CN209322504U - 一种脱硫废水资源化处理系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种脱硫废水资源化处理系统，其相邻两级蒸发单元的蒸汽通路和浓缩废水通路依次连通；冷凝器的壳程设置在末级蒸发单元的蒸发排出通路上，以回收蒸汽冷凝水；冷凝器的管程连通冷源，以输出热水回收热量；保温沉降器连通设置在首级蒸发单元的浓缩废水排出口通路上，其底部具有石膏回收口；乏汽预热器的管程连通设置在首级蒸发单元的废水流入通路上，其壳程连通设置在末级蒸发单元的至冷凝器之间的蒸汽通路上。应用本方案，可直接进行脱硫废水浓缩回收处理，大大节省了系统运行产生的处理成本，在满足环保排放要求的基础上，为提升脱硫废水的资源化利用提供了可靠保障，具体较好的经济性。

Description

一种脱硫废水资源化处理系统

技术领域

本实用新型涉及废水处理技术领域，具体涉及一种脱硫废水资源化处理系统。

背景技术

随着经济社会发展与资源、环境约束的矛盾日益突出，环境保护面临越来越严峻的挑战。众所周知，工业窑炉、火电、水泥、钢铁等工业生产过程中燃料燃烧产生的粉尘和有害气体排入大气中，是造成空气污染的主要因素之一。因此，净化工业生产过程中的有害污染物质是防治大气污染、改善环境质量的主要措施。例如，湿法脱硫装置便是广泛应用的一种重要环保设备，其中，脱硫废水零排放越来越多地被关注。

现有技术中，脱硫废水零排放主流路线是“预处理(软化)+浓缩减量 +蒸发结晶/烟气余热蒸发”，该工艺的总运行费用高达100～120元/吨，废水处理成本巨大，其中废水软化成本占据总运行成本的60％～80％，特别是，软化预处理将造成大量污泥的产生。

另外，现有一种采用热法浓缩技术的典型浓缩减量方法，受其自身机理的限制，其最终产物为石膏和大量结晶盐的混合物，夹杂的结晶盐直接影响石膏品质，无法实现有效的资源化利用。

有鉴于此，亟待另辟蹊径针对现有脱硫废水零排放技术进行优化设计，以在满足环保排放要求的基础上，能够降低处理成本，有效提升脱硫废水的资源再利用。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种脱硫废水资源化处理系统，该系统直接进行脱硫废水浓缩回收处理，可节省三联箱预处理和软化处理可能产生的运行成本，在满足环保排放要求的基础上，为提升脱硫废水的资源化利用提供了可靠保障。

本实用新型提供的脱硫废水资源化处理系统，包括至少两级蒸发单元、冷凝器、保温沉降器和乏汽预热器；其中，相邻两级蒸发单元的蒸汽通路和浓缩废水通路依次连通；所述冷凝器的壳程设置在末级所述蒸发单元的蒸发排出通路上，以回收蒸汽冷凝水；所述冷凝器的管程连通冷源，以输出热水回收热量；所述保温沉降器连通设置在首级所述蒸发单元的浓缩废水排出口通路上，其底部具有石膏回收口；所述乏汽预热器的管程连通设置在首级蒸发单元的废水流入通路上，其壳程连通设置在末级所述蒸发单元的至所述冷凝器之间的蒸汽通路上。

优选地，所述蒸发单元包括具有蒸汽排出口的分离器、加热室和循环泵，所述加热室的管程分别与所述分离器的进液口和出液口连通，所述循环泵设置在所述加热室的管程上游侧，以建立具有浓缩废水排出口的蒸发废水循环。

优选地，相邻两级所述蒸发单元之间的浓缩废水通路上设置有第一流量调节阀。

优选地，还包括：气液分离器，各级所述蒸发单元的所述加热室的壳程及所述冷凝器的壳程依次连通，并与所述气液分离器的进口连通；所述气液分离器的液体回收口可用于输出冷凝水；真空泵，与所述气液分离器的排气口连通，以将分离气体排至系统外部。

