申请日2014.02.06
公开(公告)日2015.10.21
IPC分类号C02F9/08; C02F1/28; C02F1/04
摘要
本发明公开了用于处理热电厂、其它工业工厂和/或其它工业来源处产生的废水的方法、系统和/或设备。所述废水被引导穿过包括直接接触绝热浓缩系统的废水浓缩器。热进料气体流被引导穿过所述废水浓缩器。所述废水浓缩器将所述热进料气体与所述废水直接混合并且从所述废水蒸发水蒸气。所述废水浓缩器从剩余浓缩废水分离所述水蒸气。内含式空气-水界面液体蒸发器可以被布置成在由所述废水浓缩器处理之前对所述废水进行预处理。
权利要求书
1.一种用于热电厂的废水处理系统，所述废水处理系统包括：
废水浓缩器，所述废水浓缩器实施直接接触绝热废水浓缩器系 统，所述废水浓缩器包括直接接触蒸发区段和气-液分离器;
废水流，所述废水流产生于热电厂中，操作性地连接至所述废 水浓缩器以将废水供应至所述直接接触蒸发区段;以及
热进料气体流，所述热进料气体流操作性地连接至所述废水浓 缩器以将热进料气体与所述废水流同时供应至所述直接接触蒸发区 段;
其中，所述直接接触蒸发区段将所述热进料气体与所述废水直 接混合并且从所述废水蒸发水，以形成水蒸气和浓缩废水，以及
其中，所述气-液分离器将所述水蒸气从所述浓缩废水分离，并 且从所述气-液分离器排放排气，所述排气包括所述水蒸气和所述热 进料气体的一些或全部。
2.如权利要求1或前述权利要求中任一项所述的废水处理系统，其中， 所述废水流包括烟道气脱硫清洗用水、冷却塔清洗用水、工业水、 发电厂渗滤液以及发电厂贮水库水中的至少一种。
3.如权利要求2或前述权利要求中任一项所述的废水处理系统，其中， 所述热进料气体流用来自所述热电厂中的废热来加热。
4.如权利要求3或前述权利要求中任一项所述的废水处理系统，其中， 所述热进料气体包含来自燃烃的燃烧加热器的热烟道气。
5.如权利要求2或前述权利要求中任一项所述的废水处理系统，其中， 所述直接接触蒸发区段包括文丘里管区段和沉浸式导气管中的至少 一个。
6.如权利要求5或前述权利要求中任一项所述的废水处理系统，其中， 所述气-液分离器包括操作性地连接至所述直接接触蒸发区段的叉 流式气-液分离器和气旋式气-液分离器中的至少一个。
7.一种用废水浓缩器处理来自热电厂的废水的方法，其中，所述废水 浓缩器包括直接接触绝热废水浓缩器系统，并且所述热电厂包括废 水源和热进料气体源，所述方法包括以下步骤：
将热进料气体流接收到所述废水浓缩器中;
通过导管将包括所述废水的进料废水从所述热电厂接收到所 述废水浓缩器中;
将热进料气体与所述进料废水在所述废水浓缩器中直接混合 以从所述进料废水蒸发水蒸气;
在所述废水浓缩器中将所述水蒸气从所述进料废水分离以形 成浓缩排出盐水和排气;以及
从所述废水浓缩器排放所述排气。
8.如权利要求7或前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述废 水包括烟道气脱硫清洗用水、冷却塔清洗用水以及工业水中的至少 一种。
9.如权利要求7或前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述热 进料气体包含从燃烃的燃烧加热器排出的热烟道气。
10.如权利要求7或前述权利要求中任一项所述的方法，所述方法还包 括在将所述进料废水接收到所述废水浓缩器中之前对所述进料废水 进行预处理的步骤。
11.如权利要求7或前述权利要求中任一项所述的方法，所述方法还包 括对所述浓缩排出盐水进行后处理的步骤。
12.如权利要求11或前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述后 处理的步骤包括在固-液分离器中将所述浓缩排出盐水中的固体从 液体去除和/或进一步浓缩所述浓缩排出盐水的步骤。
13.如权利要求7或前述权利要求中任一项所述的方法，所述方法还包 括对所述热进料气体流预处理以在将所述热进料气体接收到所述废 水浓缩器中之前将微粒从所述热进料气体分离的步骤。
