CN105858990A - 一种利用脱硫废水零排放盐溶液制备次氯酸钠溶液的工艺和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用脱硫废水零排放盐溶液制备次氯酸钠溶液的工艺，包括以下步骤：a：脱硫废水预处理；b：盐水提纯处理；c：盐水浓缩处理；d：电解盐水生成次氯酸钠；e：使用次氯酸钠。本发明将脱硫废水经处理提纯后得到的氯化钠溶液，经电解生成次氯酸钠溶液，并被作为氧化剂、消毒剂、杀生剂，广泛应用在锅炉补给水、生活污水、开放式循环水中，能够全部实现资源化，既为脱硫废水零排放中产生的工业盐实现了资源的回收再利用，又为电厂节约了生产成本，提高电厂的经济效益，另外，循环水中加入杀生剂，可以有效提高冷凝器端差，提高汽轮发电机的效率。
Description
技术领域
本发明涉及火力发电厂废水处理、资源回收利用、节能环保技术领域，尤其是涉及了一种利用脱硫废水零排放盐溶液制备次氯酸钠溶液的工艺和装置。
背景技术
脱硫废水零排放是火力发电厂废水处理的难点，主要存在问题有以下几种：1、由于脱硫废水成份复杂，含盐量高，处理难度大，现有处理工艺所得产品为混盐，利用价值不大；2、即使将盐从脱硫废水中分离出来，但经济收益不高，相反成本投资大；3、电厂目前在锅炉补给水、生活废水、含煤废水、循环冷却水中使用如次氯酸钠等作为杀生剂进行投放，尤其是开放式循环水系统电厂，每天的杀生剂用量大。以一个2*1000MW机组的电厂为例，循环水量为90000m3/h，杀生剂加入量为2ppm，折合有效氯为180kg，以4kg氯化钠生产1kg有效氯计，需720kg盐，但是脱硫废水中含盐量，一般在1－2%之间，以每小时脱硫废水30t/h计， 将盐分离出来，则得盐300－600kg，考虑电厂加杀生剂可采取冲击式加入，物料基本平衡。也就是说，对于开放式电厂来说，脱硫废水中分离出来的工业盐，可以全部实现资源化，既为脱硫废水零排放中产生的工业盐实现了资源利用，又为电厂节约了生产成本，另外，循环水中加入杀生剂，可以有效提高冷凝器端差，提高汽轮发电机的效率。
因此，为了解决上述存在的问题，本发明特提供了一种新的技术方案。
发明内容
本发明的目的是提供了一种利用脱硫废水零排放盐溶液制备次氯酸钠溶液的工艺和装置，将脱硫废水中分离出来的工业盐全部实现资源化，既为脱硫废水零排放中产生的工业盐实现了资源利用，也为电厂节约了生产成本。
本发明针对上述技术缺陷所采用的技术方案是：
本发明的目的是提供一种利用脱硫废水零排放盐溶液制备次氯酸钠溶液的工艺，包括以下步骤：
a：将从脱硫废水来源处收集的脱硫废水输送至脱硫废水预处理装置，对脱硫废水进行预沉、双碱、过滤处理并将处理后的废水输送至盐水提纯装置；
b：盐水提纯装置对预处理过后的废水进行微滤、纳滤、软化处理，用于除去废水中的细菌、微粒、小分子有机物、钙离子以及镁离子等，其后将提纯处理过后的废水输送至盐水浓缩装置；
c：盐水浓缩装置对废水进行浓缩处理，处理后的浓缩水为饱和盐溶液，饱和盐溶液进入次氯酸钠发生器进行电解反应；
d：高浓度盐溶液在电解之前经过液位平衡槽进行电解液的液位检测，其后电解槽内的盐水在直流电场的作用下电解生成次氯酸钠，并将生成的次氯酸钠输送至次氯酸钠生成槽；
e：次氯酸钠生成槽中的次氯酸钠被置于若干次氯酸钠贮存罐内贮存，并被输送至各个次氯酸钠溶液使用点。
进一步地，步骤c中所述盐水浓缩装置对废水进行浓缩处理后还需经过盐水浓度调整箱。
进一步地，步骤c中所述饱和盐溶液进入次氯酸钠发生器的具体操作过程如下：将盐水浓缩装置处理后的饱和盐溶液由水射器抽吸与盐水浓缩装置分离的淡水配制成浓度为2.8-3.2%的稀盐水通过浓盐水泵注入稀盐水箱，稀盐水由稀盐水泵注入次氯酸钠发生器。
进一步地，进入次氯酸钠发生器的稀盐水先由电磁流量传感器控制达到工作流量后进入电解槽连续电解，电解产生的NaClO+H2进入次氯酸钠贮存箱，该次氯酸钠贮存箱配备有排氢风机实施排氢操作，排氢风机使箱中氢气被稀释成≤1%的安全排放浓度并排放，箱中的NaClO溶液即可使用。
