一種鍋爐汽包排污水的濃縮結(jié)晶處理系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電站水處理及資源能源循環(huán)回收利用技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種鍋爐汽包排污水的濃縮結(jié)晶處理系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)前，隨著我國人口的增長以及城鎮(zhèn)化的加快，水資源的利用量已經(jīng)基本逼近其供給量，水危機(jī)現(xiàn)象日益顯現(xiàn)。加之人們生活和工業(yè)用水的不斷增加，水資源供給難以為繼，而且水環(huán)境污染更加惡化。只有發(fā)展水資源循環(huán)經(jīng)濟(jì)，實現(xiàn)廢水循環(huán)利用，才能真正保護(hù)水環(huán)境、削減水污染。
[0003]鍋爐連續(xù)排污不僅數(shù)量大，而且溫度、壓力較高，回收利用的經(jīng)濟(jì)價值較大。連續(xù)排污又稱表面排污，要求連續(xù)不斷地從汽包中排除含鹽濃度較大的爐水，包括鐵離子、銅離子、鉀離子、鈉離子、碳酸根離子和氯離子等，以減少對熱力設(shè)備的腐蝕。對于汽包鍋爐連續(xù)排污，傳統(tǒng)的做法是加裝一個連續(xù)排污膨脹器，排污水進(jìn)入膨脹器后進(jìn)行擴(kuò)容減壓，迅速形成二次蒸汽并引入熱力除氧器或給水箱中對水進(jìn)行加熱。排污膨脹器中剩余的飽和水排至排污降溫池，與自來水混合降溫后排入市政排水網(wǎng)。
[0004]這種方法的缺點為:(a)經(jīng)過排污膨脹器的排污水仍攜帶著很大的能量不能利用，(b)為了冷卻排污水而浪費了大量的自來水。實際運行中很多電廠汽包鍋爐沒有排污擴(kuò)容器或者擴(kuò)容器并未投入使用，排污水經(jīng)過排污降溫池冷卻后直接排到廠外。據(jù)《設(shè)規(guī)》規(guī)定，凝汽式發(fā)電廠鍋爐正常排污率不超過I %，供熱式熱電廠鍋爐正常排污率不超過2%。以300MW凝汽式發(fā)電機(jī)組為例，鍋爐蒸發(fā)量為1000t/h，若排污率為1%，一年的排污水量為8.76 X 104t，這些高溫高壓汽包排污水直接排放不僅造成水源的浪費，也使得大量的高品位能喪失。
[0005]超臨界水(Supercritical Water，簡稱SCW)是指溫度超過374.15°C，壓力超過22.12MPa的特殊狀態(tài)的水，此時水的密度值、介電常數(shù)、離子積下降，氫鍵減少，以致于水成為一種具有高擴(kuò)散性和優(yōu)良傳遞特性的非極性介質(zhì)，甚至非極性的有機(jī)物和氣體能和水以任意比例互溶，形成單一的均相體系，這使得鹽類在超臨界水中的溶解度顯著下降。
[0006]本發(fā)明利用這一特性將排污水升溫升壓為超臨界態(tài)，在超臨界分離反應(yīng)器中利用超臨界水的性質(zhì)使鹽類濃縮結(jié)晶析出，本發(fā)明能夠有效處理排污水，以達(dá)到高效環(huán)保、資源能源循環(huán)利用的節(jié)能環(huán)保理念。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明提供了一種鍋爐汽包排污水的濃縮結(jié)晶處理系統(tǒng)及方法，具體技術(shù)方案如下:
