CN110182874A - 一种超低能耗闪蒸浓缩脱硫废水及工业含盐废水零排放系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种超低能耗闪蒸浓缩脱硫废水及工业含盐废水零排放系统，其包括闪蒸浓缩器、水水换热器、射流器和流化床干燥器，闪蒸浓缩器内部布置隔板、除雾器、雾化喷嘴和冷凝器，雾化喷嘴入口与水水换热器冷媒出口相接，水水换热器冷媒入口为新鲜含盐废水和部分浓缩废水，闪蒸浓缩器底部浓缩废水与流化床干燥器入口相接，水水换热器热媒为低品位循环热水，闪蒸浓缩器冷凝器出口与射流器入口相接，冷凝器入口接冷却水，射流器吸气室与闪蒸浓缩器排气口相接，维持闪蒸浓缩器真空状态。流化床干燥器流化风来源为热空气或热烟气，干燥后的结晶盐从顶部排出进入除尘器收集。该系统优点是废水零排放，处理零能耗，系统设备小，成本低，安全稳定。
Description
技术领域
本发明涉及一种工业废水处理技术，尤其是涉及一种超低能耗闪蒸浓缩的脱硫废水及工业含盐废水零排放系统。
背景技术
我国电力生产的主力依然是燃煤电厂，占比超过70％。燃煤电厂运行中会产生各种废水，主要包括脱硫废水、循环冷却系统排污水、酸碱废水和生活污水，其中，脱硫废水因成分复杂、污染物种类多(主要含有悬浮物、硫酸盐、过饱和的亚硫酸盐以及重金属离子)，成为火电厂主要的难处理废水。随着环保标准的日益提高，火电厂脱硫废水零排放技术势在必行。一台60万千瓦的火电机组，脱硫废水产生量通常在6吨/小时左右。
脱硫废水属于间歇性排放，水量波动大，废水硬度高(Ca2+、Mg2+离子浓度高)，极易造成蒸发结垢，且浆液中Cl-和SO4 2-离子浓度高，易对系统造成腐蚀。
同时，随着我国工业规模的快速壮大，高含盐的工业废水的排放量也在急剧增大，如印染、造纸、化工、医药和农药等行业，在生产中产生大量的高盐废水。工业废水中的无机离子主要为Cl-、SO4 2-、Na+、Ca2+等，和燃煤电厂脱硫废水的组成极为相似。
目前，国内外常用的脱硫废水处理方式主要有化学法、膜浓缩+蒸发结晶法、烟道喷淋法三种。
化学法：国内大部分电厂的湿法脱硫废水采用三联箱工艺中和、絮凝、反应、沉淀、分离等方法对脱硫废水进行预处理，污泥进行压滤外运。处理后的脱硫废水一般达标排放或干灰加湿、灰场喷淋等简单回用。该方式可以有效地降低脱硫废水中的悬浮物、重金属、F-和SO4 2-，但处理后的脱硫废水具有极高含盐量及高氯离子浓度，对金属及设备的腐蚀性极强，导致处理后的脱硫废水无法回用于其它系统，制约着整个电厂废水的零排放。
膜浓缩+蒸发结晶法：目前预处理系统的出水再进入深度处理系统，膜浓缩+蒸发结晶工艺，通过废水膜浓缩减量化，蒸发结晶装置可使脱硫废水分离为高品质的水(蒸汽)和固体结晶盐，实现脱硫废水零排放。但是得到的固体结晶盐的纯度达不到工业盐的纯度标准(95％)，无法实现盐的回收利用，同时投资成本和运行成本、能耗偏高。
烟道喷淋法：一种方法是将脱硫废水经过三联箱工艺处理并经膜浓缩减量后，自上向下喷入一蒸发器中，同时从空气预热器和脱硝装置之间的烟道中引入300～400℃烟气，使之形成螺旋上升气流，螺旋上升气流会与雾化后液滴强烈混合，使之蒸发，盐份析出并随烟气进入空气预热器和除尘器之间的烟道中，最后被除尘器捕集。但是烟道改造难度较大，干燥塔与空气预热器之间的阻力不容易匹配，且能耗较高。另一种方法是将脱硫废水直接喷入电除尘器入口的烟道中，利用低温烟气将脱硫废水蒸发干，但实际运行中由于烟气温度较低，因此脱硫废水蒸发不彻底，导致烟道和喷嘴结垢严重，除尘器入口附近电极板腐蚀严重。
