一种脱硫废水浓缩耦合富氧低氮燃烧的系统及方法与流程

本发明属于火力发电和废水处理，涉及一种脱硫废水浓缩耦合富氧低氮燃烧的系统及方法。

背景技术：

1、碳捕集技术是应对气候变化的最可行技术之一，而富氧燃烧技术作为燃烧中碳捕集技术，具有巨大的应用前景。它通过在现有电站锅炉系统基础上，使用高纯度氧气代替助燃空气，并配合烟气循环燃烧技术，能够产生富含80％体积浓度的二氧化碳烟气。这种技术可以以较小的代价实现二氧化碳的冷凝压缩和永久封存或资源化利用，被认为是可能大规模推广和商业化的ccus技术之一。

2、随着燃煤电厂的快速发展，湿法烟气脱硫工艺在我国得到了广泛应用。在湿法烟气脱硫过程中，烟气中的so2等物质会被石灰石浆液吸收，并随着脱硫系统的循环运行而逐渐富集。为了防止具有腐蚀作用的离子加剧脱硫系统设备的腐蚀，同时减轻对系统脱硫效率的影响，必须定期排放部分脱硫废水。脱硫废水的水质极为复杂，含有高浓度的盐分、重金属和腐蚀性物质，同时还存在悬浮物高、ph值低等问题。这些特性使得脱硫废水的处理和资源化利用变得十分困难。传统的脱硫废水处理方法主要包括沉淀、化学沉淀、吸附、离子交换等，但这些方法往往处理效果不佳，且难以实现废水的资源化利用。现有的脱硫废水处理工艺还存在能耗高、操作复杂等问题，无法满足现代环保和节能的要求。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种脱硫废水浓缩耦合富氧低氮燃烧的系统及方法，该系统及方法能够实现脱硫废水的处理及资源化利用，且具有能耗低以及操作简单的特点。

2、为达到上述目的，本发明公开了一种脱硫废水浓缩耦合富氧低氮燃烧的系统，包括锅炉本体、空气分离装置、烟气与液氧换热器、氧气加热器、送氧风机、氧气预热器、混合器、除尘器、湿式脱硫装置、废水浓缩塔、烟气混合器及烟囱；

3、锅炉本体的炉膛内分为主燃区及燃尽区，空气分离装置的液氧出口与烟气与液氧换热器的液氧侧入口相连通，烟气与液氧换热器的氧气出口依次经氧气加热器的吸热侧、送氧风机及氧气预热器后分为两路，其中一路与燃尽区侧壁上的燃尽风喷口相连通，另一路与混合器的入口相连通，混合器的出口与主燃区侧壁上的煤粉燃烧器及二次风喷口相连通；

4、锅炉的尾部烟道的出口分为两路，其中一路依次经氧气加热器的放热侧、除尘器、湿式脱硫装置与烟气混合器的入口相连通，烟气混合器的出口经烟气与液氧换热器的烟气侧与烟囱的入口相连通，另一路与废水浓缩塔的烟气入口相连通，废水浓缩塔的烟气出口与烟气混合器的入口相连通，湿式脱硫装置底部的脱硫废水出口与废水浓缩塔的入口相连通；所述尾部烟道上设置有抽烟气口，所述抽烟气口经烟气再循环风机与混合器的入口相连通。

5、烟气混合器的出口依次经烟气与液氧换热器的烟气侧及烟气加热器与烟囱的入口相连通。

6、氧气预热器设置于所述锅炉本体的尾部烟道内；抽烟气口位于炉膛的水平烟道处。

7、还包括收集器，烟气与液氧换热器的冷凝水出口与收集器的入口相连通，收集器的出口与湿式脱硫装置的补水口相连通。

8、本发明提供了一种脱硫废水浓缩耦合富氧低氮燃烧的方法，包括以下步骤：

9、空气分离装置输出的液氧进入到烟气与液氧换热器吸热后成为氧气，再依次经氧气加热器加热、送氧风机及氧气预热器预热后分为两路，其中一路进入到混合器中，另一路进入到燃尽风喷口中；经抽烟气口抽取的高温烟气经烟气再循环风机进入到混合器中，混合器输出的烟气和氧气的混合气体进入到煤粉燃烧器及二次风喷口中；

10、尾部烟道排出的烟气分为两路，其中一路经氧气加热器降温及除尘器除尘后进入到湿式脱硫装置中脱硫，然后进入到烟气混合器中；另一路进入到废水浓缩塔中，湿式脱硫装置底部排出的脱硫废水进入到废水浓缩塔中，并在废水浓缩塔中，利用烟气进行浓缩，废水浓缩塔输出的烟气进入到烟气混合器中，烟气混合器排出的混合烟气进入到烟气与液氧换热器中换热降温，使得混合烟气中的水分冷凝为冷凝水，烟气与液氧换热器排出的烟气经烟囱排出。

