申请日2018.12.28
公开(公告)日2019.03.12
IPC分类号C02F9/10; C02F103/18
摘要
本发明涉及一种灵活可调的火电厂全负荷高盐废水零排放系统和方法，属于火力发电环保领域。所述全负荷高盐废水零排放系统，包括烟道旁路子系统和废水子系统，所述烟道旁路子系统包括旁路烟道A和旁路烟道B;其中，所述旁路烟道A的入口连接空预器前的主烟道，所述旁路烟道A的出口连接空预器后的主烟道。所述旁路烟道A上设有蒸发塔。所述旁路烟道B的入口连接所述省煤器之前的主烟道，所述旁路烟道B的出口连接所述旁路烟道A。所述废水子系统包括通过废水旁路管道依次连接的调节池、软化系统和膜浓缩系统。本发明可根据机组负荷灵活调节烟气流量和温度，同时灵活调节废水处理流程，利用高温烟气余热实现电厂高盐废水的零排放。
权利要求书
1.一种灵活可调的火电厂全负荷高盐废水零排放系统，包括通过主烟道(13)依次连接的省煤器(1)、SCR脱硝装置(2)、空预器(3)和除尘器(4)，其特征在于，还包括烟道旁路子系统和废水子系统;
所述烟道旁路子系统包括旁路烟道A(6)和旁路烟道B(20);其中，所述旁路烟道A(6)的入口连接SCR脱硝装置(2)和空预器(3)之间的主烟道，所述旁路烟道A(6)的出口连接空预器(3)和除尘器(4)之间的主烟道;所述旁路烟道A(6)上设有蒸发塔(8)，所述蒸发塔(8)的内部顶端设有烟气导流系统(10)和旋转雾化器(9)，所述烟气导流系统(10)与所述旁路烟道A(6)相通，所述蒸发塔(8)的底部侧面设有烟气出口，所述烟气出口与所述旁路烟道A(6)相通;所述蒸发塔(8)的底部正下方连接排灰管道(14);所述旁路烟道B(20)的入口连接所述省煤器(1)之前的主烟道，所述旁路烟道B(20)的出口连接所述旁路烟道A(6);
所述废水子系统包括调节池(5)、软化系统(12)和膜浓缩系统(17);其中，所述调节池(5)的入口连接废水主管道(19)，所述调节池(5)的第一出口通过废水主管道(19)连接旋转雾化器(9);所述调节池(5)的第二出口通过废水旁路管道(11)连接所述软化系统(12)的入口，所述软化系统(12)的出口通过废水旁路管道(11)连接膜浓缩系统(17)的入口，所述膜浓缩系统(17)的出口通过废水旁路管道(11)连接至所述调节池(5)的第一出口与旋转雾化器(9)之间的废水主管道(19)上。
2.根据权利要求1所述的火电厂全负荷高盐废水零排放系统，其特征在于，所述旁路烟道A(6)的入口连接处设有可调节开度的烟道挡板A(7)，所述旁路烟道B(20)的入口连接处设有可调节开度的烟道挡板B(16)。
3.根据权利要求2所述的火电厂全负荷高盐废水零排放系统，其特征在于，所述旁路烟道B(20)的出口与所述旁路烟道A(6)的连接点位于旁路烟道A(6)上旁路烟道挡板A(7)和烟气导流系统(10)之间。
4.根据权利要求1所述的火电厂全负荷高盐废水零排放系统，其特征在于，所述调节池(5)的第一出口连接处设有可调节流量的调节阀A(15);所述调节池(5)的第二出口连接处设有可调节流量的调节阀B(18)。
5.基于火电厂全负荷高盐废水零排放系统实现全负荷高盐废水零排放的方法，其特征在于，当机组运行负荷在60%THA及60%THA以上时，包括以下步骤：
步骤1，火电厂产生的高盐废水经废水主管道(19)进入调节池(5);
步骤2，打开调节阀A(15)和调节阀B(18)，使所述调节池(5)的部分废水直接经第一出口流入废水主管道(19)，同时所述调节池(5)的另一部分废水经废水旁路管道(11)依次进入软化系统(12)和膜浓缩系统(17)，所述软化系统(12)用于去除废水中的悬浮物和硬度，所述膜浓缩系统(17)用于提高废水浓度并降低废水流量，所述膜浓缩系统(17)产生的浓缩废水汇入所述废水主管道(19)，得到混合废水;
步骤3，所述混合废水进入旋转雾化器(9)，经高速旋转被雾化为粒径为20-80μm的废水液滴进入蒸发塔(8);
步骤4，打开并调节烟道挡板A(7)，关闭烟道挡板B(16)，空预器(3)前主烟道内的部分高温烟气经旁路烟道A(6)进入烟气导流系统(10)，并形成螺旋烟气流进入所述蒸发塔(8);