对含盐工业废水的处理方法也和脱硫废水类似，主要为热处理，包括多级闪蒸、多效蒸发和机械式蒸汽再压缩技术，所遇到的主要问题是能耗高、成本高、效率低和设备腐蚀严重。
发明内容
本发明的目的在于提供一种结构紧凑、低能耗、低成本、高效率且耐腐蚀的脱硫废水及工业含盐废水零排放系统。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种超低能耗闪蒸浓缩脱硫废水及工业含盐废水零排放系统，包括闪蒸浓缩器、水水换热器、射流器以及流化床干燥器。所述的闪蒸浓缩器的液体进口与所述的水水换热器的冷媒出口相连接，所述的水水换热器的冷媒为脱硫塔或其它工业过程生产的新鲜含盐废水和所述的闪蒸浓缩器的浓缩废水的混合水，所述的闪蒸浓缩器的冷却水出口与所述的射流器入口相连接，所述的闪蒸浓缩器的排气口与所述的射流器吸气室相连接，所述的闪蒸浓缩器的浓缩废水出口与流化床干燥器的液体入口相连接。
所述的闪蒸浓缩器，其特征在于：所述的闪蒸浓缩器1内部布置有隔板5、除雾器6、隔板7、雾化喷嘴8和冷凝器9，以及开有一排气口10；所述的隔板5和所述的除雾器6安装于所述的隔板5的下方，所述的隔板5和除雾器6并排紧密布置，隔板5和除雾器6之间不留空隙；所述的雾化喷嘴8布置于隔板5下方，所述的冷凝器9布置于隔板7上方。所述的闪蒸浓缩器1的液体入口即为雾化喷嘴8，所述的雾化喷嘴8的入口端与水水换热器2的冷媒出口端相连；所述的冷凝器9的入口端和冷却水给水泵12的出口端相连，所述的冷凝器9的出口端与射流器3的进口端相连。所述的给水泵12的入口与冷却水塔底部水池相连。所述的闪蒸浓缩器1，经冷凝器9凝结下来的凝结水被收集于隔板7底部，隔板7底部和排水泵13入口端相连，凝结水经排水泵13排出，用于补充锅炉给水或脱硫制浆水。更进一步的，所述的闪蒸浓缩器1，在隔板7和冷凝器9所包围的空间，侧壁开有一排气口10，经单向阀11和射流器3的吸气室相连，通过引流作用，实现连续的抽气，维持闪蒸浓缩器1的真空状态。所述的闪蒸浓缩器1，其底部储有未完全气化的浓缩废水，浓缩废水出口分别与循环水泵16和给水泵17入口相连。
所述的水水换热器2，其特征在于：所用的热媒为低品质循环热水，水温在40-100度之间，优选60-80度，所述的热媒可以为烟道换热器来的热水，或者是汽轮机来的低加热水。所述的水水换热器2，冷媒入口端与循环水泵16以及给水泵15的出口端相连，所述的循环水泵16的入口端和闪蒸浓缩器底部浓缩废水出口端相通；所述的给水泵15的入口为新鲜含盐废水。所述的水水换热器2，冷媒的出口端和闪蒸浓缩器1里面的雾化喷嘴8入口端相连。所述的水水换热器2，冷热媒的换热形式可以是逆流换热，也可以是顺流换热，优选逆流换热。
所述的射流器3，其特征在于：所用的射流介质为冷却水，所述的射流器3的入口端和闪蒸浓缩器1里面的冷凝器9出口端相连；更进一步的，所述的射流器3的吸气室经单向阀11和闪蒸浓缩器的排气口10相连；所述的单向阀11，气体从闪蒸浓缩器1向射流器3吸气室单向流动。
