CN114656086A - 基于余热法和冷冻法分盐的脱硫废水全资源化方法和系统 - Google Patents

基于余热法和冷冻法分盐的脱硫废水全资源化方法和系统 Download PDF

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Abstract

基于余热法和冷冻法分盐的脱硫废水全资源化方法和系统，属于高盐废水零排放及资源化利用技术领域。针对现状热电厂、钢铁厂等脱硫废水、高浓缩工艺废水等复杂工业高盐废水，利用各组分的不同温度条件下的溶解度不同，采用烟气余热等余热资源作为驱动热源，对高盐废水进一步浓缩，并首先对易于分盐的组分例如Na2SO4进行结晶分离；再通过冷冻法分离出高纯度十水Na2SO4结晶体；再分盐结晶出高纯度NaCl；残液则喷入烟气干化并由除尘器回收利用；污水蒸发后的二次蒸汽用于预热热网回水或工艺水并实现二次余热利用；二次凝结水则用作除盐水的原水、冷却塔补水等，热源成本接近于零，符合双碳目标下的大幅降低热能及燃料消耗的需要。

Description

基于余热法和冷冻法分盐的脱硫废水全资源化方法和系统
技术领域
本发明涉及基于余热法和冷冻法分盐的脱硫废水全资源化方法和系统，属于高盐废水零排放及资源化利用技术领域。
背景技术
燃煤火电厂、热源厂、煤化工厂、钢铁厂、水泥厂、化工厂等的大量排烟对环境造成污染，目前多采用湿法脱硫方式处理烟气，以减少NOx和SOx的排放，但又产出了脱硫废水，其脱硫废水的主要成分是CaSO4、Na2SO4、NaCl、NaNO3等杂盐，属于工业固废或危废；同时，现有火电厂的烟气排烟温度较高，存在着较大的能量回收潜力。目前脱硫废水处置方法主要包括蒸发塘结晶、蒸汽驱动蒸发结晶、烟道气喷雾干燥、脱硫废水引入除渣系统以及煤场喷洒等几种方式。但这些方案均属于污染物的转移，并非有效降低污染物对环境的潜在危害，并未实现脱硫废水中水与盐的资源化利用。
脱硫废水资源化主要在于回收脱硫废水中的盐和水。针对脱硫废水的NaCl和Na2SO4 等的盐回收，主要采用的分盐结晶方式为蒸发结晶和冷冻结晶方式。蒸发结晶一般采用外部蒸汽供热，而冷冻结晶一般只采用制冷机蒸发侧制冷。这种方式耗费了大量的蒸汽和电等高品位能源，导致清洁生产的成本过高，严重影响了推动循环经济发展的积极性。
与本专利相关的现有技术及存在问题分析如下。
(一)现有技术一的技术方案：CN205473131U公布了一种高浓盐水分质制盐装置。该分质制盐装置包括进水箱201、第一预换热器202、第一主换热器203、蒸发结晶器204、第二干燥器205、冷却塔206、制冷机207、冷冻结晶器208、浓缩结晶器209、第一干燥器210、冷凝器211、蒸馏水箱212、干化器213、第二预换热器214、第二主换热器215。该专利通过蒸发浓缩、冷冻结晶、浓缩结晶和干燥设备，实现了高纯度Na2SO4及NaCl结晶盐的制取，降低高浓盐水对环境的污染，实现了结晶盐的资源化利用。该方案参见附图2所示。
现有技术一的缺点如下：该方案利用闭式冷却塔以及螺杆式制冷机将浓缩液降温冷却至 -5℃，以芒硝形式分质提取Na2SO4，再利用冷凝水和150℃低压饱和蒸汽对母液进行进一步浓缩和结晶，制取NaCl结晶盐，实现浓缩液中盐的分离。然而，该专利利用闭式冷却塔和制冷机冷却浓缩液需耗费较大的压缩机、风机电耗，且利用150℃高温蒸汽作为驱动热源实现蒸发浓缩和结晶，存在热能利用品位不匹配问题，从而导致制冷机冷凝热等余热浪费，且设备的运行能耗高。
