本發(fā)明屬于火電廠廢水處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種火電廠廢水低溫余熱濃縮系統(tǒng)及濃縮方法。

背景技術(shù)：

石灰石-石膏濕法脫硫技術(shù)是目前火電廠應(yīng)用最廣泛的煙氣脫硫技術(shù)。脫硫裝置運(yùn)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(jī)鹽及重金屬離子濃度高等特點(diǎn)。

傳統(tǒng)脫硫廢水處理工藝化學(xué)加藥法：常采用中和、沉淀、絮凝及濃縮與澄清的傳統(tǒng)化學(xué)處理方法進(jìn)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?cè)芙夤腆w，最終排放廢水是高含鹽廢水，仍然對環(huán)境造成危害，處理后水中氯離子無法去除，難以進(jìn)入系統(tǒng)回用，同時(shí)該法還存在工藝流程長、占地面積大、運(yùn)行不穩(wěn)定、水質(zhì)不達(dá)標(biāo)、污泥產(chǎn)量大等諸多缺點(diǎn)。

隨著水資源短缺及環(huán)保壓力不斷加大，環(huán)保部門已要求燃煤機(jī)組逐步減排廢水，最終實(shí)現(xiàn)廢水零排放。采用化學(xué)加藥法處理廢水，已無法滿足燃煤鍋爐用戶經(jīng)濟(jì)效益和日益苛刻的環(huán)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(fā)法把液固兩相的廢水中水分蒸發(fā)出去，鹽分結(jié)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(jìn)入固廢處理的范疇。但是由于水分蒸發(fā)需要耗費(fèi)巨大的能源，再加上脫硫廢水中氯離子含量很高(達(dá)20000ppm)，所以設(shè)備投資很大、腐蝕嚴(yán)重，能耗巨大，給火電企業(yè)帶來很大的成本壓力和設(shè)備維護(hù)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(yīng)用。

具體來說，目前幾種主要的蒸發(fā)技術(shù)有：

(1)多效蒸發(fā)結(jié)晶工藝：多效蒸發(fā)將幾個(gè)蒸發(fā)器串聯(lián)運(yùn)行的蒸發(fā)操作，使蒸汽熱能得到多次利用，從而提高熱能的利用率，多用于水溶液的處理。

(2)MVR蒸發(fā)結(jié)晶工藝：MVR蒸發(fā)器的原理是利用高能效蒸汽壓縮機(jī)壓縮蒸發(fā)產(chǎn)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(jìn)行加熱，受熱的原液繼續(xù)蒸發(fā)產(chǎn)生二次蒸汽，從而實(shí)現(xiàn)持續(xù)的蒸發(fā)狀態(tài)。

上述兩項(xiàng)技術(shù)(多效蒸發(fā)、MVR蒸發(fā))都存在設(shè)備投資巨大、運(yùn)行能耗巨大、設(shè)備腐蝕嚴(yán)重的缺點(diǎn)。更為嚴(yán)重的是，這兩種蒸發(fā)方式為了防止廢水中的Ca、Mg離子在受熱面上結(jié)垢，需要預(yù)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(fèi)用很高。

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

這種蒸發(fā)方式雖然系統(tǒng)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(nèi)蒸發(fā)行程要求很高；若不滿足蒸發(fā)條件，廢水會以液態(tài)的方式進(jìn)入電除塵器等下游設(shè)備而造成損壞，存在很大風(fēng)險(xiǎn)，國內(nèi)少數(shù)電廠曾經(jīng)做過中試裝置，但現(xiàn)在基本已停運(yùn)或拆除。

綜上所述，要實(shí)現(xiàn)火電廠廢水零排放的關(guān)鍵問題是降低能耗、降低設(shè)備結(jié)垢風(fēng)險(xiǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的在于提供一種投資成本低、運(yùn)行能耗低、能夠避免設(shè)備結(jié)垢問題的火電廠廢水低溫余熱濃縮系統(tǒng)。

