CN101417826A - 一种处理脱硫废水的方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种处理脱硫废水的方法及系统，适于处理石灰石－石膏湿法烟气脱硫后产生的废水及其他含盐量高的废水，系统包括：干燥塔、循环喷淋装置、烟气搅拌装置、压滤机，其是在干燥塔内，利用热烟气与脱硫废水对流接触换热，使废水蒸发浓缩产生结晶，采用压滤机进行固液分离，母液继续回流进行处理，具有成本低、不占地、耗能低、实现石灰石－石膏湿法烟气脱硫技术废水零排放及提高出力的优点。

Description

一种处理脱硫废水的方法及系统
技术领域
本发明公开了一种处理脱硫废水的方法及系统，特别适于处理石灰石-石膏湿法烟气脱硫产生的废水，也适于对高含盐量废水的处理。
背景技术
国际上研究过的脱硫技术达200余种，分三种形式，分别是燃烧前脱硫、燃烧中脱硫、燃烧后脱硫，只有第三种是世界上唯一大规模商业化应用的技术。第三种形式，按脱硫剂形态分有湿法、干法、半干法；而湿法中最主要的烟气脱硫技术是美国湿式石灰石/石灰法和日本的湿式石灰石/石膏法。
中国电厂烟气脱硫技术起步于1961年，科研院所和高等院校相继投入，进行干法、湿法和半干法等的烟气脱硫的探索研究，国家科技部(原国家科委)“七五”“八五”和“九五”的脱硫专项支持取得极好进展。但目前我国自行开发的烟气脱硫工程，尚处在小试、中试阶段，工业化、产业化技术不多。目前，火力发电厂锅炉用的较多的是石灰石-石膏湿法烟气脱硫。
石灰石-石膏湿法烟气脱硫技术中，为控制脱硫浆液中Cl-浓度，必须定期排出部分经过石膏水力旋流站浓缩所得的溢流液，即脱硫废水，因废水中含有大量溶解盐、固体悬浮物及少量氟离子、重金属离子等有害污染物，不能排放。通常的化学法达标处理效果有限，而且由于环境条件限制，即便对其中有害物质进行了净化处理，由于其中中性盐含量高，难以回收利用也不能对外排放。已有技术最彻底的处理方法就是固化处理。当前脱硫废水的固化处理，主要是把废水通过曝晒蒸发或加热蒸发，使废水中的水份挥发进入大气，盐、固体悬浮物及少量氟离子、重金属离子等有害污染物形成固定物质，处理收集起来。但这两种处理方式存在的问题是：
1、曝晒固化脱硫废水，需要较大的场地，并且受气候条件限制；
2、采用加热器蒸发固化脱硫废水，存在严重的腐蚀、结垢问题，需要昂贵的防腐材料，并且运行控制难度大；
3、加热蒸发固化处理需要消耗大量电能或其它热能源；
4、加热蒸发固化还需要添加化学试剂；
5、上述两种处理方式，成本都高，时间长；
6、上述两种处理方式，都不能对原石灰石-石膏湿法烟气脱硫处理工艺带来任何帮助。
发明内容
本发明的目的是提供一种处理脱硫废水的系统及其处理方法，其直接利用火电厂烟气对脱硫废水，或其它难以回收利用的高含盐量废水，进行蒸发浓缩处理，同时对烟气进行降温增湿，回收废水为石灰石-石膏湿法烟气脱硫处理工艺提供帮助，实现石灰石-石膏湿法烟气脱硫技术废水零排放。
本发明目的是这样实现的：一种脱硫废水的处理方法，其是：
第一步，脱硫废水导入循环废水池，通过废水喷淋装置进入干燥塔内；
第二步，热烟气通过烟气输入管道进入干燥塔内；
第三步，热烟气与由废水喷淋装置喷出的雾状脱硫废水在干燥塔内直接接触换热，使雾状脱硫废水蒸发浓缩，其中溶解物质形成结晶体；
第四步，与雾状脱硫废水接触后的热烟气变为湿烟气，由干燥塔排出；
第五步，与热烟气接触后的雾状脱硫废水变为部分结晶的浓缩液，降落到浓缩废料箱；
第六步，浓缩液进入压滤分离装置进行固液分离，固体物排出；液体进入循环废水池；
第七步，循环废水池的废水进入废水喷淋装置。