[0008]—種鍋爐汽包排污水的濃縮結(jié)晶處理系統(tǒng)，由汽包1、排污控制閥2、增壓栗3、反應(yīng)器進(jìn)水控制閥4、超臨界水分離反應(yīng)器5、加熱器6、減壓閥I 7、排鹽控制閥8、減壓閥II 9和鹽類收集裝置10組成;所述汽包1、排污控制閥2、增壓栗3、反應(yīng)器進(jìn)水控制閥4和超臨界水分離反應(yīng)器5順次連接，超臨界水分離反應(yīng)器5外包覆有加熱器6;超臨界水分離反應(yīng)器5的上部出口分為兩路，一路通過減壓閥I 7與汽包I相連，一路通過減壓閥II 9與鹽類收集裝置10相連;超臨界水分離反應(yīng)器5的下部出口通過排鹽控制閥8與鹽類收集裝置10相連。
[0009]利用如上所述的系統(tǒng)進(jìn)行鍋爐汽包排污水的濃縮結(jié)晶處理的方法，具體步驟如下:
[0010]打開排污控制閥2、反應(yīng)器進(jìn)水控制閥4和減壓閥I 7，同時關(guān)閉排鹽控制閥8和減壓閥119;汽包I的排污水通過排污控制閥2，經(jīng)增壓栗3加壓，壓力提高到臨界壓力22.1MPa以上，并進(jìn)入超臨界水分離反應(yīng)器5，加熱器6將含鹽亞臨界水的溫度升高到臨界點374°C以上，此時，汽包排污水由亞臨界態(tài)變?yōu)槌R界態(tài)；
[0011]由于鹽類在超臨界水中的溶解度急劇降低，含鹽爐水中的鹽類濃縮結(jié)晶析出，沉淀在超臨界水分離反應(yīng)器5底部，從含鹽爐水中分離得到的超臨界態(tài)蒸汽經(jīng)減壓閥17降壓后返回汽包I;
[0012]沉淀在超臨界水分離反應(yīng)器5底部的鹽類積聚到超臨界水分離反應(yīng)器(5)總體積的1/4時，關(guān)閉排污控制閥2、增壓栗3、反應(yīng)器進(jìn)水控制閥4和減壓閥17，打開減壓閥II 9，調(diào)節(jié)出口壓力為0.IMPa，調(diào)節(jié)超臨界水分離反應(yīng)器5中壓力為0.2MPa，此時關(guān)閉減壓閥II 9，同時開啟排鹽控制閥8，在壓差作用下將沉淀在超臨界水分離反應(yīng)器5的鹽類排放到鹽類收集裝置10中；
[0013]排放完畢后，關(guān)閉排鹽控制閥8，依次打開反應(yīng)器進(jìn)水控制閥4、排污控制閥2，同時啟動增壓栗3，開啟反應(yīng)器排汽控制閥7，進(jìn)行第二次循環(huán)。
[0014]如此循環(huán)，此系統(tǒng)通過間斷性分離汽包的排污水達(dá)到鹽、水分離的目的。
[0015]進(jìn)一步地，所述汽包排污水經(jīng)增壓栗3加壓后，壓力提高到23_24MPa。
[0016]進(jìn)一步地，加熱器6將含鹽亞臨界水的溫度升高到380_400°C。
[0017]本發(fā)明的有益效果為:本發(fā)明提供了一種處理效率高、零污染排放、操作簡單、成本低，并可同時實現(xiàn)資源和能源回收的超臨界水分離鍋爐汽包排污水的濃縮結(jié)晶處理系統(tǒng)及方法。與傳統(tǒng)方法相比，本發(fā)明系統(tǒng)中，只在經(jīng)過減壓閥時損失很少一部分壓力能，避免了能量的浪費，使經(jīng)濟(jì)性大大提高。
[0018]本發(fā)明在無外加任何催化劑的條件下，實現(xiàn)了鹽、水的分離，同時實現(xiàn)了排污水的循環(huán)利用和能量的回收，為汽包鍋爐連續(xù)排污水處理提供了一種綠色、無污染、高效的新方法。
【附圖說明】
