CN106745427B - 一种低温低压脱硫废水蒸发处理装置及工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种低温低压脱硫废水蒸发处理装置及其工艺，该装置包括烟道烟气处理系统和蒸发结晶系统；其中蒸发结晶系统中，利用除尘器后烟气为循环废水升温，蒸发器内包括高压雾化喷嘴与洗气器，分别用于雾化加热后的废水及清洗蒸汽，产生蒸汽后利用废水上清液冷凝，蒸发浓缩的泥浆喷入空气预热器后烟道，进行蒸发结晶由除尘器除去。本发明的装置可用于电厂脱硫废水的净化处理及类似污水处理。所涉及的闪蒸条件为低温低压状态，大大减少了废水对蒸发系统的腐蚀，有效防止设备结垢结渣，利用烟道烟气处理系统提高了能源利用率，最终的产品达到了盐、水分离，实现了脱硫废水零排放。

Description

一种低温低压脱硫废水蒸发处理装置及工艺

技术领域

本发明属于水污染控制技术领域，具体涉及一种低温低压脱硫废水蒸发处理装置及其工艺。

背景技术

石灰石-石膏法烟气脱硫技术是目前应用最为广泛的工业烟气脱硫技术，该过程产生的脱硫废水以其含盐量高、水质呈酸性及重金属严重超标的特点成为电厂最难处理的废水。目前常用的脱硫废水处理工艺主要包括中和、絮凝、沉淀和外排；但是其装置占地面积大、投资高，工艺流程复杂，往往处理之后的脱硫废水仍不达标。而近些年开发的脱硫废水新工艺，如膜处理、烟道喷雾、MED(多效蒸发结晶工艺)等，虽然对废水的回收利用起一定的作用，但问题仍较多，如膜处理的污堵现象严重，需频繁更换滤膜；烟道喷雾处理量小，容易对烟道和除尘器产生腐蚀；MED蒸发处理工艺则有易结垢、耗能高等问题。

随着水资源的逐渐恶化，国家对环境保护的日益重视，“零排放”成为追逐的目标。废水“零排放”定义为工矿企业不向环境排放任何废水，工业废水全部回用。而电厂要实现“零排放”，主要的难点则在于脱硫废水的处理。脱硫废水具有高盐度、高硬度等特点，“零排放”难度高，现阶段电厂脱硫废水“零排放”工艺亟需解决的问题包括以下几点：

(1)如何将废水中的固水分离，直接获得可回收利用的水。

(2)如何以较小的能源消耗处理废水，降低运行成本。

(3)如何减少设备结垢，保证设备的运行周期及安全。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种低温低压脱硫废水蒸发处理装置，以减少处理过程的能源消耗，从而降低处理脱硫废水的运行成本，实现脱硫废水的快速处理。本发明的另一目的是提供一种低温低压脱硫废水蒸发处理工艺，以减少处理过程的能源消耗，从而降低处理脱硫废水的运行成本，实现脱硫废水的快速处理。

一方面，为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

所述烟道烟气处理系统包括空气预热器、除尘器和脱硫塔。

所述蒸发结晶系统包括蒸发器、污泥泵一、加热器、高压雾化喷嘴、洗气器、真空泵、冷凝器、排水泵、排渣设备、污泥泵二、储水设备、给水泵和雾化喷嘴，其中洗气器包括除雾板、筛板管路、筛板、给水管路和冲洗管路。

所述蒸发结晶系统中的储水设备上清液出口经管路连接给水泵入口；所述给水泵出口经管路连接冷凝器管程入口；所述冷凝器管程出口经管路连接蒸发器罐体；所述蒸发器罐体经管路连接污泥泵一入口；所述污泥泵一出口经管路连接加热器管程入口；所述加热器管程出口经管路连接高压雾化喷嘴；所述加热器壳程入口经管路连接除尘器后烟道分支；所述加热器壳程出口经管路连接除尘器后烟道分支；所述高压雾化喷嘴置于蒸发器罐体内部；所述洗气器主体经法兰连接蒸发器罐体；所述洗气器蒸汽出口经管路连接冷凝器壳程入口；所述冷凝器壳程出口经管路连接排水泵入口；所述真空泵抽气口经管路连接冷凝器不凝性气体排出口；所述蒸发器排渣出口经管路连接排渣设备入口；所述排渣设备出口经管路连接污泥泵二入口；所述污泥泵二出口经管路连接雾化喷嘴；所述雾化喷嘴布置于空气预热器后烟道内部。

