CN111517548A - 一种脱硫废水蒸发浓缩系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种脱硫废水蒸发浓缩系统，属于废水处理技术领域。包括脱硫废水排出系统、密度计、多效蒸发浓缩系统、出料泵和回流管；通过对排出脱硫塔的废水在不同工艺段的配比比例，维持脱硫废水水质的相对稳定。通过末效浓水回流控制晶种在多效蒸发浓缩系统每一效的晶种浓度的相对稳定。当来水的晶种不足或者水质较差时，通过人工添加晶种，实现晶种浓度的相对稳定。当系统出现积垢，通过添加硬颗粒物在系统内的循环冲刷，预防与解决壁面的积垢。本发明通过废水中原有的自体晶种或者外加晶种并通过调节控制其在系统中的浓度，实现控制废水蒸发浓缩过程中硬度离子在壁面的析出而导致的结垢，且通过硬颗粒物的添加清除解决换热面的积垢问题。

Description

一种脱硫废水蒸发浓缩系统

技术领域

本发明涉及一种脱硫废水蒸发浓缩系统，属于火力发电厂废水处理技术领域。

背景技术

我国绝大多数燃煤电厂脱硫采用的是“石灰石—石膏”湿法脱硫工艺。为了维持湿法脱硫系统的安全、稳定运行，必须外排一定量的脱硫废水。脱硫废水水质非常差，含有大量的硫酸根、氯离子、钙镁离子及重金属等，对环境会造成很严重的污染。其中很多重金属离子是国家环保标准中要求控制的第一类污染物，因此必须对传统工艺中产生的脱硫废水进行单独处理。

目前常规的脱硫废水处理系统采用“三联箱”化学沉淀法，工艺系统复杂，设备数量多，工作环境差，投资和运行费用高，并且无法去除废水中的氯离子等盐分，从而不能循环利用。从长远发展的角度来看，“三联箱”工艺并不符合环保要求。且随着国家对水资源管理、废水排放的要求趋严，以及部分地方政府出台对高盐废水限排政策，燃煤电厂只有开展废水零排放的工作才能满足环保的要求。目前的湿法脱硫废水总盐量、氯离子、硬度、悬浮物、重金属含量都非常高，回用途径非常有限，处理难度也非常大。目前，一般采用“预处理(化学软化+分离)+浓缩(膜浓缩/热法浓缩)+固化(蒸发结晶/烟道蒸发)”的处理工艺，工艺流程长，运行难度大，投资和运行费用非常高。

热法浓缩是一种较好的废水减量工艺，主要应用多效闪蒸蒸发器或机械压缩再循环蒸发器。脱硫废水里含有大量盐分，在蒸发器内蒸发时，水里的总溶解固体(TDS)很容易附着在换热管的表面结垢，轻则影响换热器的效率，大量时则会堵塞换热管。为了实现废水的热法浓缩减量，一般都需要对废水进行除硬、除悬浮物预处理。预处理加药成本高，系统复杂。由于除硬预处理难以做到彻底处理，预处理后的废水经过传统的热法浓缩后仍然容易导致换热面结垢。另外，脱硫废水的波动性特别大，预处理自动化程度低。针对换热器结垢的问题，有文献提出加装换热器除垢装置的措施来清理积垢，但运行效果不佳，不能实现在线除垢。或者能实现在线除垢，但需对每根换热管单独进行机械除垢，控制系统复杂，设备故障率高。

“晶种法”是一种较好的避免换热壁面结垢的技术。晶种法保持废水里钙和硫化物离子含量保持在适当的水平，废水浓缩时，结晶出来的钙和硫酸钙离子就附着在这些种子上，并保持悬浮在水里，不会附着在换执管表面结垢。这种现象称为“选择性结晶”。但晶种法对于晶种的控制要求特别严格，晶种品质会影响浓缩性能。因此，若能开发出一种基于晶种法的无须预处理(降低硬度、悬浮物)的废水浓缩系统来解决浓缩蒸发器的结垢问题，将大大提高废水零排放系统的可靠性，缩短废水零排放系统的工艺流程。

