CN107686141A - 一种脱硫废水低温蒸发浓缩系统 - Google Patents

Abstract

一种脱硫废水低温蒸发浓缩系统，包括废水加热系统、废水闪蒸处理系统、闪蒸蒸汽抽吸压缩系统；脱硫废水流经废水加热系统被加热后，进入废水闪蒸处理系统的喷淋闪蒸机构进行闪蒸；废水闪蒸处理系统的闪蒸蒸汽管路连接闪蒸蒸汽抽吸压缩系统；闪蒸出来的蒸汽经过闪蒸蒸汽抽吸压缩系统压缩升温后，作为废水加热系统的热源连接至废水加热系统；废水闪蒸处理系统的脱硫废水循环管路通过浓缩水输出管连接烟道喷入蒸发系统；对脱硫废水进行加热和低温闪蒸减量，浓缩废水喷入烟道蒸发，废水中的水汽随烟气排入大气，废水中盐类物质被除尘器捕捉，实现了脱硫废水的零排放，提高了电除尘器运行的安全性，同时回收了闪蒸出来的不含盐的水。

Description

一种脱硫废水低温蒸发浓缩系统

技术领域

本发明属于水处理领域，涉及一种脱硫(或含盐)废水的低温闪蒸蒸发浓缩系统。

背景技术

为了达到国家对SO2超低排放的要求，国内电厂或其它燃煤设备大多采用石灰石-石膏湿法烟气脱硫技术，该技术在高效脱硫的同时产生了严重的废水排放。2015年4月，国务院发布《水污染行动计划》强化了对各类水污染的防治力度，脱硫废水由于成分复杂(含悬浮物、氟化物、重金属和盐分等)、排放危害大受到了业内的高度关注。

目前，脱硫废水处理大多采用化学沉淀的工艺(传统三联箱方法)去除脱硫废水污染物，但该方法运行费用高，对氯盐等可溶性盐分和硒等重金属离子去除率有限，其出水悬浮颗粒物和COD等也往往不能稳定达标排放，容易造成二次污染。

为了实现脱硫废水的零排放，烟道蒸发技术被提出并逐渐得到重视。该技术将脱硫废水雾化为液滴后喷入空预器和电除尘器之间的烟道，利用锅炉尾部排烟废热将含盐废水蒸干，产生的固体细颗粒物由电除尘器捕捉，其关键在于有效利用锅炉排烟废热将废水液滴在短时间内完全蒸发。

对于锅炉排烟温度较高的机组，其额定负荷下锅炉排烟废热一般都足够在短时间内蒸干脱硫废水液滴。

然而，近年来国内火电机组或其它燃煤设备，普遍长期处于低负荷运行状态，负荷的降低往往导致锅炉排烟温度的下降，当烟气所含热量不足以在短时间内蒸干脱硫废水时，液滴将附着于烟道内表面或进入电除尘器，极易引起腐蚀和设备故障，脱硫废水烟道蒸发技术将无法投入使用。

目前为实现废水预处理减量，采用高参数蒸汽的MED多效蒸发，需要额外消耗机组高参数蒸汽。还有降膜蒸发器容易结垢和堵塞。国内也有利用膜处理技术，先将脱硫废水过滤减量，然后喷入烟道蒸发。由于废水量减少了，所需蒸发热量减少，蒸发效果大大提高。但是，膜技术过滤减量方法的运行成本比较高，其运行安全稳定性不足。

发明内容

为解决上述问题，本发明采用的技术方案如下所述。

一种脱硫废水低温蒸发浓缩系统，包括废水加热系统、废水闪蒸处理系统、闪蒸蒸汽抽吸压缩系统；其特征在于：脱硫装置的脱硫废水输出管连接废水闪蒸处理系统；废水闪蒸处理系统连接废水加热系统；脱硫废水流经废水加热系统被加热后，进入废水闪蒸处理系统的喷淋闪蒸机构进行闪蒸；废水闪蒸处理系统的闪蒸蒸汽管路连接闪蒸蒸汽抽吸压缩系统；闪蒸出来的蒸汽经过闪蒸蒸汽抽吸压缩系统压缩升温后，作为废水加热系统的热源连接至废水加热系统；闪蒸蒸汽经废水加热系统后凝结成水并实现凝结水回收；废水闪蒸处理系统的脱硫废水循环管路通过浓缩水输出管连接烟道喷入蒸发系统，到一定浓度的浓缩废水喷入烟道蒸发。

