本發明涉及含鹽廢水處理技術領域，尤其涉及一種含鈉鹽廢水的處理系統及處理工藝。
背景技術：
含鹽廢水是指廢水中的總含鹽量較高的廢水，其主要來自化工廠、煤化工、石油和天然氣的采集加工等行業，這種廢水含有多種物質(包括鹽、油、有機重金屬和放射性物質)，特別是總含鹽量不低于1％的高含鹽廢水。隨著工業化大生產的持續發展，含鹽廢水的產生途徑日趨廣泛，水量也逐年增加。特別是很多化工廢水中含有鈉鹽，且含有其它一些有機有害物質(有些是劇毒物質)或一些無機有害物質，成分復雜，難于處理。在全社會對綠色生產和環保可持續發展的關注下，含鹽廢水對環境造成的影響日益顯著，含鹽廢水的處理已成為行業內必須積極面對而不能回避的問題。
通常對于廢水的處理往往采用生物法進行處理，然而高濃度的鈉鹽等鹽類物質對微生物具有抑制作用，所以采用物化法處理，投資大，運行費用高，且難以達到預期的凈化效果。高溫焚燒處理也是一種具有可行性的辦法，可將有機有害物質通過和氧結合產生無機物質，無機有害物質可在高溫下分解變成其它物質，即使產生污染環境的SO2和NOx，也可通過脫硫、脫硝設備進行吸收，從而達到排放標準要求。因此，采用焚燒法對含鈉鹽的廢水進行處理，相比生物法處理，在投資要求和運行費用上，具有一定的優勢。
行業內通常的含鈉鹽廢水焚燒鍋爐處理辦法，是采用油或天然氣作為熱源來加熱廢水，廢水中的鈉鹽在高溫狀態下發生熔化或氣化，同時設置兩個區域，一個鈉鹽快速冷卻空間和一個高溫煙氣快速降溫的空間。熔化的鈉鹽滴落在下部空間進行冷卻收集，但容易粘附在壁面上，而且氣化的鈉鹽快速凝結，氣態鈉鹽容易滲透到爐墻內，造成爐墻局部松動、破壞，并且鈉鹽的凝結對爐墻的腐蝕性和破壞性很強，密封性能差，且需要定期清理凝結在爐墻上的鈉鹽；尾部設置余熱鍋爐吸收煙氣余熱，快速降溫區域不布置受熱面，且空間體積較大，造成鍋爐的體積龐大；須采用風機持續抽取低溫煙氣送入高溫煙氣區域降溫，長期運行，電耗很大；采用油和天然氣加熱廢水能耗很大；處理鈉鹽設備占用空間很大。此外由于廢水中的鈉鹽，因其熔點低，在高溫燃燒狀態下，呈液體狀態，很容易在冷卻過程中粘結在受熱面上造成堵塞，導致鍋爐不能正常運行，生產穩定性差。
因此，如何得到一種更為適宜的含鈉鹽廢水的處理工藝及處理系統，既能夠處理含鈉鹽廢水，同時穩定性好，投資小又適于工業化應用，已成為行業內諸多化工生產企業亟待解決的問題。
技術實現要素：
有鑒于此，本發明要解決的技術問題在于提供一種低濃度含鈉鹽廢水的處理系統及處理工藝，本發明提供的處理工藝技術，采用含鈉鹽廢水制作水煤漿作為燃料，以循環流態化燃燒的方式，焚燒了廢水中的有害物質的同時，還能通過媒體物料吸收鈉鹽，而且具有較高的穩定性，循環利用度高，適于工業化應用。
本發明提供了一種低濃度含鈉鹽廢水的處理系統，包括：
水煤漿燃燒爐，以及與所述水煤漿燃燒爐上部煙氣出口相連接的高溫旋風分離器；
所述水煤漿燃燒爐的燃燒室具有水冷壁。
優選的，所述高溫旋風分離器的媒體物料出口與所述水煤漿燃燒爐下部的返料口相連接。
優選的，還包括放渣管和壓差計；
所述放渣管與所述水煤漿燃燒爐的燃燒室底部的媒體物料循環系統相連通；
所述壓差計用于顯示料床層的差壓。
優選的，所述水煤漿燃燒爐為立式循環流化床燃燒爐。
優選的，還包括加料口；
所述加料口與所述水煤漿燃燒爐的媒體物料循環系統相連接，用于補充媒體物料進入媒體物料循環系統。
本發明還提供了一種低濃度含鈉鹽廢水的處理工藝，包括以下步驟：
A)采用低濃度含鈉鹽廢水制作水煤漿；
B)以上述步驟得到的水煤漿作為燃料，以媒體物料作為循環物料，進行燃燒，通過媒體物料的循環，與鈉鹽反應和鈉鹽沉積來吸收鈉鹽。
