表面氣流強制蒸發濃縮式電廠廢水處理裝置的製作方法

2023-06-08 08:04:44 1

本實用新型屬於火電廠廢水處理技術領域，具體涉及一種表面氣流強制蒸發濃縮式電廠廢水處理裝置。

背景技術：

石灰石-石膏溼法脫硫技術是目前火電廠應用最廣泛的煙氣脫硫技術。脫硫裝置運行過程中定期排放大量廢水，即脫硫廢水。該廢水具有懸浮物濃度高、無機鹽及重金屬離子濃度高等特點。

傳統脫硫廢水處理工藝化學加藥法：常採用中和、沉澱、絮凝及濃縮與澄清的傳統化學處理方法進行處理，其雖然能夠減少重金屬和懸浮物含量、酸度及需氧量，但是不能減少氯含量和總溶解固體，最終排放廢水是高含鹽廢水，仍然對環境造成危害，處理後水中氯離子無法去除，難以進入系統回用，同時該法還存在工藝流程長、佔地面積大、運行不穩定、水質不達標、汙泥產量大等諸多缺點。

隨著水資源短缺及環保壓力不斷加大，環保部門已要求燃煤機組逐步減排廢水，最終實現廢水零排放。採用化學加藥法處理廢水，已無法滿足燃煤鍋爐用戶經濟效益和日益苛刻的環保要求。目前，火電廠廢水零排放的解決思路主要是通過熱蒸發法把液固兩相的廢水中水分蒸發出去，鹽分結晶得以分離，從而使得廢水中的懸浮物、鹽分等以固體形式進入固廢處理的範疇。但是由於水分蒸發需要耗費巨大的能源，再加上脫硫廢水中氯離子含量很高(達20000ppm)，所以設備投資很大、腐蝕嚴重，能耗巨大，給火電企業帶來很大的成本壓力和設備維護壓力。這些成為制約火電廠廢水零排的瓶頸，到目前為止，尚沒有低成本、成熟的廢水零排解決方案得以推廣應用。

具體來說，目前幾種主要的蒸發技術有：

(1)多效蒸髮結晶工藝：多效蒸發將幾個蒸發器串聯運行的蒸發操作，使蒸汽熱能得到多次利用，從而提高熱能的利用率，多用於水溶液的處理。

(2)MVR蒸髮結晶工藝：MVR蒸發器的原理是利用高能效蒸汽壓縮機壓縮蒸發產生的二次蒸汽，提高二次蒸汽的壓力和溫度，被提高熱能的二次蒸汽打入加熱器對原液再進行加熱，受熱的原液繼續蒸發產生二次蒸汽，從而實現持續的蒸發狀態。

上述兩項技術(多效蒸發、MVR蒸發)都存在設備投資巨大、運行能耗巨大、設備腐蝕嚴重的缺點。更為嚴重的是，這兩種蒸發方式為了防止廢水中的Ca、Mg離子在受熱面上結垢，需要預先加入置換藥劑(如Na2CO3等)把Ca、Mg離子從廢水中置換出來，這種置換的藥劑費用很高。

(3)廢水直接噴入煙道蒸發技術：將廢水通過氣液兩相流噴嘴噴入除塵器前煙道內，廢水中的水分完全蒸發，溶解鹽結晶成為顆粒物被除塵器捕集。

這種蒸發方式雖然系統簡單、投資和能耗都很低，但是對煙氣溫度的要求和對煙道內蒸發行程要求很高；若不滿足蒸發條件，廢水會以液態的方式進入電除塵器等下遊設備而造成損壞，存在很大風險，國內少數電廠曾經做過中試裝置，但現在基本已停運或拆除。

綜上所述，要實現火電廠廢水零排放的關鍵問題是降低能耗、降低設備結垢風險。

技術實現要素：

為了解決上述技術問題，本實用新型的目的在於提供一種系統簡單可靠、運行能耗低、廢水處理效果好的表面氣流強制蒸發濃縮式電廠廢水處理裝置。

為實現上述技術目的，本實用新型採用以下的技術方案：

表面氣流強制蒸發濃縮式電廠廢水處理裝置，包括對鍋爐所排放的煙氣進行除塵的除塵器、對除塵後的煙氣進行脫硫的煙氣脫硫塔、存儲煙氣脫硫塔所產生廢水的廢水收集箱以及對廢水收集箱內的廢水進行預處理的預處理裝置；還包括設置於除塵器與煙氣脫硫塔之間的煙道內的表面蒸發濃縮裝置；

