一种可智能调节的废水零排放系统及方法
阅读说明：本技术 一种可智能调节的废水零排放系统及方法 (Intelligent-adjustment wastewater zero-discharge system and method ) 是由 李飞 陈海杰 荆亚超 崔焕民 刘海洋 魏新 佟园园 刘俊峰 杨建慧 高阳 杨言 于 2021-10-13 设计创作，主要内容包括：本发明涉及火力发电废水处理技术领域,尤其是涉及一种可智能调节的废水零排放系统及方法。该系统包括蒸发塔、智能调节中心、进口烟道、废水管道和出口烟道；进口烟道与蒸发塔的烟气进口连通,废水管道与蒸发塔的废水进口连通,出口烟道与蒸发塔的烟气出口连通；进口烟道上设置有烟气参数监测装置和烟气参数调节装置；废水管道上设置有废水参数监测装置和废水参数调节装置；出口烟道上设置有出口烟气参数监测装置和出口烟道开关挡板；烟气参数监测装置、废水参数监测装置、出口烟气参数监测装置、出口烟道开关挡板、烟气参数调节装置和废水参数调节装置均和智能调节中心连接。该系统能够解决机组运行工况变动时废水蒸发不尽或热量浪费等问题。(The invention relates to the technical field of thermal power generation wastewater treatment, in particular to an intelligently adjustable wastewater zero discharge system and method. The system comprises an evaporation tower, an intelligent adjusting center, an inlet flue, a waste water pipeline and an outlet flue; the inlet flue is communicated with a flue gas inlet of the evaporation tower, the waste water pipeline is communicated with a waste water inlet of the evaporation tower, and the outlet flue is communicated with a flue gas outlet of the evaporation tower; a flue gas parameter monitoring device and a flue gas parameter adjusting device are arranged on the inlet flue; a wastewater parameter monitoring device and a wastewater parameter adjusting device are arranged on the wastewater pipeline; an outlet flue gas parameter monitoring device and an outlet flue switch baffle are arranged on the outlet flue; the flue gas parameter monitoring device, the waste water parameter monitoring device, the outlet flue gas parameter monitoring device, the outlet flue switch baffle, the flue gas parameter adjusting device and the waste water parameter adjusting device are all connected with the intelligent adjusting center. The system can solve the problems of incomplete waste water evaporation or heat waste and the like when the operation condition of the unit changes.)