(二)现有技术二的技术方案：CN111068510A提供了一种脱硫废水分盐零排放协同烟气脱汞系统及方法，所述系统包括预处理和纳滤系统、氯盐溶液余热及烟道喷淋系统、硫酸盐溶液多效蒸馏系统和冷冻结晶系统。该方式通过纳滤装置实现脱硫废水盐分分离，利用氯盐溶液与热泵冷凝器换热，氯盐溶液喷淋至脱硝装置中实现脱汞，而通过蒸发浓缩和冷冻结晶装置，利用热泵蒸发器与硫酸盐换热，回收Na2SO4，实现脱硫废水资源化应用。该方案参见附图3所示。
其中，方案图中的各个编号名称如下：选择性催化还原脱硝装置301、空气预热器302、除尘器303、脱硫塔304、烟囱305、三联箱306、溶液增压泵增307、纳滤装置308、离心泵309、氯盐溶液主溶液阀310、冷凝器311、氯盐溶液旁路阀312、氯盐溶液事故水阀313、喷淋口314、硫酸盐溶液阀315、硫酸盐溶液预热器316、硫酸盐溶液加热器317、多效蒸馏系统318、硫酸盐溶液事故水阀319、硫酸盐冷冻结晶器320、压缩机321、膨胀阀322、事故水池323。
现有技术二的缺点如下：该专利利用纳滤膜实现Na2SO4和NaCl的分离，纳滤膜可实现一价离子和二价离子的分离，但由于对于高浓度废水，采用膜分离方式，容易造成膜结垢，使用稳定性较差，维护成本较高。除此之外，利用蒸汽及冷凝水进行硫酸盐溶液的加热浓缩，需耗费较多高品位蒸汽进行蒸发浓缩；从较高温度的浓缩母液降温至低温进行蒸发结晶，溶液温降较大，制冷系统制冷量较大，耗电量增加，存在着能量利用不合理的问题；本方案仅实现了Na2SO4盐的回收，且废盐溶液循环处理，会造成循环液中的Na2SO4盐浓度越来越高，增大纳滤膜的结垢风险。
(三)现有技术三的技术方案：CN205473131U公开了一种热泵低温分盐的废水处理装置，包括热泵、蒸发浓缩器、冷冻结晶器。废水进入蒸发浓缩器，利用热泵的冷凝器侧加热蒸发浓缩，而后进入冷冻结晶器，利用热泵的蒸发器侧冷冻降温废水，产生Na2SO4·10H2O晶体，利用离心机将Na2SO4·10H2O晶体与废水分离，分离出的母液进入NaCl蒸发结晶器，利用蒸发浓缩器产生的二次蒸汽做NaCl的蒸发结晶以及Na2SO4·10H2O的脱水提纯，剩余母液由泵重新送入蒸发浓缩器，与废水混合后进行蒸发浓缩。该方案参见附图4所示。
其中，方案图中的各个编号名称如下：热泵401、高温端411、低温端412、第一换热器 402A、第二换热器428、蒸发浓缩器403、升温腔431、废水入口432、第一输送管433、第一输送泵434、第二输送管435、第二输送泵436、第三输送管437、第三输送泵438、冷冻结晶器404、降温腔441、冷冻离心机405、固体出料口451、液体出料口452、Na2SO4蒸发结晶器406、Na2SO4蒸发结晶腔461、Na2SO4加热夹层462、第一冷凝水排出口463、Na2SO4 离心机407、液体出料口471、NaCl蒸发结晶器408、NaCl蒸发结晶腔481、NaCl加热夹层 482、第一冷凝水排出口483、NaCl离心机409、液体出料口491、NaCl釜底液排出口492。
现有技术三的缺点如下：该专利利用Na2SO4溶解度随温度降低显著降低，而NaCl溶解度随温度变化不显著的特点，在低温冷冻结晶析出Na2SO4，高温蒸发结晶析出NaCl，并利用热泵分别为蒸发和冷却过程提供冷量和热量。但由于废水蒸发浓缩所需的热量远大于废水降温冷量，仅采用热泵蒸发器提供冷量进行冷冻结晶时，采用热泵冷凝器无法提供适宜温度和足够的热量进行蒸发浓缩；另一方面，由于同时利用热泵的高温侧进行蒸发浓缩废水，低温侧进行冷冻结晶，浓缩和结晶过程耦合度高，难以实现独立控制；从较高温度的浓缩母液降温至低温进行蒸发结晶，溶液温降较大，对于制冷系统制冷量较大，耗电量增加，存在着能量利用不合理的问题。利用浓缩结晶产生的二次蒸汽直接加热蒸发废水，二次蒸汽需先将 NaCl加热、浓缩至饱和状态再进行结晶，同时进行Na2SO4热熔提纯结晶，二次蒸汽产生量难以满足两部分需求。由于高浓度废液的循环利用，势必造成循环中的废水浓度越来越高，对于蒸发浓缩和冷冻结晶设备均存在较大的结垢风险。因此该方案虽然利用热泵实现了低温分盐废水处理，但仅凭热泵冷凝器难以提供足够热量进行废水蒸发浓缩，热泵效率和盐产率都很低，需补充外部热源。
