CN106115826A - 湿法脱硫废水处理的方法及设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及环境技术的废水处理领域，尤其涉及一种湿法脱硫废水处理的方法及设备。本发明提供一种湿法脱硫废水处理的方法，其特征在于，所述方法包括：将所述湿法脱硫废水加压至第一压力，所述第一压力大于烟道内的烟气压力；在所述第一压力下对所述湿法脱硫废水进行加热，以使得所述湿法脱硫废水的温度高于所述湿法脱硫废水在所述烟道内的烟气压力下的沸点；以及将经加热的所述湿法脱硫废水输送至烟道，以使得所述湿法脱硫废水蒸发。本发明还提供一种湿法脱硫废水处理的设备，与所述方法对应。本发明利用现有烟道系统，通过对湿法脱硫废水的加压、加热，使得湿法脱硫废水能够在烟道内完全蒸发，实现湿法脱硫废水的零排放。

Description

湿法脱硫废水处理的方法及设备
技术领域
本发明涉及环境技术的废水处理领域，尤其涉及一种湿法脱硫废水处理的方法及设备。
背景技术
使用湿法脱硫技术对烟气进行脱硫，脱硫效率高、系统运行稳定，是目前业界应用最多、技术最为成熟的烟气脱硫工艺之一。烟气的湿法脱硫系统在运行过程中会产生一定量的废水，废水呈若酸性、含有大量的悬浮物、高浓度的氯离子、氟离子、重金属离子以及很多其他类的物质，腐蚀性较强，如果直接排放会对环境造成严重危害，因此，必须对湿法脱硫废水进行有效处理。目前比较常见的处理工艺大致有以下几类：
化学处理工艺：此工艺是目前在湿法脱硫行业最为广泛应用的废水处理工艺。典型的处理方法是通过向脱硫废水中加碱中和、添加絮凝剂和助凝剂使悬浮物絮凝、沉淀、浓缩等一系列方法，使废水达到国家排放标准后排放。该方法需要使用大量的化学制剂，而且处理后的水仍需要对外排放。
多效蒸发结晶工艺：通过对脱硫废水进行加热，在结晶蒸发器中多次结晶蒸发，使液体水完全蒸发，其他物质通过结晶方式逐次结晶析出并分离回收。此方法的优点是没有废水排放，完全实现零排放，并且多种盐类可以分类回收。但此方法由于投资非常高、能耗巨大、运行费用很高等原因大多数企业很难接受。
烟道内直接喷雾蒸发工艺：该工艺方法是将脱硫废水直接喷雾到除尘器前的烟道内，利用烟道内具有一定温度的烟气将废水中的水分完全蒸发掉，废水内其他物质以灰尘的形式被除尘器捕捉收集，从而实现脱硫废水的完全零排放。由于烟道的可利用空间非常有限、烟气流速非常快、烟道结构复杂、烟气在烟道内流场极不均匀，因而对喷嘴的喷雾性能要求非常高。要把脱硫系统产生的废水全部喷掉并满足完全蒸发的要求，目前很难有效选择到合适的喷嘴。该工艺目前仍处在应用探索阶段，从有限的几个试验性项目看，都存在喷雾不能完全蒸发而产生湿壁、积灰、腐蚀等问题。
发明内容
本发明提出一种湿法脱硫废水处理方法及其设备，克服了前述各项方法的不足，利用已有湿法脱硫系统结构，使湿法脱硫废水在烟道内蒸发，实现湿法脱硫废水的零排放。
根据上述目的，本发明提供一种湿法脱硫废水处理的方法，所述方法包括：将所述湿法脱硫废水加压至第一压力，所述第一压力大于烟道内的烟气压力；在所述第一压力下对所述湿法脱硫废水进行加热，以使得所述湿法脱硫废水的温度高于所述湿法脱硫废水在所述烟道内的烟气压力下的沸点；以及将经加热的所述湿法脱硫废水输送至烟道，以使得所述湿法脱硫废水蒸发。
在一实施例中，所述在所述第一压力下对所述湿法脱硫废水进行加热包括：
在一实施例中，在所述第一压力下对所述湿法脱硫废水进行加热，以使得所述湿法脱硫废水的温度高于所述湿法脱硫废水在所述烟道内的烟气压力下的沸点，且低于所述第一压力下湿法脱硫废水的沸点。
在一实施例中，所述将经加热的所述湿法脱硫废水输送至烟道，包括：将所述湿法脱硫废水进行雾化后喷入所述烟道。
在一实施例中，将所述湿法脱硫废水进行雾化后喷入所述烟道，包括：通过气体辅助喷嘴对所述湿法脱硫废水进行雾化后喷入所述烟道。