发明内容

本发明的目的是为解决无需预处理实现脱硫废水的蒸发浓缩的技术问题。

为达到解决上述问题的目的，本发明所采取的技术方案是提供一种脱硫废水蒸发浓缩系统，包括脱硫废水排出系统、密度计一、密度计二、密度计三、混合水箱、进料泵、多效蒸发浓缩系统、浓水箱、出料泵和回流管；所述脱硫废水排出系统通过密度计一与混合水箱连接；混合水箱通过进料泵与多效蒸发浓缩系统一端连接，多效蒸发浓缩系统另一端通过浓水箱和出料泵连接；所述出料泵通过回流管与多效蒸发浓缩系统和混合水箱连接；所述进料泵与多效蒸发浓缩系统之间设有密度计二；多效蒸发浓缩系统与浓水箱之间设有用于监控废水晶种浓度的密度计三。

优选地，所述的脱硫废水排出系统包括脱硫塔、废水排出泵、石膏旋流器、连通管和废水原水箱；所述脱硫塔通过废水排出泵与石膏旋流器连接，石膏旋流器再通过连通管连接废水原水箱；废水原水箱通过密度计一与混合水箱连接；石膏旋流器出口与连通管之间设有阀门三。

优选地，所述的石膏旋流器与废水原水箱之间设有废水旋流器，废水旋流器一端连接石膏旋流器，另一端通过连通管连接废水原水箱，废水旋流器出口与连通管之间设有阀门二。

优选地，所述的废水排出泵与连通管之间设有连接管道，废水排出泵与连通管之间设有阀门四；所述连通管与密度计一之间设有连接管道，管道中设有阀门一。

优选地，所述的多效蒸发浓缩系统包括蒸发浓缩单元、冷凝器和真空泵；所述蒸发浓缩单元包括效体加热器、循环泵和效体分离器；所述效体分离器通过循环泵与效体加热器连接，所述废水通过所述效体加热器再回到效体分离器中；所述蒸发浓缩单元设有的末效的效体分离器通过冷凝器和真空泵连接；蒸发浓缩单元设有的末效的效体分离器与浓水箱连接；蒸发浓缩单元设有的效体分离器通过回流管与出料泵连接。

优选地，所述的出料泵与效体分离器连接的回流管上设有回流加热器。

优选地，所述的蒸发浓缩单元效体数量大于等于1，效体数量大于1的蒸发浓缩单元之间串联连接。

优选地，所述的废水原水箱、混合水箱和浓水箱中设有搅拌器。

优选地，所述混合水箱中设有用于保证蒸发浓缩系统中合适的晶种浓度而添加晶种的通道。

优选地，所述混合水箱中设有用于清除系统管壁积垢而添加硬颗粒的通道。

本发明的技术方案提供了一种无需预处理实现脱硫废水的蒸发浓缩系统，包含脱硫废水排出系统与多效蒸发浓缩系统。可以从脱硫废水排出泵出口、石膏旋流器溢流及废水旋流器(若有)溢流引流，调节混合比来配置合适含固量的废水原水进入废水原水池，保持废水原水水质的相对稳定。在启动时或者水质偏离设计水质较多时，在进入多效蒸发浓缩系统前的混合水箱中加入晶种，保证多效蒸发器中晶种的浓度。将末效浓水排出后出料水送至前效分离器来调节前效的晶种浓度。当换热恶化或在常规预防性维护时，在混合水箱中加入硬颗粒，增加悬浮物对换热管及管道的摩擦，清除管壁的积垢。换热管、管道、循环泵等与溶液接触的部位采取耐磨耐腐蚀材质。晶种为硫酸钙颗粒。硬颗粒为石英砂。脱硫废水排出系统出水通过密度计监控废水原水水质。混合水箱出水通过密度计监控调质后废水水质。末效废水通过密度计监控废水浓水水质。末效浓水排出后的出料送至前效分离器前，通过回流加热器提高回流晶种溶液的温度，减小对每一效运行温度的影响。