进一步地，废水加热系统包括，加热式凝汽器、加热式凝汽器水系统、加热式凝汽器抽真空系统、加热式凝汽器汽侧及凝水疏水系统；加热式凝汽器水系统接入废水闪蒸处理系统的脱硫废水循环管路，加热式凝汽器汽侧与废水加热热源系统排汽口相连接；加热式凝汽器壳侧为来自废水加热热源系统的蒸汽，管侧为脱硫废水，加热蒸汽被凝结成水回收。

进一步地，废水闪蒸处理系统包括闪蒸罐、闪蒸循环系统；闪蒸罐上部为喷淋闪蒸机构，底部设有水槽，通过脱硫废水循环管路连接；闪蒸罐侧面为蒸汽出口，出口设有液滴分离装置；废水以雾状或液滴状态喷入闪蒸罐，在滞空期间被蒸发、降温，未被闪蒸部分落入底部水槽；底部水槽中浓缩的脱硫废水被过滤处理后进入废水加热系统升温，再经过废水循环泵重新输送到闪蒸罐上部喷淋闪蒸机构。

进一步地，闪蒸蒸汽抽吸压缩系统，包括风机或压缩机、吸汽管路和排汽管路；风机或压缩机经吸汽管路连接闪蒸罐蒸汽出口，风机或压缩机经排汽管路连接废水加热系统。

进一步地，闪蒸罐蒸汽出口连接闪蒸蒸汽抽吸压缩系统的风机或压缩机，闪蒸罐的真空依靠风机或压缩机建立。

进一步地，闪蒸罐的内部设计成一个压力腔或多个不同压力腔；进水方式设计为单层喷淋或多层喷淋。

进一步地，喷淋的方式选择采用高压喷嘴、低压喷嘴、气液两相流喷嘴或淋水盘形式。

进一步地，喷嘴布置在罐体的顶部、腰部和/或中下部；喷出的方向采用向上、向下、向心喷淋和/或径向喷淋方式。

进一步地，闪蒸蒸汽抽吸压缩系统，包括一台风机或压缩机或多台串联或并联风机或压缩机；风机或压缩机吸入口连接闪蒸装置，风机或压缩机由电力驱动或其它机械方式驱动；风机或压缩机抽吸来自闪蒸罐的闪蒸蒸汽，逐级压缩升温后送往加热式凝汽器壳侧，作为加热废水的热源。

进一步地，烟道喷入蒸发系统雾化喷嘴安装于空预器与电除尘器之间的烟道内顶部，布置在靠近空预器的一侧烟道。

与现有的热交换技术相比，本发明不结垢、不堵塞、不会造成二次污染。

与现有的膜技术过滤减量方法相比，本发明不堵塞、具有预热浓缩废水的功能，低负荷适应新更强。而且该方法运行成本也很低。

附图说明

图1是脱硫废水低温蒸发浓缩系统的结构示意图；

其中1闪蒸罐，2风机或压缩机，3过滤装置，4废水循环泵，5加热式凝汽器；

具体实施方式

下面结合附图1，对本发明的技术方案进行详细的说明。

脱硫废水低温蒸发浓缩系统，其中包括废水加热系统、废水闪蒸处理系统、蒸汽抽吸压缩系统。其基本原理是：先将脱硫废水在闪蒸罐外的废水加热系统中加热至50～70℃，再进行闪蒸(低温蒸发)减量，达到一定浓度的浓缩废水喷入烟道蒸发，水蒸气随烟气排出，产生的固体细颗粒物由电除尘器捕捉。