技术领域
本发明涉及火力发电废水处理技术领域，尤其是涉及一种可智能调节的废水零排放系统及方法。
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），这类废水盐含量或悬浮物含量很高，水质成分极其复杂，直接排放会对环境造成严重污染。近年来，随着国家对工业废水日趋严格的排放管控，火力发电厂高盐废水的零排放成为了业内关注的热点。目前，废水旋转雾化蒸发技术是业内主流的高盐废水零排放技术之一，具有工艺流程简单，投运成本低等优点。该技术设置废水蒸发塔，引部分锅炉高温排烟进入塔内，采用高速旋转的方式将废水雾化后喷入塔内，利用烟气携带的余热将废水蒸发，从而实现废水零排放。在额定工况下，该技术可稳定实现废水的零排放。然而，当机组运行状况（如负荷、烟气温度等）发生改变时，废水蒸发系统不能及时地对其运行参数进行调整，无法自主适应机组运行状况的改变，存在废水蒸发不尽或热量过度浪费等问题。
发明内容
本发明的第一目的在于提供一种可智能调节的废水零排放系统，该系统能够解决废水蒸发不尽或热量浪费等问题；
本发明的第二目的在于提供一种可智能调节的废水零排放方法，可智能调节的废水零排放系统采用此方法进行废水处理。
本发明提供一种可智能调节的废水零排放系统，其包括蒸发塔、智能调节中心、进口烟道、废水管道和出口烟道；
所述进口烟道与蒸发塔的烟气进口连通，所述废水管道与蒸发塔的废水进口连通，所述出口烟道与蒸发塔的烟气出口连通；
所述进口烟道上设置有烟气参数监测装置和烟气参数调节装置；
所述废水管道上设置有废水参数监测装置和废水参数调节装置；
所述出口烟道上设置有出口烟气参数监测装置和出口烟道开关挡板；
所述烟气参数监测装置、废水参数监测装置、出口烟气参数监测装置、烟气参数调节装置、出口烟道开关挡板和废水参数调节装置均和智能调节中心连接。
优选的，所述烟气参数调节装置包括入口烟道开关挡板和入口烟道调节挡板；
沿烟气的流动方向，所述入口烟道开关挡板和入口烟道调节挡板依次设置在进口烟道上。
优选的，所述烟气参数监测装置包括烟气流量计和入口烟道测温仪表。
优选的，所述废水参数调节装置包括废水调节阀和废水开关阀；
沿废水的水流方向，所述废水管道上依次设置有废水开关阀和废水调节阀。
优选的，所述废水参数监测装置包括废水流量计。
优选的，所述出口烟气参数监测装置包括出口烟道测温仪表。
一种可智能调节的废水零排放方法，采用如以上所述的可智能调节的废水零排放系统进行废水零排放处理，其包括以下步骤：
通过进口烟道向蒸发塔内输送烟气，在烟气输送过程中通过烟气参数监测装置实时监测进口烟道内烟气流量数据，并将监测到的进口烟道内烟气流量数据传输至智能调节中心；
智能调节中心根据接收到的进口烟道内烟气流量数据控制烟气参数调节装置，使进口烟道烟气流量达到设定流量；
烟气参数监测装置和出口烟气参数监测装置实时监测入口烟气温度和出口烟气温度，并将入口温度和出口温度传递至智能调节中心；
当入口烟气温度高于设定温度，且出口烟气温度在设定时间内不再升高时，智能调节中心控制废水参数调节装置打开，废水管道向蒸发塔内输送废水；
智能调节中心根据废水参数监测装置的监测数据控制废水参数调节装置使废水管道内废水流量到达设定流量值，废水与烟气在蒸发塔内充分接触并被蒸干。
优选的，所述设定温度为300℃，所述设定时间为1min。
优选的，当利用烟气热量蒸发废水后，还包括根据出口烟气温度调节废水流量和/或烟气流量的方法；
优选的，出口烟道测温仪表将实时出口烟气温度Tout传递至所述智能调节中心，Tout单位为℃；
若Tout∈[150,160]，所述智能调节中心不发出调节指令，维持系统继续运行；
若Tout∈[140,150），所述智能调节中心优先向废水调节阀发出调节指令，减小废水调节阀开度，降低进入蒸发塔的废水流量，直至Tout升高至区间[150,160]，和/或，所述智能调节中心向入口烟气调节挡板发出调节指令，增大入口烟气调节挡板开度，提高进入蒸发塔的烟气流量，直至Tout升高至区间[150,160]；