優選的，所述媒體物料包括石英砂和補充媒體物料；
所述補充媒體物料包括高嶺土、白云石、高鋁礬土、石灰石和煤灰渣中的一種或多種。
優選的，所述媒體物料中，石英砂的含量小于等于50％；
所述媒體物料的含水量小于等于10％；
所述媒體物料還包括惰性媒體物料；
所述惰性媒體物料包括石英砂、石灰石和煤灰渣中的一種或多種。
優選的，所述低濃度含鈉鹽廢水中的鈉鹽含量小于等于所述水煤漿燃料的灰份和補充媒體物料量之和的3％。
優選的，還包括：
C)上述步驟得到的煙氣經過旋風分離后，得到媒體物料，媒體物料返回步驟B)，再次進行燃燒和吸收。
本發明提供了一種含鈉鹽廢水的處理系統，包括水煤漿燃燒爐，以及與所述水煤漿燃燒爐上部的煙氣出口相連接的高溫旋風分離器；所述水煤漿燃燒爐的燃燒室具有水冷壁。與現有技術相比，本發明針對現有的低濃度含鈉鹽廢水處理技術的缺陷，生物法投資要求和運行費用昂貴，成本高，而且焚燒鍋爐處理方法不穩定，導致鍋爐不能正常運行，生產穩定性差的問題。本發明將低濃度含鈉鹽廢水制做水煤漿作為燃料，投入水煤漿燃燒爐下部熾熱的處于流化狀態的媒體物料中進行燃燒，通過媒體物料吸收鈉鹽；從而實現了水煤漿的循環燃燒，而且用含鈉鹽廢水制漿，還節約了大量的水資源，比常規的鈉鹽廢水處理技術，節約了大量的能耗和空間，設備成本大大降低。實驗結果表明，Na鹽基本能夠吸收，受熱面無粘附堵塞現象。
附圖說明
圖1為本發明提供的含鈉鹽廢水的處理系統的結構和流向示意簡圖。
具體實施方式
為了進一步了解本發明，下面結合實施例對本發明的優選實施方案進行描述，但是應當理解，這些描述只是為進一步說明本發明的特征和優點而不是對本發明專利要求的限制。
本發明提供了一種含鈉鹽廢水的處理系統，包括：水煤漿燃燒爐，以及與所述水煤漿燃燒爐上部煙氣出口相連接的高溫旋風分離器；所述水煤漿燃燒爐的燃燒室具有水冷壁。
本發明對所述水煤漿燃燒爐沒有特別限制，以本領域技術人員熟知的燃燒爐即可，本領域技術人員可以根據實際生產情況、原料情況以及產品要求進行選擇和調整，本發明所述水煤漿燃燒爐優選為流化床燃燒爐，更優選為循環流化床燃燒爐，具體優選為立式循環流化床燃燒爐。
本發明所述處理系統包括高溫旋風分離器，所述高溫旋風分離器與所述水煤漿燃燒爐上部的煙氣出口相連接。在本發明實施例中，所述高溫旋風分離器的媒體物料(固體粉料)出口優選與所述水煤漿燃燒爐下部的返料口相連接。其作用在于，在燃燒室出口設有高溫旋風分離器，被熱煙氣帶出的媒體物料和較大的水煤漿顆粒團被分離器分離、捕捉，通過分離器下部的返料口返回燃燒室，減少了媒體物料的損失，實現循環燃燒，從而獲得媒體物料很高的利用率。在其他實施例中，所述處理系統也可以包括其他循環利用裝置，或所述高溫旋風分離器出來的媒體物料也可以與其他裝置相連接，以實現循環燃燒，獲得含鈉鹽廢水更好的處理效果或媒體物料更高的利用率為優選方案。
在本發明實施例中，所述含鈉鹽廢水的處理系統優選還包括放渣管和壓差計。本發明所述放渣管與所述水煤漿燃燒爐的燃燒室底部的媒體物料循環系統相連通。本發明所述壓差計優選與所述料床層相連接，用于顯示料床層的差壓。
在本發明實施例中，所述含鈉鹽廢水的處理系統優選還包括加料口。本發明所述加料口與所述水煤漿燃燒爐的媒體物料循環系統相連接，用于填充補充媒體物料進入媒體物料循環系統(即用于將后期補充的媒體物料送入媒體物料循環系統)。本發明所述連接加料口的加料裝置具體優選為由螺旋輸送機。
在本發明中，由于廢水制漿的灰份含量較低且媒體物料(石英砂和高嶺土等)不斷的消耗，因此采用流態化型式的鍋爐燃燒時，為了保證鍋爐的正常運行，必須在鍋爐運行過程中添加媒體物料，在爐前設置石英砂和高嶺土倉。根據配比的要求、床料的磨損情況，開啟連接媒體物料和鍋爐的加料裝置如(螺旋輸送機)，滿足媒體物料流化和循環的要求。輸送機采用螺旋式，通過料倉一定的物料高度，能夠起到密封作用。