相比现有技术，本发明具有如下有益效果：

本发明通过控制脱硫废水排出系统排出的脱硫废水原水含固量，保证进入多效蒸发浓缩系统的脱硫废水的晶种的相对稳定性；通过浓水回流调节每一效中晶种的浓度；通过在混合水箱中添加晶种，保证多效蒸发浓缩系统中合适的晶种浓度；通过在混合水箱中添加石英砂以清除已经在蒸发器换热管等管壁出现的积垢，保证换热面的清洁。通过多重的晶种浓度调节及清垢硬颗粒的添加，保证多效蒸发浓缩系统稳定可靠的运行。

附图说明

图1是本发明一种脱硫废水蒸发浓缩系统的结构示意图；

附图标记说明：1.多效蒸发浓缩系统2.脱硫废水排除系统10.混合水箱11.进料泵12.效体加热器13.循环泵14.效体分离器15.回流加热器16.浓水箱17.出料泵18.冷凝器19.真空泵21.脱硫塔22.废水排出泵23.石膏旋流器24.废水旋流器25.搅拌器26-1.阀门一26-2.阀门二26-3.阀门三26-4.阀门四27-1.密度计一27-2.密度计二27-3.密度计三28.废水原水箱29.连通管A.硬颗粒B.晶种C.生蒸汽D.一次冷凝水E.出料浓水F.二次冷凝水G.冷却水出水H.冷却水进水I.不凝性气体。

具体实施方式

为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下：

如图1所示，本发明提供一种脱硫废水蒸发浓缩系统，包括脱硫废水排出系统2、密度计一27-1、密度计二27-2、密度计三27-3、混合水箱10、进料泵11、多效蒸发浓缩系统1、浓水箱16、出料泵17和回流管；脱硫废水排出系统2通过密度计一27-1与混合水箱10连接；混合水箱10通过进料泵11与多效蒸发浓缩系统1的一端连接，多效蒸发浓缩系统1的另一端通过浓水箱16和出料泵17连接；出料泵17通过回流管与多效蒸发浓缩系统1和混合水箱10连接；进料泵11与多效蒸发浓缩系统1之间设置有密度计二27-2；多效蒸发浓缩系统1与浓水箱16之间设置有用于监控废水晶种浓度的密度计三27-3。脱硫废水排出系统2包括脱硫塔21、废水排出泵22、石膏旋流器23、连通管29和废水原水箱28；脱硫塔21通过废水排出泵22与石膏旋流器23连接，石膏旋流器23再通过连通管29连接废水原水箱28；废水原水箱28通过密度计一27-1与混合水箱10连接；石膏旋流器23出口与连通管29之间设有阀门三26-3。石膏旋流器23与废水原水箱28之间可以设置废水旋流器24，废水旋流器24一端连接石膏旋流器23，另一端通过连通管29连接废水原水箱28，废水旋流器24出口与连通管29之间设有阀门二26-2。废水排出泵22与连通管29之间设有连接管道，废水排出泵22与连通管29之间设有阀门四26-4；连通管29与密度计一27-1之间设有连接管道，管道中设有阀门一26-1。多效蒸发浓缩系统1包括蒸发浓缩单元、冷凝器18和真空泵19；蒸发浓缩单元包括效体加热器12、循环泵13和效体分离器14；效体分离器14通过循环泵13与效体加热器12连接，废水通过效体加热器12再回到效体分离器14中；蒸发浓缩单元设有的末效的效体分离器通过冷凝器18和真空泵19连接；蒸发浓缩单元设有的末效的效体分离器与浓水箱16连接；蒸发浓缩单元设有的效体分离器14通过回流管与出料泵17连接。出料泵17与效体分离器14连接的回流管上设有回流加热器15。蒸发浓缩单元效体数量大于等于1，效体数量大于1的蒸发浓缩单元之间串联连接。废水原水箱28、混合水箱10和浓水箱16中设有搅拌器25。混合水箱10中设有用于保证蒸发浓缩系统中合适的晶种浓度而添加晶种的通道。混合水箱10中设有用于清除系统管壁积垢而添加硬颗粒的通道。