在一实施例中，将所述湿法脱硫废水进行雾化后喷入所述烟道，包括：通过纯液喷嘴对所述湿法脱硫废水进行雾化后喷入所述烟道。
在一实施例中，所述方法还包括：对所述蒸发后的湿法脱硫废水残留的杂质进行除尘。
在一实施例中，所述方法还包括：在将所述湿法脱硫废水加压至第一压力之前，对所述湿法脱硫废水进行脱水处理，以去除所述湿法脱硫废水中的石膏。
本发明还提供一种湿法脱硫废水处理的设备，用于对烟道中的烟气进行湿法脱硫后的废水进行处理，其特征在于，所述设备包括：增压装置，用于将所述湿法脱硫废水加压至第一压力，所述烟道中的烟气压力小于所述第一压力；加热装置，用于对第一压力下的所述湿法脱硫废水进行加热，以使得所述湿法脱硫废水的温度高于所述湿法脱硫废水在所述烟道内的烟气压力下的沸点；以及所述烟道，经加热的湿法脱硫废水被输送至所述烟道内蒸发。
在一实施例中，所述加热设备对第一压力下的所述湿法脱硫废水进行加热，以使得所述湿法脱硫废水的温度高于所述湿法脱硫废水在所述烟道内的烟气压力下的沸点，且低于所述第一压力下湿法脱硫废水的沸点。
在一实施例中，所述设备还包括：液体雾化装置，用于将经加热的所述湿法脱硫废水进行雾化后喷入所述烟道。
在一实施例中，所述液体雾化装置为气体辅助喷嘴。
在一实施例中，所述液体雾化装置为纯液喷嘴。
在一实施例中，所述设备还包括：除尘装置，与所述烟道相连，用于对所述蒸发后的湿法脱硫废水剩余的杂质进行除尘。
在一实施例中，所述设备还包括：脱水装置，位于所述增压装置上游，用于在将所述湿法脱硫废水被加压到第一压力前，对所述湿法脱硫废水进行脱水处理，以去除所述湿法脱硫废水中的石膏。
本发明利用现有烟道系统，通过对湿法脱硫废水的加压、加热，使得湿法脱硫废水能够在烟道内完全蒸发，实现湿法脱硫废水的零排放。
附图说明
图1示出了本发明湿法脱硫废水处理的方法流程图；
图2示出了水的压焓图；
图3示出了不同大小的喷雾颗粒的蒸发曲线；
图4示出了水的表面张力和温度的关系示意图；
图5示出了水的粘度和温度的关系示意图；以及
图6示出了一种本发明湿法脱硫废水处理的设备。
具体实施方式
请参见图1，图1示出了本发明湿法脱硫废水处理的方法流程图。该方法利用水在不同压力下的饱和温度点的不同，来使得废水中的水分蒸发，留下剩余杂质，完成废水的处理。
假设脱硫废水的初始压力为P1，温度为T1，具体的湿法脱硫废水处理的方法步骤如下：
步骤100：开始；
步骤101：将湿法脱硫废水增压到压力P2，使湿法脱硫废水压力P2高于烟道内的烟气压力Pg；
步骤102：对加压后的压力为P2的湿法脱硫废水进行加热，以使得湿法脱硫废水的温度高于湿法脱硫废水在所述烟道内的烟气压力下的沸点；
步骤103：将湿法脱硫废水输送入烟道内，以使得湿法脱硫废水在烟道内蒸发；
步骤104：结束。
本方法利用水在不同压力下的饱和温度点的不同，具体原理请参看图2。步骤101中，先将废水增压到压力P2，使废水压力P2高于烟气的压力Pg，此时废水处于图2中的状态A点。步骤102，在废水压力P2状态下加热废水使其温度T2超过烟道压力下废水对应的沸点。此时废水处于图2中的状态B点。步骤103，再将加热后的温度为T2的废水输送到烟道内，此时液体处于附图2中的状态C点。由于压力释放，废水在被输送到烟道内后，其压力变为烟道内的烟气压力Pg，此时废水处于过热状态，因而立即蒸发，一部分液态水瞬间变成了饱和水蒸汽。
常温废水喷入烟道后要完全汽化需要经历雾滴吸收烟气中热量从常温状态升温到沸点和达到沸点后继续吸收烟道内热量汽化的这两个过程。而加热的废水喷雾颗粒在烟道内发生蒸发后液态水雾处于饱和水状态(温度为该压力下对应的沸点)，液体颗粒不再需要经历从常温状态升温到沸点的这个过程，而是直接吸收烟道内热量汽化，从而使液态颗粒的汽化过程大大缩短，加速了废水在烟道内的蒸发。
