本發明屬于燒結發電水處理，具體涉及一種用于超臨界二氧化碳發電系統的水處理裝置及方法。

背景技術：

1、超臨界二氧化碳發電系統是一種以超臨界狀態的二氧化碳為工質的布雷頓循環系統，其循環過程是：首先，超臨界二氧化碳經過壓縮機升壓；然后，利用換熱器將工質等壓加熱；其后，工質進入渦輪機，推動渦輪做功，渦輪帶動電機發電；最后，工質進入冷卻器，恢復到初始狀態，再進入壓氣機形成閉式循環。超臨界二氧化碳發電系統以超臨界狀態的二氧化碳作為工質，將熱源的熱量轉化為機械能，其熱源可來自核反應堆、太陽能、地熱能、化石燃料燃燒、工業廢熱等。在鋼鐵產業中，一般將燒結環冷機余熱作為超臨界二氧化碳發電系統的熱源，并配備有與超臨界二氧化碳發電系統配套的水處理裝置。水處理裝置主要作用是冷卻做功之后的二氧化碳，維持壓氣機進口溫度。二氧化碳的冷卻溫度能直接影響超臨界二氧化碳發電系統的發電量，二氧化碳溫度越低，發電效率越高，因此，水處理裝置的設計至關重要。

技術實現思路

1、因此，本發明要解決的技術問題在于提供一種用于超臨界二氧化碳發電系統的水處理裝置及方法，能夠提高冷卻效率，進而有利于提高發電效率。同時，節約用水，實現廢水零排放，延長水處理裝置的使用壽命。

2、為了解決上述問題，本發明提供了一種用于超臨界二氧化碳發電系統的水處理裝置，包括：原水預處理系統、軟水除鹽水制備系統、循環水系統以及廢水回收系統。原水預處理系統包括一體化凈水裝置和超濾裝置。一體化凈水裝置的輸入端連接于原水水源。一體化凈水裝置的輸出端連接于超濾裝置的輸入端。軟水除鹽水制備系統包括軟水制備模塊和除鹽水制備模塊。軟水制備模塊的輸入端連接于超濾裝置的輸出端。軟水制備模塊的輸出端連接于除鹽水制備模塊的輸入端。循環水系統包括冷卻器和閉式冷卻塔。冷卻器的輸入端連接于除鹽水制備模塊的輸出端。閉式冷卻塔包括內循環和外循環。冷卻器的輸出端連接于內循環進水端。內循環出水端連接于冷卻器的輸入端。軟水制備模塊的輸出端還連接于外循環進水端。原水預處理系統、軟水除鹽水制備系統以及循環水系統的排污水分別連接于廢水回收系統的輸入端。廢水回收系統的輸出端連接于燒結系統，以向燒結系統提供混料加濕用水。

3、可選地，超濾裝置還包括的反洗進水口和反洗排水口。反洗進水口連接于一體化凈水裝置的輸出端。反洗排水口連接于廢水回收系統的輸入端。

4、可選地，用于超臨界二氧化碳發電系統的水處理裝置還包括：化學清洗系統，化學清洗系統分別連接于超濾裝置和除鹽水制備模塊。

5、可選地，原水預處理系統還包括：原水池、藥劑投加裝置、新水池以及保安過濾器。原水池的進水端連接于原水水源。原水池的出水端通過變頻提升泵連接于一體化凈水裝置的輸入端。藥劑投加裝置的輸出端連接于一體化凈水裝置的加藥口。新水池的進水端連接于一體化凈水裝置的輸出端。新水池的出水端通過第一提升泵連接于保安過濾器的輸入端。保安過濾器的輸出端連接于超濾裝置的輸入端。

6、可選地，軟水制備模塊包括：超濾產水池、鈉離子交換器、再生裝置以及軟水池。超濾產水池的進水端連接于超濾裝置的輸出端。超濾產水池的出水端通過第二提升泵連接于鈉離子交換器的輸入端。再生裝置連接于鈉離子交換器的再生接口。軟水池的進水端連接于鈉離子交換器的輸出端。軟水池的出水端通過軟水泵分別連接于除鹽水制備模塊的輸入端以及外循環的進水端。鈉離子交換器的排污水連接于廢水回收系統的輸入端。

7、可選地，除鹽水制備模塊包括：高壓泵和反滲透裝置。反滲透裝置的輸入端通過高壓泵連接于軟水制備模塊的輸出端。反滲透裝置的輸出端連接于冷卻器的輸入端。反滲透裝置的濃水連接于超濾裝置的輸入端。

8、可選地，循環水系統還包括：除鹽水池、循環水泵、前置式過濾器以及加藥裝置。除鹽水池的進水端連接于除鹽水制備模塊的輸出端。除鹽水池的出水端通過循環泵連接于前置式過濾器的輸入端。前置式過濾器的輸出端連接于冷卻器的輸入端。加藥裝置的輸出端連接于外循環的進水端。

9、可選地，廢水回收系統包括回用水池和第三提升泵。原水預處理系統、軟水除鹽水制備系統以及循環水系統的排污水分別連接于回用水池的輸入端。回用水池的輸出端通過第三提升泵連接于燒結系統。

