CN112607810B - 空气式脱硫废水浓缩装置以及零排放系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种空气式脱硫废水浓缩装置，包括浓缩塔以及进气组件，所述浓缩塔具有脱硫废水进口与浓缩液出口，所述进气组件包括空气换热器、进气管路以及烟气管路，所述进气管路与所述烟气管路通过所述空气换热器进行热交换，所述进气管路的出气口与所述浓缩塔连通。本发明中，采用烟气管路中的高温烟气加热进气管路中的空气，以洁净的热空气与喷洒状态的脱硫废水接触换热，进而达到浓缩脱硫废水的目的，一方面不但会降低管路内的堵塞情况，另一方面解决了脱硫废水浓缩过程结垢问题。

Description

空气式脱硫废水浓缩装置以及零排放系统

技术领域

本发明涉及脱硫废水处理，尤其涉及一种空气式脱硫废水浓缩装置以及零排放系统。

背景技术

目前燃煤电厂、工业窑炉在湿法烟气脱硫工艺中，为了脱除烟气中酸性气体及粉尘等污染物，需要定时排放废水，并补充石灰石浆液。排出的废水即脱硫废水，脱硫废水具有呈酸性，悬浮物含量高，重金属含量高，可溶性的氯化物含量高等特点，目前国内最常见的脱硫废水处理方法为化学沉淀法，即“三联箱”工艺，利用物理，化学方法通过中和、沉淀、絮凝、澄清等手段去除大部分悬浮物、重金属等使脱硫废水达到排放标准。但经过该方法处理后的废水仍然含有大量Ca²⁺，Mg²⁺，Cl^- ，SO₄ ^2-等离子，若长时间直接外排会对周边水体产生严重影响。同时随着国家环境标准的提高，脱硫废水零排放会成为必然趋势。

针对这种现状，目前燃煤电厂或工业窑炉提出了利用烟气余热处理脱硫废水的工艺方案，一部分是利用烟气进行脱硫废水浓缩；一部分是利用烟气进行脱硫废水蒸发结晶。

在利用烟气余热的方案中一部分方案为取用除尘器前烟气，缺点为此烟气含尘量过大，导致后续换热设备经常堵塞，同时烟气中含大量腐蚀性气体，很容易腐蚀换热设备或其他设备，同时取用烟气的量可能影响锅炉整个燃煤效率，甚至导致烟气取用位置后续设备的运行安全性；一部分方案采用烟气与脱硫废水直接通过换热器换热，这样很容易导致换热器脱硫废水侧结垢堵塞，同时换热器须采用高等级防腐材料，成本高昂，同时换热器需要定期化学清洗，产生危废品。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术之缺陷，提供了一种空气式脱硫废水浓缩装置以及零排放系统。

本发明是这样实现的：

本发明提供一种空气式脱硫废水浓缩装置，包括浓缩塔以及进气组件，所述浓缩塔具有脱硫废水进口与浓缩液出口，所述进气组件包括空气换热器、进气管路以及烟气管路，所述进气管路与所述烟气管路通过所述空气换热器进行热交换，所述进气管路的出气口与所述浓缩塔连通。

进一步地，于所述浓缩塔内设置有可喷洒由所述脱硫废水进口进入所述浓缩塔内脱硫废水的喷洒装置，所述喷洒装置位于所述浓缩塔的进气口与所述浓缩塔的出气口之间。

进一步地，所述浓缩塔内设置有存液区，所述喷洒装置与所述存液区之间通过循环管路连通，所述存液区位于所述喷洒装置正下方，且所述浓缩塔的进气口位于所述存液区上方，所述浓缩液出口设置于所述存液区的底部。

