燃煤电厂烟气脱硫废水处理系统.pdf

本发明公开了一种燃煤电厂烟气脱硫废水处理系统，属于废水处理技术领域，增加了废水储液池、废水蒸发塔，所述废水储液池接收烟气脱硫吸收塔排出的废水，所述废水蒸发塔的进水口通过进水管道连接废水储水池，进水管道中间设置水泵，废水蒸发塔的进气口一路依次经风机、电磁阀与锅炉的排烟管道连通，另一路经风机与空气预热器和电除尘器之间的烟气管道连通，连通处位于靠近空气预热器的一端，其排气口与空气预热器和电除尘器之间的烟气管道连通，并位于靠近电除尘器的一端。本发明通过废水蒸发塔处理废水，为废水的蒸发提供了足够的空间，保证废水有足够的气液接触面积和停留时间，从而使雾化液滴充分蒸发。

权利要求书
1.  一种燃煤电厂烟气脱硫废水处理系统，包括空气预热器（2）、电除尘器（3）、烟气脱硫吸收塔（4）、引风机（15）以及烟囱（5），所述空气预热器（2）前端连接锅炉排烟管道，空气预热器（2）后端与电除尘器（3）、烟气脱硫吸收塔（4）、引风机（15）以及烟囱（5）之间通过烟气管道依次连接，其特征在于：还包括废水储液池（7）、废水蒸发塔（10），所述废水储液池（7）接收烟气脱硫吸收塔（4）排出的废水，所述废水蒸发塔（10）的进水口通过进水管道连接废水储水池（7），进水管道中间设置水泵（8），废水蒸发塔（10）的进气口一路依次经风机（12）、电磁阀（14）与锅炉（1）的排烟管道连通，另一路经风机（12）与空气预热器（2）和电除尘器（3）之间的烟气管道连通，连通处位于靠近空气预热器（2）的一端，其排气口与空气预热器（2）和电除尘器（3）之间的烟气管道连通，并位于靠近电除尘器（3）的一端。

2.  根据权利要求1所述的燃煤电厂烟气脱硫废水处理系统，其特征在于所述电除尘器（3）进口处的烟气管道上设有温度传感器（13），并增设烟气温度控制电路，所述烟气温度控制电路包括单片机U1、触摸屏CMP和驱动器U2，所述触摸屏CMP与单片机U1的通讯接口双向连接，所述驱动器U2的输入端接单片机U1的控制信号输出端，单片机直接读取温度传感器的温度数据，经单片机内置判别程序判断，输出控制信号控制电磁阀（14）的开闭，触摸屏CMP用于参数的输入和温度的显示。

3.  根据权利要求1所述的燃煤电厂烟气脱硫废水处理系统，其特征在于：所述废水蒸发塔（10）的顶部设有双流体喷嘴，所述双流体喷嘴的一个流体入口连接进水口，另一个流体入口连接进气口，进气口连接高压气源。

4.  根据权利要求1所述的燃煤电厂烟气脱硫废水处理系统，其特征在于：所述废水蒸发塔（10）的顶部设有旋流雾化器，所述旋流雾化器的进口连接进水口。

5.  根据权利要求1-4任一项所述的燃煤电厂烟气脱硫废水处理系统，其特征在于：所述废水蒸发塔（10）的底部设有灰斗（11）。

6.  根据权利要求1-4任一项所述的燃煤电厂烟气脱硫废水处理系统，其特征在于：所述废水蒸发塔（10）的进气口和排气口分别设置于废水蒸发塔（10）的塔底和塔顶，进气口和排气口位置可以互换。