在第二步中，热烟气来自电除尘器后温度在120～150℃的烟气，所引热烟气量占总烟气量的5％～15％；所述热烟气的一部分可以进入浓缩废料箱进行鼓泡搅拌，另一部分进入干燥塔下部。
在第二步中，热烟气通过烟气输入管道由干燥塔下部进入；在第一步中，脱硫废水通过废水喷淋装置由干燥塔内上部进入；在第三步中，热烟气与由废水喷淋装置喷出的雾状脱硫废水在干燥塔内逆流直接接触换热；在第六步中，浓缩液通过输送泵送入压滤分离装置；在第七步中，循环废水池的废水通过循环泵进入废水喷淋装置。
随着脱硫废水及循环液处理量的变化，通过监控循环废水池的液位变化或压滤分离装置固体物的产出量，动态调节烟气输入管道的热烟气进气量。
本发明还包括一种处理脱硫废水的系统，它包括干燥塔、烟气输入管道、烟气输出管道、压滤分离装置、循环废水池、循环管道；其中，干燥塔顶部通烟气输出管道，废水喷淋装置安装在干燥塔内上部，烟气输入管道通干燥塔下部，干燥塔底部是浓缩废料箱，浓缩废料箱通过浓缩液输出管道接压滤分离装置，压滤分离装置上开有液体出口和固体出口，压滤分离装置的液体出口接循环废水池，待处理脱硫废水也导入循环废水池，循环废水池通过循环管道接废水喷淋装置。
浓缩废料箱上装有烟气鼓泡搅拌装置，烟气鼓泡搅拌装置的进气端接烟气输入管道，引用部分热烟气。
烟气输入管道上游装有鼓风装置。
循环废水池可以是石灰石-石膏湿法烟气脱硫系统中的脱硫废水池。
烟气输出管道与石灰石-石膏湿法烟气脱硫系统中的待脱硫烟气输入管道连接。
浓缩液输出管道上装有输送泵，循环管道上装有循环泵。
压滤分离装置形成的固体物可外运进行无害化填埋处置。
烟气输入管道上安装有自控阀，接收循环废水池里液位计的反馈信号，动态调节热烟气的进气量。
干燥塔、废水喷淋装置、烟气输入管道、烟气输出管道、浓缩废料箱、浓缩液输出管道、压滤分离装置、循环废水池、循环管道、输送泵、循环泵的内壁都涂有防腐层或采用防腐材料制备。
本发明的优点是：本发明与已有脱硫废水处理技术相比，由于本系统及其处理方法的选择，是利用火电厂烟气与脱硫废水直接进行接触换热，不需要消耗其它热源，耗能少，占地少，运行成本低，降低脱硫系统的工艺水消耗量。
本发明与已有脱硫废水处理技术相比，脱硫废水在本系统内形成闭合式循环，没有废水排出，只有固体物产生，实现了石灰石-石膏湿法烟气脱硫技术废水零排放；压滤机形成的滤饼可外运进行无害化填埋处置，排出的液体(可称为母液)由循环泵输送回干燥塔继续处理。
本发明与已有脱硫废水处理技术相比，本系统中不存在间接传热部件，免去了已有脱硫废水处理技术中昂贵的防腐金属材料，并且不需要特别的防垢处理；从干燥塔排出的湿烟气温度降低，有利于后续烟气脱硫处理；湿烟气携带的水分，相应减少后续脱硫系统的水分蒸发，降低脱硫系统水量消耗，相当于回收了废水中的全部量；能够对原石灰石-石膏湿法烟气脱硫处理工艺提供帮助；
即本发明还可以作为脱硫岛前置烟气处理，热烟气在此得到加湿降温，代替脱硫吸收塔入口的喷水降温处理。
本发明还可以同时处理其它难回收的高含盐量废水，达到废水回收利用目的；电厂化学水处理车间排出的高含盐量酸碱废水，由于缺乏盐分输出条件，这部份废水通常难以回收利用。采用本发明后，高含盐量废水就可以进入脱硫岛循环利用，其中盐分可以通过本发明形成固体结晶排出。
由于烟气中含有二氧化硫等酸性气体，通过喷淋洗涤作用，部份酸性气体溶于浓缩液中，使浓缩液呈弱酸性，不仅可以避免系统内形成碳酸钙结垢，而且对中性盐的结晶影响甚微；
本发明的利用可以解决火电厂废水零排放的根本性难题，同时也是提高废水回用率，节约水资源的可靠手段。
除了风机、水泵电耗外，本发明没有其它能源消耗，由于所使用的热烟气量小，故对脱硫岛运行没有不利影响。