发明内容
针对现状热电厂、钢铁厂等脱硫废水、高浓缩工艺废水等复杂工业高盐废水，针对现有废水零排放技术的不足之处，本专利提出了一种利用烟气余热蒸发浓缩分盐和热泵冷冻分盐相结合的水盐热联产装置，利用各组分的不同温度条件下的溶解度不同，采用烟气余热等余热资源作为驱动热源，对高盐废水进一步浓缩，并首先对易于分盐的组分例如Na2SO4进行结晶分离；再通过冷冻法分离出高纯度十水Na2SO4结晶体；再分盐结晶出高纯度NaCl；残液则喷入烟气干化并由除尘器回收利用；污水蒸发后的二次蒸汽用于预热热网回水或工艺水并实现二次余热利用；二次凝结水则用作除盐水的原水、冷却塔补水等，实现电厂水、盐、热的协同回收及资源化利用，大幅度降低了废水处理成本，对于推动循环经济的发展具有优良的环保和经济效益。
本发明的具体描述是：基于余热法和冷冻法分盐的脱硫废水全资源化方法和系统，所述废水零排放及资源化方法和系统的系统组成包括：中低温烟气余热回收器1、烟道喷淋干化装置2、除尘器3、脱硫塔4、低温烟气余热回收器5、烟囱6、预浓缩设备7、第一蒸发结晶器8、回热器9、冷冻结晶器10、第二蒸发结晶器11、冷凝水收集设备12、热泵机组13、供热水泵14、热用户15；所述预浓缩设备7包含预处理装置71、单效或多效蒸发器72，所述第一蒸发结晶器8包括真空结晶器81、换热器82、循环泵83、晶浆过滤器84、二次蒸汽冷凝器85，所述冷冻结晶器10包括冷冻结晶室101、蒸发器102、循环泵103、晶浆过滤器104，所述第二蒸发结晶器11包括真空结晶器111、换热器112、循环泵113、第二晶浆过滤器114、第二二次蒸汽冷凝器115，所述冷凝水收集设备12包括真空泵121、储水罐122，所述热泵机组13包括压缩机131、冷凝器132、节流阀133和蒸发器102；所述脱硫塔4的脱硫废水排出口与预浓缩设备7的进料口相连，预浓缩设备7的出料口与第一蒸发结晶器8的进料口相连，第一蒸发结晶器8的出料口与回热器9的高温进料口相连，回热器9的高温出料口与冷冻结晶器10的原液进料口相连，冷冻结晶器10的浓缩液出料口与回热器9的低温进料口相连，回热器9的低温出料口与第二蒸发结晶器11的进料口相连，第二蒸发结晶器11的第二晶浆过滤器114的残液出口与烟道喷淋干化装置2的喷雾干化进料口相连，烟道喷淋干化装置2的烟气出口与除尘器3的烟气进口相通；除尘器3设置有干化固体a的排料口，所述晶浆过滤器84设置有Na2SO4晶体b的排料口，所述冷冻结晶器晶浆过滤器104设置有 Na2SO4·10H2O晶体c的排料口，所述第二蒸发结晶器第二晶浆过滤器114设置有NaCl晶体d的排料口；所述中低温烟气余热回收器1设置有烟气进、出口和载热介质进、出口，其中烟气出口与烟道喷淋干化装置2的烟气进口相通，烟道喷淋干化装置2的烟气出口与除尘器3的烟气进口相通、除尘器3的烟气出口与脱硫塔4的烟气进口相通，脱硫塔4的烟气出口与低温烟气余热回收器5的烟气进口相通，低温烟气余热回收器5的烟气出口与烟囱6的烟气进口相通，烟囱6的烟气出口与大气相通；所述热用户15的进水口与供热水泵14的出水口相连，热用户15的出水口分为两个干路，其中一个干路经阀门五16-5与供热水泵14的进水口相连，另一个干路经阀门六16-6后分别与低温烟气余热回收器5、第二二次蒸汽冷凝器115、第二回水支路依次