进一步地，所述脱硫废水进口与所述存液区连通。

进一步地，所述喷洒装置包括至少两组喷嘴组件，各组所述喷嘴组件沿竖直方向间隔分布。

本发明实施例还提供一种脱硫废水零排放系统，包括高温烟道以及脱硫塔，所述高温烟道与所述脱硫塔连接，还包括上述的浓缩装置，所述脱硫塔的出液口与所述脱硫废水进口连通，所述浓缩液出口排出的浓缩后脱硫废水喷入所述高温烟道内，所述浓缩塔的出气口与所述脱硫塔的进气口连通。

进一步地，所述烟气管路两个端口均与所述高温烟道连通，且于所述烟气管路上设置有风机。

进一步地，还包括团聚复合剂制备装置，所述浓缩液出口排出的浓缩液通过三联箱导入所述团聚复合剂制备装置内，且所述团聚复合剂制备装置的出液口连接有喷枪，所述喷枪的喷口伸入所述高温烟道内。

进一步地，于所述高温烟道上设置有除尘器，所述喷枪的喷口伸入所述除尘器之前的高温烟道内，所述烟气管路的进气口与所述除尘器出口端连通，所述烟气管路的出气口与所述除尘器的进口端连通。

进一步地，所述浓缩塔为两组，两组所述浓缩塔之间并联设置。

本发明具有以下有益效果：

本发明的浓缩装置中，烟气管路通常是与高温烟道连接，高温烟气可以进入其内，而进气管路通过空气换热器可与烟气管路内的高温烟气进行热交换，在对脱硫废水进行浓缩时，向浓缩塔内导入脱硫废水，进气管路内换热获取的热空气与脱硫废水之间再次进行热交换，进而可以蒸发脱硫废水中的水分，脱硫废水被浓缩。在上述过程中，没有采用高温烟气直接对脱硫废水进行换热浓缩，一方面不但会降低管路内的堵塞情况，另一方面解决了脱硫废水浓缩过程结垢问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明实施例提供的脱硫废水零排放系统的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的脱硫废水零排放系统具有两组空气式脱硫废水浓缩装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

参见图1，本发明实施例提供一种空气式脱硫废水浓缩装置，包括浓缩塔1以及进气组件3，其中浓缩塔1主要是用于将脱硫塔2内生成的脱硫废水进行浓缩，其具有脱硫废水进口11与浓缩液出口12，脱硫塔2内产生的脱硫废水可以经由脱硫废水进口11进入浓缩塔1内，而浓缩后的脱硫废水则由浓缩液出口12排出浓缩塔1；进气组件3包括空气换热器31、进气管路32以及烟气管路33，其中进气管路32与外界大气对接，即可将外界空气导入进气管路32内，当然在外界空气进入进气管路32之前可采用空气过滤器322对其进行净化处理，以使进入进气管路32内的空气为洁净空气，而烟气管路33则是用于对接高温烟道4，锅炉43或者窑炉等产生的高温烟气经由高温烟道4排至外界，而烟气管路33则能够分流部分的高温烟气，空气换热器31则是进气管路32与烟气管路33之间的换热工具，通过烟气管路33内的高温烟气对进气管路32内的空气进行加热，由于进气管路32的出气口与浓缩塔1连通，则表明加热的空气导入浓缩塔1内，具体是可以对浓缩塔1内的脱硫废水进行换热浓缩，且脱硫废水浓缩过程中产生的气体可以由浓缩塔1的出气口排出。本发明中，浓缩塔1内采用热空气与脱硫废水换热，以使脱硫废水中的水分大量蒸发且由浓缩塔1的出气口排出，实现对脱硫废水浓缩目的。在浓缩过程中，向浓缩塔1内导入的是热空气，区别传统的高温烟气浓缩脱硫废水的方式，可降低高温烟气对管路堵塞的可能性，同时可以避免脱硫废水浓缩过程中结垢问题。