10、可選地，用于超臨界二氧化碳發電系統的水處理裝置還包括：控制系統。控制系統分別連接于原水預處理系統、軟水除鹽水制備系統、循環水系統以及廢水回收系統。

11、本發明還提供了一種用于超臨界二氧化碳發電系統的水處理方法，包括如下步驟：

12、對原水進行預處理，形成超濾水，并產生預處理污水；

13、對超濾水進行軟化處理，形成軟水，并產生軟化污水；

14、對部分軟水進行除鹽處理，形成除鹽水，并產生濃水；

15、將其余軟水作為閉式冷卻塔的外循環用水；

16、將除鹽水作為閉式冷卻塔的內循環用水；

17、將預處理污水以及軟化污水作為燒結系統的混料加濕用水；

18、將濃水返回至原水預處理系統中，以實現梯級利用。

19、有益效果

20、1、本發明所提供的用于超臨界二氧化碳發電系統的水處理裝置包括原水預處理系統、軟水除鹽水制備系統、循環水系統以及廢水回收系統。原水預處理系統包括一體化凈水裝置和超濾裝置，由于原水水源一般為工業用水，主要成分是雨水和回用水，濁度、硬度、電導率較高，通過一體化凈水裝置和超濾裝置能夠對原水進行預處理，降低原水的濁度、硬度、電導率，以滿足后續水處理工序使用要求，并緩解了廠區水源緊張的問題。軟水除鹽水制備系統包括軟水制備模塊和除鹽水制備模塊，經原水預處理系統處理后的原水進入軟水制備模塊，經軟水制備模塊處理后，形成軟水，軟水分成兩路，一路軟水作為閉式冷卻塔的外循環用水，另一路軟水經除鹽水制備模塊處理后，形成除鹽水，除鹽水作為閉式冷卻塔的內循環用水，能夠有效的減少循環水系統中的結垢，有利于提高換熱效率，進而有利于降低二氧化碳溫度，提高發電量，同時還能延長循環水系統的使用壽命，延長維護周期、降低維護成本。并且，循環水系統中，冷卻器的輸出端連接于內循環的進水端，內循環的出水端連接于冷卻器的輸入端，即內循環采用閉式循環，因此對除鹽水的需求量較小，有利于節約能源。原水預處理系統、軟水除鹽水制備系統以及循環水系統的排污水分別連接于廢水回收系統的輸入端。廢水回收系統的輸出端連接于燒結系統，以向燒結系統提供混料加濕用水，實現了全場零排放。

21、2、本發明所提供的用于超臨界二氧化碳發電系統的水處理方法能夠對工業用水進行逐級處理，之后作為閉式冷卻塔的冷卻循環用水，有利于降低結垢，提升冷卻器及閉式冷卻塔冷卻效率，增加發電量，并能夠實現水的梯級利用、循環以及回收，節約用水，實現全廠廢水的零排放。

技術特征：

1.一種用于超臨界二氧化碳發電系統的水處理裝置，其特征在于，包括：原水預處理系統、軟水除鹽水制備系統、循環水系統以及廢水回收系統；

2.根據權利要求1所述的用于超臨界二氧化碳發電系統的水處理裝置，其特征在于，所述超濾裝置還包括的反洗進水口和反洗排水口；所述反洗進水口連接于所述一體化凈水裝置的輸出端；所述反洗排水口連接于所述廢水回收系統的輸入端。

3.根據權利要求1所述的用于超臨界二氧化碳發電系統的水處理裝置，其特征在于，還包括：

4.根據權利要求1所述的用于超臨界二氧化碳發電系統的水處理裝置，其特征在于，所述原水預處理系統還包括：原水池、藥劑投加裝置、新水池以及保安過濾器；

5.根據權利要求1所述的用于超臨界二氧化碳發電系統的水處理裝置，其特征在于，所述軟水制備模塊包括：超濾產水池、鈉離子交換器、再生裝置以及軟水池；

6.根據權利要求1所述的用于超臨界二氧化碳發電系統的水處理裝置，其特征在于，所述除鹽水制備模塊包括：高壓泵和反滲透裝置；

7.根據權利要求1所述的用于超臨界二氧化碳發電系統的水處理裝置，其特征在于，所述循環水系統還包括：除鹽水池、循環水泵、前置式過濾器以及加藥裝置；

8.根據權利要求1所述的用于超臨界二氧化碳發電系統的水處理裝置，其特征在于，所述廢水回收系統包括回用水池和第三提升泵；

9.根據權利要求1所述的用于超臨界二氧化碳發電系統的水處理裝置，其特征在于，還包括：

10.用于超臨界二氧化碳發電系統的水處理方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟：

技術總結
本發明提供了一種用于超臨界二氧化碳發電系統的水處理裝置及方法，屬于燒結發電水處理技術領域，用于解決超臨界二氧化碳發電系統中水處理裝置的效率問題。本發明的用于超臨界二氧化碳發電系統的水處理裝置包括原水預處理系統、軟水除鹽水制備系統、循環水系統以及廢水回收系統。本發明能夠提升冷卻器及冷卻塔冷卻效率，增加發電量，節約用水，實現全廠廢水的零排放。

技術研發人員：曾香梅,王銘南,李兵,張炳虎,魏鳳霞,何佳,劉辰婧,程宇航,陳娟,呂文韜,馬雨晴
受保護的技術使用者：濟鋼集團國際工程技術有限公司
技術研發日：
技術公布日：2025/4/28