通过加热脱硫废水，既有利于废水闪蒸，同时，向废水中传递热量，使其温度提升；通过闪蒸，脱硫废水中的部分水变为蒸汽，废水量减少了。水量减少和加热，这两项措施的作用都会使得脱硫废水喷入烟道蒸发所需热量减少，喷入烟道后蒸发效果大大提高，特别是在机组低负荷运行的情况下。

另外，同时脱硫废水低温蒸发浓缩系统还提供了对闪蒸蒸汽及水的回收利用。脱硫废水输出管连接闪蒸罐下部水槽，从脱硫装置来的废水依次进入水槽、废水加热系统；脱硫废水在闪蒸罐外被加热后进入废水闪蒸处理系统的上部喷淋闪蒸机构进行闪蒸(低温蒸发)；闪蒸蒸汽进入蒸汽抽吸压缩系统；蒸汽抽吸压缩系统出口连接至废水加热系统，通过换热实现废水加热和蒸汽冷却凝结；在废水加热系统中还可以回收了闪蒸出来的不含盐的水。

废水加热系统包括，脱硫废水接入系统、加热式凝汽器、加热式凝汽器水系统、加热式凝汽器抽真空系统、加热式凝汽器汽侧及凝水疏水系统、管道阀门等。加热蒸汽来自废水加热热源系统。加热式凝汽器与废水加热热源系统的增汽机排汽口相连接。加热式凝汽器壳侧为来自废水加热热源系统的蒸汽，管侧为脱硫废水。废水在闪蒸罐外的废水加热系统中被低温热源加热至50～70℃。罐外加热的温度受控，减缓Ca、Mg离子析出，罐体不容易结垢；同时加热蒸汽在加热式凝汽器被凝结成水回收利用。

废水闪蒸处理系统包括闪蒸罐、闪蒸循环系统；闪蒸罐上部为喷淋闪蒸机构，底部设有水槽。侧面设有蒸汽出口，蒸汽出口处设有液滴分离装置。废水以雾状或液滴状态喷入闪蒸罐，并在滞空时间内被蒸发、降温，未被闪蒸部分落入底部水槽。然后经过滤装置，并进入废水加热系统升温，再经过废水循环泵重新打到闪蒸罐上部为喷淋闪蒸机构。由此循环往复(根据所需浓缩比例不同而异)。闪蒸罐的压力设在10～20kpa。整套系统被设计为低温闪蒸，不加药，不耗能，不结垢，不堵塞，不产生二次污染，脱硫废水不断地循化闪蒸，同时，低浓度废水不断地补充进来，浓缩到一定程度的废水被输送到烟道喷入系统。闪蒸罐的蒸汽出口设有液滴分离装置。

闪蒸罐的内部可以设计成一个压力腔，也可以设计成2～5个不同压力腔。进水方式可以设计为单层喷淋，也可以设置为2～5层的多层喷淋，以增加水滴的滞空时间。

喷淋的方式也可以选择，根据废水的性质进行不同设计，可以采用高压喷嘴，低压喷嘴，气液两相流喷嘴，无喷嘴(淋水盘)等结构形式。液滴的大小也可以不同。采用喷嘴时，可以布置在罐体的顶部，腰部，中下部。喷出的方向也可以往上，往下，向心喷淋，径向喷淋等。

闪蒸罐的外形可以是圆柱形，梯形，锥形或它们的组合形式。闪蒸罐长宽比可以是粗胖型也可以是细高型。

废水闪蒸处理系统中的闪蒸罐，既可以是单一罐，也可以是多个罐。闪蒸罐的大小既可以是相同的，也可以是不相同的。

闪蒸罐的蒸汽出口连接蒸汽抽吸压缩系统，包括一台或多台串联或并联风机或压缩机，管道阀门等；风机或压缩机吸入口连接闪蒸装置的蒸汽出口，风机或压缩机出口连接加热式凝汽器壳侧，风机或压缩机由电力驱动或其它机械方式驱动。风机或压缩机抽吸来自闪蒸罐的闪蒸蒸汽，逐级压缩升温后送往加热式凝汽器壳侧，作为加热废水的蒸汽热源。

