CN211339161U - 一种旁路蒸发工艺实现脱硫废水零排放的处理装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种旁路蒸发工艺实现脱硫废水零排放的处理装置，该装置包括依次连通的废水预处理单元、废水浓缩单元和浓浆调质单元；废水预处理单元用于对脱硫废水进行预处理，初步降低脱硫废水中的含固量；废水浓缩单元用于将预处理过的脱硫废水与烟气接触换热，脱硫废水中的一部分水分随烟气带出系统，脱硫废水浓缩成废水浓浆；浓浆调质单元用于调节废水浓浆pH；所述废水浓缩单元包括蒸发塔，流通来自废水预处理单元的废水和来自脱硫系统吸收塔入口的烟气；所述蒸发塔内从下至上分为浆液储存区、浆液浓缩区、气‑液换热区和除雾区。本实用新型的有益效果为：本实用新型装置结构及工艺操作条件简单，抗冲击负荷能力高，运行稳定，管理简便。

Description

一种旁路蒸发工艺实现脱硫废水零排放的处理装置

技术领域

本实用新型属于废水处理技术领域，具体涉及一种旁路蒸发工艺实现脱硫废水零排放的处理装置。

背景技术

我国绝大多数燃煤电厂采用石灰石-石膏湿法脱硫技术脱除烟气中的SO₂。在石灰石-石膏湿法脱硫系统中，多通过排废水的方式控制吸收塔循环浆液中的Cl^-、TDS和酸性不溶物等有害物质的浓度，一方面缓解对脱硫设备的腐蚀，另一方面改善浆液品质，实现高效脱硫。

石灰石-石膏湿法脱硫废水的杂质主要来自烟气、脱硫用的石灰石和脱硫工艺水，其主要成分为悬浮物、重金属离子及高浓度溶解盐等。常规脱硫废水处理采用中和、絮凝、沉淀的出力工艺，主要去除废水中的重金属和悬浮物。然而，处理后的废水由于含有高浓度的溶解盐，如不进行深度处理，则处理后的脱硫废水只能排放，无法回用；只有经过深度处理后的脱硫废水才可回收再利用，实现零排放。

随着水资源的日益紧张和环保要求的日趋严格，火电厂作为用水、排水大户，实现全厂废水零排放以节约用水已十分必要。随着《火电厂污染防治可行技术指南》的正式实施，除脱硫废水外的各类废水经处理后基本实现了“一水多用，梯级利用”。因此，实现废水零排放的关键是实现脱硫废水零排放。

目前石灰石-石膏湿法脱硫废水零排放工艺主要有蒸发结晶工艺、烟道蒸发工艺及旁路蒸发工艺，其中

1、蒸发结晶工艺：该工艺一般采用深度预处理(化学沉淀+絮凝、沉淀+过滤)去除悬浮物、硬度后，再采用膜浓缩对高含盐废水进行浓缩减量，剩余的高盐分浓水进行蒸发结晶。整个工艺过程中，脱硫废水中的悬浮物及化学沉淀作为脱水泥饼进行填埋处置，脱硫废水中的溶解盐通过蒸发结晶转化为结晶盐；脱硫废水中的水分除部分随脱水泥饼带出系统，其余全部回用。该工艺工艺流程复杂，运行管理难度大；一次投资成本高，运行成本高；实际运行工况与设计工况差别较大，系统适应性差。

2、烟道蒸发工艺：该工艺一般是对脱硫废水进行简单的预处理(主要是去除悬浮物)后，通过雾化喷嘴将脱硫废水喷入主烟道内，通过高温烟气蒸发将脱硫废水中的水分随烟气带走，脱硫废水中的溶解盐转化成结晶盐进入除尘系统被捕捉。该工艺对雾化喷嘴的依赖性较大，如果雾化效果不好、或者烟气流场变化，液滴就会在烟道壁上形成结垢体，会影响设备的运行，严重时则需要停机清理。而该工艺中的雾化喷嘴直接安装在主烟道上，通常也需要停机才能检修。

