[发明专利]低负荷工况下利用排烟余热蒸发脱硫废水的系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种在燃煤电厂低负荷工况下利用排烟余热蒸发脱硫废水的系统和方法，该系统可提高机组能量利用率，并实现废水的零排放，属于火力发电节能减排领域。

背景技术

近年来，国内燃煤机组调峰任务艰巨，多数机组长期处于低负荷运行状态。负荷的降低导致了锅炉排烟温度的下降，当省煤器出口烟气温度过低时，SCR脱硝装置的效率将大幅降低，甚至整体退出运行，烟气氮氧化物的浓度将无法达到国家超低排放的要求。省煤器烟气旁路技术是提升机组低负荷脱硝效率的重要方法之一，其原理是设置与省煤器并联的烟气旁路，从省煤器之前的主烟道引部分烟气直接汇入省煤器之后的主烟道，由于给水和烟气在省煤器中的换热量降低，SCR脱硝装置的进口烟气温度得到提高，确保了机组在低负荷工况下的脱硝效率。然而，烟气温度的上升也导致了锅炉排烟热损失的增大，降低了系统能量利用率。

高温烟道旁路蒸发技术是实现燃煤电厂脱硫废水零排放的主要技术手段之一，其原理是设置与空预器并联的烟道旁路和废水蒸发器，从空预器入口处引部分高温烟气进入旁路和蒸发器，同时将脱硫废水雾化喷射于蒸发器内，利用高温烟气余热将水分蒸发。由于该技术需引空预器之前的高温烟气作为废水蒸发热源，所以会降低锅炉进风温度和效率。当机组降负荷运行时，锅炉排烟温度降低，为了确保脱硫废水的蒸发，需引更多的高温烟气进入旁路烟道，导致锅炉进风温度和效率的进一步降低。若能提高低负荷工况下SCR脱硝装置出口烟气的温度，则可以减少废水蒸发需消耗的高温烟气量，提升锅炉进风温度和效率。

综上所述，在机组降负荷运行时，由于烟气温度的降低，脱硫废水需要消耗更多的高温烟气才能完全蒸发，会降低锅炉效率；省煤器烟气旁路技术在提升脱硝效果的同时也提高了烟气温度，增大了锅炉排烟热损失。若能将该部分排烟热损失用于脱硫废水蒸发，则不仅可以实现废水零排放，更能降低系统能耗。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种在燃煤电厂低负荷工况下利用排烟余热蒸发脱硫废水的系统和方法，该系统包括省煤器烟气旁路子系统和脱硫废水高温烟道旁路蒸发子系统，可在机组低负荷工况下高效利用机组排烟余热实现废水的零排放。其中，省煤器烟气旁路子系统可提升机组低负荷脱硝效率和排烟温度，降低脱硫废水蒸发对高温烟气的需求量；脱硫废水高温烟道旁路蒸发子系统可对废水进行软化、浓缩减量和预热等，降低其蒸发过程对热能的需求，并实现废水零排放。

为了达到上述目的，本发明采用的具体技术方案是：

一种低负荷工况下利用排烟余热蒸发脱硫废水的系统，包括：包括通过烟道依次连接的锅炉、省煤器、SCR脱硝装置、空预器、电除尘器和脱硫塔，还包括省煤器烟气旁路子系统和脱硫废水高温烟道旁路蒸发子系统；其中，

所述省煤器烟气旁路子系统包括省煤器旁路烟道；

所述脱硫废水高温烟道旁路蒸发子系统包括通过废水管道依次连接的软化池、浓缩装置、废水泵、废水预热器和双流体雾化喷射器，其中，所述软化池一端通过废水管道连接所述脱硫塔，所述废水预热器安装于电除尘器和脱硫塔之间的烟道内；

所述脱硫废水高温烟道旁路蒸发子系统还包括空预器旁路烟道，所述省煤器旁路烟道入口与省煤器前的主烟道连接，连接处设置可调节开度的省煤器旁路烟道挡板，所述省煤器旁路烟道的出口与省煤器后的主烟道连接；所述空预器旁路烟道上设有蒸发器，所述双流体雾化喷射器设置在蒸发器的内部顶端。

进一步的，所述空预器旁路烟道一端连接SCR脱硝装置与空预器之间的烟道，连接处设有空预器旁路烟道挡板；所述空预器旁路烟道另一端连接空预器与电除尘器之间的烟道。

进一步的，所述蒸发器外还设有空气压缩机，所述双流体雾化喷射器与空气压缩机相通。

进一步的，所述浓缩装置采用反渗透原理，将脱硫废水过滤为高浓度废水和清水，所述浓缩装置还接有清水管道。

进一步的，所述空预器旁路烟道由蒸发器的上部进入，从蒸发器的下部引出。

进一步的，所述蒸发器底端还接有灰渣管道。

基于所述的利用排烟余热蒸发脱硫废水的系统实现低负荷工况下脱硫废水零排放的方法，包括以下步骤：

步骤1，当机组负荷降低时，打开省煤器旁路烟道挡板，通过控制挡板开度调整烟气进入省煤器旁路烟道的流量，使SCR脱硝装置的入口烟气温度保持在320-420℃之间；

步骤2，脱硫废水由脱硫塔进入软化池，向软化池中投加软化药剂，去除废水中镁离子和钙离子，将废水硬度调整在150mg/L以下，得到软化废水；