进一步地，所述次氯酸钠发生器还包括酸洗自动检测装置，由PLC自动分析并发出信号，允许在发出信号的8小时内进行酸洗，超过8小时未酸洗，次氯酸钠发生器即被锁住不能启动，酸洗结束后自动解锁恢复运行。
本发明的另一目的是提供一种利用脱硫废水零排放盐溶液制备次氯酸钠溶液的装置，包括脱硫废水预处理装置、盐水提纯装置、盐水浓缩装置和次氯酸钠发生器，所述脱硫废水预处理装置包括预沉池、双碱反应器和多介质过滤器，所述盐水提纯装置包括微滤装置、纳滤装置和离子交换器，所述盐水浓缩装置为电渗析、反渗透或正渗透装置，所述次氯酸钠发生器包括8个立式放置的电解槽及与之组合的7个冷却器，每个电解槽的顶部设置有气—液分离器，冷却器电路采用串联方式，在电路的入口处设置电磁流量传感器及电接点压力表，在电路的出口处设置有温控铂热电阻，所述次氯酸钠发生器的进出口均设置有接触器，所述次氯酸钠发生器还包括浓盐水罐、稀盐水罐、次氯酸钠贮存箱、风机、酸洗箱以及水泵，其中水泵包括浓盐水泵、稀盐水泵、次氯酸钠提升泵、投药泵以及酸洗泵，且水泵的过流部分采用氟塑料合金材料，所述次氯酸钠发生器及其全部构件、管路均被安装在支架上且由PLC控制系统控制，该PLC控制系统包括就地控制和远程控制。
进一步地，每个电解槽的本体均为增强聚氯乙烯材质，且采用双极性板式电极，其中阳极采用多元贵金属氧化物涂层的N型纳米晶DSA阳极，阴极采用工业纯钛。
进一步地，所述PLC控制系统的电气设备包括整流柜，所述整流柜为一前后侧开门的柜体，且柜门的开角不低于110°，为可拆卸式连接，所述整流柜采用晶闸管整流方式，且冷却方式为强迫风冷。
本发明的有益效果是：本发明采用PLC控制系统进行集中监视、管理以及自动程序控制，将脱硫废水经处理提纯后得到的氯化钠溶液，经电解生成次氯酸钠溶液，并被作为氧化剂、消毒剂、杀生剂，广泛应用在锅炉补给水、生活污水、开放式循环水中，能够全部实现资源化，既为脱硫废水零排放中产生的工业盐实现了资源的回收再利用，又为电厂节约了生产成本，提高电厂的经济效益，另外，循环水中加入杀生剂，可以有效提高冷凝器端差，提高汽轮发电机的效率。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
图1为本发明工艺流程框图。
其中，1、脱硫废水预处理装置，2、盐水提纯装置，3、 盐水浓缩装置，4、盐水浓度调整箱，5、液位平衡槽，6、电解槽，7、次氯酸钠生成槽，8、次氯本钠贮存罐，9、各次氯酸钠溶液使用点。
具体实施方式
为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例和附图对本发明作进一步详述，该实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明的保护范围的限定。
本发明的一个实施例提供了一种利用脱硫废水零排放盐溶液制备次氯酸钠溶液的工艺，包括以下步骤：
a：将从脱硫废水来源处收集的脱硫废水输送至脱硫废水预处理装置1，对脱硫废水进行预沉、双碱、过滤处理并将处理后的废水输送至盐水提纯装置2；
b：盐水提纯装置2对预处理过后的废水进行微滤、纳滤、软化处理，用于除去废水中的细菌、微粒、小分子有机物、钙离子以及镁离子等，其后将提纯处理过后的废水输送至盐水浓缩装置3；
c：盐水浓缩装置3对废水进行浓缩处理，其后通过盐水浓度调整箱4，处理后的浓缩水为饱和盐溶液，饱和盐溶液由水射器抽吸与盐水浓缩装置3分离的淡水配制成浓度为2.8-3.2%的稀盐水通过浓盐水泵注入稀盐水箱，稀盐水由稀盐水泵注入次氯酸钠发生器；
d：高浓度盐溶液在电解之前经过液位平衡槽5进行电解液的液位检测，其后电解槽6内的盐水在直流电场的作用下电解生成次氯酸钠，并将生成的次氯酸钠输送至次氯酸钠生成槽7；