11、通过调整再循环烟气和氧气的配比，保证主燃区过量空气系数低于0.9。

12、通过燃尽风喷口将纯氧喷入燃尽区，过量空气系数大于1。

13、空气分离装置采用深冷法或膜法分离得到氧。

14、所述冷凝水通过收集器收集后送入湿式脱硫装置中。

15、脱硫废水在废水浓缩塔中通过喷淋的方式与抽取的尾部烟道的烟气直接接触换热被浓缩处理。

16、本发明具有以下有益效果：

17、本发明所述的脱硫废水浓缩耦合富氧低氮燃烧的系统及方法在具体操作时，通过在燃烧过程中引入富氧低氮燃烧技术，实现低氮排放的目的，同时采用烟气对脱硫废水进行浓缩处理，降低废水的处理难度及处理成本，需要说明的是，本发明通过将富氧低氮燃烧技术与脱硫废水处理技术相结合，以应对燃煤电厂面临的减排和废水处理挑战。与此同时，本发明通过烟气再循环和纯氧燃尽风布置，降低燃烧中的氮氧化物排放，通过高温烟气与脱硫废水的直接接触换热实现脱硫废水的浓缩处理，同时充分利用空分装置获得的液氧的冷能，实现烟气中水分和低品位热能的高效回收利用，具有能耗低以及操作简单的特点。

技术特征：

1.一种脱硫废水浓缩耦合富氧低氮燃烧的系统，其特征在于，包括锅炉本体(1)、空气分离装置(13)、烟气与液氧换热器(10)、氧气加热器(6)、送氧风机(15)、氧气预热器(2)、混合器、除尘器(7)、湿式脱硫装置(8)、废水浓缩塔(14)、烟气混合器(9)及烟囱(12)；

2.根据权利要求1所述的脱硫废水浓缩耦合富氧低氮燃烧的系统，其特征在于，烟气混合器(9)的出口依次经烟气与液氧换热器(10)的烟气侧及烟气加热器(11)与烟囱(12)的入口相连通。

3.根据权利要求1所述的脱硫废水浓缩耦合富氧低氮燃烧的系统，其特征在于，氧气预热器(2)设置于所述锅炉本体(1)的尾部烟道内；抽烟气口位于炉膛的水平烟道处。

4.根据权利要求1所述的脱硫废水浓缩耦合富氧低氮燃烧的系统，其特征在于，还包括收集器，烟气与液氧换热器(10)的冷凝水出口与收集器的入口相连通，收集器的出口与湿式脱硫装置(8)的补水口相连通。

5.一种脱硫废水浓缩耦合富氧低氮燃烧的方法，其特征在于，包括以下步骤：

6.根据权利要求5所述的脱硫废水浓缩耦合富氧低氮燃烧的方法，其特征在于，通过调整再循环烟气和氧气的配比，保证主燃区过量空气系数低于0.9。

7.根据权利要求5所述的脱硫废水浓缩耦合富氧低氮燃烧的方法，其特征在于，通过燃尽风喷口(4)将纯氧喷入燃尽区，过量空气系数大于1。

8.根据权利要求5所述的脱硫废水浓缩耦合富氧低氮燃烧的方法，其特征在于，空气分离装置(13)采用深冷法或膜法分离得到氧。

9.根据权利要求5所述的脱硫废水浓缩耦合富氧低氮燃烧的方法，其特征在于，所述冷凝水通过收集器收集后送入湿式脱硫装置(8)中。

10.根据权利要求5所述的脱硫废水浓缩耦合富氧低氮燃烧的方法，其特征在于，脱硫废水在废水浓缩塔(14)中通过喷淋的方式与抽取的尾部烟道的烟气直接接触换热被浓缩处理。

技术总结本发明公开了一种脱硫废水浓缩耦合富氧低氮燃烧的系统及方法，锅炉的尾部烟道的出口分为两路，其中一路依次经氧气加热器的放热侧、除尘器、湿式脱硫装置与烟气混合器的入口相连通，烟气混合器的出口经烟气与液氧换热器的烟气侧与烟囱的入口相连通，另一路与废水浓缩塔的烟气入口相连通，废水浓缩塔的烟气出口与烟气混合器的入口相连通，湿式脱硫装置底部的脱硫废水出口与废水浓缩塔的入口相连通；所述尾部烟道上设置有抽烟气口，所述抽烟气口经烟气再循环风机与混合器的入口相连通，该系统及方法能够实现脱硫废水的处理及资源化利用，且具有能耗低以及操作简单的特点。技术研发人员：王正江,蔡文芳,王璟,王萌萌,毛进,刘亚鹏,逯佳琪,吴火强,张明宽,刘成龙,孙亚晶受保护的技术使用者：西安西热水务环保有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/23