流经所述热泵冷凝器132和二次蒸汽冷凝器85的低温侧进口相连，低温烟气余热回收器5的低温侧出口经阀门一16-1、第二二次蒸汽冷凝器115的低温侧出口经阀门四16-4、第二回水支路依次流经所述热泵冷凝器132的低温侧出口经阀门二16-2和二次蒸汽冷凝器85的低温侧出口经阀门三16-3分别与供热水泵14的进水口相连；所述中低温烟气余热回收器1的载热介质出口分别与第一蒸发结晶器换热器82的高温侧进口、第二蒸发结晶器换热器112的高温侧进口相连，第一蒸发结晶器换热器82的高温侧进口、第二蒸发结晶器换热器112的高温侧出口与中低温烟气余热回收器1的载热介质进口相连；第一蒸发结晶器真空结晶器81的二次蒸汽出口与二次蒸汽冷凝器85的蒸汽进口相连，第二蒸发结晶器真空结晶器111的二次蒸汽出口与第二二次蒸汽冷凝器115的蒸汽进口相连，二次蒸汽冷凝器85的冷凝水出口、第二二次蒸汽冷凝器115的冷凝水出口分别与冷凝水收集设备12的进水口相连。
热泵机组13的冷冻结晶器蒸发器102的制冷剂出口与压缩机131的制冷剂进口相连，压缩机131的制冷剂出口与冷凝器132的制冷剂进口相连，冷凝器132的制冷剂出口经节流阀133与冷冻结晶器蒸发器102的制冷剂进口相连。
中低温烟气余热回收器1采用烟气-水换热器结构或烟气-负压蒸汽换热器结构。
第一蒸发结晶器8、回热器9、冷冻结晶器10、第二蒸发结晶器11均采用颗粒防结垢或晶种法防结垢结构。
本发明的有益效果如下。
(1)采用烟气余热作为脱硫废水蒸发结晶的主体能源，可减少外部高温蒸汽的使用，减少高品位能源消耗。
(2)利用余热蒸发和热泵冷却联合分级结晶，实现了脱硫废水中Na2SO4、NaCl的分盐资源化以及冷凝水回收。根据不同温度下脱硫废水中Na2SO4、NaCl的溶解度差异，利用电厂烟气余热进行蒸发结晶，热泵蒸发器冷量进行冷冻结晶，实现了脱硫废水资源化利用，显著降低了脱硫废水资源化转化成本，并有效降低了污染物对环境的潜在危害。
(3)回收火电厂、热源厂、煤化工厂等的烟气低温余热进行供暖及预热工艺水。利用烟气余热、电热泵冷凝器侧排热量等加热供暖水及工艺水，有效的提高厂内热利用效率，降低了供热成本，扩大了供热规模。
(4)利用冷冻结晶后的低温溶液预冷第一蒸发浓缩结晶的高温溶液，可大幅度降低热泵的制冷量和运行能耗，实现品位的合理利用，解决了能量利用不匹配不合理的问题。
(5)利用热泵蒸发器进行冷冻结晶，烟气余热进行蒸发结晶，可实现浓缩和结晶过程的驱动源分离，避免各环节的相互耦合，降低了装置运行的控制难度。
实现上述脱硫废水的零排放及全资源化过程中，热源成本接近于零，从而实现整个水资源、盐资源的近零成本回收和持续运行，并通过余热分级利用实现节能环保一体化运行，扩大供热规模、并获得显著的经济效益，符合双碳目标下的大幅降低热能及燃料消耗的趋势。
附图说明
图1本发明的系统示意图，图2、3、4是现有技术的系统示意图。
图1、2、3、4中各部件编号与名称如下。
中低温烟气余热回收器1、烟道喷淋干化装置2、除尘器3、脱硫塔4、低温烟气余热回收器5、烟囱6、预浓缩设备7、预处理装置71、单效或多效蒸发器72、第一蒸发结晶器8、真空结晶器81、换热器82、循环泵83、晶浆过滤器84、二次蒸汽冷凝器85、回热器9、冷冻结晶器10、冷冻结晶室101、蒸发器102、循环泵103、晶浆过滤器104、第二蒸发结晶器 11、真空结晶器111、换热器112、循环泵113、第二晶浆过滤器114、第二二次蒸汽冷凝器 