若Tout∈（160,170]，所述智能调节中心优先向所述废水调节阀发出调节指令，增大所述废水调节阀开度，提高进入蒸发塔的废水流量，直至Tout降低至区间[150,160]，和/或，所述智能调节中心向所述入口烟气调节挡板发出调节指令，减小所述入口烟气调节挡板开度，降低进入所述蒸发塔的烟气流量，直至Tout降低至区间[150,160]；
若Tout＜140℃，智能调节中心优先向入口烟气调节挡板发出调节指令，增大入口烟气调节挡板开度，提高进入蒸发塔的烟气流量，直至Tout升高至区间[140,150），和/或，智能调节中心向废水调节阀发出调节指令，减小废水调节阀开度，降低进入蒸发塔的废水流量，直至Tout升高至区间[140,150）；
若Tout＞170℃，智能调节中心优先向所述入口烟气调节挡板发出调节指令，减小所述入口烟气调节挡板开度，降低进入所述蒸发塔的烟气流量，直至Tout降低至区间（160,170]，和/或，智能调节中心向废水调节阀发出调节指令，增大废水调节阀开度，提高进入蒸发塔的废水流量，直至Tout降低至区间（160,170]。
有益效果：
当机组运行状况发生改变时，若蒸发塔出口烟气温度过低，脱硫废水在塔内会存在蒸发不干的风险，系统可自主减小废水流量或增大进口烟气流量，即时增大气液比，将出口烟气温度维持在理想区间，防止废水在塔内蒸发不尽而导致粘壁、结泥、堵塞等运行故障，确保废水能够蒸发完全，保障系统持续稳定运行。
当机组运行状况发生改变时，若蒸发塔出口烟气温度过高，塔内存在热能过剩的现象，系统可自主增大废水流量或减小进口烟气流量，即时降低气液比，将出口烟气温度维持在理想区间，防止高温烟气过剩导致设备局部发生过热故障，确保废水能够蒸发完全，并且降低热量消耗，节约能源。蒸发塔出口烟气温度每升高10℃，会造成5-10%热烟气的过量消耗，导致能耗上升3-10%。
智能调节中心可在线监测系统运行数据，并及时对废水流量和烟气流量进行智能调节，可快速对机组运行状况的改变作出响应，无需人工监测和调节，实现系统全自动运行。
附图说明
为了更清楚地说明本发明
具体实施方式
或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明具体实施方式提供的可智能调节的废水零排放系统的结构示意图。
附图标记说明：
1：蒸发塔；2：蜗壳烟道；3：烟气导流器；4：旋转雾化器；5：废水管道；6：进口烟道；7：出口烟道；8：输灰管道；9：智能调节中心；10：入口烟道测温仪表；11：入口烟道调节挡板；12：入口烟道开关挡板；13：废水流量计；14：废水调节阀；15：废水开关阀；16：出口烟道测温仪表；17：出口烟道开关挡板；18：烟气流量计；19：电缆。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语"中心"、"纵向"、"横向"、"长度"、"宽度"、"厚度"、"上"、"下"、"前"、"后"、"左"、"右"、"坚直"、"水平"、"顶"、"底"、"内"、"外"、"顺时针"、"逆时针"等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语"第一"、"第二"仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有"第一"、"第二"的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，"多个"的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。此外，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1所示，本实施方式提供了一种可智能调节的废水零排放系统，其包括蒸发塔1、智能调节中心9、进口烟道6、废水管道5和出口烟道7。
进口烟道6与蒸发塔1的烟气进口连通，废水管道5与蒸发塔1的废水进口连通，出口烟道7与蒸发塔1的烟气出口连通。
进口烟道6上设置有烟气参数监测装置和烟气参数调节装置。