步骤5，所述螺旋烟气流与所述废水液滴在所述蒸发塔(8)内充分混合换热，废水液滴被快速蒸干，产生的固体颗粒物一部分经所述蒸发塔(8)底部的排灰管道(14)排出，另一部分随烟气从所述蒸发塔(8)底端侧面的烟气出口排出，经所述旁路烟道A(6)回到所述除尘器(4)之前的主烟道，最终被所述除尘器(4)捕捉。
6.根据权利要求5所述的实现全负荷高盐废水零排放的方法，其特征在于，当机组负荷升高时，增大所述调节阀A(15)的开度并减小所述调节阀B(18)的开度，使更多的高盐废水经第一出口进入废水主管道(19);当机组负荷降低时，减小调节阀A(15)的开度并增大所述调节阀B(18)的开度，使更多的高盐废水经废水旁路管道(11)进入所述软化系统(12)和膜浓缩系统(17)。
7.基于火电厂全负荷高盐废水零排放系统实现全负荷高盐废水零排放的方法，其特征在于，当机组运行负荷降低到60%THA以下时，包括以下步骤：
步骤1，火电厂产生的高盐废水经废水主管道(19)进入调节池(5);
步骤2，关闭调节阀A(15)，打开调节阀B(18)，使所述调节池(5)的全部废水经废水旁路管道(11)依次进入软化系统(12)和膜浓缩系统(17)，所述膜浓缩系统(17)产生浓缩废水并汇入所述废水主管道(19);
步骤3，所述浓缩废水进入旋转雾化器(9)，经高速旋转被雾化为粒径为20-80μm的废水液滴进入蒸发塔(8);
步骤4，同时打开烟道挡板A(7)和烟道挡板B(16)，使部分省煤器(1)之前的高温烟气经所述旁路烟道B(20)汇入旁路烟道A(6)，调节烟道挡板A(7)和烟道挡板B(16)的开度，使汇合后烟气的温度稳定在320℃以上;汇合后的高温烟气进入所述烟气导流系统(10)，形成螺旋烟气流进入所述蒸发塔(8);
步骤5，所述螺旋烟气流与所述废水液滴在所述蒸发塔(8)内充分混合换热，废水液滴被快速蒸干，产生的固体颗粒物一部分经所述蒸发塔(8)底部的排灰管道(14)排出，另一部分随烟气从所述蒸发塔(8)底端侧面的烟气出口排出，经所述旁路烟道A(6)回到所述除尘器(4)之前的主烟道，最终被所述除尘器(4)捕捉。
说明书
一种灵活可调的火电厂全负荷高盐废水零排放系统和方法
技术领域
本发明涉及一种灵活可调的火电厂全负荷高盐废水零排放系统和方法，该系统可根据机组负荷灵活调节烟气流量和温度，同时灵活调节废水处理流程，利用高温烟气余热实现电厂高盐废水的零排放，属于火力发电环保领域。
背景技术
火力发电厂在生产运营过程中会产生大量高盐废水(如脱硫废水和循环排污水等)，这种废水悬浮物和盐含量极高，水质成分极其复杂，往往含有多种重金属元素，若直接排放会对受纳水体造成严重污染。近年来，随着国家对工业废水排放日趋严格的管控，火力发电厂高盐废水的零排放成为了电力行业关注的热点。在诸多零排放技术中，高温烟道旁路蒸发技术工艺流程简单，投资和运行成本低，成为了实现火电厂高盐废水零排放的主要技术之一。该技术通过设置与空预器并联的蒸发塔，从空预器前的主烟道引高温烟气进入塔体，将废水引入塔顶的旋转雾化器，采用高速旋转的方式将废水雾化为微小液滴，利用烟气携带的余热将废水蒸发，产生的固体物质最终随烟气回到主烟道被除尘器捕捉。机组在正常负荷下，空预器前的烟气温度可高达320℃以上，只需抽取少量烟气就可使废水在蒸发塔内迅速蒸干。然而，当机组负荷较低时，空预器前的烟气温度会降到250-300℃，部分水分在蒸发过程中会被盐壳包裹，难以在塔内被快速蒸干，会对后续烟道设备的正常运行带来风险，情况严重时废水零排放系统将不得不退出运行。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种灵活可调的火电厂全负荷高盐废水零排放系统和方法，该系统可根据机组负荷灵活调节烟气流量和温度，同时灵活调节废水处理流程，利用高温烟气余热实现电厂高盐废水的零排放。
为了达到上述目的，本发明采用的具体技术方案是：
一种灵活可调的火电厂全负荷高盐废水零排放系统，包括通过主烟道依次连接的省煤器、SCR脱硝装置、空预器和除尘器，还包括烟道旁路子系统和废水子系统;