本發明上述步驟提供了一種低濃度含鈉鹽廢水的處理系統，其中水煤漿燃燒爐的燃燒室具有水冷壁，通過爐膛灰內循環對少量粘附在水冷壁上Na鹽的持續沖刷，有效解決Na鹽在水冷壁上的粘附，有效的解決了現有的燃燒法處理時，熔化鈉鹽滴落在下部空間進行冷卻收集，容易粘附在壁面上；而氣化鈉鹽快速凝結，氣態鈉鹽容易滲透到爐墻內，造成爐墻局部松動、破壞的問題。而且Na鹽的凝結對爐墻的腐蝕性和破壞性很強，密封性能差，且需要定期清理凝結在爐墻上的Na鹽。此外，現有的處理系統尾部設置余熱鍋爐吸收煙氣余熱，快速降溫區域不布置受熱面，且空間體積較大，造成鍋爐的體積龐大，還須采用風機持續抽取低溫煙氣送入高溫煙氣區域降溫，長期運行，電耗很大，采用油和天然氣加熱廢水能耗很大；處理Na鹽設備占用空間很大等諸多缺陷。
本發明提供了一種低濃度含鈉鹽廢水的處理工藝，包括以下步驟：
A)采用低濃度含鈉鹽廢水制作水煤漿；
B)以上述步驟得到的水煤漿作為燃料，以媒體物料作為循環物料，進行燃燒，通過媒體物料的循環，與鈉鹽反應和鈉鹽沉積來吸收鈉鹽。
本發明首先采用低濃度含鈉鹽廢水制作水煤漿。
本發明對所述低濃度含鈉鹽廢水沒有特別限制，以本領域技術人員熟知的低濃度含鈉鹽廢水的概念即可，本領域技術人員可以根據實際生產情況、原料情況以及產品要求進行選擇和調整，本發明所述低濃度含鈉鹽廢水中的鈉鹽含量優選小于等于所述水煤漿燃料的灰份和補充媒體物料量之和的3％，更優選小于所述水煤漿燃料的灰份和補充媒體物料量之和的3％。本發明所述百分含量均優選為質量百分含量。
本發明對所述水煤漿沒有特別限制，以本領域技術人員熟知的水煤漿的配比組成即可，本領域技術人員可以根據實際生產情況、原料情況以及產品要求進行選擇和調整，本發明所述水煤漿中煤的重量份數優選為60～67；所述含鈉鹽廢水的重量份數優選為33～40。
本發明以上述步驟得到的水煤漿作為燃料，以媒體物料作為循環物料，進行燃燒，通過媒體物料的循環，與鈉鹽反應和鈉鹽沉積來吸收鈉鹽。
本發明對所述媒體物料沒有特別限制，以本領域技術人員熟知的用于流化床燃燒的媒體物料，即媒體物料，也可稱為熱媒物料，是燃燒環境狀態下各種功能的固體載體，包括石英砂、高嶺土、石灰石等；惰性物料：在燃燒過程中不參與燃燒，僅參與換熱，耐磨損，使用周期長；但可與廢水中的物質發生反應。本領域技術人員可以根據實際生產情況、原料情況以及產品要求進行選擇和調整，本發明所述媒體物料優選為用于循環流化床式燃燒的媒體物料，更具體優選包括石英砂和補充媒體物料。本發明所述補充媒體物料優選包括高嶺土、白云石、高鋁礬土、石灰石和煤灰渣中的一種或多種，更優選為高嶺土、白云石、高鋁礬土、石灰石或煤灰渣。本發明所述媒體物料優選還包括惰性媒體物料，所述惰性媒體物料優選包括石英砂、石灰石和煤灰渣中的一種或多種，更優選為石英砂、石灰石或煤灰渣。
本發明對所述媒體物料的參數沒有特別限制，以本領域技術人員熟知的用于流化床燃燒的媒體物料的參數即可，本領域技術人員可以根據實際生產情況、原料情況以及產品要求進行選擇和調整，本發明所述媒體物料中，石英砂的含量(質量含量)小于等于50％；所述媒體物料的含水量優選小于等于10％。本發明所述媒體物料的粒徑優選小于等于2mm。