[0019]圖1為本發(fā)明的鍋爐汽包排污水的濃縮結(jié)晶處理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖中各標(biāo)號的含義為:1_汽包，2-排污控制閥，3-增壓栗、4-反應(yīng)器進(jìn)水控制閥，5-超臨界水分離反應(yīng)器，6-加熱器，7-減壓閥I，8-排鹽控制閥，9-減壓閥11，10-鹽類收集裝置。
【具體實施方式】
[0021 ]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步的說明。
[0022]一種鍋爐汽包排污水的濃縮結(jié)晶處理系統(tǒng)，由汽包1、排污控制閥2、增壓栗3、反應(yīng)器進(jìn)水控制閥4、超臨界水分離反應(yīng)器5、加熱器6、減壓閥I 7、排鹽控制閥8、減壓閥II 9和鹽類收集裝置10組成;所述汽包1、排污控制閥2、增壓栗3、反應(yīng)器進(jìn)水控制閥4和超臨界水分離反應(yīng)器5順次連接，超臨界水分離反應(yīng)器5外包覆有加熱器6;超臨界水分離反應(yīng)器5的上部出口分為兩路，一路通過減壓閥I 7與汽包I相連，一路通過減壓閥II 9與鹽類收集裝置10相連;超臨界水分離反應(yīng)器5的下部出口通過排鹽控制閥8與鹽類收集裝置10相連。
[0023]利用如上所述的系統(tǒng)進(jìn)行鍋爐汽包排污水的濃縮結(jié)晶處理的方法，具體步驟如下:
[0024]打開排污控制閥2、反應(yīng)器進(jìn)水控制閥4和減壓閥I 7，同時關(guān)閉排鹽控制閥8和減壓閥II 9;汽包I的連續(xù)排污水通過排污控制閥2，經(jīng)增壓栗3加壓，壓力提高到23-24MPa，并進(jìn)入超臨界水分離反應(yīng)器5，加熱器6將含鹽亞臨界水的溫度升高到380-400°C，此時，汽包排污水由亞臨界態(tài)變?yōu)槌R界態(tài)；
[0025]由于鹽類在超臨界水中的溶解度急劇降低，含鹽爐水中的鹽類濃縮結(jié)晶析出，沉淀在超臨界水分離反應(yīng)器5底部，從含鹽爐水中分離得到的超臨界態(tài)蒸汽經(jīng)減壓閥17降壓后返回汽包I;
[0026]沉淀在超臨界水分離反應(yīng)器5底部的鹽類積聚到超臨界水分離反應(yīng)器(5)總體積的1/4時，關(guān)閉排污控制閥2、增壓栗3、反應(yīng)器進(jìn)水控制閥4和減壓閥17，打開減壓閥II 9，調(diào)節(jié)出口壓力為0.IMPa，調(diào)節(jié)超臨界水分離反應(yīng)器5中壓力為0.2MPa，此時關(guān)閉減壓閥II 9，同時開啟排鹽控制閥8，在壓差作用下將沉淀在超臨界水分離反應(yīng)器5的鹽類排放到鹽類收集裝置10中；
[0027]排放完畢后，關(guān)閉排鹽控制閥8，依次打開反應(yīng)器進(jìn)水控制閥4、排污控制閥2，同時啟動增壓栗3，開啟反應(yīng)器排汽控制閥7，進(jìn)行第二次循環(huán)。
[0028]如此循環(huán)，此系統(tǒng)通過間斷性分離汽包的排污水達(dá)到鹽、水分離的目的。
【主權(quán)項】
1.一種鍋爐汽包排污水的濃縮結(jié)晶處理系統(tǒng)，其特征在于，由汽包(I)、排污控制閥(2)、增壓栗(3)、反應(yīng)器進(jìn)水控制閥(4)、超臨界水分離反應(yīng)器(5)、加熱器(6)、減壓閥1(7)、排鹽控制閥(8)、減壓閥11(9)和鹽類收集裝置(10)組成;所述汽包(1)、排污控制閥(2)、增壓栗(3)、反應(yīng)器進(jìn)水控制閥(4)和超臨界水分離反應(yīng)器(5)順次連接，超臨界水分離反應(yīng)器(5)外包覆有加熱器(6);超臨界水分離反應(yīng)器(5)的上部出口分為兩路，一路通過減壓閥I(7)與汽包(I)相連，一路通過減壓閥11(9)與鹽類收集裝置(10)相連;超臨界水分離反應(yīng)器(5)的下部出口通過排鹽控制閥(8)與鹽類收集裝置(1)相連。