本发明结构简单，易于实施；干燥塔内壁可采取普通涂料防腐，管道、喷嘴等可选用防腐材料；由于没有传热部件，从而避免了由于传热造成的腐蚀与结垢问题，不需要添加任何化学药品。
附图说明
图1是本发明系统的结构示意图；
图中，1是干燥塔、2是废水喷淋装置、3是烟气输入管道、4是烟气鼓泡搅拌装置、5是浓缩液输出管道、6是输送泵、7是压滤分离装置、8是固体出口、9是液体出口、10是循环废水池、11是循环泵、12是循环管道、13是烟气输出管道、14是浓缩废料箱、15是鼓风装置、16是进气端、17是排出口。
具体实施方式
下面通过附图结合实施例对本发明做进一步说明：
一种处理石灰石-石膏湿法烟气脱硫废水的系统，包括有：
干燥塔1、废水喷淋装置2、烟气输入管道3、浓缩废料箱14、浓缩液输出管道5、压滤分离装置7、循环废水池10、循环管道12；
其中，干燥塔1顶部接烟气输出管道13，烟气输出管道13与石灰石-石膏湿法烟气脱硫系统中的待脱硫烟气输入管道连接。废水喷淋装置2固定安装在干燥塔1内部上方，废水喷淋装置2可以是一个长管，长管上开有很多小孔，也可以采用螺旋喷头，也可以是通用技术中的成熟的各种喷淋装置，脱硫废水经过废水喷淋装置2喷淋成细小雾滴落下；
烟气输入管道3通干燥塔1下方，使热烟气从干燥塔1下方进入后上升，与由上而落的细小脱硫废水充分接触换热；
热烟气降温变成湿烟气由烟气输出管道13排出，进入石灰石-石膏湿法烟气脱硫技术系统中的待脱硫烟气输入管道，这对原石灰石-石膏湿法烟气脱硫处理工艺提供帮助。
脱硫废水小雾滴的水份受热蒸发随烟气带出，浓缩液落在干燥塔1的底部浓缩废料箱14内；
浓缩废料箱14内可装有烟气鼓泡搅拌装置4，烟气鼓泡搅拌装置4可以是一根或一排管道一端插入浓缩废料箱14内，另一端与烟气输入管道3连接，利用部份升压烟气通过鼓泡搅拌装置进气端16进入，由另一端排出口17排出，对降落在浓缩废料箱14内的浓缩液进行鼓泡处理；用于鼓泡的热烟气不仅有助于浓缩液的进一步浓缩，还能有效防止浓缩液沉降结垢在浓缩废料箱底部；
烟气输入管道3可以装有鼓风装置15，鼓风装置15有助于将热烟气分别送入干燥塔1内和鼓泡搅拌装置4中；
浓缩废料箱14通过浓缩液输出管道5接压滤分离装置7，浓缩液输出管道5上装有输送泵6，以利于将含有结晶物质的浆液输送至压滤分离装置7；
压滤分离装置7可以是常用的压滤机，其上开有液体出口9和固体出口8，压滤分离装置7的液体出口9接循环废水池10，循环废水池10可以是石灰石-石膏湿法烟气脱硫系统中的脱硫废水池；利用原石灰石-石膏湿法烟气脱硫系统中的脱硫废水池可以提高整个系统的利用率，降低运行成本；
循环废水池10通过循环泵11接循环管道12，循环管道12接废水喷淋装置2；将脱硫废水进行循环处理。
本发明系统可以建在与石灰石-石膏湿法烟气脱硫吸收塔相邻处，成为脱硫岛前置烟气处理工艺，热烟气在此得到加湿降温，代替脱硫吸收塔入口的喷水降温处理，由于烟气中含有一定水分，使脱硫吸收塔内的水分蒸发损失降低，相应节省部份脱硫用水量，相当于回收了废水中的全部水分。
实施例：
一台330MW机组采用石灰石/石膏法脱硫工艺进行烟气脱硫，脱硫废水量约6T/h，固含量5000～10000mg/L，Cl-1000～20000mg/L；电除尘器后的烟气温度平均130℃，烟气量(湿基)125万Nm3/h，引8％的烟气，即10万Nm3/h(湿基)进入干燥塔，其中小部分进入鼓泡搅拌装置，其余的进入干燥塔下部，系统运转正常，当循环废水池液位达到一定高度时，加大热烟气的输入量，最高可达15％。本系统的运行没有影响脱硫岛的工作。
另外，电厂化学水处理车间排出的高含盐量酸碱废水，由于缺乏盐分输出条件，这部份废水通常难以回收利用。在本发明系统中，该高含盐量废水可以进入循环废水池，与脱硫废水共同处理，其中盐分可以通过形成固体结晶排出，水分进入烟气，使脱硫塔的蒸发水量减少。