更优地，在步骤102中，将废水加热到低于废水在压力P2下的沸点Ts的一个温度T2。T2温度越高，废水入烟道内后瞬间蒸发的比例越大，剩余的液体水量越少，颗粒越小，汽化就越充分。
废水在烟道内吸收来自烟道中的热量蒸发，而烟道中的热量主要来自于锅炉中的烟气。废水内的其他物质变成固态灰分及盐类物质被除去。
请参见图3，图中每一条曲线代表了在同一种烟道和烟气条件下，液体喷雾颗粒直径和其完全蒸发时在烟道中的位置的对应情况。可以看到，雾滴的直径越小，则液体越容易蒸发。更优地，在步骤103中，将加热后的温度为T2的废水经过雾化后喷入烟道内。废水雾化的方法有很多，可以单独选用纯液喷嘴或气体辅助雾化喷嘴进行雾化，也可以选用纯液喷嘴和气体辅助雾化喷嘴的组合进行雾化。其中气体辅助雾化喷嘴的雾化效果更佳，能够使得废水的颗粒更小，但气体辅助雾化喷嘴的使用需要高压辅助气体的配合。雾化的方法不限于以上提到的，现有技术中已有的废水雾化方法都可以被应用到本发明中。
众所周知，水的表面张力和粘度随着水温度的升高是逐渐降低的。由于废水被加热到较高的温度，水的表面张力和粘度比加热前的状态下对应的表面张力和粘度都要低(参见图4和图5)，同等喷雾条件下温度高的废水的喷雾颗粒尺寸比常温废水的喷雾颗粒要小，也就更容易被蒸发。
在另一实施例中，在将所述湿法脱硫废水加压、加热之前，对所述湿法脱硫废水进行脱水处理，以去除所述湿法脱硫废水中的石膏。
在同等烟道和烟气条件下采用本发明方法使得蒸发更为迅速，废水在烟道内的汽化过程更短，并且当将废水以喷雾的方式喷入烟道中时，可以实现废水在烟道内的完全蒸发，实现废水的零排放。
本发明还提供一种湿法脱硫废水处理的设备，请参看图6。锅炉系统本身设有烟道201、除尘器202和脱硫吸收塔203。在一实施例中，烟道内烟气量为1430000m3/h，烟气温度为130℃，烟道内压力为9.8KPa。通常，来自锅炉的烟气进入烟道后通过除尘器202将烟气中的固态杂质去除，然后烟气会进入脱硫吸收塔203，通过脱硫吸收塔203去除烟气中的硫化物。在去除烟气硫化物的过程中，会产生湿法脱硫废水。
在一实施例中，储水罐205与增压装置206连接，增压装置206与加热装置207连接，加热装置207连接至烟道201。废水首先被送入储水罐205。与储水罐205连接有增压装置206，废水从储水罐205进入增压装置206，并被增压至600KPa的压力，高于烟道内压力9.8KPa。随后经过加压后的废水被送入加热装置207中，并被加热到130℃，此温度高于水在烟道内气体压力9.8KPa下的沸点99℃。而后，经过加压、加热的废水被输送到烟道内蒸发。在另一实施例中，储水罐205自带有加压、加热功能，废水在储水罐205中直接被加压、加热，换言之增压装置206和加热装置207与储水罐205集成在一起。当然储水罐205也可以跟增压装置206集成在一起，然后再跟加热装置207连接。
更优地，经过加压、加热的废水通过气体辅助喷嘴208和/或纯液喷嘴209雾化后输送入烟道201内，当使用气体辅助喷嘴208时，需要压缩气体来配合使用。当然也可以选用现有技术中的其他液体雾化方法来雾化废水。在另一实施例中，在脱硫吸收塔203下游还包括脱水装置204，在将废水被加压、加热前，对所述湿法脱硫废水进行脱水处理，去除废水中的石膏。
由于压力为600KPa废水被雾化后突然送入压力为9.8KPa的烟道内，此时废水雾滴处于过热状态，在烟道内瞬间发生蒸发，水雾雾滴的一部分瞬间转变成了饱和蒸汽。蒸发后的雾滴液体处于饱和水状态，立即吸收烟气中的热量使液态水滴汽化。废水内的其他物质变成固态灰分及盐类物质被除尘器202除去。