图1为本实施例公开的一种脱硫废水蒸发浓缩系统示意图，脱硫废水蒸发浓缩系统包括多效蒸发浓缩系统1，脱硫废水排除系统2，混合水箱10，进料泵11，效体加热器12，循环泵13，效体分离器14，回流加热器15，浓水箱16，出料泵17，冷凝器18，真空泵19，脱硫塔21，废水排出泵22，石膏旋流器23，废水旋流器24，搅拌器25等组成。

系统的输入主要包括硬颗粒A，晶种B，生蒸汽C，冷却水进水H。

系统的输出主要包括一次冷凝水D，出料浓水E，二次冷凝水F，冷却水出水G，不凝性气体I。

脱硫塔21通过废水排出泵22排出废水进入石膏旋流器23，石膏旋流器23的上清液再进入废水旋流器24(废水旋流器24可不设置)，废水旋流器24(若有)上清液进入废水原水箱28，不设废水旋流器24的可由石膏旋流器23直接进入废水原水箱28。废水排出泵22出口，石膏旋流器23溢流，废水旋流器24溢流(若有)的含固量逐步降低，分别通过管路连接进入废水原水箱28的母管，每路支管上设置阀门，根据密度计一27-1(差压式)的示数反馈调节阀门开度，实现废水原水箱28内的水质的相对稳定。当脱硫塔21排出的水质较稳定或者废水排出量较低时，可直接不经过废水原水箱28处理直接进入混合水箱10。

多效蒸发浓缩系统1可以是单效、二效、三效或者四效等，本实施例仅以三效为例进行介绍。每一效主要由效体分离器14、循环泵13和效体加热器12组成。上一效的二次蒸汽作为下一效的热源，上一效通过过料管道输送物料至下一效。末效的二次蒸汽通过冷凝器18冷凝，冷凝器18蒸汽侧设置真空泵19，抽出不凝性气体I。二效、三效和末效的效体加热器12中的冷凝水汇集后送出二次冷凝水F至系统外。通过密度计三27-3观察末效浓度，当浓度达到设计浓度后通过出料泵17将出料浓水E排出系统外。通过进料泵11后的密度计二27-2监控进入系统的废水密度。末效出料泵17排出的浓水含有较多的晶体，通过回流管分别回至首效、二效和三效，每只回流管上设置阀门，通过阀门开度调整回流至每一效的浓水回流量，进而控制每一效的晶种浓度。

由于多效蒸发浓缩系统的废水浓度逐效降低，直接回流浓水会破坏系统原有的温度平衡，因此在一、二效的回流管上设有回流加热器15，回流加热器的型式为间接加热电加热器。

当系统中晶种颗粒不达标时，通过混合水箱10的加药口加入晶种B，晶种B为硫酸钙颗粒。当系统中出力减小，通过调整晶种B回流浓度后不能提高出力，考虑系统中换热管壁有结垢的可能，可以通过混合水箱10的加药口加入硬颗粒A物，硬颗粒A物可以是石英砂，通过石英砂在系统中的循环的摩擦力，清除壁面的积垢。在平时运行维护过程中，亦可以定期添加硬颗粒物预防性清垢。在添加硬颗粒物后需要停止生蒸汽C的进入，维持循环泵运转保证物流循环即可。