优选地，所述乏汽预热器的壳程还与末级所述蒸发单元的所述加热室的壳程连通。

优选地，所述乏汽预热器的壳程与末级所述蒸发单元的所述加热室的壳程的连通通路上设置有第二流量调节阀。

优选地，所述气液分离器与所述真空泵之间的气体通路上设置有第三流量调节阀。

优选地，末级所述蒸发单元的浓缩废水排出口通过出料泵与稠厚器连通。

优选地，所述稠厚器底部的固液混合物出口通过过滤装置回收硫酸镁，所述稠厚器上部的液体出口通过母液罐回到二级循环管。

优选地，脱硫废水通过进料泵输送至所述乏汽预热器的管程。

针对现有技术，本实用新型提供的脱硫废水资源化处理系统设置有至少两级蒸发单元，以充分高效地进行废水浓缩；其中，在首级蒸发单元的浓缩废水排出口通路上连通设置有保温沉降器，经首级浓缩的脱硫废水在保温沉降器内得以沉降分离，上清液流至下级蒸发单元继续蒸发浓缩，通过底部石膏回收口可将沉积污泥输送至石膏脱水机，由于本方案在蒸发过程上游端进行石膏回收处理，最先析出的硫酸钙晶体中无结晶盐的夹杂，可确保石膏品质；同时，在首级蒸发单元的废水流入通路上设置乏汽预热器，利用末级蒸发单元的二次蒸汽对进入系统的脱硫废水进行预热，余热利用达到节能作用。与现有技术相比，本实用新型具有如上有益技术效果：

首先，脱硫废水直接进行浓缩回收处理，无需采用三联箱进行脱硫废水的预处理，且无需进行软化处理就可进入蒸发系统，大大节省了脱硫废水的处理成本，石膏产品质较好，无结晶盐夹杂，可最大限度的提升资源化利用程度；利用蒸发末级热量进行脱硫废水的预热，在满足环保排放要求的基础上，进一步提升了节能效果，具有较好的经济性。

其次，在本实用新型的优选方案中，相邻两级蒸发单元之间的浓缩废水通路上设置有第一流量调节阀，以根据系统运行状况调节浓缩废水的输送，确保各级蒸发单元发挥最佳效能。

第三，在本实用新型的另一优选方案中，各级蒸发单元加热室的壳程及冷凝器的壳程依次连通，利用真空泵建立可达成良好蒸发效果的有效真空；另外，气液分离器还可将冷凝水进行回收利用，符合资源化利用的设计趋势要求。

第四，在本实用新型的又一优选方案中，乏汽预热器的壳程还与末级蒸发单元加热室的壳程连通，形成对上级真空度的良好控制；具体地，根据实际运行工况，可利用该通路上设置的第二流量调节阀进行控制；同理，在气液分离器与真空泵之间的气体通路上设置有第三流量调节阀，同样根据实际运行工况控制相应的真空度调节机能，如此设置，整体上确保系统安全可靠地运行。

最后，末级蒸发单元的浓缩废水排出口通过出料泵与稠厚器连通，以回收硫酸镁。这里，含氯化合物溶解度高，利用过滤装置回收硫酸镁的过程中无法有效析出，由此可获得品质较高的硫酸镁，能够进一步提升资源化利用程度。

附图说明

图1为具体实施方式所述脱硫废水资源化处理系统的原理图。

图中：

一级蒸发单元1、一级分离室1-1、一级加热室1-2、一级循环泵1-3、二级蒸发单元2、二级分离室2-1、二级加热室2-2、二级循环泵2-3、进料泵3、乏汽预热器4、超声波换能器5、保温沉降器6、冷凝器7、气液分离器8、真空泵9、出料泵10、稠厚器11、母液罐12、母液回流泵13、过滤装置14、第一流量调节阀15、第二流量调节阀16、第三流量调节阀17。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

本实施方式提供的脱硫废水资源化处理系统，其核心在于取消了进行预处理的三联箱和软化装置，通过多级蒸发单元进行充分有效浓缩，在蒸发过程上游端进行石膏回收处理，以提升资源化利用程度，在满足环保排放要求的基础上，具有较好的节能效果。不失一般性，本实施方式以图1 中所示两级蒸发单元作为基本描述主体，应当理解，该蒸发单元的效级设置非本申请的核心发明点所在，并未构成对本申请核心方案的限制。