e：次氯酸钠生成槽7中的次氯酸钠被置于若干次氯酸钠贮存罐8内贮存，并被输送至各个次氯酸钠溶液使用点9。
在本实施例中，进入次氯酸钠发生器的稀盐水先由电磁流量传感器控制达到工作流量后进入电解槽6连续电解，达到所需浓度的次氯酸钠溶液，电解产生的NaClO+H2进入次氯酸钠贮存箱，该次氯酸钠贮存箱配备有二台互为连锁的排氢风机实施排氢操作，排氢风机使箱中氢气被稀释成≤1%的安全排放浓度，氢气由排气口直接排放到大气中，箱中的NaClO溶液即可使用，其中NaClO溶液可供投药所用，三台投药泵依照控制程序自动进行投药作业。
在本实施例中，由于长时间电解运行后，由于食盐水中的Ca++及Mg++沉积在阴极表面，会影响电解槽6的电流效率，因此需进行酸洗处理，次氯酸钠发生器还包括酸洗自动检测装置，由PLC自动分析并发出信号，允许在发出信号的8小时内进行酸洗，超过8小时未酸洗，次氯酸钠发生器即被锁住不能启动，酸洗结束后自动解锁恢复运行。在酸洗时，切断电源排空电解槽6，随后启动酸洗泵把配制好的5%的稀盐酸在酸洗箱与电解槽6之间自动循环30分钟，酸洗结束后把电解槽6中残液通过水射器抽回稀盐酸箱，最后用清水冲洗电解槽6即可。
本发明的另一个实施例提供了一种利用脱硫废水零排放盐溶液制备次氯酸钠溶液的装置，包括脱硫废水预处理装置1、盐水提纯装置2、盐水浓缩装置3和次氯酸钠发生器，其中：
脱硫废水预处理装置1包括预沉池、双碱反应器和多介质过滤器；
盐水提纯装置2包括微滤装置、纳滤装置和离子交换器；
盐水浓缩装置3为电渗析、反渗透或正渗透装置；
次氯酸钠发生器包括8个立式放置的电解槽6及与之组合的7个冷却器，其中，每个电解槽6的顶部设置有气—液分离器，用以排除电解中产生的氢气，冷却器电路采用串联方式，在电路的入口处设置电磁流量传感器及电接点压力表，在电路的出口处设置有温控铂热电阻，次氯酸钠发生器的进出口均设置有接触器，用以减少杂散电流对其它设施的腐蚀；
次氯酸钠发生器还包括浓盐水罐、稀盐水罐、次氯酸钠贮存箱、风机、酸洗箱以及水泵，该次氯酸钠贮存箱的设计充分考虑气液分离空间，使得贮存箱的有效容积大于满负荷运行8小时产生的次氯酸钠溶液，保证每天的冲击投药量和投药系统正常，稳定运行，且定期排放电解过程中产生的沉淀物。其中水泵包括浓盐水泵、稀盐水泵、次氯酸钠提升泵、投药泵以及酸洗泵，且水泵的过流部分采用氟塑料合金材料，保证了泵不会因腐蚀而泄漏；
次氯酸钠发生器及其全部构件、管路均被安装在支架上且由PLC控制系统控制，该PLC控制系统包括就地控制和远程控制，采用PLC控制系统进行集中监视、管理以及自动程序控制。
在本实施例中，每个电解槽6的本体均为增强聚氯乙烯材质，具有强度高、耐热性能好、耐腐蚀性能显著及电流绝缘性能好等优点，且采用双极性板式电极，双极性电极结构的单个电解槽6可以串联成较多的电解室，即一个双极式电解槽6相当于多个单极式电解槽6的集成，使得电解槽6结构紧凑，维修方便，其中阳极采用多元贵金属氧化物涂层的N型纳米晶DSA阳极，阴极采用工业纯钛。
在本实施例中，PLC控制系统的电气设备包括整流柜，整流柜为一前后侧开门的柜体，且柜门的开角不低于110°，为可拆卸式连接，柜门上安装有电压、电流指示仪表、状态指示灯、报警指示灯、操作按钮、开关及调节旋钮，整流柜采用晶闸管整流方式，且冷却方式为强迫风冷，整流器的输出控制采用自动稳流控制，由控制单元输出双窄高频调制脉冲，由电流给定和电流反馈经PID调节控制脉冲的移相改变晶闸管的导通角以控制电流输出。
本发明的有益效果是：本发明将脱硫废水经处理提纯后得到的氯化钠溶液，经电解生成次氯酸钠溶液，并被作为氧化剂、消毒剂、杀生剂，广泛应用在锅炉补给水、生活污水、开放式循环水中，能够全部实现资源化，既为脱硫废水零排放中产生的工业盐实现了资源的回收再利用，又为电厂节约了生产成本，提高电厂的经济效益，另外，循环水中加入杀生剂，可以有效提高冷凝器端差，提高汽轮发电机的效率。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种利用脱硫废水零排放盐溶液制备次氯酸钠溶液的工艺，其特征在于：包括以下步骤：