所述表面蒸發濃縮裝置包括液膜分布管，所述液膜分布管的上部設置有原廢水進口，所述液膜分布管的底部開設有布水孔或布水槽；所述液膜分布管的下方傾斜設置有兩層以上首尾依次相接的表面蒸發板，最下層所述表面蒸發板的尾端設置有廢水收集槽，所述廢水收集槽設置有濃廢水出口。

作為優選的技術方案，上層表面蒸發板的尾端與下層表面蒸發板的首端之間設置有廢水再分布器。

作為優選的技術方案，所述廢水再分布器為兩個側擋板和一個底板構成的凹槽狀，且外側擋板的高度高於內側擋板的高度。

作為優選，所述廢水收集槽呈傾斜狀布置，且所述廢水收集槽遠離所述濃廢水出口的一端高於靠近所述濃廢水出口的一端。

由於採用上述技術方案，本實用新型具有至少以下有益效果：

(1)本實用新型利用除塵器和煙氣脫硫塔之間煙道內的煙氣餘熱蒸發廢水，這部分煙氣餘熱在火電廠屬於無法進一步利用的廢熱，所以本實用新型的廢水蒸發濃縮過程無需額外消耗熱量，運行能耗很低。

(2)煙道內煙氣溫度為90～150℃，絕對溼度約6～9％，煙氣流速約為15m/s，屬於高溫高速低溼度氣流，橫掠液面造成的蒸發速率較快，通過設置合理的表面蒸發板數量，可以控制單位時間的蒸發量，從而控制廢水的濃縮倍率。

(3)控制廢水在表面蒸發板上的預熱溫度和濃縮的溶解鹽濃度在允許值以下，可以有效避免Ca(HCO3)2和Mg(HCO3)2受熱分解而產生的Ca、Mg離子結垢問題，所以無需進行Ca、Mg離子的Na鹽置換，從而節省了大量的置換藥劑(如Na2CO3等)費用。

(4)液膜分布管、表面蒸發板、廢水再分布器、廢水收集槽等與廢水直接接觸的部件宜採用2205鋼材質，可以保證在高溫、高氯離子濃度工況下的穩定性。同時，為清除蒸發板表面的少量結垢，可採用定期酸洗的方式。

(5)系統整體設計簡單、運行可靠，佔地面積小，投資成本較低。

附圖說明

以下附圖僅旨在於對本實用新型做示意性說明和解釋，並不限定本實用新型的範圍。其中：

圖1是本實用新型實施例的系統結構示意圖；

圖2是圖1中A-A向的放大結構示意圖；

圖3是圖1中B-B向的放大結構示意圖。

圖中：1-除塵器；2-煙氣脫硫塔；3-廢水收集箱；4-預處理裝置；5-表面蒸發濃縮裝置；51-液膜分布管；52-原廢水進口；53-表面蒸發板；54-廢水收集槽；55-濃廢水出口；56-廢水再分布器；6-廢水泵。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例，進一步闡述本實用新型。在下面的詳細描述中，只通過說明的方式描述了本實用新型的某些示範性實施例。毋庸置疑，本領域的普通技術人員可以認識到，在不偏離本實用新型的精神和範圍的情況下，可以用各種不同的方式對所描述的實施例進行修正。因此，附圖和描述在本質上是說明性的，而不是用於限制權利要求的保護範圍。

如圖1所示，表面氣流強制蒸發濃縮式電廠廢水處理裝置，包括對鍋爐所排放的煙氣進行除塵的除塵器1、對除塵後的煙氣進行脫硫的煙氣脫硫塔2、存儲煙氣脫硫塔2所產生廢水的廢水收集箱3以及對廢水收集箱3內的廢水進行預處理的預處理裝置4；還包括設置於除塵器1與煙氣脫硫塔2之間的煙道內的表面蒸發濃縮裝置5。