说明书燃煤电厂烟气脱硫废水处理系统
技术领域
本发明属于废水处理技术领域，具体涉及一种燃煤电厂烟气脱硫废水处理系统。
背景技术
湿法烟气脱硫技术是燃煤电厂目前广泛应用的烟气脱硫技术，采用此项技术脱硫会产生一定量的废水，该废水重金属含量超标，含悬浮物并呈弱酸性，直接排放会对环境造成很大的危害，因此必须经处理达标后才能排放。
现有的脱硫废水处理方法有水力冲灰法、膜法、流化床法、化学沉淀法等，目前世界上应用最为广泛的方法为化学沉淀法。该方法利用单独的废水处理系统对废水进行化学处理，水质达到排放标准后进行排放或者回收利用。化学沉淀法的工艺过程包括：1）匀质：通过搅拌、缓冲，使不同时段排出的废水均匀混合，稳定水质和水量，以利于后续处理；2）废水中和沉淀：废水进入中和反应池，向池中加入NaOH或Ca（OH）2等碱性物质，提高废水pH，使得废水中的Fe3+、Zn2+、Cu2+、Ni2+、Cr3+等大部分重金属离子得到去除，为了防止生成的沉淀进一步反应生成羟基化合物，一般pH调节在9左右；3）重金属沉淀：加入S2-或者有机硫，与废水中剩余的Hg2+和Pb2+反应生成HgS和PbS沉淀；4）混凝处理：向废水中加入混凝剂使废水中剩余的细小而分散的颗粒和胶体物质凝聚成大颗粒沉淀下来，通过混凝剂的压缩双电层效应，促使重金属氢氧化物凝并、沉淀；5）澄清：混凝后的废水进入澄清池，依靠重力进行沉降，将上层达标清液排放；6）对泥渣进行脱水，压滤成污泥滤饼后进行特殊处理。
化学沉淀法处理后的水质能够达到较高的标准，对副产品石膏能够进行综合利用，有较好的经济性，但是这种方法也存在许多缺点：1）投资较大，需要单独的化学加药系统，也需要大量的化学药剂；2）系统庞大，维护费用较高；3）对溶解性Cl-、F-没有有效的去除方法，而且Cl-在酸性条件下有很大的腐蚀性，因此处理后的废水无法回收利用。
中国发明专利CN101844819A号公开了一种脱硫废水喷雾蒸发处理方法，该方法在空气预热器（空气预热器）后部的烟道内设置了雾化喷嘴，脱硫废水由雾化喷嘴雾化后的在烟道内蒸发，然后随烟气一起排出烟囱。但是，由于空气预热器后部烟道空间狭小，而废水的有效蒸发需要较大的气液接触面积和一定的停留时间，因此脱硫废水常常不能完全蒸发，不仅影响了废水的处理效果，而且未蒸发的废水还会对烟道及后续除尘装置造成腐蚀。该方法的另一缺点是不能控制空气预热器后部烟道内的烟气温度，废水喷雾蒸发后可能会使烟气温度降低到酸露点以下，致使烟气中的酸性物质凝结，加快烟道及后续除尘装置的腐蚀，从而增加了废水处理费用和燃煤电厂的发电成本，也影响锅炉发电系统安全。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种零排放，处理费用低的燃煤电厂烟气脱硫废水处理系统。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：
一种燃煤电厂烟气脱硫废水处理系统，包括空气预热器、电除尘器、烟气脱硫吸收塔、引风机以及烟囱，所述空气预热器前端连接锅炉排烟管道，空气预热器后端与电除尘器、烟气脱硫吸收塔、引风机以及烟囱之间通过烟气管道依次连接，进一步还包括废水储液池、废水蒸发塔，所述废水储液池接收烟气脱硫吸收塔排出的废水，所述废水蒸发塔的进水口通过进水管道连接废水储水池，进水管道中间设置水泵，废水蒸发塔的进气口一路依次经风机、电磁阀与锅炉的排烟管道连通，另一路经风机与空气预热器和电除尘器之间的烟气管道连通，连通处位于靠近空气预热器的一端，其排气口与空气预热器和电除尘器之间的烟气管道连通，并位于靠近电除尘器的一端。
进一步的，所述电除尘器进口处的烟气管道上设有温度传感器，并增设烟气温度控制电路，所述烟气温度控制电路包括单片机U1、触摸屏CMP和驱动器U2，所述触摸屏CMP与单片机U1的通讯接口双向连接，所述驱动器U2的输入端接单片机U1的控制信号输出端，单片机直接读取温度传感器的温度数据，经单片机内置判别程序判断，输出控制信号控制电磁阀的开闭，触摸屏CMP用于参数的输入和温度的显示。