为防止沉淀，废水原水箱28、混合水箱10和浓水箱16设置搅拌器25。

一效的效体加热器12设置有通入生蒸汽C的管道，并设置有一次冷凝水D的排出管道；冷凝器18设置有冷却水进水H和冷却水出水G的通道。

本发明通过对排出脱硫塔的废水在不同工艺段的配比比例，维持脱硫废水水质的相对稳定。通过末效浓水回流控制晶种在多效蒸发浓缩系统的每一效的晶种浓度的相对稳定。当来水的晶种不足或者水质较差时，通过人工增加晶种，实现晶种浓度的相对稳定。当系统出现积垢，通过硬颗粒物在系统内的循环冲刷，预防与解决壁面的积垢。本发明通过废水中原有的自体晶种或者外加晶种并通过调节控制其在系统中的浓度，实现控制废水蒸发浓缩过程中硬度离子在壁面的析出而导致的结垢，且通过硬颗粒物的添加解决换热面的积垢。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明任何形式上和实质上的限制，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的前提下，还将可以做出若干改进和补充，这些改进和补充也应视为本发明的保护范围。凡熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，当可利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时，凡依据本发明的实质技术对上述实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变，均仍属于本发明的技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种脱硫废水蒸发浓缩系统，其特征在于，包括脱硫废水排出系统、密度计一、密度计二、密度计三、混合水箱、进料泵、多效蒸发浓缩系统、浓水箱、出料泵和回流管；所述脱硫废水排出系统通过密度计一与混合水箱连接；混合水箱通过进料泵与多效蒸发浓缩系统一端连接，多效蒸发浓缩系统另一端通过浓水箱和出料泵连接；所述出料泵通过回流管与多效蒸发浓缩系统和混合水箱连接；所述进料泵与多效蒸发浓缩系统之间设有密度计二；多效蒸发浓缩系统与浓水箱之间设有用于监控废水晶种浓度的密度计三。

2.如权利要求1所述的一种脱硫废水蒸发浓缩系统，其特征在于：所述的脱硫废水排出系统包括脱硫塔、废水排出泵、石膏旋流器、连通管和废水原水箱；所述脱硫塔通过废水排出泵与石膏旋流器连接，石膏旋流器再通过连通管连接废水原水箱；废水原水箱通过密度计一与混合水箱连接；石膏旋流器出口与连通管之间设有阀门三。

3.如权利要求2所述的一种脱硫废水蒸发浓缩系统，其特征在于：所述的石膏旋流器与废水原水箱之间设有废水旋流器，废水旋流器一端连接石膏旋流器，另一端通过连通管连接废水原水箱，废水旋流器出口与连通管之间设有阀门二。

4.如权利要求3所述的一种脱硫废水蒸发浓缩系统，其特征在于：所述的废水排出泵与连通管之间设有连接管道，废水排出泵与连通管之间设有阀门四；所述连通管与密度计一之间设有连接管道，管道中设有阀门一。

5.如权利要求1所述的一种脱硫废水蒸发浓缩系统，其特征在于：所述的多效蒸发浓缩系统包括蒸发浓缩单元、冷凝器和真空泵；所述蒸发浓缩单元包括效体加热器、循环泵和效体分离器；所述效体分离器通过循环泵与效体加热器连接，所述废水通过所述效体加热器再回到效体分离器中；所述蒸发浓缩单元设有的末效的效体分离器通过冷凝器和真空泵连接；蒸发浓缩单元设有的末效的效体分离器与浓水箱连接；蒸发浓缩单元设有的效体分离器通过回流管与出料泵连接。

6.如权利要求5所述的一种脱硫废水蒸发浓缩系统，其特征在于：所述的出料泵与效体分离器连接的回流管上设有回流加热器。

7.如权利要求5所述的一种脱硫废水蒸发浓缩系统，其特征在于：所述的蒸发浓缩单元效体数量大于等于1，效体数量大于1的蒸发浓缩单元之间串联连接。

8.如权利要求2所述的一种脱硫废水蒸发浓缩系统，其特征在于：所述的废水原水箱、混合水箱和浓水箱中设有搅拌器。

9.如权利要求1所述的一种脱硫废水蒸发浓缩系统，其特征在于：所述混合水箱中设有用于保证蒸发浓缩系统中合适的晶种浓度而添加晶种的通道。

10.如权利要求1所述的一种脱硫废水蒸发浓缩系统，其特征在于：所述混合水箱中设有用于清除系统管壁积垢而添加硬颗粒的通道。

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