3、旁路蒸发工艺：旁路蒸发工艺一般从除尘器后引出一路烟气，在旁路蒸发塔中与脱硫废水进行直接的接触换热后，脱硫废水中的水分随烟气带走返回主烟道，废水中的悬浮固体、溶解盐等随浓浆输送至脱水系统进行脱水后形成泥饼，泥饼可外运进行处理。该工艺受脱硫废水来水悬浮物浓度变化幅度较大的影响，浓浆及脱水系统故障率高、蒸发塔系统效率变化大、系统运行稳定性差；蒸发塔的换热效率受塔内气流均布状况影响较大；蒸发塔中的废水的pH较低，如不进行处理，则脱水后的泥饼将按危废归类，处理成本高昂。

对比目前三种主流的脱硫废水零排放工艺，旁路蒸发工艺具有工艺流程相对简单、运行管理简便、系统适应性强且对主系统影响小等优点。为了进一步提高旁路蒸发工艺的适用性，有必要对现有的旁路蒸发工艺进行改进。

发明内容

本实用新型的目的在于，针对现有技术的不足，提供一种旁路蒸发工艺实现脱硫废水零排放的处理装置，解决现有旁路蒸发工艺中存在的蒸发塔换热效率低、浓浆及脱水系统受脱硫废水来水悬浮物浓度影响导致的故障率高、蒸发塔系统效率变化大、系统所产生的固废处理成本高昂等一些列技术问题。

本实用新型采用的技术方案为：一种旁路蒸发工艺实现脱硫废水零排放的处理装置，该装置包括依次连通的废水预处理单元、废水浓缩单元和浓浆调质单元；废水预处理单元用于对脱硫废水进行预处理，初步降低脱硫废水中的含固量；废水浓缩单元用于将预处理过的脱硫废水与烟气接触换热，脱硫废水中的一部分水分随烟气带出系统，脱硫废水浓缩成废水浓浆；浓浆调质单元用于调节废水浓浆pH；所述废水浓缩单元包括蒸发塔，蒸发塔内从下至上分为浆液储存区、浆液浓缩区、气-液换热区和除雾区；所述浆液储存区与浓浆调质单元连通；所述浆液浓缩区设置废水入口，与废水预处理单元连通；所述气-液换热区设置烟气入口，通过浓缩系统增压风机与脱硫系统入口烟道连通；所述气-液换热区内还设设置多孔筛板和喷淋装置，喷淋装置经循环管道、循环泵与浆液浓缩区连通；所述除雾区设有除雾器；所述蒸发塔的顶部设有烟气出口，通过烟道与脱硫系统连通。

按上述方案，所述蒸发塔中的多孔筛板可采用均匀开孔或异型开孔，其材质为合金、PP、FRP。

按上述方案，所述蒸发塔的浆液储存区设置脉冲悬浮搅拌装置，由脉冲悬浮及浆液排出泵提供动力，脉冲悬浮搅拌装置材质为合金、PP、FRP。

按上述方案，所述废水预处理单元包括分离设备，分离设备为重力沉降分离设备或离心沉淀分离设备。

按上述方案，所述浓浆调质单元包括浓浆调质箱，浓浆调质箱上设石灰石浆液管道接口，用于接收来源于脱硫系统的石灰石浆液。

按上述方案，所述蒸发塔除雾区的除雾器上游和下游均设置冲洗水装置，冲洗水装置通过管道与脱硫系统连通。

按上述方案，所述蒸发塔浆液储存区通过脉冲悬浮及浆液排出泵与浓浆调质箱连通。

按上述方案，在废水预处理单元和废水浓缩单元之间设置废水储存分配单元，废水储存分配单元包括废水缓冲箱，废水缓冲箱通过管道与沉淀反应器连通；废水缓冲箱通过废水泵与蒸发塔浆液浓缩区连通。

按上述方案，在浓浆调质单元后设置浓浆脱水单元，浓浆脱水单元包括脱水机，浓浆调质箱通过脱水机给料泵与脱水机连通，脱水机滤液出口通过管道与蒸发塔浆液浓缩区连通。

本实用新型的有益效果为：

(1)本实用新型关键设备采用带多孔筛板的蒸发塔，对蒸发塔内烟气气流进行强制整流，同时延长气-液接触时间，显著提高蒸发塔换热效率；

(2)本实用新型设置废水预处理单元，降低了旁路蒸发工艺实现脱硫废水零排放的处理装置中废水含固量，从而降低了整个装置中污泥负荷过高导致的装置故障率高、装置效率受来水悬浮物浓度变化影响产生大幅度变化及装置产生的固废处理成本高昂等一系列的技术问题；