一定浓度的浓缩废水喷入烟道时，其喷嘴安装位置点选择于空预器与电除尘器之间的烟道内顶部，布置在靠近空预器的一侧烟道。

本系统同样适用于脱硫废水之外的、需要进行废水零排放处理的其它“含盐废水”。

实施例1：

如图1所示，针对火力发电厂。脱硫废水低温蒸发浓缩系统包括废水加热系统、废水闪蒸处理系统、闪蒸蒸汽抽吸压缩系统。

其核心处理装置废水闪蒸处理系统包括闪蒸罐、闪蒸循环系统；闪蒸罐上部为喷淋闪蒸机构，底部设有水槽，侧面为蒸汽出口，设有液滴分离装置。废水以雾状或液滴状态喷入闪蒸罐，并在滞空时间内被蒸发、降温，未被闪蒸部分落入底部水槽。然后被过滤，并进入废水加热系统升温，再经过废水循环泵重新打到闪蒸罐上部为喷淋闪蒸机构。由此循环往复(根据所需浓缩比例不同而异)。闪蒸罐的真空依靠风机或压缩机建立。闪蒸罐的压力设在10～20kpa。整套系统被设计为低温闪蒸，不加药，不结垢，不堵塞，不产生二次污染，系统简单，脱硫废水不断地循化闪蒸，同时，低浓度废水不断地补充进来，浓缩到一定程度的废水被输送到烟道喷入系统。闪蒸罐的蒸汽出口设有过滤装置。

工作中，来自火力发电厂脱硫装置的脱硫废水，流量约为30t/h，通过管道阀门及泵输送至闪蒸罐底部水槽，然后进入废水加热系统，在加热式凝汽器内加压至0.2Mpa，温度加热至66℃左右；再进入闪蒸罐内部上方的喷淋闪蒸机构向罐内形成喷淋水雾。闪蒸压力15kpa，温度约54℃；脱硫废水进行多次循环，循环水流量约为1030t/h。

闪蒸罐连接闪蒸蒸汽抽吸压缩系统，流量约为20t/h的闪蒸蒸汽被吸入风机或压缩机，风机或压缩机出口的蒸汽压力约为26kpa，温度约为66℃。

来自风机或压缩机出口的流量约为20t/h、压力约为26kpa、温度约为66℃的蒸汽，进入加热式凝汽器壳侧，用于加热管侧流动的脱硫废水，并将蒸汽冷却成凝结水，并形成约20t/h的疏水，回收利用。

经闪蒸过程后的浓缩脱硫废水可进入喷入系统，进入喷入系统的浓缩脱硫废水约为10t/h。

来自火力发电厂脱硫装置的脱硫废水，流量约为30t/h，通过本低温蒸发浓缩系统后，回收了约20t/h工业用水，浓缩成了约10t/h浓度比较高的含盐废水，喷入烟道蒸发。

上述设备中与废水接触的部位均需用耐腐蚀材料制作。脱硫废水经废水闪蒸浓缩系统后变为升高了一定温度的高浓度废水与疏水，其中疏水可回收利用，高浓度废水(约占原输入废水总量的1/3)总量减小，再经过雾化喷嘴雾化成雾状(平均粒径≤70μm)，喷入烟道中的热烟气里。