进一步地，在浓缩塔1内设置有喷洒装置11，该喷洒装置11位于浓缩塔1的进气口与出气口之间。本实施例中，脱硫塔2中的脱硫废水经脱硫废水进口进入浓缩塔1内，而喷洒装置11则将脱硫废水通过喷洒装置11将其由上向下的方式喷出，具体是以小水滴或者雾化的形式喷出，而热空气由浓缩塔1进气口进入浓缩塔1内后，热空气向上流动，其与由上至下的脱硫废水充分接触换热，可以快速带走脱硫废水中的水分，达到浓缩脱硫废水的目的。针对这种浓缩方式，将浓缩塔1的出气口设置于顶部位置，且浓缩塔1的上端由下至上呈渐缩结构12，出气口位于该渐缩结构12的顶角，且位于喷洒装置11的正上方，可以方便将浓缩过程中产生的气体快速排出。在具体实施例中，喷洒装置11包括喷嘴组件111，喷嘴组件111可以具有较大的喷射角度，将其设置于浓缩装置水平截面的中间位置，进而可以使得喷出的脱硫废水在浓缩塔1内的水平覆盖面积比较大，提高脱硫废水与热空气之间的换热效率。在优选实施例中，喷嘴组件111为至少两组，即采用多组的形式，其在竖直方向上呈间隔分布，形成多层喷洒形式，由此热空气在上升过程中，其与脱硫废水之间具有较大的换热区域，热空气的热量利用率比较高。对于浓缩塔1的进气口，其应该设置有多个，各进气口均沿浓缩塔1的周向均匀间隔分布，以使进入浓缩塔1内的热空气分布比较均匀，热空气能够与雾化的脱硫废水液滴充分接触。

优化上述实施例，浓缩塔1内设置有存液区13，喷洒装置11与存液区13之间通过循环管路14连通，存液区13位于喷洒装置11的正下方，且浓缩塔1的进气口位于存液区13上方，浓缩液出口设置于存液区13的底部。本实施例中，存液区13可以用于收集喷淋浓缩后的脱硫废水，通过循环管路14可将存液区13内的脱硫废水抽取至喷洒装置11处重新喷出，以达到重复换热浓缩的目的。针对这种结构形式，浓缩塔1是属于间歇进液，当浓缩塔1内的脱硫废水浓缩至要求浓度时，通过浓缩液出口将存液区13的脱硫废水排出，然后脱硫废水进口向浓缩塔1内供液。具体是在浓缩塔1的存液区13设置液位传感器，脱硫废水进口与存液区13连通，即脱硫废水新液直接导入存液区13内，当存液区13内的液位传感器达到设定液位时，可以定义此时液位为满液位，停止向浓缩塔1内供液，循环管路14工作抽取存液区13的脱硫废水至喷洒装置11，通过这种循环喷洒方式，使得浓缩塔1内的脱硫废水可以与热空气反复换热，且当存液区13内的液位浓缩至设定液位时，可以定义此时的液位为中液位，循环管路14停止工作，存液区13内的脱硫废水可由浓缩液出口排出完全，当液位传感器检测存液区13内的脱硫废水排空时，脱硫废水进口重新向浓缩塔1内供新液。在优选实施例中，循环管路14与浓缩液出口采用同一液泵141，通过阀门控制对应流路的开启，进而实现循环管路14与脱硫废水排放的切换工作。本发明中，浓缩塔1采用间歇式进液、排液，并通过液位传感器控制进液量、排液量，其中浓缩倍率=排液量/满液量，其中蒸发量为满液位与中液位之间的差值，由此整个过程不但浓缩倍率可控，而且非常方便。