通常處于流化狀態的媒體物料稱為床料，顆粒較大，不容易被煙氣攜帶；一旦顆粒通過相互之間的沖擊破碎變細能夠被煙氣攜帶就變成循環媒體物料。本發明采用流態化燃燒方式和媒體物料循環方式焚燒含Na鹽廢水制漿的鍋爐處理技術，采用含Na鹽廢水制成的水煤漿作為燃料，其燃料里面的灰份較少；同時根據處理廢水量的要求不同，容易造成燃料里面的灰份更少，媒體物料量不能滿足要求；因此需要補充媒體物料量來滿足所需灰濃度的要求；補充的惰性媒體物料以滿足在高溫狀態下能和Na鹽反應、能粘附Na鹽為主，保證鍋爐長期穩定運行。
另外不同形式的Na鹽在高溫熔化后，呈現液態和少量氣化兩種狀態，采用高溫循環媒體物料來和氣態的Na鹽充分混合、反應，能充分吸收氣態和在媒體物料循環到流化床時吸收液態的Na鹽；同時作為床料的媒體物料也能和Na鹽反應，吸收液態的Na鹽。
常規流態化燃燒形式的水煤漿鍋爐的床料采用石英砂作為媒體物料，耐磨損，使用時間長，其熔點為1750℃；但當在流化床中燃燒時，燃燒反應所形成的Na2O堿金屬化合物將與床料砂子的主要成分α-SiO2發生反應生成Na2O·nSiO2等低熔點物質，熔點1089℃，同時生成SO2、CO2等氣體，容易造成床料的板結。本發明采用高嶺土、白云石、高鋁礬土、石灰石或選擇性煤灰渣等作為補充媒體物料，或者利用上述物質與石英砂的混合物作為媒體物料，和Na鹽的反應生成NaAlO2有效的解決了上述缺陷。
水煤漿在低溫燃燒過程中(850～950℃左右)，有效的控制了熱力型NOX的生成，且由于媒體物料由石英砂與補充媒體物料(如石灰石等)構成，石灰石在高溫下煅燒生成CaO，CaO與SO2反應進一步生成CaSO4，將SO2固定在爐渣內，減少了SO2的排放。爐膛內850～950℃的燃燒溫度，也是CaO脫硫的最佳運行溫度，可有效的減少SO2的排放。采用高嶺土(主要成分為Al2O3)和石英砂的混合床料，高溫煙氣攜帶的熱灰中的高嶺土和Na鹽進行反應，反應生成NaAlO2，爐膛內的熱灰多次循環對熔融狀態下Na鹽進行充分的反應，其熔點為1650℃，NaAlO2沉降在石英砂中或隨煙氣帶走，解決了Na鹽在高溫受熱面上粘結問題。
而且采用高效分離的媒體物料循環系統中，既使有非常少量氣化的Na鹽因水冷的壁面溫度低，粘附在水冷壁上，也會由于爐膛內循環灰的下降灰流磨損掉，從而保持水冷壁的光滑和傳熱效果；既使非常少量氣化Na鹽沒有被媒體循環物料吸收，粘附在尾部對流受熱面上，也會在動態平衡細灰的持續沖擊下，被煙氣帶走，從而保持受熱面的光潔和傳熱效果。流態化的固體顆粒的粘結與低熔點共晶體熔化而形成的粘性液體物質有關，液體物質與固體物質之間的比例決定顆粒的粘性，以及顆粒之間的粘結程度。
此外，廢水中Na鹽含量一般比較少，鍋爐長期運行，即使部分產生低熔點的Na2O·nSiO2或其它形式的低熔點的Na鹽不斷地在流化床上積累，固體顆粒的粘結將形成床層內結塊，當結塊越來越多，體積越來越大，容易造成流化不均勻或輕度板結，為避免床料的板結，鍋爐設置放渣管和料層差壓，根據料層差壓的增加情況，定期的更換部分床料，以保持比較好的流化狀態。通過Al2O3和Na鹽的反應和定期更換床料的辦法有效地避免了床料的板結、對過熱器的粘附和對過熱器的晶間腐蝕。
本發明對所述燃燒沒有特別限制，以本領域技術人員熟知的燃燒方式即可，本領域技術人員可以根據實際生產情況、原料情況以及產品要求進行選擇和調整，本發明所述燃燒優選為流化床式燃燒，更優選為循環流化床式燃燒。本發明所述燃燒的溫度優選為850～950℃。
本發明為提高燃燒的效率，和低濃度含鈉鹽廢水的處理效果，所述處理工藝優選還包括步驟C)：
C)上述步驟得到的煙氣經過旋風分離后，得到尾氣和媒體物料，媒體物料返回步驟B)，再次進行燃燒。