请参见图1，该图示出了本实施方式所述脱硫废水资源化处理系统的原理简图。

图中所示，该脱硫废水资源化处理系统依次设置一级蒸发单元1和二级蒸发单元2，两级蒸发单元的蒸汽通路和浓缩废水通路依次连通，由此随着脱硫废水在各级蒸发单元间流动，蒸汽携带的热量依次发挥蒸发浓缩作用。

可以理解的是，本实施方式以二级蒸发单元作为优选进行示例性说明，蒸发单元的具体效级设定，可根据电厂等不同应用场合的匹配要求进行选择，以最大化的提高蒸发浓缩效果。沿脱硫废水的处理路径依次为首级蒸发单元、中间级蒸发单元和末级蒸发单元；当然，二级蒸发单元中仅包括首级蒸发单元(一级蒸发单元1)和末级蒸发单元(二级蒸发单元2)。

其中，乏汽预热器4的管程连通设置在一级蒸发单元1(首级所述蒸发单元)的废水流入通路上，其壳程连通设置在二级蒸发单元2(末级所述蒸发单元)的至冷凝器7之间的蒸汽通路上。如此设置，利用末级蒸发单元的二次蒸汽对进入系统的脱硫废水进行预热，余热利用达到节能作用。本方案中，未经三联箱处理的脱硫废水通过进料泵3输送至乏汽预热器4 的管程，大大降低系统运行成本，具有较好的经济性。

其中，乏汽预热器4布置超声波换能器5，作为常规的高频振动装置，超声波换能器5可对称地设置于管程内换热器的筒壁上，具体可对称设置一组或多组，具有较好的防垢除垢作用。

同时，本方案可有效回收蒸发排出通路中的水分，如图所示，冷凝器 7的壳程设置在二级蒸发单元2(末级所述蒸发单元)的蒸发排出通路上，以回收蒸汽冷凝水，如图所示，该冷凝器7的管程连通至气液分离器8，进行冷凝水的回收利用；其中，冷凝器7的管程连通冷源，冷源介质在管程内流动过程中与排出气体进行热交换，回收热量后可输出热水再利用，可进一步有效节能。

其中，保温沉降器6连通设置在一级蒸发单元1(首级所述蒸发单元) 的浓缩废水排出口通路上，其底部具有石膏回收口。通过底部石膏回收口可将沉积污泥输送至石膏脱水机，由于石膏回收处理在蒸发过程上游端进行，硫酸钙晶体析出过程中无结晶盐的夹杂，可确保石膏品质中。

这里，每个蒸发单元均由分离器、加热室和循环泵构成，加热室的管程分别与分离器的进液口和出液口连通，通过设置在加热室的管程上游侧的循环泵建立具有蒸发废水循环。其中，蒸发单元的蒸汽排出口设置在分离器的上部，浓缩废水排出口设置在蒸发废水循环管路上。

如图所示，两级蒸发单元之间的浓缩废水通路上设置有第一流量调节阀15，系统运行过程中，当二级蒸发单元2的二级分离室2-1内的液位降低至工作阈值时，启动并加大第一流量调节阀15的流量，由此，根据系统运行状况调节浓缩废水持续稳定地在系统内流动，确保各级蒸发单元发挥最佳效能。

另外，本方案中一级蒸发单元1的一级加热室1-2和二级蒸发单元2 的二级加热室2-2加热室的壳程，及冷凝器7的壳程依次连通，并与气液分离器8的进口连通，通过气液分离器8的液体回收口实现冷凝水的回收和利用。为了获得较佳的浓缩蒸发效果，采用真空泵9与气液分离器8的排气口连通，将分离气体排至系统外部。具体地，利用真空泵9建立有效真空，以便各级加热室获得良好蒸发效果。

作为优选，乏汽预热器4的壳程还与二级蒸发单元2的二级加热室2-2 壳程连通，形成对上级真空度的良好控制。进一步地，乏汽预热器4的壳程与二级加热室2-2的壳程的连通通路上设置有第二流量调节阀16。具体地，根据实际运行工况，可利用该通路上设置的第二流量调节阀16进行调节控制。