所述的流化床干燥器4，其特征在于：所述的流化床干燥器4的液体进料口经过给水泵17和所述的闪蒸浓缩器1底部的浓缩废水出口相连，所述的给水泵17的入口接闪蒸浓缩器1的浓缩废水出口，所述的给水泵17的出口接流化床干燥器4液体进料口；所述的流化床干燥器4，其流化风经风机18从底部吹入，所述的流化风为热空气或热烟气，优选热空气；所述的热空气为空预器出来的热风即热二次风，或经其它空气加热器进行加热得到的热空气；所述的热烟气可以是省煤器出口的烟气或空预器出口的烟气，优选省煤器出口的烟气。所述的流化床干燥器4，其顶部出口与除尘器或旋风分离器相连接，优选除尘器。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1)本发明采用高效的闪蒸浓缩器进行脱硫废水/含盐工业废水的浓缩处理，设备体积小，无堵塞，可以实现高倍率的浓缩；
2)本发明中的闪蒸浓缩器在真空下运行，所需的蒸发热源温度低至60-80度，可以充分利用电厂低品位余热，实现脱硫废水处理的零能耗；
3)本发明实现了脱硫/含盐工业废水中水资源的回收利用，同时废水干燥后的结晶盐排入除尘器随飞灰一起被捕集，实现了脱硫废水的零排放，且结晶盐以干态进入除尘器，避免了除尘器入口附近电极板的腐蚀；
4)本发明可以实现废水中盐分的干态回收，实现废物再利用，提高系统的经济性；
5)本发明系统简单，设备成熟，成本低，占地面积小，改造安装方便，后续不需要停炉，对锅炉运行无影响。
附图说明
附图1为本发明实施例一的组成结构示意图：
其中，1为闪蒸浓缩器，2为水水换热器，3为射流器，4为流化床干燥器，5为隔板，6为除雾器，7为隔板，8为雾化喷嘴，9为冷凝器，10为排气口，11为单向阀，12为给水泵，13为排水泵，14为给水泵，15为给水泵，16为循环水泵，17为给水泵，18为风机。
附图2为本发明实施例二的组成结构示意图：
其中，1为闪蒸浓缩器，2为水水换热器，3为射流器，4为流化床干燥器，5为隔板，6为除雾器，7为隔板，8为雾化喷嘴，9为冷凝器，10为排气口，11为单向阀，12为给水泵，13为排水泵，14为给水泵，15为给水泵，16为循环水泵，17为给水泵，18为风机，19为旋风分离器。
附图3为本发明实施例三的组成结构示意图：
其中，1为闪蒸浓缩器，2为水水换热器，3为射流器，4为流化床干燥器，5为隔板，6为除雾器，7为隔板，8为雾化喷嘴，9为冷凝器，10为排气口，11为单向阀，12为给水泵，13为排水泵，14为给水泵，15为给水泵，16为循环水泵，17为给水泵，18为风机，19为换热器。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明做进一步详细描述。
实施例一：
本发明提出的一种超低能耗闪蒸浓缩脱硫废水及工业含盐废水零排放系统，如附图1所示，其包括闪蒸浓缩器1、水水换热器2、射流器3以及流化床干燥器4。闪蒸浓缩器1的液体进口与水水换热器2的冷媒出口相连接，水水换热器2的冷媒为脱硫塔来的新鲜含盐废水和所述的闪蒸浓缩器的浓缩废水的混合水，射流器3的入口与闪蒸浓缩器1的冷却水出口相连接，射流器3吸气室与闪蒸浓缩器1的排气口11相连接，流化床干燥器4的液体入口与闪蒸浓缩器1的浓缩废水出口相连接。
