[发明专利]利用生物质气显热和烟气蒸发减排脱硫废水的系统和方法

说明书

本发明公开了一种利用生物质气显热和烟气蒸发减排脱硫废水的系统和方法。其中，该系统包括：热管换热器，其蒸发段与生物质高温燃气管道相连通，冷凝段与再循环烟气管道相连通；热管换热器用于将生物质高温燃气降温冷却，并将再循环烟气升温；降温冷却后的生物质中温燃气进入燃煤机组燃烧发电；升温后的再循环烟气进入喷雾干燥塔后与喷雾干燥塔内喷出的脱硫废水混合，之后进入除尘器入口的烟道与燃煤机组空预器出口的烟气汇合后进入除尘器中除尘；所述再循环烟气管道与除尘器除尘后的管道相连通。本发明利用废弃的生物质气的显热来脱除脱硫废水中的有害物质，既节能又环保，而且副产品盐结晶的纯度高、附加值高。

技术领域

本发明属于燃煤耦合生物质发电领域，尤其涉及一种利用生物质气显热和烟气蒸发减排脱硫废水的系统和方法。

背景技术

燃煤耦合生物质耦合发电技术可破解秸秆田间直焚等社会治理难题，可克服生物质资源能源化利用污染物排放水平偏高的缺点，可促进电力行业特别是煤电的低碳清洁发展。其中，生物质气化耦合是重要的耦合发电途径。

生物质循环流化床气化是在气化炉内通过生物质氧化燃烧、还原和热分解等反应，包括部分原料与空气中的氧进行燃烧，提供还原和热分解反应所需要的能量，大部分原料在高温缺氧状态下进行热分解，产生温度超过700℃燃气。如果超过700℃燃气直接输送到被耦合的燃煤锅炉中燃烧的话，由于同等压力下高温燃气的比容积较大，与低温燃气相比，需要更大截面的燃气管道去输送，而且，高温燃气管道的热膨胀和热位移都比低温燃气管道大，应力状态比低温燃气管道更恶劣，更加不安全；另一方面，超过700℃燃气直接输送到燃烧器中，对燃烧器的冷却保护不利，容易造成燃烧器的烧损。因此，通常把气化产生的高温燃气冷却下来再输送到燃煤锅炉中燃烧。

生物质气还有另一种特性，就是含有大量的焦油。高温燃气在冷却过程中焦油沉积容易导致换热冷却失效。而且，一旦因焦油沉积导致换热冷却失效，就要把气化炉及燃气输送管道停炉后来检修导热油换热器，而这也成为制约生物质气体再燃发电技术发展的主要因素之一。

现有技术CN203741285U公开了一种生物质热燃气冷却系统，先用导热油冷却高温燃气，再用凝结水去冷却导热油。然而，导热油存在泄漏风险，一旦泄漏容易着火引发火灾，而且导热油换热器是串联型的换热器，即使一根管损坏，也需要把气化炉及燃气输送管道停炉后来检修导热油换热器，因导热油换热器故障导致的停炉经济损失巨大。

脱硫废水通常是在锅炉烟气湿法脱硫过程中，吸收塔内产生的排放水，在具体的作业过程中，为了保持脱硫装置中浆液循环系统物质稳定在某个平衡状态，以免烟气中的可溶物质超过相关规范的要求，并保证石膏质量，进而将系统中的水排放一部分，成为废水，也就是说石膏脱水和清洗系统等的共同作用产生了脱硫废水。在废水中含有大量的硫酸盐及重金属等等，且有相当一部分为国家环保规定要必须进行排放控制的物质，因此要对脱硫废水进行一定的处理，最终实现零排放的目的。脱硫废水零排放是多项综合用水、节水技术的采用，最后才能实现的。各项节水技术贯穿于生产工艺的过程中，单独谈某一项节水技术是很难实现零排放。

就燃煤电厂脱硫废水处理的实际情况来看，大多以混凝沉淀和总额和处理方式对脱硫废水进行处理，但其仅仅能够除去排放标准中的相关物质，其钙离子和钠离子等仍留存于废水中，实际处理工序复杂，且处理效果并不十分理想。常规废水零排放处理方法即为常规的多效蒸发结晶工艺。蒸发系统分为4个单元:热输入单元、热回收单元、结晶单元、附属系统单元。热输入单元即从主厂区接入蒸汽，经过减温减压后成为低压蒸汽，再将蒸汽送至加热室对废水进行加热处理。热交换后的冷凝液则进到冷凝水箱中。常规处理后的脱硫废水排水，经多级蒸发室的加热浓缩后送至盐浆箱，由盐浆泵输送至旋流器，将大颗粒的盐结晶进行旋流并进入离心机，分离出盐结晶体，然后再经螺旋输送机送往各类干燥床干燥塔进行干燥。旋流器和离心机分离出的浆液返回至加热系统中再进行蒸发浓缩，最终干燥出的盐结晶包装运输出厂。但该处理工艺极高的能耗限制了其在脱硫废水零排放领域的推广