為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明采用以下的技術(shù)方案：

火電廠廢水低溫余熱濃縮系統(tǒng)，包括對鍋爐所排放的煙氣進(jìn)行除塵的除塵器、對除塵后的煙氣進(jìn)行脫硫的脫硫吸收塔、存儲脫硫吸收塔所產(chǎn)生廢水的廢水收集箱以及對廢水收集箱內(nèi)的廢水進(jìn)行預(yù)處理的預(yù)處理裝置；還包括：

廢水預(yù)熱裝置，利用除塵器與脫硫吸收塔之間煙道內(nèi)的煙氣熱量對預(yù)處理后的廢水進(jìn)行預(yù)熱；

蒸發(fā)濃縮塔，用于對預(yù)熱后的廢水進(jìn)行低溫蒸發(fā)，包括塔體，所述塔體內(nèi)設(shè)置有與所述廢水預(yù)熱裝置的廢水出口連接的霧化裝置，所述塔體內(nèi)位于所述霧化裝置的下方設(shè)置有若干填料層；所述塔體下部設(shè)置有空氣入口，所述空氣入口連接有鼓風(fēng)機(jī)，所述塔體上部設(shè)置有空氣出口；所述塔體底部設(shè)置有廢水濃縮循環(huán)系統(tǒng)。

作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述廢水預(yù)熱裝置采用除鹽水進(jìn)行間接換熱，其包括設(shè)置于所述預(yù)處理裝置下游的廢水預(yù)熱器以及設(shè)置于除塵器與脫硫吸收塔之間的煙道內(nèi)用于對廢水預(yù)熱器內(nèi)的換熱介質(zhì)進(jìn)行加熱的煙氣預(yù)熱回收器；廢水預(yù)熱器內(nèi)采用盤管換熱方式，換熱介質(zhì)為管內(nèi)流動(dòng)的除鹽水，除鹽水流經(jīng)布置在除塵器和脫硫塔之間的煙道內(nèi)的煙氣余熱回收器，吸收溫度在90～150℃的煙氣熱量而使自身加熱到60～90℃后進(jìn)入廢水預(yù)熱器，把熱量傳遞給盤管外的廢水，使得廢水預(yù)熱至40～60℃。

作為另一可選的技術(shù)方案，所述廢水預(yù)熱裝置采用直接預(yù)熱方式，預(yù)處理后的廢水直接流經(jīng)設(shè)置于除塵器與脫硫吸收塔之間的煙道內(nèi)的盤管進(jìn)行預(yù)熱，此種方式需要嚴(yán)格控制廢水的預(yù)熱溫度(40～50℃)，預(yù)熱溫度過高會使Ca(HCO₃)₂和Mg(HCO₃)₂在盤管內(nèi)受熱分解而產(chǎn)生嚴(yán)重的Ca、Mg離子結(jié)垢。

作為優(yōu)選，所述塔體內(nèi)位于所述霧化裝置的上方設(shè)置有除霧器。

作為優(yōu)選，所述廢水濃縮循環(huán)系統(tǒng)包括設(shè)置于所述塔體底部的廢水濃縮槽，所述廢水濃縮槽通過廢水循環(huán)泵與所述霧化裝置相連通，所述廢水濃縮槽設(shè)置有濃廢水出口。

本發(fā)明還提供了采用以上所述濃縮系統(tǒng)對廢水進(jìn)行濃縮的方法，主要包括如下步驟：

步驟一、火電廠鍋爐排放的煙氣經(jīng)過除塵器去除煙氣中大部分粉塵后進(jìn)入脫硫吸收塔，在脫硫吸收塔中采用濕法去除煙氣中大部分SO₂后凈化排放，濕法脫硫產(chǎn)生的廢水進(jìn)入廢水收集箱收集存儲，然后經(jīng)過預(yù)處理裝置進(jìn)行中和、沉淀、絮凝、澄清等一系列處理，去除廢水中大部分污染物，并調(diào)整pH值；

步驟二、經(jīng)過預(yù)處理的廢水進(jìn)入廢水預(yù)熱裝置，利用除塵器和脫硫吸收塔之間煙道內(nèi)的煙氣熱量對廢水進(jìn)行預(yù)熱，使得廢水預(yù)熱至40～60℃；