提供对本公开的先前描述是为使得本领域任何技术人员皆能够制作或使用本公开。对本公开的各种修改对本领域技术人员来说都将是显而易见的，且本文中所定义的普适原理可被应用到其他变体而不会脱离本公开的精神或范围。由此，本公开并非旨在被限定于本文中所描述的示例和设计，而是应被授予与本文中所公开的原理和新颖性特征相一致的最广范围。

Claims (14)

1.一种湿法脱硫废水处理的方法，其特征在于，所述方法包括：
将所述湿法脱硫废水加压至第一压力，所述第一压力大于烟道内的烟气压力；
在所述第一压力下对所述湿法脱硫废水进行加热，以使得所述湿法脱硫废水的温度高于所述湿法脱硫废水在所述烟道内的烟气压力下的沸点；以及
将经加热的所述湿法脱硫废水输送至烟道，以使得所述湿法脱硫废水蒸发。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在所述第一压力下对所述湿法脱硫废水进行加热包括：
在所述第一压力下对所述湿法脱硫废水进行加热，以使得所述湿法脱硫废水的温度高于所述湿法脱硫废水在所述烟道内的烟气压力下的沸点，且低于所述第一压力下湿法脱硫废水的沸点。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述将经加热的所述湿法脱硫废水输送至烟道，包括：
将所述湿法脱硫废水进行雾化后喷入所述烟道。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，将所述湿法脱硫废水进行雾化后喷入所述烟道，包括：
通过气体辅助喷嘴对所述湿法脱硫废水进行雾化后喷入所述烟道。
5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，将所述湿法脱硫废水进行雾化后喷入所述烟道，包括：
通过纯液喷嘴对所述湿法脱硫废水进行雾化后喷入所述烟道。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
对所述蒸发后的湿法脱硫废水残留的杂质进行除尘。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
在将所述湿法脱硫废水加压至第一压力之前，对所述湿法脱硫废水进行脱水处理，以去除所述湿法脱硫废水中的石膏。
8.一种湿法脱硫废水处理的设备，用于对烟道中的烟气进行湿法脱硫后的废水进行处理，其特征在于，所述设备包括：
增压装置，用于将所述湿法脱硫废水加压至第一压力，所述烟道中的烟气压力小于所述第一压力；
加热装置，用于对第一压力下的所述湿法脱硫废水进行加热，以使得所述湿法脱硫废水的温度高于所述湿法脱硫废水在所述烟道内的烟气压力下的沸点；以及
所述烟道，经加热的湿法脱硫废水被输送至所述烟道内蒸发。
9.如权利要求8所述的设备，其特征在于，所述加热设备对第一压力下的所述湿法脱硫废水进行加热，以使得所述湿法脱硫废水的温度高于所述湿法脱硫废水在所述烟道内的烟气压力下的沸点，且低于所述第一压力下湿法脱硫废水的沸点。
10.如权利要求8或9所述的设备，其特征在于，所述设备还包括：
液体雾化装置，用于将经加热的所述湿法脱硫废水进行雾化后喷入所述烟道。
11.如权利要求10所述的设备，其特征在于，所述液体雾化装置为气体辅助喷嘴。
12.如权利要求10所述的设备，其特征在于，所述液体雾化装置为纯液喷嘴。
13.如权利要求8所述的设备，其特征在于，所述设备还包括：
除尘装置，与所述烟道相连，用于对所述蒸发后的湿法脱硫废水剩余的杂质进行除尘。
14.如权利要求8所述的设备，其特征在于，所述设备还包括：
脱水装置，位于所述增压装置上游，用于在将所述湿法脱硫废水被加压到第一压力前，对所述湿法脱硫废水进行脱水处理，以去除所述湿法脱硫废水中的石膏。
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