废水管道5上设置有废水参数监测装置和废水参数调节装置。
出口烟道7上设置有出口烟气参数监测装置和出口烟道开关挡板17。
烟气参数监测装置、废水参数监测装置、出口烟气参数监测装置、烟气参数调节装置、出口烟道开关挡板17和废水参数调节装置均和智能调节中心9连接。
当机组运行状况发生改变时，若蒸发塔1出口烟气温度过低，系统可自主减小废水流量或增大进口烟气流量，即时增大气液比，将出口烟气温度维持在理想区间，防止废水蒸发不尽而导致系统运行故障，确保废水能够蒸发完全，保障系统持续稳定运行。
当机组运行状况发生改变时，若蒸发塔1出口烟气温度过高，系统可自主增大废水流量或减小进口烟气流量，即时降低气液比，将出口烟气温度维持在理想区间，防止高温烟气过剩导致设备局部发生过热故障，确保废水能够蒸发完全，并且降低热量消耗，节约能源。
智能调节中心9可在线监测系统运行数据，并及时对废水流量和烟气流量进行智能调节，可快速对机组运行状况的改变作出响应，无需人工监测和调节，实现系统全自动运行。
具体的，蒸发塔1上部为圆柱状，内部中空，底部为锥斗状结构，蒸发塔1底部与出口烟道7相接，蒸发塔1最底端接有输灰管道8。
蒸发塔1顶部安装有蜗壳烟道2，蜗壳烟道2为口径逐渐缩小的螺旋烟道，其口径较大的一端与进口烟道6连接，蜗壳烟道2内部圆周与烟气导流器3相通。
烟气导流器3安装于蒸发塔1上端的内部，可将烟气调整为螺旋向下的流态，其中心位置安装有旋转雾化器4。
旋转雾化器4一端与废水管道5相连，另一端位于蒸发塔1上端的中部，可将废水雾化为数十微米的雾滴。
烟气参数调节装置包括入口烟道开关挡板12和入口烟道调节挡板11。
沿烟气的流动方向，入口烟道开关挡板12和入口烟道调节挡板11依次设置在进口烟道6上。
烟气参数监测装置包括烟气流量计18和入口烟道测温仪表10。
废水参数调节装置包括废水调节阀14和废水开关阀15，沿废水的水流方向，废水管道5上依次设置有废水开关阀15和废水调节阀14。废水参数监测装置包括废水流量计13。
出口烟气参数监测装置包括出口烟道测温仪表16，并且在出口烟道7上还设置有出口烟道开关挡板17。
烟气流量计18、入口烟道测温仪表10、废水流量计13、出口烟道测温仪表16均通过电缆19与智能调节中心9相连，可即时监测系统运行参数，并将监测结果通过电缆19传递至智能调节中心9。
入口烟道开关挡板12、入口烟道调节挡板11、废水开关阀15、废水调节阀14和出口烟道开关挡板17均通过电缆19与智能调节中心9相连，可执行智能调节中心9通过电缆19传递的操作指令。
入口烟道开关挡板12、出口烟道开关挡板17、废水开关阀15可分别控制入口烟道、出口烟道7和废水管道5的开闭。
入口烟道调节挡板11可调节烟气流量，废水调节阀14可调节废水流量。
在本实施方式中，还提供了一种可智能调节的废水零排放方法，采用如以上可智能调节的废水零排放系统进行废水零排放处理，其包括以下步骤：
通过进口烟道6向蒸发塔1内输送烟气，在烟气输送过程中通过烟气参数监测装置实时监测进口烟道6内烟气流量数据，并将监测到的进口烟道6内烟气流量数据传输至智能调节中心9；
智能调节中心9根据接收到的进口烟道6内烟气流量数据控制入口烟道调节挡板11，使进口烟道6烟气流量达到设定流量；
烟气参数监测装置和出口烟气参数监测装置实时监测入口烟气温度和出口烟气温度，并将入口温度和出口温度传递至智能调节中心9；
当入口烟气温度高于设定温度，且出口烟气温度在设定时间内不再升高时，智能调节中心9控制废水参数调节装置打开，废水管道向蒸发塔1内输送废水；
智能调节中心9根据废水参数监测装置的监测数据控制废水参数调节装置使废水管道5内废水流量到达设定流量值，废水与烟气在蒸发塔内充分接触并被蒸干。
具体的，设定温度为300℃。设定时间为1min。
为了对上述可智能调节的废水零排放方法进行进一步解释，本实施方式还提供了上述方法对废水零排放系统的具体控制过程：
启动旋转雾化器4。
由智能调节中心9向出口烟道开关挡板17下达打开指令，出口烟道开关挡板17打开。