步驟三、經(jīng)過預(yù)熱后的廢水進(jìn)入蒸發(fā)濃縮塔內(nèi)進(jìn)行低溫蒸發(fā)，熱廢水經(jīng)過霧化裝置形成粒徑為100～300um的液滴，空氣由鼓風(fēng)機(jī)經(jīng)空氣入口由蒸發(fā)濃縮塔下部進(jìn)入，自下而上流經(jīng)填料層，在填料層表面與熱廢水進(jìn)行強(qiáng)烈的傳熱傳質(zhì)過程，廢水表面由于水蒸氣分壓梯度發(fā)生低溫蒸發(fā)，水由廢水中液相進(jìn)入空氣中的氣相，從而使得廢水得到濃縮，同時(shí)空氣得以增濕；同理，空氣與霧化后的廢水液滴充分接觸蒸發(fā)同樣使得廢水得到濃縮、空氣得以增濕；增濕后的空氣經(jīng)過除霧器除去空氣中夾帶的細(xì)小液滴，從而使凈化后的空氣由空氣出口排出；

步驟四、經(jīng)過濃縮后的廢水進(jìn)入廢水濃縮循環(huán)系統(tǒng)，重新被打入蒸發(fā)濃縮塔內(nèi)進(jìn)行再次蒸發(fā)濃縮，當(dāng)廢水濃度達(dá)到設(shè)定值時(shí)，排入后續(xù)的廢水處理系統(tǒng)，從而達(dá)到廢水濃縮的目的。

由于采用上述技術(shù)方案，本火電廠廢水低溫余熱濃縮系統(tǒng)具有至少以下有益效果：

(1)本發(fā)明利用除塵器和脫硫吸收塔之間煙道內(nèi)的煙氣余熱預(yù)熱廢水，這部分煙氣余熱在火電廠屬于無法進(jìn)一步利用的廢熱，所以本發(fā)明的廢水蒸發(fā)濃縮過程無需額外消耗熱量，運(yùn)行能耗很低。

(2)采用除鹽水作為換熱介質(zhì)進(jìn)行兩次換熱，使得廢水在廢水預(yù)熱器內(nèi)盤管外進(jìn)行預(yù)熱，同時(shí)控制預(yù)熱溫度在60℃以下，可以有效避免和解決Ca(HCO₃)₂、Mg(HCO₃)₂受熱分解而產(chǎn)生的Ca、Mg離子結(jié)垢問題，所以無需進(jìn)行Ca、Mg離子的Na鹽置換，從而節(jié)省了大量的置換藥劑(如Na₂CO₃等)費(fèi)用。

(3)蒸發(fā)濃縮塔內(nèi)填料層采用耐腐蝕的非金屬材質(zhì)，造價(jià)低廉，可以采取定期酸洗或更換的方式進(jìn)行填料層的恢復(fù)。

(4)本系統(tǒng)不會對鍋爐主體系統(tǒng)造成影響，即使在本系統(tǒng)檢修或故障時(shí)，也不會對主機(jī)造成任何影響。

(5)系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)簡單、運(yùn)行可靠，占地面積小，投資成本較低。

附圖說明

以下附圖僅旨在于對本發(fā)明做示意性說明和解釋，并不限定本發(fā)明的范圍。其中：

圖1是本發(fā)明實(shí)施例一的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明實(shí)施例一的工藝流程示意圖；

圖3是本發(fā)明實(shí)施例二的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明實(shí)施例二的工藝流程示意圖。

圖中：1-除塵器；2-脫硫吸收塔；3-廢水收集箱；4-預(yù)處理裝置；5-廢水預(yù)熱裝置；51-廢水預(yù)熱器；52-煙氣余熱回收器；53-盤管；6-蒸發(fā)濃縮塔；61-塔體；62-霧化裝置；63-填料層；64-空氣入口；65-鼓風(fēng)機(jī)；66-空氣出口；67-除霧器；68-廢水濃縮槽；69-廢水循環(huán)泵。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。在下面的詳細(xì)描述中，只通過說明的方式描述了本發(fā)明的某些示范性實(shí)施例。毋庸置疑，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以認(rèn)識到，在不偏離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以用各種不同的方式對所描述的實(shí)施例進(jìn)行修正。因此，附圖和描述在本質(zhì)上是說明性的，而不是用于限制權(quán)利要求的保護(hù)范圍。