闪蒸浓缩器1内部布置有隔板5、除雾器6、隔板7、雾化喷嘴8和冷凝器9，以及开有一排气口10；隔板5和除雾器6安装于隔板7的下方，隔板5和除雾器6并排紧密布置，隔板5和除雾器6之间不留空隙；雾化喷嘴8布置于隔板5下方，冷凝器9布置于隔板7上方。闪蒸浓缩器1的液体入口即为雾化喷嘴8，雾化喷嘴8入口和水水换热器2冷媒出口相连，冷凝器9入口和冷却水给水泵12出口相连，冷凝器9出口与射流器3进口相连。给水泵12入口与冷却水塔底部水池相连。闪蒸浓缩器1中凝结下来的凝结水，储于隔板7的底部，经排水泵13排出，用于补充锅炉给水或脱硫制浆水。闪蒸浓缩器1中，在隔板7和冷凝器9所包围的空间，开有一排气口10，经单向阀11和射流器2的吸气室相连，实现对闪蒸浓缩器1的连续抽气，维持闪蒸浓缩器1的真空状态。闪蒸浓缩器1中，其底部储有未完全气化的浓缩废水，浓缩废水出口分别与循环水泵16和给水泵17入口相连。
水水换热器2所用的热媒来自于烟道换热器的热水，水温80度。水水换热器2的冷媒入口与循环水泵16以及给水泵15出口相连，循环水泵16入口和闪蒸浓缩器1底部相通，循环水泵16入口为浓缩废水；给水泵15入口为脱硫塔来的新鲜含盐废水。水水换热器2的冷媒出口和闪蒸浓缩器1的雾化喷嘴8入口相连。水水换热器2为逆流换热。
射流器3所用的射流介质为冷却水，其入口和闪蒸浓缩器1里面的冷凝器9出口相连；射流器3吸气室经单向阀11与闪蒸浓缩器1的排气口6相通；单向阀11中的气体从闪蒸浓缩器1向射流器3单向流动。
流化床干燥器4的液体进料口经给水泵17与闪蒸浓缩器1底部的浓缩废水出口相连，给水泵17入口与闪蒸浓缩器1底部浓缩废水出口相通，给水泵17出口接流化床干燥器4的液体进料口；流化床干燥器4的流化风经风机18从底部吹入，流化风为空预器出来的热空气即热二次风。干燥后的脱硫废水结晶盐随流化风从流化床干燥器4的顶部出口一起进入除尘器。
实施例二：
本发明提出的一种超低能耗闪蒸浓缩脱硫废水及工业含盐废水零排放系统，其与实施例一的系统的结构基本相同，不同之处在于，流化床干燥器干燥后的脱硫废水结晶盐收集形式不同，如附图2所示，具体为：流化床干燥器4中干燥后的脱硫废水结晶盐随流化风从流化床干燥器4的顶部出口一起进入旋风分离器19，流化床干燥器4的顶部出口与旋风分离器的入口相通，旋风分离器19的气体出口与除尘器入口相通，结晶盐从旋风分离器的底部出料口排出，回收出售。
实施例三：
本发明提出的一种超低能耗闪蒸浓缩脱硫废水及工业含盐废水零排放系统，其与实施例一的系统的结构基本相同，不同之处在于，所述的废水为含盐工业废水，所述的含盐工业废水进水水换热器2之前，先经闪蒸浓缩器1预热，如附图3所示，具体为：闪蒸浓缩器1中的冷凝器9上方，布置有一个换热器19，换热器19入口与给水泵15出口相连，给水泵15入口接其它工业过程生产的含盐工业废水，换热器19出口与循环水泵16出口汇合后与水水换热器2冷媒入口相连通。
实施例四：
本发明提出的一种超低能耗闪蒸浓缩脱硫废水及工业含盐废水零排放系统，其与实施例一的系统的结构相同，不同之处在于，水水换热器2的热媒来源不同，具体为：水水换热器2所用的热媒来自于汽轮机低加热水，水温80度。
实施例五：
本发明提出的一种超低能耗闪蒸浓缩脱硫废水及工业含盐废水零排放系统，其与实施例一的系统的结构相同，不同之处在于，流化床干燥器4的热流化风来源不同，具体为：流化床干燥器4的流化风经风机18从底部吹入，流化风为省煤器出口的热烟气。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种超低能耗闪蒸浓缩脱硫废水及工业含盐废水零排放系统，包括闪蒸浓缩器、水水换热器、射流器以及流化床干燥器。所述的闪蒸浓缩器的液体进口与所述的水水换热器的冷媒出口相连接，所述的水水换热器的冷媒为新鲜含盐废水和所述的闪蒸浓缩器的浓缩废水的混合水，所述的射流器的入口与所述的闪蒸浓缩器的冷却水出口相连接，所述的射流器的吸气室与所述的闪蒸浓缩器的排气口相连接，所述的流化床干燥器的液体入口与所述的闪蒸浓缩器的浓缩废水出口相连接。