115、冷凝水收集设备12、真空泵121、储水罐122、热泵机组13、压缩机131、冷凝器132、节流阀133、供热水泵14、热用户15、阀门一16-1、阀门二16-2、阀门三16-3、阀门四16-4、阀门五16-5、阀门六16-6、干化固体a、Na2SO4晶体b、Na2SO4·10H2O晶体c、NaCl晶体d、进水箱201、第一预换热器202、第一主换热器203、蒸发结晶器204、第二干燥器205、冷却塔206、制冷机207、冷冻结晶器208、浓缩结晶器209、第一干燥器210、冷凝器211、蒸馏水箱212、干化器213、第二预换热器214、第二主换热器215、选择性催化还原脱硝装置301、空气预热器302、除尘器303、脱硫塔304、烟囱305、三联箱306、溶液增压泵增 307、纳滤装置308、离心泵309、氯盐溶液主溶液阀310、冷凝器311、氯盐溶液旁路阀312、氯盐溶液事故水阀313、喷淋口314、硫酸盐溶液阀315、硫酸盐溶液预热器316、硫酸盐溶液加热器317、多效蒸馏系统318、硫酸盐溶液事故水阀319、硫酸盐冷冻结晶器320、压缩机321、膨胀阀322、事故水池323、热泵401、高温端411、低温端412、第一换热器402A、第二换热器402B、蒸发浓缩器403、升温腔431、废水入口432、第一输送管433、第一输送泵434、第二输送管435、第二输送泵436、第三输送管437、第三输送泵438、冷冻结晶器 404、降温腔441、冷冻离心机405、固体出料口451、液体出料口452、Na2SO4蒸发结晶器 406、Na2SO4蒸发结晶腔461、Na2SO4加热夹层462、第一冷凝水排出口463、Na2SO4离心机407、液体出料口471、NaCl蒸发结晶器408、NaCl蒸发结晶腔481、NaCl加热夹层482、第一冷凝水排出口483、NaCl离心机409、液体出料口491、NaCl釜底液排出口492。
具体实施方式
图1是本发明的系统示意图和实施例。
本发明的具体实施例1如下。基于余热法和冷冻法分盐的脱硫废水全资源化方法和系统，其系统组成包括：中低温烟气余热回收器1、烟道喷淋干化装置2、除尘器3、脱硫塔4、低温烟气余热回收器5、烟囱6、预浓缩设备7、第一蒸发结晶器8、回热器9、冷冻结晶器10、第二蒸发结晶器11、冷凝水收集设备12、热泵机组13、供热水泵14、热用户15；所述预浓缩设备7包含预处理装置71、单效或多效蒸发器72，所述第一蒸发结晶器8包括真空结晶器81、换热器82、循环泵83、晶浆过滤器84、二次蒸汽冷凝器85，所述冷冻结晶器10包括冷冻结晶室101、蒸发器102、循环泵103、晶浆过滤器104，所述第二蒸发结晶器11包括真空结晶器111、换热器112、循环泵113、第二晶浆过滤器114、第二二次蒸汽冷凝器115，所述冷凝水收集设备12包括真空泵121、储水罐122，所述热泵机组13包括压缩机131、冷凝器 132、节流阀133和蒸发器102；所述脱硫塔4的脱硫废水排出口与预浓缩设备7的进料口相连，预浓缩设备7的出料口与第一蒸发结晶器8的进料口相连，第一蒸发结晶器8的出料口与回热器9的高温进料口相连，回热器9的高温出料口与冷冻结晶器10的原液进料口相连，冷冻结晶器10的浓缩液出料口与回热器9的低温进料口相连，回热器9的低温出料口与第二蒸发结晶器11的进料口相连，第二蒸发结晶器11的第二晶浆过滤器114的残液出口与烟道喷淋干化装置2的喷雾干化进料口相连，烟道喷淋干化装置2的烟气出口与除尘器3的烟气进口相通；除尘器3设置有干化固体a的排料口，所述晶浆过滤器84设置有Na2SO4晶体b 