實(shí)施例一

如圖1和圖2所示，火電廠廢水低溫余熱濃縮系統(tǒng)，包括對鍋爐所排放的煙氣進(jìn)行除塵的除塵器1(可以采用電除塵器)、對除塵后的煙氣進(jìn)行脫硫的脫硫吸收塔2、存儲脫硫吸收塔2所產(chǎn)生廢水的廢水收集箱3以及對廢水收集箱3內(nèi)的廢水進(jìn)行預(yù)處理的預(yù)處理裝置4；其中，所述除塵器、脫硫吸收塔、預(yù)處理裝置可以采用現(xiàn)有技術(shù)中公知常用設(shè)備實(shí)現(xiàn)其相應(yīng)功能，在此不再贅述；還包括：

廢水預(yù)熱裝置5，其利用除塵器1與脫硫吸收塔2之間煙道內(nèi)的煙氣熱量對預(yù)處理后的廢水進(jìn)行預(yù)熱；本實(shí)施例中，所述廢水預(yù)熱裝置5包括設(shè)置于所述預(yù)處理裝置4下游的廢水預(yù)熱器51以及設(shè)置于除塵器1與脫硫吸收塔2之間的煙道內(nèi)用于對廢水預(yù)熱器51內(nèi)的換熱介質(zhì)進(jìn)行加熱的煙氣預(yù)熱回收器52；本實(shí)施例采用除鹽水進(jìn)行間接換熱，廢水預(yù)熱器51內(nèi)采用盤管換熱方式，換熱介質(zhì)為管內(nèi)流動(dòng)的除鹽水，除鹽水流經(jīng)布置在除塵器1和脫硫塔2之間的煙道內(nèi)的煙氣余熱回收器52，吸收溫度在90～150℃的煙氣熱量而使自身加熱到60～90℃后進(jìn)入廢水預(yù)熱器，把熱量傳遞給盤管外的廢水，使得廢水預(yù)熱至40～60℃，利于強(qiáng)化后續(xù)廢水的蒸發(fā)效果；

蒸發(fā)濃縮塔6，用于對預(yù)熱后的廢水進(jìn)行低溫蒸發(fā)，包括塔體61，所述塔體61內(nèi)設(shè)置有與所述廢水預(yù)熱裝置5的廢水出口連接的霧化裝置62，霧化裝置62根據(jù)處理的廢水量不同，可以選取壓力式霧化噴嘴、旋轉(zhuǎn)霧化器等裝置，通過廢水霧化可以強(qiáng)化蒸發(fā)效果；所述塔體61內(nèi)位于所述霧化裝置62的下方設(shè)置有若干填料層63，能夠進(jìn)一步增大氣液接觸面積以增加蒸發(fā)效率；所述塔體61內(nèi)位于所述霧化裝置62的上方設(shè)置有除霧器67；所述塔體61下部設(shè)置有空氣入口64，所述空氣入口64連接有鼓風(fēng)機(jī)65，所述塔體61上部設(shè)置有空氣出口66；所述塔體61底部設(shè)置有廢水濃縮循環(huán)系統(tǒng)；所述廢水濃縮循環(huán)系統(tǒng)包括設(shè)置于所述塔體61底部的廢水濃縮槽68，所述廢水濃縮槽68通過廢水循環(huán)泵69與所述霧化裝置62相連通，所述廢水濃縮槽68設(shè)置有濃廢水出口。