(3)本实用新型与脱硫系统有机结合，合理充分的利用脱硫系统配置，提高装置运行稳定性，降低装置一次投资及运行成本，节能降耗效果明显；

(4)本实用新型装置结构及工艺操作条件简单，抗冲击负荷能力高，运行稳定，管理简便。

附图说明

图1为本实用新型一个具体实施例的结构示意图。

图中：1、预沉淀反应器；2、预沉淀浓浆返回泵；3、废水缓冲箱；4、废水泵；5、浓缩系统增压风机；6、蒸发塔；7、多孔筛板；8、喷淋装置；9、除雾器；10、循环泵；11、脉冲悬浮及浆液排出泵；12、脉冲悬浮搅拌装置；13、浓浆调质箱；14、浓浆调质箱搅拌器；15、脱水机给料泵；16、脱水机。

具体实施方式

为了更好地理解本实用新型，下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步地描述。

图1中各字母分别表示为：A–脱硫废水，B–预沉淀浓浆，C–脱水泥饼，D–脱硫系统来烟气，E–系统排放烟气，F–脱硫系统来石灰石浆液，G–除雾器冲洗水。

如图1所示的旁路蒸发工艺实现脱硫废水零排放的处理装置，包括废水预处理单元、废水储存分配单元、废水浓缩单元和废水后处理单元。废水预处理单元作为废水浓缩单元的前置处理装置，用于降低进入废水浓缩单元的脱硫废水的含固量，废水预处理单元产生的浓浆直接返回脱硫系统。废水储存分配单元储存预处理单元的来水，并使其均质均量后分配到后续单元。废水浓缩单元中预处理过的脱硫废水与烟气接触换热，脱硫废水中的一部分水分随烟气带出系统，脱硫废水浓缩成废水浓浆。废水后处理单元由浓浆调质单元和浓浆脱水单元组成，浓浆调质单元中，往废水浓浆中加入石灰石浆液，调节废水浓浆pH。

浓浆脱水单元用于将调质后的废水浓浆进行脱水，脱水后的废水浓浆变成泥饼排出系统。

优选地，所述废水预处理单元包括预沉淀反应器1，预沉淀反应器1的废水入口与脱硫系统连通；预沉淀反应器1底部的浓浆出口通过预沉淀浓浆返回泵18与脱硫系统连通；预沉淀反应器1的废水出口通过管道与废水储存分配单元连通。预沉淀反应器1接收来自脱硫系统的脱硫废水A，脱硫废水A经预沉淀反应器1处理后，预沉淀浓浆B通过预沉淀浓浆返回泵18返回脱硫系统，上清液进入废水缓冲箱3，经废水泵4输送至蒸发塔6。本实用新型中，所述预沉淀反应器1包括重力沉降分离设备和离心沉淀分离设备。

优选地，所述废水储存分配单元包括废水缓冲箱3和废水泵4，废水缓冲箱3的进水口通过管道与预沉淀反应器1的废水出口连通；废水缓冲箱3通过废水泵4与废水浓缩单元连通，废水缓冲箱3中储存的废水通过废水泵4输送至废水浓缩单元。

优选地，所述废水浓缩单元包括浓缩系统增压风机5、蒸发塔6、循环泵10和脉冲悬浮及浆液排出泵11；所述蒸发塔6内从下至上分为浆液储存区、浆液浓缩区、气-液换热区和除雾区，所述浆液储存区设置脉冲悬浮搅拌装置12，通过管道与脉冲悬浮及浆液排出泵11连通，所述脉冲悬浮及浆液排出泵11还通过管道与浓浆调质单元连通；所述浆液浓缩区不设搅拌装置，浆液中的悬浮物及结晶盐通过重力作用进入浆液储存区，所述浆液浓缩区分别通过管道与废水储存分配单元连通、与循环泵10入口连通；所述气-液换热区从下往上依次设置多孔筛板7和喷淋层8，所述喷淋层8通过管道与循环泵10出口连通；浓缩系统增压风机5入口通过烟道与脱硫系统连通，其出口通过烟道与位于蒸发塔6气-液换热区的烟气入口连通；所述除雾区设置除雾器9，除雾器9上下分别设置冲洗水装置，冲洗水装置通过管道与脱硫系统连通；除雾区顶部设有烟气出口，通过烟道与脱硫系统连通。