的排料口，所述冷冻结晶器晶浆过滤器104设置有Na2SO4·10H2O晶体c的排料口，所述第二蒸发结晶器第二晶浆过滤器114设置有NaCl晶体d的排料口；所述中低温烟气余热回收器1设置有烟气进、出口和载热介质进、出口，其中烟气出口与烟道喷淋干化装置2的烟气进口相通，烟道喷淋干化装置2的烟气出口与除尘器3的烟气进口相通、除尘器3的烟气出口与脱硫塔4的烟气进口相通，脱硫塔4的烟气出口与低温烟气余热回收器5的烟气进口相通，低温烟气余热回收器5的烟气出口与烟囱6的烟气进口相通，烟囱6的烟气出口与大气相通；所述热用户15的进水口与供热水泵14的出水口相连，热用户15的出水口分为两个干路，其中一个干路经阀门五16-5与供热水泵14的进水口相连，另一个干路经阀门六16-6后分别与低温烟气余热回收器5、第二二次蒸汽冷凝器115、第二回水支路依次流经所述热泵冷凝器132和二次蒸汽冷凝器85的低温侧进口相连，低温烟气余热回收器5的低温侧出口经阀门一16-1、第二二次蒸汽冷凝器115的低温侧出口经阀门四16-4、第二回水支路依次流经所述热泵冷凝器132的低温侧出口经阀门二16-2和二次蒸汽冷凝器85的低温侧出口经阀门三 16-3分别与供热水泵14的进水口相连；所述中低温烟气余热回收器1的载热介质出口分别与第一蒸发结晶器换热器82的高温侧进口、第二蒸发结晶器换热器112的高温侧进口相连，第一蒸发结晶器换热器82的高温侧进口、第二蒸发结晶器换热器112的高温侧出口与中低温烟气余热回收器1的载热介质进口相连；第一蒸发结晶器真空结晶器81的二次蒸汽出口与二次蒸汽冷凝器85的蒸汽进口相连，第二蒸发结晶器真空结晶器111的二次蒸汽出口与第二二次蒸汽冷凝器115的蒸汽进口相连，二次蒸汽冷凝器85的冷凝水出口、第二二次蒸汽冷凝器 115的冷凝水出口分别与冷凝水收集设备12的进水口相连。
热泵机组13的冷冻结晶器蒸发器102的制冷剂出口与压缩机131的制冷剂进口相连，压缩机131的制冷剂出口与冷凝器132的制冷剂进口相连，冷凝器132的制冷剂出口经节流阀 133与冷冻结晶器蒸发器102的制冷剂进口相连。
中低温烟气余热回收器1采用烟气-水换热器结构或烟气-负压蒸汽换热器结构。
第一蒸发结晶器8、回热器9、冷冻结晶器10、第二蒸发结晶器11均采用颗粒防结垢或晶种法防结垢结构。
上述实施例的运行参数优选范围如下。
脱硫废水流程：以某600MW电厂为例，脱硫塔4喷淋烟气产生的废水排放量18t/h，废水含氯化钠和硫酸钠的比例为1.5:1.13。经过预处理设备71除去脱硫废水中的硬度离子，重金属离子，此时，脱硫废水主要成分为NaCl和Na2SO4。脱硫废水流经单效或多效蒸发器72 后，溶液中的Na2SO4浓度接近饱和，废水温度降低至60℃，脱硫废水与循环料液混合进入第一蒸发结晶器8，被循环蒸汽加热，并在真空蒸发器中蒸发81，蒸发温度为50℃，出料被晶浆过滤器84过滤，产生Na2SO4晶体。
50℃脱硫废水清液进入回热器9与冷冻结晶器10的10℃出料换热，实现预冷却，与循环料液混合进入冷冻结晶器10，被制冷剂冷却至10℃，进入冷冻结晶室101结晶，由于Na2SO4 溶解度在10-50℃范围受温度影响较大，NaCl溶解度影响不大，因此结晶主要为Na2SO4·10H2O，出料被晶浆过滤器104过滤，产生Na2SO4·10H2O晶体。
10℃脱硫废水清液进入回热器6实现预热后，与循环料液混合进入第二蒸发结晶器11，此时溶液中的NaCl浓度接近饱和，被循环加热，并在真空蒸发器81中蒸发，蒸发温度为50℃，出料被晶浆过滤器114过滤，产生NaCl晶体。
剩余排出的高浓度残液较少，喷雾干化后进入其后的除尘器3回收干化固体a，可直接进入烟道喷淋设备1喷淋至烟气中，排出的高浓度残液，喷雾干化后进入其后的除尘器3回收干化固体a。