Claims (10)

1、一种处理脱硫废水的方法，其特征在于：
第一步，脱硫废水导入循环废水池，通过废水喷淋装置(2)进入干燥塔(1)内；
第二步，热烟气通过烟气输入管道(13)进入干燥塔(1)内；
第三步，热烟气与由废水喷淋装置(2)喷出的雾状脱硫废水在干燥塔(1)内直接接触换热，使雾状脱硫废水蒸发浓缩，其中溶解物质形成结晶体；
第四步，与雾状脱硫废水接触后的热烟气变为湿烟气，由干燥塔(1)排出；
第五步，与热烟气接触后的雾状脱硫废水变为部分结晶的浓缩液，降落到干燥塔底部的浓缩废料箱(14)；
第六步，浓缩液进入压滤分离装置(7)进行固液分离，固体物排出，液体进入循环废水池(10)；
第七步，循环废水池(10)的废水进入废水喷淋装置(2)。
2、如权利要求1所述的一种处理脱硫废水的方法，其特征在于：在第二步中，热烟气来自电除尘器后温度在120～150℃的烟气，所述热烟气量占总烟气量的5％～15％；所述热烟气的一部分进入浓缩废料箱进行鼓泡搅拌，一部分进入干燥塔下部。
3、如权利要求1或2所述的一种处理脱硫废水的方法，其特征在于：在第一步中，脱硫废水通过废水喷淋装置(2)由干燥塔(1)内上部喷入；在第三步中，热烟气与由废水喷淋装置(2)喷出的雾状脱硫废水在干燥塔(1)内逆流直接接触换热；在第六步中，浓缩液通过输送泵(6)送入压滤分离装置(7)；在第七步中，循环废水池(10)的废水通过循环泵(11)进入废水喷淋装置(2)。
4、一种应用权利要求1—3所述脱硫废水处理方法处理脱硫废水的系统，其特征在于：它包括干燥塔(1)、烟气输入管道(3)、烟气输出管道(13)、浓缩液输出管道(5)、压滤分离装置(7)、循环废水池(10)、循环管道(12)；其中，废水喷淋装置(2)安装在干燥塔(1)内上部，烟气输入管道(3)通干燥塔(1)下部，干燥塔(1)顶部通烟气输出管道(13)，干燥塔(1)底部是浓缩废料箱(14)，浓缩废料箱(14)通过浓缩液输出管道(5)接压滤分离装置(7)，压滤分离装置(7)上开有液体出口(9)和固体出口(8)，液体出口(9)接循环废水池(10)，待处理脱硫废水也导入循环废水池(10)，循环废水池(10)通过循环管道(12)接废水喷淋装置(2)。
5、如权利要求4所述的一种处理脱硫废水的系统，其特征在于：浓缩废料箱(14)内装有烟气鼓泡搅拌装置(4)。
6、如权利要求4或5所述的一种处理脱硫废水的系统，其特征在于：烟气输入管道(3)上游装有鼓风装置(15)，烟气鼓泡搅拌装置(4)的进气端(16)连接烟气输入管道，引一部分热烟气。
7、如权利要求4或5或6所述的一种处理脱硫废水的系统，其特征在于：循环废水池(10)是石灰石-石膏湿法烟气脱硫系统中的脱硫废水池。
8、如权利要求4—7任一所述的一种处理脱硫废水的系统，其特征在于：烟气输出管道(13)与石灰石-石膏湿法烟气脱硫系统中的待脱硫烟气输入管道连接。
9、如权利要求4—8任一所述的一种处理脱硫废水的系统，其特征在于：浓缩液输出管道(5)上装有输送泵(6)，循环管道(12)上装有循环泵(11)。
10、如权利要求4—9任一所述的一种处理脱硫废水的系统，其特征在于：干燥塔(1)、废水喷淋装置(2)、烟气输入管道(3)、浓缩废料箱(14)、烟气输出管道(13)、浓缩液输出管道(5)、压滤分离装置(7)、循环废水池(10)、循环管道(12)、输送泵(6)、循环泵(11)的内壁都涂有防腐层或采用防腐材料制备。
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