优选的，所述废水蒸发塔的顶部设有双流体喷嘴，所述双流体喷嘴的一个流体入口连接进水口，另一个流体入口连接进气口，进气口连接高压气源。
优选的，所述废水蒸发塔的顶部设有旋流雾化器，所述旋流雾化器的进口连接进水口。
优选的，所述废水蒸发塔的底部设有灰斗。
优选的，所述废水蒸发塔的进气口和排气口分别设置于废水蒸发塔的塔底和塔顶，进气口和排气口位置可以互换。
由于采用上述技术方案，本发明所产生的有益效果在于：
本发明通过废水蒸发塔处理废水，为废水的蒸发提供了足够的空间，保证废水有足够的气液接触面积和停留时间，从而使雾化液滴充分蒸发。同时，本发明增加了烟气温度控制，将电除尘器进气口的烟气温度控制在锅炉烟气酸露点以上，防止烟气中的酸性物质凝结后对烟道及后续除尘装置造成腐蚀。本发明装置结构简单，成本低廉，不仅大大降低了锅炉烟气的处理成本，而且实现了电厂废水的零排放。
附图说明
图1是本发明实施例1的工艺流程示意图；
图2是本发明实施例2的工艺流程示意图；
图3是本发明温度检测控制电路原理图；
其中：1、锅炉，2、空气预热器，3、电除尘器，4、烟气脱硫吸收塔，5、烟囱，6、石膏，7、储液池，8、水泵，9、空压机，10、废水蒸发塔，11、灰斗，12、风机，13、温度传感器，14、电磁阀，15、引风机。
具体实施方式
本发明涉及一种燃煤电厂烟气脱硫废水处理系统，本发明通过设置废水蒸发塔、烟气温度传感器和烟气温度控制电路，脱硫废水经废水蒸发塔蒸发处理，废水蒸发塔可保证雾化液滴有充分的停留时间，废水蒸发塔从空气预热器后或空气预热器前抽取高温烟气，烟气温度越高，脱硫废水雾滴蒸发速率越快，温度降低后的烟气进入主烟道内部与原高温烟气混合，烟气温度控制电路可保证混合后的烟气温度仍高于酸露点，有效防止了酸的凝结，从而避免了脱硫废水蒸发后对烟道及后续除尘装置的腐蚀。
本发明的工作原理是利用空气预热器前面或后面的高温烟气使废水快速蒸发，所产生的蒸汽随烟气返回至原烟道，经除尘系统进入脱硫塔得以部分回收。废水中所含汞、锌、铅、镍等重金属以及砷、氟等非金属污染物部分收集至塔底的灰斗中，其余以干灰的形式进入后续除尘系统进行处理，本系统收集的飞灰主要用于水泥添加剂，飞灰中含有的重金属在水泥制品中被固化，对环境的影响很小。
实施例1
如图1所示，本发明包括空气预热器2、电除尘器3、烟气脱硫吸收塔4、引风机15以及烟囱5，所述空气预热器2前端连接锅炉1的排烟管道，空气预热器2后端与电除尘器3、烟气脱硫吸收塔4、引风机15以及烟囱5之间通过烟气管道依次连接，进一步还包括废水储液池7、废水蒸发塔10，所述废水储液池7接收烟气脱硫吸收塔4排出的废水，所述废水蒸发塔10的进水口通过进水管道连接废水储水池7，进水管道中间设置水泵8，废水蒸发塔10的进气口一路依次经风机12、电磁阀14与锅炉的排烟管道连通，另一路经风机12与空气预热器2和电除尘器4之间的烟气管道连通，连通处位于靠近空气预热器2的一端，其排气口与空气预热器2和电除尘器3之间的烟气管道连通，并位于靠近电除尘器3的一端。
为了控制烟气温度，保证使电除尘器进气口的烟气温度高于锅炉烟气酸露点的温度值，防止烟气中的酸性物质凝结，以避免烟道及后续除尘装置受到腐蚀，所述电除尘器进口处的烟气管道上设有温度传感器13，并增设烟气温度控制电路（参见图3）其中驱动器U2采用继电器驱动芯片，其型号为XC2023，触摸屏CMP用于参数的输入和温度的显示，所述烟气温度控制电路包括单片机U1、触摸屏CMP和驱动器U2，所述触摸屏CMP与单片机U1的通讯接口双向连接，所述驱动器U2的输入端接单片机U1的控制信号输出端，单片机直接读取温度传感器的温度数据，经单片机内置判别程序判断，输出控制信号控制电磁阀14的开闭。
为了保证蒸发效果，所述废水蒸发塔10的顶部设有双流体喷嘴，所述双流体喷嘴的一个流体入口连接进水口，另一个流体入口连接进气口，进气口连接高压气源，高压气源优选采用空压机气源。所述双流体喷嘴还可以用旋流雾化器替换，所述旋流雾化器的进口连接进水口。同时所述废水蒸发塔的底部设有灰斗，便于粉尘的收集处理。
工作过程