再次参见图1，本发明实施例还提供一种脱硫废水零排放系统，包括高温烟道4、脱硫塔2以及上述的浓缩装置，高温烟道4与脱硫塔2连接，高温烟道4内的高温烟气进入脱硫塔2内进行湿法脱硫，进而可以生成脱硫废水，通常高温烟道4是将锅炉43或者窑炉内产生的高温烟气导出，依次经过脱硝装置8进行脱硝处理、空预器41以及除尘器6等处理后进入脱硫塔2处理，最后由烟囱9排至外界大气。其中脱硫塔2的出液口与浓缩塔1的脱硫废水进口11连通，脱硫塔2产生的脱硫废水导入浓缩塔1内进行浓缩，而浓缩塔1的浓缩液出口12排出的浓缩后脱硫废水则可以喷入高温烟道4内，通过高温烟道4内的高温烟气进行蒸发结晶，浓缩塔1的出气口则与脱硫塔2的进气口连通，即浓缩塔1内浓缩排出的烟气以及蒸发的水蒸气均通过出气口又回收至脱硫塔2内。另外，在将浓缩后的脱硫废水喷入高温烟道4之前，脱硫废水先流入三联箱5内，在三联箱5的澄清池51中进行沉淀净化，澄清池51中的沉淀物通过压滤机10处理后再进行专门处理，比如采用卡车将其转运，而澄清池51中的上层清液则可以喷入高温烟道4内进行蒸发结晶。由此，在整个过程中，可以实现脱硫废水的零排放。

参见图2，在优选实施例中，烟气管路33与高温烟道4连通。具体是，烟气管路33的两个端口均与高温烟道4连通，且在烟气管路33内设置有风机331，由此在经过除尘器6净化除尘后的高温烟气可通过烟气管路33的进气口进入烟气管路33内，且经过空气换热器31与进气管路32换热后由烟气管路33的出气口重新回到除尘器6之前的高温烟道4内。本实施例中，在除尘器6与脱硫塔2之间的高温烟道4内设置有风机42，通过风机31将高温烟气导入脱硫塔2内湿法脱硫，同时在该段高温烟道4还连接有烟气管路33，用于分流部分高温烟气以加热进气管路32内的空气，进气管路32内换热后的热空气在另一风机321的作用下导入浓缩塔1内，当然进气管路32内的风机321应采用加压风机，以使浓缩塔1进气口处的空气压力应高于浓缩塔1出气口处的气体压力。一般来说，除尘器6为静电除尘器6与布袋除尘器6，经过除尘器6净化后的高温烟气中颗粒物含量非常低，其温度可达110℃左右，进气管路32内的洁净空气通过空气换热器31与110℃高温烟气换热后80℃，而脱硫塔2排入浓缩塔1内的脱硫废水温度一般为45℃，即在浓缩塔1中，采用80℃的洁净空气与45℃的脱硫废水液滴直接换热，两者之间的温差比较大，不但换热效率高，而且提高了烟气热量利用率，减少能量散失。另外，在浓缩塔1内设置有温度计，用于检测浓缩塔1内各区间的温度，比如在浓缩塔1的顶部靠近出气口处检测浓缩塔1排出气体的温度，还应该检测进气口处洁净空气的温度，通过检测这些位置的温度，可以用于判断浓缩塔1内空气与脱硫废水之间的换热情况，进而可以用于调整进气管路32内的空气的流量以及烟气管路33的高温烟气流量，保证浓缩效率。继续优化该实施例，浓缩装置设置两组，两组浓缩装置之间为并联连接，两者的进气口、出气口、脱硫废水进口以及浓缩液出口的连接关系均相同，均与零排放系统中的对应管路连接，两组浓缩装置可以采用两种工作模式，一种为一备一用，其中一组浓缩装置工作时，另一组浓缩装置不工作，可以用于维护或者清理，保证零排放系统能够持续工作，在另外一种工作模式中，具体为脱硫塔2中的脱硫废水生产比较多时，则两组浓缩装置同时工作，以快速浓缩脱硫塔2中生产的脱硫废水，保证浓缩效率。