制冷剂流程。电热泵机组运行过程为：冷媒进入压缩机131被压缩升压后变为高温高压蒸汽，再进入冷凝器132，冷凝放热液化为60℃高压制冷剂，释放的热量被用于将供暖水从 40℃加热至45℃，再经由节流阀133降压为0℃低压液态制冷剂，进入蒸发器102中，以吸收脱硫废水的热量，并将脱硫废水降温至10℃进行结晶，可产生Na2SO4·10H2O。蒸发器102输出的冷媒蒸气进入131压缩机中，完成电热泵机组冷媒循环。
烟气流程。以某600MW电厂为例，空预器出口烟气温度为120-150℃，流经中低温烟气余热回收器1，换热后的烟气流经烟道喷淋设备2，蒸发第二蒸发结晶器11排出的高浓度残液，喷雾干化后进入其后的除尘器3回收干化固体a，烟气温度降低至90℃，然后烟气流经脱硫塔喷淋4，产生脱硫废水，烟气温度降低至50-55℃，然后烟气流经低温烟气余热回收器5，加热供热回水，将水从40℃加热至45℃，最后烟气送至烟囱6排出。
供暖水流程。供热回水从热用户15流出后，分为一路回水干路和一路旁通水路，一路回水干路分为四路回水支路：第一路回水支路供热回水进入低温烟气余热回收器3，从40℃加热至45℃；第二路回水支路进入电热泵机组13的冷凝器132，与冷凝温度为60℃的制冷剂进行换热，从40℃加热至45℃；第三路回水支路进入第一蒸发结晶器8的二次蒸汽冷凝器85，吸收50℃二次蒸汽的冷凝热，从40℃加热至45℃；第四路回水支路进入第二蒸发结晶器11的二次蒸汽冷凝器115，吸收50℃的二次蒸汽冷凝热，从40℃加热至45℃；旁通水路，上设阀门五16-5，可通过控制阀门16-5的开度，调节旁通水路流量，控制回水水量，进而实现热回收热量。五路供热回水并联连接混合，由供热水泵14一同送至热用户15供暖，供水干路上设阀门六16-6，四路回水支路分别设有阀门一16-1，阀门二16-2，阀门三16-3，阀门四16-4，可通过独立调节阀门开度，控制水量和热回收热量。
需要说明的是，本发明提出了基于余热法和冷冻法分盐的脱硫废水全资源化方法和系统的技术实现方式，并给出了如何实现上述目的的具体实施方法、流程和实施装置，而按照此一总体解决方案可有不同的具体实施措施和不同结构的具体实施装置，上述具体实施方式仅仅是其中的一种而已，任何其它类似的简单变形的实施方式，例如采用采用不同的换热器结构，某些污水处理设备及余热利用设备及流程的前后次序等的简单改变；或进行普通专业人士均可想到的变形方式等，或者将该技术方式以相同或相似的结构应用于不同高盐废水种类，或者从不同于中低温烟气的其它低品位余热资源进行取热，或者热泵形式改变等类似应用场合，均落入本专利的保护范围。

Claims (4)

1.基于余热法和冷冻法分盐的脱硫废水全资源化方法和系统，其特征在于，所述废水零排放及资源化方法和系统的系统组成包括：中低温烟气余热回收器（1）、烟道喷淋干化装置（2）、除尘器（3）、脱硫塔（4）、低温烟气余热回收器（5）、烟囱（6）、预浓缩设备（7）、第一蒸发结晶器（8）、回热器（9）、冷冻结晶器（10）、第二蒸发结晶器（11）、冷凝水收集设备（12）、热泵机组（13）、供热水泵（14）、热用户（15）；所述预浓缩设备（7）包含预处理装置（71）、单效或多效蒸发器（72），所述第一蒸发结晶器（8）包括真空结晶器（81）、换热器（82）、循环泵（83）、晶浆过滤器（84）、二次蒸汽冷凝器（85），所述冷冻结晶器（10）包括冷冻结晶室（101）、蒸发器（102）、循环泵（103）、晶浆过滤器（104），所述第二蒸发结晶器（11）包括真空结晶器（111）、换热器（112）、循环泵（113）、第二晶浆过滤器（114）、第二二次蒸汽冷凝器（115），所述冷凝水收集设备（12）包括真空泵（121）、储水罐（122），所述热泵机组（13）包括压缩机（131）、冷凝器（132）、节流阀（133）和蒸发器（102）；所述脱硫塔（4）的脱硫废水排出口与预浓缩设备（7）的进料口相连，预