作为优选，所述蒸发结晶系统中的洗气器内部由下至上依次间隔放置四块筛板和一块除雾板；其中筛板管路固定于筛板上。

作为优选，所述蒸发结晶系统中的储水设备为储水罐。

另一方面，为实现上述目的，本发明提供了一种低温低压脱硫废水蒸发处理工艺，包括以下步骤：

1)烟气经空气预热器回收废热后进入除尘器除尘，除尘后的烟气进入脱硫塔脱硫，产生脱硫废水；

2)将脱硫塔产生的脱硫废水原液注入储水设备，经沉降后，取储水设备的废水上清液经给水泵注入冷凝器管程，在冷凝器管程经过蒸汽预热后注入低压蒸发器，并与蒸发器内具有一定温度的脱硫废水混合；混合后废水经污泥泵一抽出成为高压液体，再进入加热器管程升温，其中该处废水升温所需热量来自除尘器后烟气余热，烟气走加热器壳程与管程内的废水经行热交换；加热后的废水经高压雾化喷嘴喷出形成高温废水雾滴再次进入低压蒸发器内进行闪蒸，形成蒸汽及未完全蒸发的液滴；未完全蒸发的液滴则落回蒸发器液面上，而蒸汽则经洗气器由下至上经过层层筛板板孔、洗气水及除雾板除去细小的盐颗粒及雾滴，形成洁净蒸汽，然后经洗气器蒸汽出口进入冷凝器壳程，其中洗气水由上至下经筛板管路流入蒸发器内，其中冲洗管路定期开启，给水管路持续开启；洁净蒸汽经冷凝器壳程，与冷凝器管程废水上清液交换热量，冷凝形成冷凝水，再由排水泵排出用于电厂回用，而冷凝器内不凝性气体则由真空泵抽出排走以维持整个蒸发结晶系统的真空度；当蒸发器内污泥浓度达到设定值时，停止真空蒸发，由排渣设备排出蒸发器底部污泥，经污泥泵二抽出，由雾化喷嘴喷入空气预热器后面的烟道蒸发，形成蒸汽与盐颗粒，蒸汽随烟气排出，盐颗粒则被除尘器除掉。

作为优选，所述步骤2)中除尘器后烟气温度范围满足100～150℃，连接加热器壳程出口管路的除尘器后烟道分支位于连接加热器壳程入口管路的除尘器后烟道分支后面的2～4m。

作为优选，所述步骤2)中加热器中的烟气与废水的传热方式为逆流传热；冷凝器中的废水上清液与蒸汽的传热方式为逆流传热，加热器壳程涂抹聚四氟乙烯涂料。

作为优选，所述步骤2)中蒸发器的温度范围满足45-55℃，真空压力范围满足0.0095-0.0158MPa。

作为优选，所述步骤2)中蒸发器内废水的整体浓度维持在45-55％。

作为优选，所述步骤2)中洗气器筛板上洗气水为45-55℃下的饱和清水且厚度为1-4mm。

作为优选，所述步骤2)中洗气器的筛板管路长度为洗气器总高度的六分之一(1/6)。

本发明的有益效果在于：

1)采用低温状态蒸发，降低了废水对设备的腐蚀性，避免了设备结垢同时为利用低温热源提供便利；蒸发器罐体为空罐体，内部洗气器采用分层布置，对抽出的蒸汽进行层层水洗，可以通过调整抽气压力来控制冷凝水水质，以实现水质的达标。

2)采用除尘器后烟气为废水蒸发提供能量，利用了低温余热，同时避免了利用除尘器前烟气后灰尘对加热器磨损严重的情况；加热器壳程涂抹聚四氟乙烯，防止烟气腐蚀加热器；冷凝器中利用蒸汽冷凝热量加热废水，提高了能量利用率。

3)采用将高浓缩脱硫废水喷入烟道进行蒸发，减小了烟道废水蒸发量，避免了废水蒸发不完全对烟道及除尘器的腐蚀，同时实现盐水分离，达到脱硫废水零排放。

附图说明

图1为本发明提供的低温低压脱硫废水蒸发处理装置的结构示意图；

其中，11、空气预热器；12、除尘器；13、脱硫塔；20、蒸发器；21、污泥泵一；22、加热器；23、高压雾化喷嘴；24、洗气器；25、真空泵；26、冷凝器；27、排水泵；28、排渣设备；29、污泥泵二；30储水设备；31、给水泵；32、雾化喷嘴。