进一步地，零排放系统还包括团聚复合剂制备装置7，浓缩液出口12排出的脱硫废水经过三联箱5处理后导入团聚复合剂制备装置7内，即三联箱5中澄清池51的上清液导入团聚复合剂制备装置7内，将脱硫废水与团聚复合剂按质量百分比混合，以制备出团聚复合溶液，然后采用喷枪71将团聚复合溶液喷入高温烟道4内，这里的高温烟道4是指除尘器6之前，即为锅炉43或者窑炉与除尘器6之间的高温烟道4，具体为在脱硝装置8的前后高温烟道4均设置有喷枪71，将团聚复合溶液喷入脱硝装置8的前后烟道内，脱硝装置5前高温烟道4内高温烟气的温度可达400~500℃，脱硝装置8后高温烟道4内高温烟气的温度可达330~360℃，当将团聚复合溶液喷入该温度范围内的高温烟道4内后可极速蒸发，水分蒸发为水蒸气随烟气进入除尘器6或脱硫塔2或排入大气中。团聚复合液中的各种盐分绝大部分随粉煤灰进入除尘器6被收集，极少部分进入脱硫塔2内（可忽略不计）。其中团聚复合溶液一方面可以抑制脱硫废水中的Cl离子活性，解决了脱硫废水在高温烟道4蒸发对高温烟道4及设备的腐蚀问题，另一方面可以团聚高温烟气中的SO₃或者其它颗粒物，以净化高温烟气。基于此情况，脱硝装置8后烟道内的空预器41就可以采用低成本材料Q355，防腐成本比较低。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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)

1.一种空气式脱硫废水浓缩装置，包括浓缩塔以及进气组件，所述浓缩塔具有脱硫废水进口与浓缩液出口，其特征在于：所述进气组件包括空气换热器、进气管路以及烟气管路，所述进气管路与所述烟气管路通过所述空气换热器进行热交换，所述进气管路的出气口与所述浓缩塔连通，所述烟气管路的进气口与高温烟道的除尘器的出口端连通，所述烟气管路的出气口与高温烟道的除尘器的进口端连通，所述浓缩塔的进气口具有多个，且绕所述浓缩塔的周向间隔分布。

2.如权利要求1所述的空气式脱硫废水浓缩装置，其特征在于：于所述浓缩塔内设置有可喷洒由所述脱硫废水进口进入所述浓缩塔内脱硫废水的喷洒装置，所述喷洒装置位于所述浓缩塔的进气口与所述浓缩塔的出气口之间。

3.如权利要求2所述的空气式脱硫废水浓缩装置，其特征在于：所述浓缩塔内设置有存液区，所述喷洒装置与所述存液区之间通过循环管路连通，所述存液区位于所述喷洒装置正下方，且所述浓缩塔的进气口位于所述存液区上方，所述浓缩液出口设置于所述存液区的底部。

4.如权利要求3所述的空气式脱硫废水浓缩装置，其特征在于：所述脱硫废水进口与所述存液区连通。

5.如权利要求2所述的空气式脱硫废水浓缩装置，其特征在于：所述喷洒装置包括至少两组喷嘴组件，各组所述喷嘴组件沿竖直方向间隔分布。

6.一种脱硫废水零排放系统，包括高温烟道以及脱硫塔，所述高温烟道与所述脱硫塔连接，其特征在于：还包括如权利要求1-5任一项所述的浓缩装置，所述脱硫塔的出液口与所述脱硫废水进口连通，所述浓缩液出口排出的浓缩后脱硫废水喷入所述高温烟道内，所述浓缩塔的出气口与所述脱硫塔的进气口连通。

7.如权利要求6所述的脱硫废水零排放系统，其特征在于：所述烟气管路两个端口均与所述高温烟道连通，且于所述烟气管路上设置有风机。

8.如权利要求6所述的脱硫废水零排放系统，其特征在于：还包括团聚复合剂制备装置，所述浓缩液出口排出的浓缩液通过三联箱导入所述团聚复合剂制备装置内，且所述团聚复合剂制备装置的出液口连接有喷枪，所述喷枪的喷口伸入所述高温烟道内。

9.如权利要求8所述的脱硫废水零排放系统，其特征在于：所述喷枪的喷口伸入所述除尘器之前的高温烟道内。

10.如权利要求6所述的脱硫废水零排放系统，其特征在于：所述浓缩塔为两组，两组所述浓缩塔之间并联设置。

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