同样地，为了更合理地进行系统控制，还可以在气液分离器8与真空泵9之间的气体通路上设置有第三流量调节阀17，同样根据实际运行工况控制相应的真空度调节机能，如此设置，整体上确保系统安全可靠地运行。

此外，本系统还能够有效回收二级循环水和硫酸镁。如图所示，二级蒸发单元2的浓缩废水排出口通过出料泵10与稠厚器11连通，以回收二级循环水和硫酸镁。具体地，稠厚器11底部的固液混合物出口通过过滤装置14回收农用硫酸镁，且稠厚器11上部的液体出口通过母液罐12回收二级循环水，在母液回流泵13的作用下可回到二级循环管继续蒸发浓缩。

下面简要说明该脱硫废水资源化处理系统工作流程：

首先，未经三联箱处理的脱硫废水通过进料泵3进入乏汽预热器4，由二级分离室2-1产生的二次蒸汽预热后进入一级分离室1-1，脱硫废水经由乏汽预热器利用末级低温蒸汽(50-60℃)进行废水预热；来自外部提供的蒸汽进入一级加热室1-2，通过间壁式换热加热脱硫废水，脱硫废水在一级循环泵1-3的作用下进入一级加热室1-2，受热后流回一级分离室1-1，过程中在真空泵9的作用下蒸发；接下来，初步蒸发的废水再次经过一级循环泵1-3进入一级加热室1-2受热后，在一级分离室1-1蒸发，由此往复循环加热蒸发，废水得到浓缩。

然后，浓缩的脱硫废水进入保温沉降器6沉降分离，上清液在压力的作用下自流到二级分离室2-1，底部污泥通过污泥输送泵的作用下进入石膏脱水机(图中未示出)，石膏产品得于资源化利用。

接下来，一级分离室1-1废水蒸发过程中产生的二次蒸汽，通过管道进入二级加热室2-2的壳程进一步加热废水，进入二级分离室2-1的废水在二级循环泵2-3的作用下进入二级加热室2-2，受热后在真空泵9作用产生的负压下流回二级分离室2-1蒸发分离，与一级单元蒸发浓缩机理相同，废水在二级单元可以得到进一步浓缩。

最后，二级分离室2-1的二次蒸汽经由乏汽预热器4、冷凝器7，依次冷凝后得到冷凝水进入气液分离罐8，冷凝水可回用于工艺用水，得于资源化利用。二级浓缩后的脱硫废水经过出料泵10进入稠厚器11，上部液体溢流至母液罐12，在母液回流泵13的作用回到二级循环管继续蒸发浓缩。其中，稠厚器11底部固液混合物进入过滤系统14，滤液为浓水，可通过烟道喷射做后续处理，固体为农用一水硫酸镁，可对外销售，进一步资源化利用。

基于本方案，取某燃煤电厂烟气湿法脱硫废水进行中试，具体如下。

其中，脱硫废水水质如下表所示：

序号	项目	单位	参数
				1	pH	-	5.94
2	TDS	mg/L	33982
				3	含固量	％	4
4	Ca<sup>2+</sup>	mg/L	119
				5	Mg<sup>2+</sup>	mg/L	5029
6	Cl<sup>-</sup>	mg/L	9002
				7	SO<sub>4</sub><sup>2-</sup>	mg/L	8678

采用本发明方法处理该脱硫废水，建立相应的中试平台(包括一级和二级两个蒸发单元)，处理量为100kg/h，提供的外界蒸汽温度为95℃的饱和蒸汽，蒸汽的输入量为56kg/h，步骤如下：

1)从脱硫塔的废水旋流器出来的脱硫废水(不经过三联箱处理)，在进料泵3作用下经过乏汽预热器4加热到50-60℃后进入一级分离室1-1，在一级循环泵的作用下进入一级加热器加热到85℃后返回到一级分离室 1-1，在真空泵9作用产生的负压下于一级分离室1-1内闪蒸蒸发浓缩，浓缩后的浆液进入保温沉降器6，上部液体进入二级分离室2-1进一步蒸发浓缩，底部污泥通过污泥输送泵进入石膏脱水机。