图2为本发明提供的洗气器24内部的结构示意图；

其中，41、除雾板；42、筛板管路；43、筛板；44、给水管路；45、冲洗管路。

具体实施方式

实施例1：

参照图1，本实施例所述的低温低压脱硫废水蒸发处理装置，该装置包括烟道烟气处理系统1和蒸发结晶系统2。

所述烟道烟气处理系统1包括空气预热器11、除尘器12和脱硫塔13。

所述蒸发结晶系统2包括蒸发器20、污泥泵一21、加热器22、高压雾化喷嘴23、洗气器24、真空泵25、冷凝器26、排水泵27、排渣设备28、污泥泵二29、储水设备30、给水泵31和雾化喷嘴32，其中洗气器(如图2)24包括除雾板41、筛板管路42、筛板43、给水管路44和冲洗管路45。

所述蒸发结晶系统2中的储水设备30上清液出口经管路连接给水泵31入口；所述给水泵31出口经管路连接冷凝器26管程入口；所述冷凝器26管程出口经管路连接蒸发器20罐体；所述蒸发器20罐体经管路连接污泥泵一21入口；所述污泥泵一21出口经管路连接加热器22管程入口；所述加热器22管程出口经管路连接高压雾化喷嘴23；所述加热器22壳程入口经管路连接除尘器12后烟道分支；所述加热器22壳程出口经管路连接除尘器12后烟道分支；所述高压雾化喷嘴23置于蒸发器20罐体内部；所述洗气器24主体经法兰连接蒸发器20罐体；所述洗气器24蒸汽出口经管路连接冷凝器26壳程入口；所述冷凝器26壳程出口经管路连接排水泵27入口；所述真空泵25抽气口经管路连接冷凝器26不凝性气体排出口；所述蒸发器20排渣出口经管路连接排渣设备28入口；所述排渣设备28出口经管路连接污泥泵二29入口；所述污泥泵二29出口经管路连接雾化喷嘴32；所述雾化喷嘴32布置于空气预热器11后烟道内部。

所述蒸发结晶系统2中的洗气器24内部由下至上依次间隔放置四块筛板43和一块除雾板41；其中筛板管路42固定于筛板43上。

所述蒸发结晶系统2中的储水设备30为储水罐。

本实施例所述的低温低压脱硫废水蒸发工艺，包括以下工艺步骤：

1)烟气经空气预热器11回收废热后进入除尘器12除尘，除尘后的烟气进入脱硫塔脱硫13，形成脱硫废水；

2)将脱硫塔13产生的脱硫废水原液注入储水设备30，经沉降后，取储水设备30的废水上清液经给水泵31注入冷凝器26管程，在冷凝器26管程经过蒸汽预热后注入低压蒸发器20，并与蒸发器20内具有一定温度的脱硫废水混合；混合后废水经污泥泵一21抽出成为高压液体，再进入加热器22管程升温，其中该处废水升温所需热量来自除尘器12后烟气余热，烟气走加热器22壳程与管程内的废水经行热交换；加热后的废水经高压雾化喷嘴23喷出形成高温废水雾滴再次进入低压蒸发器20内进行闪蒸，形成蒸汽及未完全蒸发的液滴；未完全蒸发的液滴则落回蒸发器液面上，而蒸汽则经洗气器24由下至上经过层层筛板43板孔、洗气水及除雾板41除去细小的盐颗粒及雾滴，形成洁净蒸汽，然后经洗气器24蒸汽出口进入冷凝器26壳程，其中洗气水由上之下经筛板管路42流入蒸发器20内，其中冲洗管路45定期开启，给水管路44持续开启；洁净蒸汽经冷凝器26壳程，与冷凝器26管程废水上清液交换热量，冷凝形成冷凝水，再由排水泵27排出用于电厂回用，而冷凝器26内不凝性气体则由真空泵25抽出排走以维持整个蒸发结晶系统的真空度；当蒸发器20内污泥浓度达到设定值时，停止真空蒸发，由排渣设备28排出蒸发器20底部污泥，经污泥泵二29抽出，由雾化喷嘴32喷入空气预热器11后面的烟道蒸发，形成蒸汽与盐颗粒，蒸汽随烟气排出，盐颗粒则被除尘器12除掉。