參考圖2，采用以上所述濃縮系統(tǒng)對廢水進(jìn)行濃縮的方法，主要包括如下步驟：

步驟一、火電廠鍋爐排放的煙氣經(jīng)過除塵器1去除煙氣中大部分粉塵后進(jìn)入脫硫吸收塔2，在脫硫吸收塔2中采用濕法去除煙氣中大部分SO₂后凈化排放，濕法脫硫產(chǎn)生的廢水進(jìn)入廢水收集箱3收集存儲，然后經(jīng)過預(yù)處理裝置4進(jìn)行中和、沉淀、絮凝、澄清等一系列處理，去除廢水中大部分重金屬、懸浮物等污染物，并調(diào)整pH值；

步驟二、經(jīng)過預(yù)處理的廢水進(jìn)入廢水預(yù)熱器51內(nèi)，廢水預(yù)熱器51采用盤管換熱方式，換熱介質(zhì)為管內(nèi)流動(dòng)的除鹽水，除鹽水流經(jīng)布置在除塵器1和脫硫塔2之間的煙道內(nèi)的煙氣余熱回收器52，吸收溫度在90～150℃的煙氣熱量而使自身加熱到60～90℃后進(jìn)入廢水預(yù)熱器51，把熱量傳遞給盤管外的廢水，使得廢水預(yù)熱至40～60℃；

步驟三、經(jīng)過預(yù)熱后的廢水進(jìn)入蒸發(fā)濃縮塔6內(nèi)進(jìn)行低溫蒸發(fā)，熱廢水經(jīng)過霧化裝置62形成粒徑為100～300um的液滴，空氣由鼓風(fēng)機(jī)65經(jīng)空氣入口64由蒸發(fā)濃縮塔下部進(jìn)入，自下而上流經(jīng)填料層63，在填料層表面與熱廢水進(jìn)行強(qiáng)烈的傳熱傳質(zhì)過程，廢水表面由于水蒸氣分壓梯度發(fā)生低溫蒸發(fā)，水由廢水中液相進(jìn)入空氣中的氣相，從而使得廢水得到濃縮，同時(shí)空氣得以增濕；同理，空氣與霧化后的廢水液滴充分接觸蒸發(fā)同樣使得廢水得到濃縮、空氣得以增濕；增濕后的空氣經(jīng)過除霧器67除去空氣中夾帶的細(xì)小液滴，從而使凈化后的空氣由空氣出口排出；

步驟四、經(jīng)過濃縮后的廢水進(jìn)入廢水濃縮槽68，并由廢水循環(huán)泵69重新打入蒸發(fā)濃縮塔6內(nèi)進(jìn)行再次蒸發(fā)濃縮，當(dāng)廢水濃縮槽68內(nèi)的廢水濃度達(dá)到設(shè)定值時(shí)，由濃廢水出口排入后續(xù)的廢水處理系統(tǒng)，從而達(dá)到廢水濃縮的目的。

實(shí)施例二

如圖3和圖4所示，本實(shí)施例中火電廠廢水低溫余熱濃縮系統(tǒng)與實(shí)施例一結(jié)構(gòu)原理基本相同，相同之處不再進(jìn)行贅述，其唯一區(qū)別在于：

本實(shí)施例中，所述廢水預(yù)熱裝置5采用直接預(yù)熱的方式，即經(jīng)過中和、沉淀、絮凝、澄清等預(yù)處理后的廢水直接流經(jīng)設(shè)置于除塵器1與脫硫吸收塔2之間的煙道內(nèi)的盤管53進(jìn)行預(yù)熱，然后再進(jìn)入蒸發(fā)濃縮塔內(nèi)進(jìn)行蒸發(fā)濃縮，但此種方式需要嚴(yán)格控制廢水的預(yù)熱溫度(40～50℃)，預(yù)熱溫度過高會使Ca(HCO₃)₂和Mg(HCO₃)₂在盤管內(nèi)受熱分解而產(chǎn)生嚴(yán)重的Ca、Mg離子結(jié)垢問題。

以上所述僅為本發(fā)明示意性的具體實(shí)施方式，并非用以限定本發(fā)明的范圍。任何本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的構(gòu)思和原則的前提下所作出的等同變化與修改，均應(yīng)屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。