其中，石膏检测数据如下：

从上述表格数据可以看出，含有固体的脱硫废水经过一级浓缩后回收的石膏品质并未发生变化。

一级分离室1-1产生的二次蒸汽通过管道进入二级加热室，保温沉降器的上部液体进入二级分离室2-1，在二级循环泵的作用下在二级加热室受热到76℃返回到二级分离室2-1闪蒸分离，二次蒸汽依次通过乏汽预热器、冷凝器冷凝回收；浓缩后的浆液通过出料泵进入稠厚器，稠厚器上部液体溢流通过母液回流泵回到二级循环管，底部污泥通过过滤系统后得到粉状农用一水硫酸镁，得于资源化回收利用，其检测数据如下：

二级分离室2-1形成的二次蒸汽，进入乏汽预热器4和冷凝器7冷凝后进入气液分离器8，以及在一级加热室1－2和二级加热室2－2冷凝水也将进入气液分离器8，最终冷凝水用作循环水回用。

其中，检测数据如下：

特别说明的是，本方案中提供脱硫废水资源化处理系统中的部件构成非本申请的核心发明点所在，本领域技术人员可以基于系统功能要求进行选定，故本文不再赘述。

以上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，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.脱硫废水资源化处理系统，其特征在于，包括：

至少两级蒸发单元，相邻两级蒸发单元的蒸汽通路和浓缩废水通路依次连通；

冷凝器，其壳程设置在末级所述蒸发单元的蒸发排出通路上，以回收蒸汽冷凝水；所述冷凝器的管程连通冷源，以输出热水回收热量；

保温沉降器，连通设置在首级所述蒸发单元的浓缩废水排出口通路上，其底部具有石膏回收口；

乏汽预热器，其管程连通设置在首级蒸发单元的废水流入通路上，其壳程连通设置在末级所述蒸发单元的至所述冷凝器之间的蒸汽通路上。

2.根据权利要求1所述的脱硫废水资源化处理系统，其特征在于，所述蒸发单元包括具有蒸汽排出口的分离器、加热室和循环泵，所述加热室的管程分别与所述分离器的进液口和出液口连通，所述循环泵设置在所述加热室的管程上游侧，以建立具有浓缩废水排出口的蒸发废水循环。

3.根据权利要求2所述的脱硫废水资源化处理系统，其特征在于，相邻两级所述蒸发单元之间的浓缩废水通路上设置有第一流量调节阀。

4.根据权利要求3所述的脱硫废水资源化处理系统，其特征在于，还包括：

气液分离器，各级所述蒸发单元的所述加热室的壳程及所述冷凝器的壳程依次连通，并与所述气液分离器的进口连通；所述气液分离器的液体回收口可用于输出冷凝水；

真空泵，与所述气液分离器的排气口连通，以将分离气体排至系统外部。

5.根据权利要求4所述的脱硫废水资源化处理系统，其特征在于，所述乏汽预热器的壳程还与末级所述蒸发单元的所述加热室的壳程连通。

6.根据权利要求5所述的脱硫废水资源化处理系统，其特征在于，所述乏汽预热器的壳程与末级所述蒸发单元的所述加热室的壳程的连通通路上设置有第二流量调节阀。

7.根据权利要求4至6中任一项所述的脱硫废水资源化处理系统，其特征在于，所述气液分离器与所述真空泵之间的气体通路上设置有第三流量调节阀。

8.根据权利要求7所述的脱硫废水资源化处理系统，其特征在于，末级所述蒸发单元的浓缩废水排出口通过出料泵与稠厚器连通。

9.根据权利要求8所述的脱硫废水资源化处理系统，其特征在于，所述稠厚器底部的固液混合物出口通过过滤装置回收硫酸镁，所述稠厚器上部的液体出口通过母液罐回到二级循环管。

10.根据权利要求9所述的脱硫废水资源化处理系统，其特征在于，脱硫废水通过进料泵输送至所述乏汽预热器的管程。