浓缩设备（7）的出料口与第一蒸发结晶器（8）的进料口相连，第一蒸发结晶器（8）的出料口与回热器（9）的高温进料口相连，回热器（9）的高温出料口与冷冻结晶器（10）的原液进料口相连，冷冻结晶器（10）的浓缩液出料口与回热器（9）的低温进料口相连，回热器（9）的低温出料口与第二蒸发结晶器（11）的进料口相连，第二蒸发结晶器（11）的第二晶浆过滤器（114）的残液出口与烟道喷淋干化装置（2）的喷雾干化进料口相连，烟道喷淋干化装置（2）的烟气出口与除尘器（3）的烟气进口相通；除尘器（3）设置有干化固体（a）的排料口，所述晶浆过滤器（84）设置有Na2SO4晶体（b）的排料口，所述冷冻结晶器晶浆过滤器（104）设置有Na2SO4·10H2O晶体（c）的排料口，所述第二蒸发结晶器第二晶浆过滤器（114）设置有NaCl晶体（d）的排料口；所述中低温烟气余热回收器（1）设置有烟气进、出口和载热介质进、出口，其中烟气出口与烟道喷淋干化装置（2）的烟气进口相通，烟道喷淋干化装置（2）的烟气出口与除尘器（3）的烟气进口相通、除尘器（3）的烟气出口与脱硫塔（4）的烟气进口相通，脱硫塔（4）的烟气出口与低温烟气余热回收器（5）的烟气进口相通，低温烟气余热回收器（5）的烟气出口与烟囱（6）的烟气进口相通，烟囱（6）的烟气出口与大气相通；所述热用户（15）的进水口与供热水泵（14）的出水口相连，热用户（15）的出水口分为两个干路，其中一个干路经阀门五（16-5）与供热水泵（14）的进水口相连，另一个干路经阀门六（16-6）后分别与低温烟气余热回收器（5）、第二二次蒸汽冷凝器（115）、第二回水支路依次流经所述热泵冷凝器（132）和二次蒸汽冷凝器（85）的低温侧进口相连，低温烟气余热回收器（5）的低温侧出口经阀门一（16-1）、第二二次蒸汽冷凝器（115）的低温侧出口经阀门四（16-4）、第二回水支路依次流经所述热泵冷凝器（132）的低温侧出口经阀门二（16-2）和二次蒸汽冷凝器（85）的低温侧出口经阀门三（16-3）分别与供热水泵（14）的进水口相连；所述中低温烟气余热回收器（1）的载热介质出口分别与第一蒸发结晶器换热器（82）的高温侧进口、第二蒸发结晶器换热器（112）的高温侧进口相连，第一蒸发结晶器换热器（82）的高温侧进口、第二蒸发结晶器换热器（112）的高温侧出口与中低温烟气余热回收器（1）的载热介质进口相连；第一蒸发结晶器真空结晶器（81）的二次蒸汽出口与二次蒸汽冷凝器（85）的蒸汽进口相连，第二蒸发结晶器真空结晶器（111）的二次蒸汽出口与第二二次蒸汽冷凝器（115）的蒸汽进口相连，二次蒸汽冷凝器（85）的冷凝水出口、第二二次蒸汽冷凝器（115）的冷凝水出口分别与冷凝水收集设备（12）的进水口相连。
2.如权利要求1所述的基于余热法和冷冻法分盐的脱硫废水全资源化方法和系统，其特征在于所述的热泵机组（13）的冷冻结晶器蒸发器（102）的制冷剂出口与压缩机（131）的制冷剂进口相连，压缩机（131）的制冷剂出口与冷凝器（132）的制冷剂进口相连，冷凝器（132）的制冷剂出口经节流阀（133）与冷冻结晶器蒸发器（102）的制冷剂进口相连。
3.如权利要求1所述的基于余热法和冷冻法分盐的脱硫废水全资源化方法和系统，其特征在于所述的中低温烟气余热回收器（1）采用烟气-水换热器结构或烟气-负压蒸汽换热器结构。
4.如权利要求1所述的基于余热法和冷冻法分盐的脱硫废水全资源化方法和系统，其特征在于所述的第一蒸发结晶器（8）、回热器（9）、冷冻结晶器（10）、第二蒸发结晶器（11）均采用颗粒防结垢或晶种法防结垢结构。
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