步骤2)中除尘器12后烟气温度为120℃，连接加热器22壳程出口管路的除尘器12后烟道分支位于连接加热器22壳程入口管路的除尘器12后烟道分支后面的3m。

步骤2)中加热器22中的烟气与废水的传热方式为逆流传热；冷凝器26中的废水上清液与蒸汽的传热方式为逆流传热，加热器22壳程涂抹聚四氟乙烯涂料。

步骤2)中所述蒸发器20的温度控制在55℃，真空压力控制在0.0158MPa。

步骤2)中所述将晶种加入蒸发器20中，便于废水中形成晶块。

步骤2)中所述蒸发器20内废水的整体浓度维持在50％。

步骤2)中所述洗气器24上筛板43的板孔为3.5mm，洗气水厚度为55℃下的饱和清水且厚度为2mm。

步骤2)中所述洗气器24中的筛板管路42内径7mm，除雾板41间隔为8mm。

实施例2：

本实施例所用低温低压脱硫废水蒸发装置与上述实施例1基本相同，而区别如下：

所述的低温低压脱硫废水蒸发工艺，包括以下工艺步骤：

1)烟气经空气预热器11回收废热后进入除尘器12除尘，除尘后的烟气进入脱硫塔脱硫13，产生脱硫废水；

2)将脱硫塔13产生的脱硫废水原液注入储水设备30，经沉降后，取储水设备30的废水上清液经给水泵31注入冷凝器26管程，在冷凝器26管程经过蒸汽预热后注入低压蒸发器20，并与蒸发器20内具有一定温度的脱硫废水混合；混合后废水经污泥泵一21抽出成为高压液体，再进入加热器22管程升温，其中该处废水升温所需热量来自除尘器12后烟气余热，烟气走加热器22壳程与管程内的废水经行热交换；加热后的废水经高压雾化喷嘴23喷出形成高温废水雾滴再次进入低压蒸发器20内进行闪蒸，形成蒸汽及未完全蒸发的液滴；未完全蒸发的液滴则落回蒸发器液面上，而蒸汽则经洗气器24由下至上经过层层筛板43板孔、洗气水及除雾板41除去细小的盐颗粒及雾滴，形成洁净蒸汽，然后经洗气器24蒸汽出口进入冷凝器26壳程，其中洗气水由上至下经筛板管路42流入蒸发器20内，其中冲洗管路45定期开启，给水管路44持续开启；洁净蒸汽经冷凝器26壳程，与冷凝器26管程废水上清液交换热量，冷凝形成冷凝水，再由排水泵27排出用于电厂回用，而冷凝器26内不凝性气体则由真空泵25抽出排走以维持整个蒸发结晶系统的真空度；当蒸发器20内污泥浓度达到设定值时，停止真空蒸发，由排渣设备28排出蒸发器20底部污泥，经污泥泵二29抽出，由雾化喷嘴32喷入空气预热器11后面的烟道蒸发，形成蒸汽与盐颗粒，蒸汽随烟气排出，盐颗粒则被除尘器12除掉。

步骤2)中除尘器12后烟气温度为130℃，连接加热器22壳程出口管路的除尘器12后烟道分支位于连接加热器22壳程入口管路的除尘器12后烟道分支后面的3.5m。

步骤2)中加热器22中的烟气与废水的传热方式为逆流传热；冷凝器26中的废水上清液与蒸汽的传热方式为逆流传热，加热器22壳程涂抹聚四氟乙烯涂料。

步骤2)中所述蒸发器20内的温度控制在50℃，真空压力控制在0.0124MPa。

步骤2)中将所述晶种加入蒸发器20中，便于废水中形成晶块。

步骤2)中所述蒸发器20内废水的整体浓度维持在45％。

步骤2)中所述洗气器24上筛板43的板孔为4mm，洗气水为50℃下的饱和清水且厚度为4mm。

步骤2)中所述洗气器24中的筛板管路42内径6mm，除雾板41间隔为6mm。

应理解，上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于供本领域技术人员了解本发明的内容并据以实施，并非具体实施方式的穷举，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (7)

1.一种低温低压脱硫废水蒸发处理装置，该装置包括烟道烟气处理系统（1）和蒸发结晶系统（2）；

所述烟道烟气处理系统（1）包括空气预热器（11）、除尘器（12）和脱硫塔（13）；

所述蒸发结晶系统（2）包括蒸发器（20）、污泥泵一（21）、加热器（22）、高压雾化喷嘴（23）、洗气器（24）、真空泵（25）、冷凝器（26）、排水泵（27）、排渣设备（28）、污泥泵二（29）、储水设备（30）、给水泵（31）和雾化喷嘴（32），其中洗气器（24）包括除雾板（41）、筛板管路（42）、筛板（43）、给水管路（44）和冲洗管路（45）；