当空气预热器2后的烟温足够高，能够保证废水完全蒸发时，在锅炉1尾部空气预热器2后面，温度区间在423K-453K、流速为10-15m/s的烟道内抽取一定量的高温烟气，使烟气由塔顶进入废水蒸发塔10内。烟气脱硫吸收塔4脱硫产生的废水排出后，先进行脱水处理产生部分石膏6，随后进入储液池7内进行沉降预处理，之后上层清液由水泵8打入到废水蒸发塔10内的双流体喷嘴中与空压机9送入的压缩空气以一定的比例混合后，以雾态形式在废水蒸发塔内部进行喷淋，液滴粒径控制在50μm-100μm之间，并与塔内的高温烟气接触混合，气液两相发生强烈热交换，雾化液滴瞬间蒸发，温度降低后的烟气从塔底返回至空气预热器2后的原烟道内，通过调节喷雾量将烟气温度控制在酸露点以上。脱硫废水蒸发后产生的蒸汽最终随烟气经烟囱5外排。雾化过程发生在废水蒸发塔10内，脱硫废水蒸发后的汞、锌、铅、镍等重金属以及砷、氟等非金属污染物部分收集于塔底的灰斗11内，其余以干灰的形式随烟气返回至原烟道中，与烟气中的粉尘一起进入电除尘器3中被脱除。
当空气预热器后烟温较低【说明：空气预热器（换热器）将大部分的烟气热量换走，用于锅炉助燃】，不足以使废水完全蒸发或者通过调节喷雾量无法使电除尘器进气口的烟气温度保持在酸露点之上时，可将废水蒸发塔10的进气口与锅炉1的排烟口之间的电磁阀14打开，抽取少量高温烟气与空气预热器2后的烟气混合后再进入废水蒸发塔10内，因空气预热器2前烟温较高，只需少量高温烟气即可达到蒸发所需烟温。
锅炉正常运行时，单片机根据输入的酸露点（温度）与检测到的电除尘器进口处的烟气温度进行比较，控制电磁阀14的开闭，使电除尘器进气口的烟气温度高于锅炉烟气酸露点的温度值，防止烟气中的酸性物质凝结，以避免烟道及后续除尘装置受到腐蚀，降低烟气处理费用和燃煤电厂的发电成本。
单片机U1通过触摸屏CMP接收由操作者输入的锅炉烟气酸露点温度值，并通过温度传感器13实时监测电除尘器进气口的烟气温度，若电除尘器进气口的烟气温度高于锅炉烟气酸露点的温度值，则关闭废水蒸发塔10的进气口与锅炉排烟口之间的电磁阀14，由空气预热器2排出的部分烟气加热废水蒸发塔10内的旋流雾化器或双流体喷嘴喷出的雾化废水；若电除尘器进气口的烟气温度等于或低于锅炉烟气酸露点的温度值，则打开废水蒸发塔10的进气口与锅炉排烟口之间的电磁阀14，由锅炉1排出的部分烟气和空气预热器2排出的部分烟气共同加热雾化废水。
实施例2：
如图2所示，与实施例1不同的是，为了增大废水在废水蒸发塔10内的停留时间，使废水充分蒸发，高温烟气与废水雾化液滴在塔内逆流接触。高温烟气从废水蒸发塔10塔底逆流而上，与雾化液滴充分接触混合，气液两相发生强烈的热交换，雾化液滴瞬间蒸发，温度降低后的烟气从废水蒸发塔10顶部返回至空气预热器后的原烟道内。
本发明废水蒸发塔10不仅可以处理脱硫废水，电厂中的其他高浓度含盐水也可以一并进行蒸发处理，这时废水蒸发塔10将成为电厂含盐水的终端处理平台，此技术的应用真正实现了电厂废水的零排放。
与现有技术相比，本发明的脱硫废水处理系统具有以下优点：
1）废水蒸发相变促进燃烧源PM2.5凝并，便于电电除尘器和WFGD（湿法烟气脱硫）系统对PM2.5的捕捉及脱除，废水在废水蒸发塔中蒸发后增加了烟气的湿度，降低了粉尘的比电阻，能提高电除尘器的除尘效率；
2）降低湿法烟气脱硫吸收塔入口烟气温度，减少吸收塔脱硫浆液的蒸发水耗，减少工艺水补充；
3）省去了现有脱硫废水庞大复杂的处理过程，实现了废水的零排放，节省了大量的运行费用及资源，降低了发电的成本；
4）由于烟气温度降低，因此烟气比容降低，引风机做功减少，从而有效降低了引风机电耗；
5）由于脱硫后排放烟气湿份下降，烟羽抬升高度升高，有利于污染物扩散，可减轻或消除烟囱周边石灰雨现象；
6）本发明采用单独的废水蒸发塔，有效地防止了脱硫废水对蒸发区域烟道的腐蚀。
7）本发明具有自动调节功能，可根据废水是否完全蒸干来调节进水流量或进入蒸发塔的烟气热能，当蒸发塔出口温度偏低时，通过控制系统反馈，调节进气蒸发塔的烟气热能或者是控制蒸发水量，以保证废水完全蒸发。