2.根据权利要求1所述的一种超低能耗闪蒸浓缩脱硫废水及工业含盐废水零排放系统，其特征在于：所述的闪蒸浓缩器1，其内部布置有隔板5、除雾器6、隔板7、雾化喷嘴8和冷凝器9，以及开有一排气口10；所述的隔板5和所述的除雾器6安装于所述的隔板5的下方，所述的隔板5和除雾器6并排紧密布置，隔板5和除雾器6之间不留空隙；所述的雾化喷嘴8布置于隔板5下方，所述的冷凝器9布置于隔板7上方。所述的闪蒸浓缩器1的液体入口即为雾化喷嘴8，所述的雾化喷嘴8的入口端与水水换热器2的冷媒出口端相连；所述的冷凝器9的入口端和冷却水给水泵12的出口端相连，所述的冷凝器9的出口端与射流器3的进口端相连。所述的给水泵12的入口与冷却水塔底部水池相连。所述的闪蒸浓缩器1，经冷凝器9凝结下来的凝结水被收集于隔板7底部，隔板7底部和排水泵13入口端相连，凝结水经排水泵13排出，用于补充锅炉给水或脱硫制浆水。更进一步的，所述的闪蒸浓缩器1，在隔板7和冷凝器9所包围的空间，侧壁开有一排气口10，经单向阀11和射流器3的吸气室相连，通过引流作用，实现连续的抽气，维持闪蒸浓缩器1的真空状态。所述的闪蒸浓缩器1，其底部储有未完全气化的浓缩废水，浓缩废水出口分别与循环水泵16和给水泵17入口相连。
3.根据权利要求1所述的一种超低能耗闪蒸浓缩脱硫废水及工业含盐废水零排放系统，其特征在于：所述的水水换热器2，所用的热媒为低品质循环热水，水温在40-100度之间，优选60-80度，所述的热媒可以为烟道换热器来的热水，或者是汽轮机来的低加热水。所述的水水换热器2，冷媒入口端与循环水泵16以及给水泵15的出口端相连，所述的循环水泵16的入口端和闪蒸浓缩器底部浓缩废水出口端相通；所述的给水泵15的入口为脱硫塔或其它工业过程来的新鲜含盐废水。所述的水水换热器2，冷媒的出口端和闪蒸浓缩器1里面的雾化喷嘴8入口端相连。所述的水水换热器2，冷热媒的换热形式可以是逆流换热，也可以是顺流换热，优选逆流换热。
4.根据权利要求1所述的一种超低能耗闪蒸浓缩脱硫废水及工业含盐废水零排放系统，其特征在于：所用的射流介质为冷却水，所述的射流器3的入口端和闪蒸浓缩器1里面的冷凝器9出口端相连；更进一步的，所述的射流器3的吸气室经单向阀11和闪蒸浓缩器的排气口10相连；所述的单向阀11，气体从闪蒸浓缩器1向射流器3吸气室单向流动。
5.根据权利要求1所述的一种超低能耗闪蒸浓缩脱硫废水及工业含盐废水零排放系统，其特征在于：所述的流化床干燥器4，其液体进料口经过给水泵17和所述的闪蒸浓缩器1底部的浓缩废水出口相连，所述的给水泵17的入口接闪蒸浓缩器1的浓缩废水出口，所述的给水泵17的出口接流化床干燥器4液体进料口；所述的流化床干燥器4，其流化风经风机18从底部吹入，所述的流化风为热空气或热烟气，优选热空气；所述的热空气为空预器出来的热风即热二次风，或经其它空气加热器进行加热得到的热空气；所述的热烟气可以是省煤器出口的烟气或空预器出口的烟气，优选省煤器出口的烟气。所述的流化床干燥器4，其顶部出口与除尘器或旋风分离器相连接，优选除尘器。
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