由智能调节中心9向入口烟道开关挡板12与入口烟道调节挡板11下达打开指令，入口烟道开关挡板12与入口烟道调节挡板11打开，烟气由入口烟道6进入蜗壳烟道2，再经烟气导流器3调整为螺旋向下的流态后进入蒸发塔1。入口烟气流量计18将实时烟气流量监测数据传递到智能调节中心9，智能调节中心9自动调节入口烟道调节挡板11开度，将烟气流量调节为设计流量值。
入口烟道测温仪表10与出口烟道测温仪表16将实时入口烟气温度和出口烟气温度传递至智能调节中心9，当入口烟气温度高于300℃且出口烟气温度在1min内不再升高时，由智能调节中心9向废水开关阀15与废水调节阀14下达打开指令，废水开关阀15与废水调节阀14打开，废水进入旋转雾化器4，被雾化为数十微米的雾滴后进入蒸发塔1。
废水流量计13将实时废水流量监测数据传递到智能调节中心9，智能调节中心9自动调节废水调节阀14开度，将废水流量调节为设计流量值。
废水与烟气在蒸发塔1内充分接触换热，并被蒸干。蒸发后的烟气由出口烟道7排出，蒸发产生的灰分由输灰管道8排出。
基于一种可智能调节的废水零排放系统，在该系统正常启动运行后，当机组运行状况发生改变时，对该废水零排放系统运行参数的智能调节还包括当利用烟气热量蒸发废水后，根据出口烟气温度调节废水流量和/或烟气流量的方法。
在根据出口烟气温度调节废水流量和/或烟气流量时，若出口烟气温度高于第一设定温度或低于第二设定温度时，优先调节烟气流量；其它情况下，优先对废水流量进行调节。在废水流量和烟气流量调节中，烟气流量的可调节幅度较大，更适用于对出口烟气温度进行大幅度的调整，使之达到设定温度；废水流量的调节进度更高，更适用于对出口烟气温度进行小幅度的调整，使之达到设定温度。故此，在根据出口烟气温度调节废水流量和/或烟气流量时，若出口烟气温度高于第一预定温度或低于第二预定温度时，优先调节烟气流量；其它情况下，优先对废水流量进行调节。但是，在某些工况下，仅调节废水流量或烟气流量不能使出口烟气达到设定温度，或者是不能及时使出口烟气达到设定温度。因此，不管优先调节废水流量还是烟气流量，均存在同时对烟气和废水流量同时调节的情况，当然还可以单独进行烟气流量或废水流量的调节。
需要说明的是：第一设定温度为170℃，第二设定温度为140℃。
在根据出口烟气温度调节废水流量和/或烟气流量时，具体的包括以下步骤：
出口烟道测温仪表16将实时出口烟气温度Tout传递至智能调节中心9， Tout单位为℃
若Tout∈[150,160]，智能调节中心9不发出调节指令，维持系统继续运行；
若Tout∈[140,150），智能调节中心9优先向废水调节阀14发出调节指令，减小废水调节阀14开度，降低进入蒸发塔1的废水流量，直至Tout升高至区间[150,160]，和/或，智能调节中心9向入口烟气调节挡板发出调节指令，增大入口烟气调节挡板开度，提高进入蒸发塔的烟气流量，直至Tout升高至区间[150,160]。
若Tout∈（160,170]，智能调节中心9优先向废水调节阀14发出调节指令，增大废水调节阀14开度，提高进入蒸发塔1的废水流量，直至Tout降低至区间[150,160]，和/或，智能调节中心9向入口烟气调节挡板发出调节指令，减小入口烟气调节挡板开度，降低进入蒸发塔的烟气流量，直至Tout降低至区间[150,160]；
若Tout＜140℃，智能调节中心9优先向入口烟气调节挡板发出调节指令，增大入口烟气调节挡板开度，提高进入蒸发塔1的烟气流量，直至Tout升高至区间[140,150），和/或，智能调节中心9向废水调节阀14发出调节指令，减小废水调节阀14开度，降低进入蒸发塔1的废水流量，直至Tout升高至区间[140,150）；
若Tout＞170℃，智能调节中心9优先向入口烟气调节挡板发出调节指令，减小入口烟气调节挡板开度，降低进入蒸发塔1的烟气流量，直至Tout降低至区间（160,170]，和/或，智能调节中心9向废水调节阀14发出调节指令，增大废水调节阀14开度，提高进入蒸发塔1的废水流量，直至Tout降低至区间（160,170]。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
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