14.如权利要求7或前述权利要求中任一项所述的方法，所述方法还包 括以下步骤：
将所述排气再加热到所述排气的酸-气冷凝温度之上;以及
将所述排气返回到所述热电厂的排放系统中。
15.一种热电厂，所述热电厂包括：
热电发电机，所述热电发电机用于产生电;
废水浓缩器，所述废水浓缩器包括直接接触绝热废水浓缩器系 统;
废水源，所述废水源操作性地连接至所述废水浓缩器以将进料 废水供应至所述废水浓缩器;以及
热进料气体源，所述热进料气体源操作性地连接至所述废水浓 缩器以将热进料气体供应至所述废水浓缩器;
其中，所述废水浓缩器将所述热进料气体与所述进料废水直接 混合，从所述进料废水蒸发水蒸气，将所述水蒸气从所述进料废水 分离，从而形成排出盐水和排气，将所述排气排放至大气和/或另一 处理部件，并且以适于进一步处理和/或处置的形式提供与所述排气 分离的所述排出盐水。
16.如权利要求15或前述权利要求中任一项所述的热电厂，其中，所述 热电发电机包括用于产生蒸汽以使操作性地连接至发电机的涡轮机 旋转的锅炉，并且其中所述废水源包括操作性地连接至所述锅炉以 从所述锅炉接收烟道气的烟道气脱硫系统，其中所述烟道气脱硫系 统从所述烟道气去除硫并且产生含有污染物的烟道气脱硫清洗用 水，并且其中所述废水浓缩器操作性地连接至所述烟道气脱硫系统 以接收含有所述烟道气脱硫清洗用水的至少一些的进料废水。
17.如权利要求16或前述权利要求中任一项所述的热电厂，其中，所述 锅炉包括燃烃的燃烧加热器。
18.如权利要求16或前述权利要求中任一项所述的热电厂，其中，所述 热进料气体源包含来自所述锅炉的热烟道气。
19.如权利要求15或前述权利要求中任一项所述的热电厂，其中，所述 废水源包括冷却塔清洗用水和工业水中的至少一种。
20.如权利要求15或前述权利要求中任一项所述的热电厂，其中，所述 热电发电机包括燃气涡轮机并且所述热进料气体源包括由所述燃气 涡轮机产生的废热。
说明书
用于发电厂和其它工业来源的废水处理系统
技术领域
本发明一般涉及用于处理热电厂、其它工业工厂和/或其它工业来源 中产生的废水的方法、系统和/或设备。
背景技术
包括燃烃发电厂诸如煤、油和/或天然气燃烧的发电厂的热电厂和核 发电厂以及其它重工业过程使用大量水以用于进行各种工艺并且提供辅 助功能。通常，水是从周围环境诸如附近的溪流或湖泊抽取，并且水最终 返回到溪流或湖泊中。
问题是水往往会被化学品和/或来自工业过程的其它废弃产物污染， 从而形成废水。因此，经常需要在将废水返回到环境中之前处理这种废水 以去除污染物的一些或全部。
燃烃热电厂中经常产生的废水的一个特定来源是烟道气脱硫 (“FGD”)清洗用水，或“排污水”。FGD清洗用水是含硫的废水或浆料 和/或从烟道气(即，来自锅炉或其它烃燃料燃烧过程的排气)流去除的其 它化学品。FGD清洗用水是烟道气脱硫系统的副产物，其中硫和其它污染 物通常在称为吸收器的部件中从烟道气流去除。在吸收器中，硫和/或其它 污染物通常通过用携带各种化学品的基于水的浆料对烟道气流喷雾来从 烟道气去除，化学品被设计成帮助从气体去除硫和/或其它污染物。浆料在 被喷雾到烟道气流中之后收集，并且典型地通过吸收器再循环多次。FGD 清洗用水是随着浆料中的硫和/或其它污染物的堆积的增加而从浆料抽出 的，例如以在某一预选择的范围内或在某一预选择的上限下维持浆料中的 总溶解固体(“TDS”)的废水流。
发电厂和其它工业工厂中经常产生的废水的另一个来源是冷却塔清 洗用水，或“排污水”。与FGD清洗用水类似，冷却塔清洗用水是含有溶 解固体的废水，该废水从用于冷却排气的供水抽出，通常以在某一预选择 的范围或限制之内或之下维持冷却水中的TDS。
发电厂中经常产生的废水的另外的来源是工业水，工业水用于冷却除 主冷凝器之外电厂厂房或其它地方中的各种热交换器或冷却器。正如FGD 清洗用水和冷却塔清洗用水，工业水通常累积溶解固体，溶解固体的水平 通常需要进行控制。