在蒸发塔6内，脱硫系统来烟气D经浓缩系统增压风机5增压后进入蒸发塔6，依次穿过多孔筛板7、喷淋层8，与喷淋层8形成的喷雾充分换热后，再经除雾器9去除雾滴后排出，从废水浓缩系统排出的烟气E为低温饱和湿烟气。经过预处理后的脱硫废水进入蒸发塔6后，与蒸发塔6内的浆液一起，经循环泵10加压输送至喷淋层8形成喷雾，自上而下穿过多孔筛板7与烟气D换热后落入蒸发塔浆液池，如此循环。随着烟气带走水分，废水在蒸发塔6中不断浓缩，蒸发塔6中浆液悬浮物浓度和溶解固体浓度逐渐提高，并由于重力作用聚集在浓缩浆液区下层，当浓缩到一定程度后，通过脉冲悬浮及浆液排出泵11排出蒸发塔。蒸发塔6顶部设置除雾器9，用于去除排出的烟气中携带的液滴，除雾器9定期冲洗防止结垢，冲洗水直接进入废水浓缩系统，冲洗除雾器9的冲洗水G由脱硫系统提供，无需专门设置除雾器冲洗水系统。

本实用新型中，脉冲悬浮搅拌装置12的材质为合金、PP或FRP。所述多孔筛板7主要用于均布气流、延长气-液接触换热时间，提高蒸发塔6换热效率；多孔筛板7其板面均匀开孔或异型开孔，其材质为合金、PP或FRP。进一步优化，喷淋层8采用双面碳钢衬胶/FRP/合金材质。进一步优化，本实施例中，除雾器9采用屋脊式除雾器或平板除雾器。进一步优化，本实施例中，浓缩系统增压风机5采用离心风机。

优选地，浓浆调质单元包括浓浆调质箱13，所述浓浆调质箱13废水入口通过脉冲悬浮及浆液排出泵11与废水浓缩单元连通；所述浓浆调质箱13上设石灰石浆液入口，石灰石浆液用于调节浓浆pH；所述浓浆调质箱13内设置浓浆调质箱搅拌器14，用于混合浓浆和石灰石浆液，并防止浆液沉积。本实施例中，采用脱硫系统石灰石浆液进行浓浆调质，不单独设置调质所需系统和设备。

优选地，浓浆脱水系统包括脱水机给料泵15和脱水机16，所述脱水机给料泵15入口通过管道与浓浆调质箱13连通，脱水机给料泵15的出口通过管道与脱水机16连通。本实施例中，脱水机给料泵15采用变频单螺杆泵；脱水机16采用板框压滤机。浓浆调质后，经脱水机给料泵15输送至脱水机16进行脱水，脱水后的泥饼C被拖运至填埋场填埋处理。

本实用新型的工作原理为：

1、来自脱硫系统的脱硫废水A进入预沉淀反应器1内沉降分离，产生的浓浆B经预沉淀浓浆返回泵2返回至脱硫系统，沉淀后含固量降低的废水进入废水缓冲箱3中储存。

2、废水缓冲箱3储存中储存的废水通过废水泵4进入蒸发塔6的浆液浓缩区，经循环泵10加压并由喷淋装置8形成喷雾喷出；来自脱硫系统吸收塔入口的烟气D经增压风机5增压后进入蒸发塔6中，依次穿过多孔筛板7和喷淋装置8，与废水形成的喷雾逆流接触换热后，转化成低温饱和湿烟气E，并经除雾器9去除雾滴后，排出蒸发塔6并返回脱硫系统；废水与烟气换热后，一部分的水蒸气被烟气带走，蒸发塔6中减少的废水由储存在废水缓冲箱3中的废水通过废水泵4补充；废水在蒸发塔6中不断的浓缩，废水悬浮固体(TSS)浓度和溶解固体(TDS)浓度不断增大；当蒸发塔6中废水密度达到预设值后，通过脉冲悬浮及浆液排出泵将废水浓浆排出至浓浆调质单元。