2.利用權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)進(jìn)行鍋爐汽包排污水的濃縮結(jié)晶處理的方法，其特征在于，具體步驟如下: 打開排污控制閥(2)、反應(yīng)器進(jìn)水控制閥(4)和減壓閥1(7)，同時關(guān)閉排鹽控制閥(8)和減壓閥11(9);汽包(I)的排污水通過排污控制閥(2)，經(jīng)增壓栗(3)加壓，壓力提高到臨界壓力22.1MPa以上，并進(jìn)入超臨界水分離反應(yīng)器(5)，加熱器(6)將含鹽亞臨界水的溫度升高到臨界點374°C以上，此時，汽包排污水由亞臨界態(tài)變?yōu)槌R界態(tài)； 由于鹽類在超臨界水中的溶解度急劇降低，含鹽爐水中的鹽類濃縮結(jié)晶析出，沉淀在超臨界水分離反應(yīng)器(5)底部，從含鹽爐水中分離得到的超臨界態(tài)蒸汽經(jīng)減壓閥1(7)降壓后返回汽包(I); 沉淀在超臨界水分離反應(yīng)器(5)底部的鹽類積聚到超臨界水分離反應(yīng)器(5)總體積的1/4時，關(guān)閉排污控制閥(2)、增壓栗(3)、反應(yīng)器進(jìn)水控制閥(4)和減壓閥1(7)，打開減壓閥11(9)，調(diào)節(jié)出口壓力為0.lMPa，調(diào)節(jié)超臨界水分離反應(yīng)器(5)中壓力為0.2MPa，此時關(guān)閉減壓閥11(9)，同時開啟排鹽控制閥(8)，在壓差作用下將沉淀在超臨界水分離反應(yīng)器(5)的鹽類排放到鹽類收集裝置(10)中； 排放完畢后，關(guān)閉排鹽控制閥(8)，依次打開反應(yīng)器進(jìn)水控制閥(4)、排污控制閥(2)，同時啟動增壓栗(3)，開啟反應(yīng)器排汽控制閥(7)，進(jìn)行第二次循環(huán)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述汽包排污水經(jīng)增壓栗(3)加壓后，壓力提高到23-24MPa。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，加熱器(6)將含鹽亞臨界水的溫度升高到380-400。。。
【專利摘要】本發(fā)明屬于電站水處理及資源能源循環(huán)回收利用技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種鍋爐汽包排污水的濃縮結(jié)晶處理系統(tǒng)及方法。所述系統(tǒng)由汽包、排污控制閥、增壓泵、反應(yīng)器進(jìn)水控制閥、超臨界水分離反應(yīng)器、加熱器、減壓閥I、排鹽控制閥、減壓閥II和鹽類收集裝置組成。本發(fā)明在無外加任何催化劑的條件下，實現(xiàn)了鹽、水的分離，同時實現(xiàn)了排污水的循環(huán)利用和能量的回收，為蒸汽鍋爐連續(xù)排污水處理提供了一種綠色、無污染、高效的新方法。
【IPC分類】C02F1/02
【公開號】CN105439221
【申請?zhí)枴緾N201510994516
【發(fā)明人】張乃強, 岳國強, 許堯, 曹琦, 蔣東方, 朱忠亮, 呂法彬, 徐鴻
【申請人】華北電力大學(xué)
【公開日】2016年3月30日
【申請日】2015年12月25日