工业水、FGD清洗用水和冷却塔清洗用水通常需要被处理来在返回 到环境中或在工业工厂内再循环以供进一步使用之前去除溶解固体的一 些或全部。
发明内容
根据一些方面，公开了用于在将水返回到周围环境或将水再循环以供 发电厂后续使用之前用废水浓缩器处理热电厂处的废水的一种或多种方 法、系统和/设备，废水浓缩器包括直接接触绝热浓缩系统。方法、系统和 设备可以应用于产生含有硫或其它酸性气体排气流的其它过程，例如石油 精炼厂和/或天然气加工厂。
根据其它方面，公开了用于以多阶段处理系统处理废水的一种或多种 方法、系统和/设备，其中第一阶段包括操作性地设置在含废水的蓄水池中 的液体蒸发器，并且第二阶段包括操作性地连接至蓄水池以从蓄水池接收 废水的废水浓缩器。多阶段处理系统可以用作用于处理热电厂处的废水的 系统的一部分，但不限于在热电厂中使用。
根据一个示例性方面，用于热电厂的废水处理系统包括热电厂中产生 的废水流，该废水流被引导穿过实施直接接触绝热废水浓缩器系统的废水 浓缩器。热进料气体流同时被引导穿过废水浓缩器。废水浓缩器将热进料 气体和废水直接混合，并且从废水蒸发水以形成水蒸气和浓缩废水。废水 浓缩器将水蒸气从浓缩废水分离。废水浓缩器排放排气，包括水蒸气和一 些或全部进料气体。排气可以排放至大气或另一部件以供进一步处理、回 收或使用。其余浓缩废水或排出盐水可以再循环穿过废水浓缩器以用于进 一步浓缩和/或引导用于进一步处理、回收和/或处置。
根据另一个示例性方法，公开了一种用实施直接接触绝热废水浓缩器 系统的废水浓缩器处理来自热电厂的废水的方法。发电厂包括废水源和热 进料气体源。该方法包括以下步骤：将热进料气体流接收到废水浓缩器中， 通过导管将包括废水的进料废水从热电厂接收到废水浓缩器中，将热进料 气体与进料废水在废水浓缩器中直接混合以将水蒸气从进料废水蒸发，在 废水浓缩器中将水蒸气与进料废水分离以形成浓缩排出盐水和排气，并且 将排气从废水浓缩器排放。
根据另外的示例性方面，热电厂包括热电发电机，诸如用于产生蒸汽 以使操作性地连接至发电机的涡轮机旋转以用于产生电的锅炉和/或燃气 涡轮机，具有直接接触绝热废水浓缩器系统的废水浓缩器，操作性地连接 至废水浓缩器以将进料废水供应至废水浓缩器的废水源以及操作性地连 接至废水浓缩器以将热进料气体供应至废水浓缩器的热进料气体源。废水 浓缩器将热进料气体与进料废水直接混合，从进料废水蒸发水蒸气，将水 蒸气从进料废水分离，从而形成排出盐水和排气，将排气排放至大气和/ 或另一处理部件，并且提供与排气分离的排出盐水以供进一步处理和/或处 置。
进一步根据前述示例性方面中的任一个或多个，用于处理发电厂废水 的系统、设备和/或方法和/或多阶段废水处理系统还任选地可以包括以下 优选形式的任一种或多种。
在一些优选形式中，废水包括来自发电厂的清洗用水、工业水、渗滤 液和/或贮水库水。清洗用水可以包括来自烟道气脱硫系统的烟道气脱硫清 洗用水和/或来自冷却塔的清洗用水。
在一些优选形式中，热电厂包括具有用于产生蒸汽的燃烃的燃烧加热 器的锅炉、来自燃烧加热器的第一烟道气流以及烟道气脱硫系统。烟道气 脱硫系统可以操作性地连接至来自燃烧加热器的第一烟道气流。烟道气脱 硫系统可以被布置成诸如用吸收器从烟道气去除硫和/或其它污染物，并且 产生烟道气脱硫清洗用水。燃烧加热器可以是燃烃的，例如用煤、油和/ 或天然气燃烧。废水浓缩器可以操作性地连接至烟道气脱硫系统以接收包 括烟道气脱硫清洗用水的进料废水。在一些形式中，热电厂包括其它类型 的热电发电机诸如燃气涡轮机。燃气涡轮机可以例如单独用作主要发电设 备和/或结合其它类型的热电发电机用作调峰或备用发电设备。
在一些形式中，热电厂包括冷却塔。冷却塔产生冷却塔清洗用水。废 水浓缩器可以操作性地连接至冷却塔以接收包括冷却塔清洗用水的进料 废水。
在一些形式中，热电厂产生工业水。废水浓缩器可以操作性地连接至 工业水源以接收包括工业水的进料废水以用于浓缩。