3、浓缩后的废水浓浆进入浓浆调质箱13，加入石灰石浆液调节废水浓浆的pH后被送至脱水机16脱水，废水中的悬浮固体和溶解固体均转化为固态脱水污泥被运至填埋场处理；脱水机16产生的滤液再次返回至蒸发塔6进行二次处理，最终实现脱硫废水零排放。

最后应说明的是，以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，但是凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种旁路蒸发工艺实现脱硫废水零排放的处理装置，其特征在于，该装置包括依次连通的废水预处理单元、废水浓缩单元和浓浆调质单元；废水预处理单元用于对脱硫废水进行预处理，初步降低脱硫废水中的含固量；废水浓缩单元用于将预处理过的脱硫废水与烟气接触换热，脱硫废水中的一部分水分随烟气带出系统，脱硫废水浓缩成废水浓浆；浓浆调质单元用于调节废水浓浆pH；所述废水浓缩单元包括蒸发塔，蒸发塔内从下至上分为浆液储存区、浆液浓缩区、气-液换热区和除雾区；所述浆液储存区与浓浆调质单元连通；所述浆液浓缩区设置废水入口，与废水预处理单元连通；所述气-液换热区设置烟气入口，通过浓缩系统增压风机与脱硫系统入口烟道连通；所述气-液换热区内还设置多孔筛板和喷淋装置，喷淋装置经循环管道、循环泵与浆液浓缩区连通；所述除雾区设有除雾器；所述蒸发塔的顶部设有烟气出口，通过烟道与脱硫系统连通。

2.如权利要求1所述的旁路蒸发工艺实现脱硫废水零排放的处理装置，其特征在于，所述蒸发塔中的多孔筛板可采用均匀开孔或异型开孔，其材质为合金、PP、FRP。

3.如权利要求1所述的旁路蒸发工艺实现脱硫废水零排放的处理装置，其特征在于，所述蒸发塔的浆液储存区设置脉冲悬浮搅拌装置，由脉冲悬浮及浆液排出泵提供动力，脉冲悬浮搅拌装置材质为合金、PP、FRP。

4.如权利要求1所述的旁路蒸发工艺实现脱硫废水零排放的处理装置，其特征在于，所述废水预处理单元包括分离设备，分离设备为重力沉降分离设备或离心沉淀分离设备。

5.如权利要求1所述的旁路蒸发工艺实现脱硫废水零排放的处理装置，其特征在于，所述浓浆调质单元包括浓浆调质箱，浓浆调质箱上设石灰石浆液管道接口，用于接收来源于脱硫系统的石灰石浆液。

6.如权利要求1所述的旁路蒸发工艺实现脱硫废水零排放的处理装置，其特征在于，所述蒸发塔除雾区的除雾器上游和下游均设置冲洗水装置，冲洗水装置通过管道与脱硫系统连通。

7.如权利要求1所述的旁路蒸发工艺实现脱硫废水零排放的处理装置，其特征在于，所述蒸发塔浆液储存区通过脉冲悬浮及浆液排出泵与浓浆调质箱连通。

8.如权利要求1所述的旁路蒸发工艺实现脱硫废水零排放的处理装置，其特征在于，在废水预处理单元和废水浓缩单元之间设置废水储存分配单元，废水储存分配单元包括废水缓冲箱，废水缓冲箱通过管道与沉淀反应器连通；废水缓冲箱通过废水泵与蒸发塔浆液浓缩区连通。

9.如权利要求1所述的旁路蒸发工艺实现脱硫废水零排放的处理装置，其特征在于，在浓浆调质单元后设置浓浆脱水单元，浓浆脱水单元包括脱水机，浓浆调质箱通过脱水机给料泵与脱水机连通，脱水机滤液出口通过管道与蒸发塔浆液浓缩区连通。

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