火電廠鍋爐排放的煙氣經過除塵器1(電除塵器)去除煙氣中大部分粉塵後進入煙氣脫硫塔2，在脫硫塔中去除煙氣中大部分SO2後得以淨化排放，脫硫系統產生的廢水進入廢水收集箱3收集存儲，然後經過預處理裝置4進行中和、沉澱、絮凝、澄清等一系列處理，去除廢水中大部分重金屬、懸浮物等汙染物，並調整PH值。預處理過的廢水經廢水泵6進入表面蒸發濃縮裝置5中進行濃縮。表面蒸發濃縮裝置5布置在除塵器1和煙氣脫硫塔2之間的煙道中，此處煙道截面為矩形，煙道內煙氣溫度為90～150℃，絕對溼度約6～9％，煙氣流速約為15m/s。進入表面蒸發濃縮裝置5的廢水溫度為常溫，廢水含鹽濃度約為5％。在此條件下，廢水液膜表面與高溫高速的煙氣流進行強烈的傳熱傳質過程，廢水表面由於水蒸氣分壓梯度發生蒸發，水由廢水中液相進入煙氣中的氣相，從而使得廢水得到濃縮，同時空氣得以增溼。

參考圖2和圖3，所述表面蒸發濃縮裝置5包括液膜分布管51，所述液膜分布管51的上部設置有原廢水進口52，所述液膜分布管51的底部開設有布水孔或布水槽；所述液膜分布管51的下方傾斜設置有兩層以上(本實施例中以三層為例)首尾依次相接的表面蒸發板53，表面蒸發板53一端固定在矩形煙道的邊壁，並向下傾斜一定的角度α(α的大小由煙道內表面蒸發板的數量確定，表面蒸發板數量根據所需的蒸發麵積計算確定)；最下層所述表面蒸發板53的尾端設置有廢水收集槽54，所述廢水收集槽54設置有濃廢水出口55。

上層表面蒸發板的尾端與下層表面蒸發板的首端之間設置有廢水再分布器56，通過廢水再分布器56能夠消除上一表面蒸發板表面廢水流動不均勻性對下一表面蒸發板廢水流入均勻性的影響，使得廢水得以重新均布。本實施例中，所述廢水再分布器56為兩個側擋板和一個底板構成的凹槽狀，且外側擋板的高度高於內側擋板的高度，這樣一來，上層表面蒸發板流下的廢水在凹槽內匯集得以緩衝，再由內側擋板端溢流至下一表面蒸發板。

另外，所述廢水收集槽54最好呈傾斜狀布置，且所述廢水收集槽54遠離所述濃廢水出口55的一端高於靠近所述濃廢水出口55的一端，這樣利於進入廢水收集槽54的廢水在重力作用下由濃廢水出口55流出。

其中，液膜分布管、表面蒸發板、廢水再分布器、廢水收集槽等與廢水直接接觸的部件最好採用2205鋼材質，可以保證在高溫、高氯離子濃度工況下的穩定性。同時，為清除蒸發板表面的少量結垢，可採用定期酸洗的方式。

參考圖2，廢水表面蒸發濃縮的工藝流程如下：廢水先由原廢水進口52進入液膜分布管51，廢水從液膜分布管51下部流出並均勻的分布在表面蒸發板53的上沿，均布在表面蒸發板53上的廢水液膜在重力的作用下自上而下附著在板表面均勻流動至表面蒸發板下端的廢水再分布器56，廢水再分布器56使得廢水得以重新均布。按照如上所述的布置規則，在矩形煙道內首尾連接布置若干塊表面蒸發板53(蒸發板數量根據所需的蒸發麵積計算確定)，在最下層表面蒸發板53尾端設置廢水收集槽54，廢水收集槽54的布置與水平方向存在一定傾斜夾角，使得進入收集槽的廢水在重力作用下由濃廢水出口55流出。

以上所述僅為本實用新型示意性的具體實施方式，並非用以限定本實用新型的範圍。任何本領域內的技術人員，在不脫離本實用新型的構思和原則的前提下所作出的等同變化與修改，均應屬於本實用新型保護的範圍。