所述蒸发结晶系统（2）中的储水设备（30）上清液出口经管路连接给水泵（31）入口；所述储水设备（30）为储水罐；所述给水泵（31）出口经管路连接冷凝器（26）管程入口；所述冷凝器（26）管程出口经管路连接蒸发器（20）罐体；所述蒸发器（20）罐体经管路连接污泥泵一（21）入口；所述污泥泵一（21）出口经管路连接加热器（22）管程入口；所述加热器（22）管程出口经管路连接高压雾化喷嘴（23）；所述加热器（22）壳程入口经管路连接除尘器（12）后烟道分支；所述加热器（22）壳程出口经管路连接除尘器（12）后烟道分支；所述高压雾化喷嘴（23）置于蒸发器（20）罐体内部；所述洗气器（24）主体经法兰连接蒸发器（20）罐体；所述洗气器（24）蒸汽出口经管路连接冷凝器（26）壳程入口；洗气器（24）内部由下至上依次间隔放置四块筛板（43）和一块除雾板（41）；其中筛板管路（42）固定于筛板（43）上；所述冷凝器（26）壳程出口经管路连接排水泵（27）入口；所述真空泵（25）抽气口经管路连接冷凝器（26）不凝性气体排出口；所述蒸发器（20）排渣出口经管路连接排渣设备（28）入口；所述排渣设备（28）出口经管路连接污泥泵二（29）入口；所述污泥泵二（29）出口经管路连接雾化喷嘴（32）；所述雾化喷嘴（32）布置于空气预热器（11）后烟道内部；

所述蒸发器（20）的温度范围满足45-55℃，真空压力范围满足0.0095-0.0158MPa。

2.一种基于如权利要求1所述装置的低温低压脱硫废水蒸发工艺，包括以下步骤 ：

1）烟气经空气预热器（11）回收废热后进入除尘器（12）除尘，除尘后的烟气进入脱硫塔（13）脱硫，产生脱硫废水；

2）将脱硫塔（13）产生的脱硫废水原液注入储水设备（30），经沉降后，取储水设备（30）的废水上清液经给水泵（31）注入冷凝器（26）管程，在冷凝器（26）管程经过蒸汽预热后注入低压蒸发器（20），并与蒸发器（20）内具有一定温度的脱硫废水混合；混合后废水经污泥泵一（21）抽出成为高压液体，再进入加热器（22）管程升温，其中该处废水升温所需热量来自除尘器（12）后烟气余热，烟气走加热器（22）壳程与管程内的废水进行热交换；加热后的废水经高压雾化喷嘴（23）喷出形成高温废水雾滴再次进入低压蒸发器（20）内进行闪蒸，形成蒸汽及未完全蒸发的液滴；未完全蒸发的液滴则落回蒸发器液面上，而蒸汽则经洗气器（24）由下至上经过层层筛板（43）板孔、洗气水及除雾板（41）除去细小的盐颗粒及雾滴，形成洁净蒸汽，然后经洗气器（24）蒸汽出口进入冷凝器（26）壳程，其中洗气水由上至下经筛板管路（42）流入蒸发器（20）内，其中冲洗管路（45）定期开启，给水管路（44）持续开启；洁净蒸汽经冷凝器（26）壳程，与冷凝器（26）管程废水上清液交换热量，冷凝形成冷凝水，再由排水泵（27）排出用于电厂回用，而冷凝器（26）内不凝性气体则由真空泵（25）抽出排走以维持整个蒸发结晶系统的真空度；当蒸发器（20）内污泥浓度达到设定值时，停止真空蒸发，由排渣设备（28）排出蒸发器（20）底部污泥，经污泥泵二（29）抽出，由雾化喷嘴（32）喷入空气预热器（11）后面的烟道蒸发，形成蒸汽与盐颗粒，蒸汽随烟气排出，盐颗粒则被除尘器（12）除掉；所述步骤2）中蒸发器（20）的温度范围满足45-55℃，真空压力范围满足0.0095-0.0158MPa。

3.根据权利要求2所述的低温低压脱硫废水蒸发工艺，其特征在于，所述步骤2）中除尘器（12）后烟气温度范围满足100~150℃，连接加热器（22）壳程出口管路的除尘器（12）后烟道分支位于连接加热器（22）壳程入口管路的除尘器（12）后烟道分支后面的2~4m。

4.根据权利要求2所述的低温低压脱硫废水蒸发工艺，其特征在于，所述步骤2）中加热器（22）中的烟气与废水的传热方式为逆流传热；冷凝器（26）中的废水上清液与蒸汽的传热方式为逆流传热，加热器（22）壳程涂抹聚四氟乙烯涂料。

5.根据权利要求2所述的低温低压脱硫废水蒸发工艺，其特征在于，所述步骤2）中蒸发器（20）内废水的整体浓度维持在45-55%。

6.根据权利要求2所述的低温低压脱硫废水蒸发工艺，其特征在于，所述步骤2）中洗气器（24）筛板（43）上洗气水为45-55℃下的饱和清水且厚度为1-4mm。

7.根据权利要求6所述的低温低压废水蒸发工艺，其特征在于，步骤2）中洗气器（24）的筛板管路（42）长度为洗气器（24）总高度的六分之一。

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