在一些形式中，废水浓缩器可以与发电厂渗滤液源操作性地连接在一 起，以使得发电厂渗滤液被供应至废水浓缩器以用于浓缩。
在一些优选形式中，废水浓缩器可以与贮水库操作性地连接在一起， 以使得来自贮水库的水供应至废水浓缩器以用于浓缩。
在一些优选形式中，热进料气体包括热排气或来自发电厂内的一个或 多个其它工序的其它废热。热进料气体可以抽自以下各项：第一烟道气流 诸如滑流、燃烧加热器的燃烧空气预热器的热空气和/或包括其它热气体 流。热进料气体可以从温度处在约150℉与约800℉之间的温度的第一流 引出。滑流可以在第一流穿过为燃烧器预加热燃烧空气的燃烧空气预热器 之后从第一流抽取。滑流可以在第一流到达烟道气脱硫系统之前从第一流 抽取。燃烧加热器可以包括煤燃烧锅炉、内燃机、涡轮机组以及其它燃烧 装置中的任一个或多个。锅炉可以包括用于为发电机的涡轮机产生进料蒸 汽的锅炉。
在一些优选形式中，热进料气体从由燃烧空气预热器产生的热空气抽 取。来自燃烧空气预热器的热空气任选地还可以在被提供为热进料气体之 前例如用火炬或燃烧器进行加热。
在一些优选形式中，热进料气体通过火炬或燃烧器直接加热。火炬或 燃烧器可以专用于加热有待提供至废水浓缩器的热进料气体。
在一些优选形式中，热进料气体从备用发电设备诸如备用燃气涡轮机 或其它调峰发电装置抽取。
在一些优选形式中，热进料气体从包括本文描述的任一个或多个来源 的多个不同的热空气源抽取。
在一些优选形式中，废水浓缩器包括将废水直接混合并蒸发成热排气 的装置如文丘里管蒸发装置或通流管蒸发。废水浓缩器可以包括叉流式气 -液分离器、气旋式气-液分离器或湿式静电除尘器中的任一个或任何组合。 废水浓缩器可以永久地安装在发电厂中。废水浓缩器可以是便携式的并且 暂时地安装在发电厂中。
在形成多阶段废水处理系统的一些优选形式中，废水可以在第一阶段 通过另外的废水处理系统进行预处理，之后在第二阶段中提供作为进料废 水在废水浓缩器中进行处理。预处理可以包括操作性地设置在含废水的蓄 水池中以在将废水提供至废水浓缩器之前从废水蒸发至少一些水的液体 蒸发器。蓄水池可以诸如通过一个或多个供应导管从发电厂接收废水。蓄 水池可以通过一个或多个另外的排出导管操作性地连接至废水浓缩器。废 水可以从发电厂内的一个或多个工序通过供应导管流动到蓄水池中。废水 可以通过排出导管从蓄水池流动至废水浓缩器。液体蒸发器优选地连接至 强制空气源，并且诸如通过在大量废水中形成气泡将不连续的气相与连续 的废水相在部分封闭容器内有力地混合。强制空气可以例如通过发电厂内 的废热源诸如烟道气或其它废热源来加热。液体蒸发器可以对废水进行预 处理以将比简单地将来自发电厂内的各种工序的废水直接用作进料废水 更为浓缩的进料废水提供至废水浓缩器。在第一阶段使用的液体蒸发器与 第二阶段的用于废水浓缩器的预处理进料废水的组合可以在除了作为实 例的热电厂之外的其它使用环境中实施。
在一些优选形式中，由废水浓缩器产生的浓缩排出盐水通过另外的处 理系统和/或方法来进行后处理。可以在后处理过程中将排出盐水脱水。在 后处理过程中从排出盐水去除的液体可以再循环至废水浓缩器以进行再 次处理。
在一些优选形式中，静电除尘器(ESP)、湿式静电除尘器(WESP) 和/或过滤袋操作性地连接至第一烟道气流或烟道气滑流。ESP、WESP或 过滤袋可以被布置成在烟道气进入废水浓缩器之前从烟道气去除飞灰和/ 或其它污染物。
在一些优选形式中，从废水浓缩器排放的排气被引导至一个或多个另 外的排放控制系统以在释放至大气之前进行进一步处理。来自废水浓缩器 的排气可以在返回到电厂的排气流之前进行加热或预加热。排气可以用燃 烧器、电加热器或其它热气体流中的任一个或任何组合加热或预加热。排 气可以加热到酸-气冷凝温度之上。排气可以返回到烟道气脱硫系统中。 排气还可以或可替代地直接排放至大气，而不需进行进一步处理或再捕 获。
在考虑以下详细描述和随附权利要求书之后，其它方面和形式将变得 显而易见。