲水池14。

本发明提供的废水浓缩减量处理系统中，废水不经过加热或极低负荷加热后从塔顶喷入，在填料表面形成水膜，与高于废水温度的热气体进行传热传质过程，水蒸发成水蒸气后进入气体，废水实现浓缩。气体通过换热器加热或者采用热二次风或其他热气体的方式从塔底部导入浓缩减量塔，与废水逆向流动，携带水蒸气排出浓缩减量塔。废水可无需加热，避免了换热部件结垢的可能，因此废水可不进行软化处理直接进入本发明的浓缩减量塔进行减量，减量后的废水进入固化模块固化。本发明适用于如脱硫废水等的废水减量处理，较闪蒸热法浓缩提高了可靠性，简化了脱硫废水零排放的流程。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明任何形式上和实质上的限制，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明方法的前提下，还将可以做出若干改进和补充，这些改进和补充也应视为本发明的保护范围。凡熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，当可利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时，凡依据本发明的实质技术对上述实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变，均仍属于本发明的技术方案的范围内。