本發明將含Na鹽廢水制做的滴狀水煤漿作為燃料投入燃燒室下部熾熱的處于流化狀態的媒體物料中進行燃燒；采用0～2mm的耐磨性媒體物料(如石英砂、高嶺土、高鋁礬土、石灰石等)從爐前送入作為補充，通過媒體物料吸收Na鹽；在燃燒室出口設有高溫旋風分離器，被熱煙氣帶出的媒體物料和較大的水煤漿顆粒團被分離器分離、捕捉，通過分離器下部的返料器(加料裝置)返回燃燒室的進料口，減少了媒體物料的損失，實現循環燃燒，從而獲得媒體物料很高的利用率。
本發明采用爐膛、高效高溫旋風分離器、返料器(加料裝置)作為媒體物料循環系統；媒體物料為床料，由石英砂和高嶺土(高鋁礬土等)、石灰石等組成。循環流化床鍋爐的燃燒室底部是由媒體物料構成床料，燃燒時床料的溫度在850～950℃左右，滴狀水煤漿投入熾熱、懸浮的流化床中，在熾熱的流化床料的加熱下迅速完成水分析出、揮發分析出并著火燃燒、焦碳燃燒的過程。在流化狀態下，大的水煤漿顆粒團進一步解體為細顆粒，被熱煙氣帶出密相區進入懸浮室繼續燃燒，直至完全燃燼。
燃燒室的出口設有分離回輸裝置--高溫旋風分離器，被熱煙氣帶出的媒體物料和較大的水煤漿顆粒團，被分離器分離、捕捉，通過分離器下部設置的回輸通道，返回水煤漿燃燒爐的燃燒室下部的密相區；這樣，既減少了媒體物料的損失，又實現了水煤漿顆粒團的循環燃燒，從而獲得很高的燃燼率。
參見圖1，圖1為本發明提供的含鈉鹽廢水的處理系統的結構和流向示意簡圖。
本發明上述步驟提供的含鈉鹽廢水的處理工藝和系統，將低濃度含鈉鹽廢水制做水煤漿作為燃料，投入水煤漿燃燒爐下部熾熱的處于流化狀態的媒體物料中進行燃燒，通過媒體物料吸收鈉鹽，能夠通過調節媒體物料的濃度，達到調節燃燒溫度和吸收Na鹽的目的，還能夠采用不同的媒體物料通過高溫反應來吸收不同物質；從而實現了水煤漿的循環燃燒，而且用含鈉鹽廢水制漿，還節約了大量的水資源，比常規的鈉鹽廢水處理技術，節約了大量的能耗和空間，設備成本大大降低。實驗結果表明，Na鹽基本能夠吸收，受熱面無粘附堵塞現象。
為了進一步說明本發明，以下結合實施例對本發明提供的一種含鈉鹽廢水的處理系統及處理工藝進行詳細描述，但是應當理解，這些實施例是在以本發明技術方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，只是為進一步說明本發明的特征和優點，而不是對本發明權利要求的限制，本發明的保護范圍也不限于下述的實施例。
實施例1
以35t/h、1.25MPa飽和蒸汽鍋爐為例，采用廢水制漿處理廢水，水煤漿含鹽量為5‰，折合廢水含鹽量為：1.4％，水煤漿熱值：19020KJ/Kg，灰份：15.64％，每小時水煤漿耗量：5.194t/h，補充媒體物料量：石英砂：100Kg/h，高嶺土：126Kg/h，石灰石：100Kg/h；
通過采用高嶺土、石英砂和石灰石作為循環物料的循環流化床燃燒方式處理后，受熱面表面基本光滑，無粘結和堵塞現象，床料更換采用每班更換1次基本能解決床料板結問題。
以上對本發明提供的一種低濃度含鈉鹽廢水的處理系統及處理工藝進行了詳細的介紹，本文中應用了具體個例對本發明的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本發明的方法及其核心思想，包括最佳方式，并且也使得本領域的任何技術人員都能夠實踐本發明。應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以對本發明進行若干改進和修飾，這些改進和修飾也落入本發明權利要求的保護范圍內。本發明專利保護的范圍通過權利要求來限定，并可包括本領域技術人員能夠想到的其他實施例。如果這些其他實施例具有不是不同于權利要求文字表述的結構要素，或者如果它們包括與權利要求的文字表述無實質差異的等同結構要素，那么這些其他實施例也應包含在權利要求的范圍內。