所述烟道旁路子系统包括旁路烟道A和旁路烟道B;其中，所述旁路烟道A的入口连接SCR脱硝装置和空预器之间的主烟道，所述旁路烟道A的出口连接空预器和除尘器之间的主烟道;所述旁路烟道A上设有蒸发塔，所述蒸发塔的内部顶端设有烟气导流系统和旋转雾化器，所述烟气导流系统与所述旁路烟道A相通，所述蒸发塔的底部侧面设有烟气出口，所述烟气出口与所述旁路烟道A相通;所述蒸发塔的底部正下方连接排灰管道;所述旁路烟道B的入口连接所述省煤器之前的主烟道，所述旁路烟道B的出口连接所述旁路烟道A;
所述废水子系统包括调节池、软化系统和膜浓缩系统;其中，所述调节池的入口连接废水主管道，所述调节池的第一出口通过废水主管道连接旋转雾化器;所述调节池的第二出口通过废水旁路管道连接所述软化系统的入口，所述软化系统的出口通过废水旁路管道连接膜浓缩系统的入口，所述膜浓缩系统的出口通过废水旁路管道连接至所述调节池的第一出口与旋转雾化器之间的废水主管道上。
进一步的，所述旁路烟道A的入口连接处设有可调节开度的烟道挡板A，所述旁路烟道B的入口连接处设有可调节开度的烟道挡板B。
进一步的，所述旁路烟道B的出口与所述旁路烟道A的连接点位于旁路烟道A上旁路烟道挡板A和烟气导流系统之间。
进一步的，所述调节池的第一出口连接处设有可调节流量的调节阀A;所述调节池的第二出口连接处设有可调节流量的调节阀B。
进一步的，所述膜浓缩系统的出口通过废水旁路管道连接至调节阀A与旋转雾化器之间的废水主管道上。
基于火电厂全负荷高盐废水零排放系统实现全负荷高盐废水零排放的方法，当机组运行负荷在60%THA及60%THA以上时，包括以下步骤：
步骤1，火电厂产生的高盐废水经废水主管道进入调节池;
步骤2，打开调节阀A和调节阀B，使所述调节池的部分废水直接经第一出口流入废水主管道，同时所述调节池的另一部分废水经废水旁路管道依次进入软化系统和膜浓缩系统，所述软化系统用于去除废水中的悬浮物和硬度，所述膜浓缩系统用于提高废水浓度并降低废水流量，所述膜浓缩系统产生的浓缩废水汇入所述废水主管道，得到混合废水;
步骤3，所述混合废水进入旋转雾化器，经高速旋转被雾化为粒径为20-80μm的废水液滴进入蒸发塔;
步骤4，打开并调节烟道挡板A，关闭烟道挡板B，空预器前主烟道内的部分高温烟气经旁路烟道A进入烟气导流系统，并形成螺旋烟气流进入所述蒸发塔;
步骤5，所述螺旋烟气流与所述废水液滴在所述蒸发塔内充分混合换热，废水液滴被快速蒸干，产生的固体颗粒物一部分经所述蒸发塔底部的排灰管道排出，另一部分随烟气从所述蒸发塔底端侧面的烟气出口排出，经所述旁路烟道A回到所述除尘器之前的主烟道，最终被所述除尘器捕捉。
进一步的，当机组负荷升高时，增大所述调节阀A的开度并减小所述调节阀B的开度，使更多的高盐废水经第一出口进入废水主管道;当机组负荷降低时，减小调节阀A的开度并增大所述调节阀B的开度，使更多的高盐废水经废水旁路管道进入所述软化系统和膜浓缩系统。
基于火电厂全负荷高盐废水零排放系统实现全负荷高盐废水零排放的方法，当机组运行负荷降低到60%THA以下时，包括以下步骤：
步骤1，火电厂产生的高盐废水经废水主管道进入调节池;
步骤2，关闭调节阀A，打开调节阀B，使所述调节池的全部废水经废水旁路管道依次进入软化系统和膜浓缩系统，所述膜浓缩系统产生浓缩废水并汇入所述废水主管道;
步骤3，所述浓缩废水进入旋转雾化器，经高速旋转被雾化为粒径为20-80μm的废水液滴进入蒸发塔;
步骤4，同时打开烟道挡板A和烟道挡板B，使部分省煤器之前的高温烟气经所述旁路烟道B汇入旁路烟道A，调节烟道挡板A和烟道挡板B的开度，使汇合后烟气的温度稳定在320℃以上;汇合后的高温烟气进入所述烟气导流系统，形成螺旋烟气流进入所述蒸发塔;
步骤5，所述螺旋烟气流与所述废水液滴在所述蒸发塔内充分混合换热，废水液滴被快速蒸干，产生的固体颗粒物一部分经所述蒸发塔底部的排灰管道排出，另一部分随烟气从所述蒸发塔底端侧面的烟气出口排出，经所述旁路烟道A回到所述除尘器之前的主烟道，最终被所述除尘器捕捉。
本发明的有益效果为：
1.当机组负荷低于60%THA时，可灵活调节和提高进入蒸发塔的烟气温度，同时可灵活调节废水处理工艺，通过膜浓缩降低废水流量，实现高盐废水在低负荷工况下的零排放。
2.当机组负荷高于60%THA时，可灵活调节高盐废水的处理流程，使部分废水不需软化和膜浓缩处理直接进行蒸发，节约废水软化和膜浓缩成本，实现废水的低成本零排放。