a：将从脱硫废水来源处收集的脱硫废水输送至脱硫废水预处理装置，对脱硫废水进行预沉、双碱、过滤处理并将处理后的废水输送至盐水提纯装置；
b：盐水提纯装置对预处理过后的废水进行微滤、纳滤、软化处理，用于除去废水中的细菌、微粒、小分子有机物、钙离子以及镁离子等，其后将提纯处理过后的废水输送至盐水浓缩装置；
c：盐水浓缩装置对废水进行浓缩处理，处理后的浓缩水为饱和盐溶液，饱和盐溶液进入次氯酸钠发生器进行电解反应；
d：高浓度盐溶液在电解之前经过液位平衡槽进行电解液的液位检测，其后电解槽内的盐水在直流电场的作用下电解生成次氯酸钠，并将生成的次氯酸钠输送至次氯酸钠生成槽；
e：次氯酸钠生成槽中的次氯酸钠被置于若干次氯酸钠贮存罐内贮存，并被输送至各个次氯酸钠溶液使用点。
2.根据权利要求1所述的一种利用脱硫废水零排放盐溶液制备次氯酸钠溶液的工艺，其特征在于：步骤c中所述盐水浓缩装置对废水进行浓缩处理后还需经过盐水浓度调整箱。
3.根据权利要求1所述的一种利用脱硫废水零排放盐溶液制备次氯酸钠溶液的工艺，其特征在于：步骤c中所述饱和盐溶液进入次氯酸钠发生器的具体操作过程如下：将盐水浓缩装置处理后的饱和盐溶液由水射器抽吸与盐水浓缩装置分离的淡水配制成浓度为2.8-3.2%的稀盐水通过浓盐水泵注入稀盐水箱，稀盐水由稀盐水泵注入次氯酸钠发生器。
4.根据权利要求3所述的一种利用脱硫废水零排放盐溶液制备次氯酸钠溶液的工艺，其特征在于：进入次氯酸钠发生器的稀盐水先由电磁流量传感器控制达到工作流量后进入电解槽连续电解，电解产生的NaClO+H2进入次氯酸钠贮存箱，该次氯酸钠贮存箱配备有排氢风机实施排氢操作，排氢风机使箱中氢气被稀释成≤1%的安全排放浓度并排放，箱中的NaClO溶液即可使用。
5.根据权利要求4所述的一种利用脱硫废水零排放盐溶液制备次氯酸钠溶液的工艺，其特征在于：所述次氯酸钠发生器还包括酸洗自动检测装置，由PLC自动分析并发出信号，允许在发出信号的8小时内进行酸洗，超过8小时未酸洗，次氯酸钠发生器即被锁住不能启动，酸洗结束后自动解锁恢复运行。
6.一种利用脱硫废水零排放盐溶液制备次氯酸钠溶液的装置，包括脱硫废水预处理装置、盐水提纯装置、盐水浓缩装置和次氯酸钠发生器，其特征在于：所述脱硫废水预处理装置包括预沉池、双碱反应器和多介质过滤器，所述盐水提纯装置包括微滤装置、纳滤装置和离子交换器，所述盐水浓缩装置为电渗析、反渗透或正渗透装置，所述次氯酸钠发生器包括8个立式放置的电解槽及与之组合的7个冷却器，每个电解槽的顶部设置有气—液分离器，冷却器电路采用串联方式，在电路的入口处设置电磁流量传感器及电接点压力表，在电路的出口处设置有温控铂热电阻，所述次氯酸钠发生器的进出口均设置有接触器，所述次氯酸钠发生器还包括浓盐水罐、稀盐水罐、次氯酸钠贮存箱、风机、酸洗箱以及水泵，其中水泵包括浓盐水泵、稀盐水泵、次氯酸钠提升泵、投药泵以及酸洗泵，且水泵的过流部分采用氟塑料合金材料，所述次氯酸钠发生器及其全部构件、管路均被安装在支架上且由PLC控制系统控制，该PLC控制系统包括就地控制和远程控制。
7.根据权利要求6所述的一种利用脱硫废水零排放盐溶液制备次氯酸钠溶液的装置，其特征在于：每个电解槽的本体均为增强聚氯乙烯材质，且采用双极性板式电极，其中阳极采用多元贵金属氧化物涂层的N型纳米晶DSA阳极，阴极采用工业纯钛。
8.根据权利要求6所述的一种利用脱硫废水零排放盐溶液制备次氯酸钠溶液的装置，其特征在于：所述PLC控制系统的电气设备包括整流柜，所述整流柜为一前后侧开门的柜体，且柜门的开角不低于110°，为可拆卸式连接，所述整流柜采用晶闸管整流方式，且冷却方式为强迫风冷。
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