在烟道中，雾化后的废水与烟气发生混合式换热，利用锅炉尾部排烟废热将废水蒸干，产生的固体细颗粒物由电除尘器捕捉，实现脱硫废水的零排放。在此蒸发过程中，烟气温度降低约3-8℃。由于烟温高于酸露点，所以不会发生低温腐蚀影响机组安全运行。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的解释，并不用于限制本发明，尽管对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种脱硫废水低温蒸发浓缩系统，包括废水加热系统、废水闪蒸处理系统、闪蒸蒸汽抽吸压缩系统；其特征在于：脱硫装置的脱硫废水输出管连接废水闪蒸处理系统；废水闪蒸处理系统连接废水加热系统；脱硫废水流经废水加热系统被加热后，进入废水闪蒸处理系统的喷淋闪蒸机构进行闪蒸；废水闪蒸处理系统的闪蒸蒸汽管路连接闪蒸蒸汽抽吸压缩系统；闪蒸出来的蒸汽经过闪蒸蒸汽抽吸压缩系统压缩升温后，作为废水加热系统的热源连接至废水加热系统；闪蒸蒸汽经废水加热系统后凝结成水并实现凝结水回收；废水闪蒸处理系统的脱硫废水循环管路通过浓缩水输出管连接烟道喷入蒸发系统，到一定浓度的浓缩废水喷入烟道蒸发。

2.根据权利要求1所述的脱硫废水低温蒸发浓缩系统，其特征在于，废水加热系统包括，加热式凝汽器、加热式凝汽器水系统、加热式凝汽器抽真空系统、加热式凝汽器汽侧及凝水疏水系统；加热式凝汽器水系统接入废水闪蒸处理系统的脱硫废水循环管路，加热式凝汽器汽侧与废水加热热源系统排汽口相连接；加热式凝汽器壳侧为来自废水加热热源系统的蒸汽，管侧为脱硫废水，加热蒸汽被凝结成水回收。

3.根据权利要求1所述的脱硫废水低温蒸发浓缩系统，其特征在于，废水闪蒸处理系统包括闪蒸罐、闪蒸循环系统；闪蒸罐上部为喷淋闪蒸机构，底部设有水槽，通过脱硫废水循环管路连接；闪蒸罐侧面为蒸汽出口，出口设有液滴分离装置；废水以雾状或液滴状态喷入闪蒸罐，在滞空期间被蒸发、降温，未被闪蒸部分落入底部水槽；底部水槽中浓缩的脱硫废水被过滤处理后进入废水加热系统升温，再经过废水循环泵重新输送到闪蒸罐上部喷淋闪蒸机构。

4.根据权利要求1所述的脱硫废水低温蒸发浓缩系统，其特征在于，闪蒸蒸汽抽吸压缩系统，包括风机或压缩机、吸汽管路和排汽管路；风机或压缩机经吸汽管路连接闪蒸罐蒸汽出口，风机或压缩机经排汽管路连接废水加热系统。

5.根据权利要求4所述的脱硫废水低温蒸发浓缩系统，其特征在于，闪蒸罐蒸汽出口连接闪蒸蒸汽抽吸压缩系统的风机或压缩机，闪蒸罐的真空依靠风机或压缩机建立。

6.根据权利要求3所述的脱硫废水低温蒸发浓缩系统，其特征在于，闪蒸罐的内部设计成一个压力腔或多个不同压力腔；进水方式设计为单层喷淋或多层喷淋。

7.根据权利要求6所述的脱硫废水低温蒸发浓缩系统，其特征在于，喷淋的方式选择采用高压喷嘴、低压喷嘴、气液两相流喷嘴或淋水盘形式。

8.根据权利要求7所述的脱硫废水低温蒸发浓缩系统，其特征在于，喷嘴布置在罐体的顶部、腰部和/或中下部；喷出的方向采用向上、向下、向心喷淋和/或径向喷淋方式。

9.根据权利要求4所述的脱硫废水低温蒸发浓缩系统，其特征在于，闪蒸蒸汽抽吸压缩系统，包括一台风机或压缩机或多台串联或并联风机或压缩机；风机或压缩机吸入口连接闪蒸装置，风机或压缩机由电力驱动或其它机械方式驱动；风机或压缩机抽吸来自闪蒸罐的闪蒸蒸汽，逐级压缩升温后送往加热式凝汽器壳侧，作为加热废水的热源。

10.根据权利要求1所述的脱硫废水低温蒸发浓缩系统，其特征在于，烟道喷入蒸发系统雾化喷嘴安装于空预器与电除尘器之间的烟道内顶部，布置在靠近空预器的一侧烟道。