CN101851041A - 一种脱硫废水深化处理实现零排放的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种脱硫废水深化处理实现零排放的方法和装置。所述装置包括依次连接的废液储槽、预热器、脱气器、I效蒸发器、II效蒸发器、III效蒸发器、IV效蒸发器、离心机、给料机、振动流化床干燥机、中间料仓和包装机。所述方法包括将脱硫废水预热、脱气；经四级蒸发后送入离心机进行固液分离，干燥。本发明的优点是：装置简单、成本低。

Description

一种脱硫废水深化处理实现零排放的方法和装置

技术领域

本发明公开了一种脱硫废水深化处理实现零排放的方法和装置，用于对电厂及冶炼厂等经预处理后的脱硫废水进行深化处理，实现废水零排放，属于脱硫废水深化处理方法技术领域。

背景技术

我国是世界上最大的煤炭生产和消费国，煤炭在中国能源结构中的比例高达76.2％，我国排放的SO₂90％均来自于燃煤。SO₂的排放造成的酸雨污染对我国农作物、森林和人体健康等方面造成了巨大损害。

烟气湿法脱硫(石灰石/石膏法)是目前使用中最广泛的一种烟气脱硫法。该过程中产生的脱硫废水来源于吸收塔排放水。目前电厂对脱硫废水预处理主要是调节pH值、去除悬浮物和重金属，预处理后的脱硫废水可在烟气脱硫系统中循环使用，但随着循环次数的增多，脱硫废水中的SO₄ ²-，Ca²⁺，Cl-浓度相应升高，因此，预处理系统需排放一定的脱硫废水来保证脱硫废水中离子浓度在饱和状态以下。预处理后排放的脱硫废水中SO₄ ²-，Ca²⁺，Cl^-等离子的含量较高，排入自然水环境会造成水体和土壤的盐碱化。所以目前预处理后脱硫废水主要用于干灰调湿和煤场喷水，其影响一是用于干灰调湿使粉煤灰失去生产建材的价值，只能用于修路或者抛弃堆放，二是用于煤场喷水后，燃烧后部分氯离子又回到浆液中，导致脱硫系统排放更多的脱硫废水，造成二次污染源。

目前，对于预处理后的脱硫废水进行深化处理的方法主要有两种：

第一种：反渗透浓缩法。这种方法由于膜对进水水质的特殊要求，需对进水进行预处理，包括浊度、结构物质、COD等，系统复杂，且回收水水质差，废水不能完全回收，需有地方吸纳。设备布置占地面积大。

第二种：冲膜机械再压缩浓缩法，目前，世界上使用此类处理方法的厂家采用二效蒸发，即第一效为浓缩效，第二效为结晶蒸发效，热源都采用以电驱动的机械蒸汽压缩机压缩本效的二次蒸汽，提高二次蒸汽的品质再循环蒸发，基本能实现零排放。但该套设备价格极其昂贵，设备投资成本大。该系统中使用的蒸汽压缩机技术在国内不够成熟，目前国内尚无使用国产机械蒸汽压缩机，进行该处理方法的实例。

发明内容

本发明的目的是提供一种设备简单、成本低的脱硫废水深化处理实现零排放的方法和装置。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是提供一种脱硫废水深化处理实现零排放的装置，其特征在于，包括依次连接的废液储槽、预热器、脱气器、I效蒸发器、II效蒸发器、III效蒸发器、IV效蒸发器、离心机、给料机、振动流化床干燥机、中间料仓和包装机；从I效蒸发器开始，前一效蒸发器的蒸汽出口连接后一效蒸发器的蒸汽入口，IV效蒸发器的蒸汽出口连接表面冷凝器的入口，表面冷凝器的不凝气出口经由水环式真空泵连接分离器，分离器的气体出口连通大气，表面冷凝器的冷凝水出口和分离器的液体出口连接冷凝水罐，从I效蒸发器开始，前一效蒸发器的冷凝水出口连接后一效蒸发器的冷凝水入口，IV效蒸发器的冷凝水出口连接冷凝水罐，冷凝水罐连接废液储槽，振动流化床干燥机连接加热器，加热器连接送风机，振动流化床干燥机的废气出口依次连接旋风分离器、布袋除尘器和引风机，引风机的出口连通大气。

所述的I效蒸发器、II效蒸发器和III效蒸发器为管式降膜蒸发器。

所述的IV效蒸发器为强制循环蒸发器。

本发明还提供了采用上述装置的脱硫废水深化处理实现零排放的方法，其特征在于，具体步骤为：

第一步：将脱硫废水的pH值调节为6.5-7.5，将含总浓度为2-4wt％的硫酸钙和氯化钙的脱硫废水输入废液储槽，在废液储槽内加入硫酸钙晶种和氯化钙晶种，加入的每种晶种的量为脱硫废水总重量的0.1％，经预热器加热到80-120℃，进入脱气器进行脱气；

第二步：将脱气后的脱硫废水依次进入I效蒸发器、II效蒸发器、III效蒸发器和IV效蒸发器进行逐级蒸发，蒸发效率为3.5kg水/kg蒸汽，逐级蒸发后得到硫酸钙和氯化钙的总浓度为60-70wt％的浓缩液；I效蒸发器采用0.1-0.3MPa的新鲜蒸汽作为热源，II效蒸发器、III效蒸发器和IV效蒸发器采用前一效蒸发器产生的二次蒸汽作为热源，IV效蒸发器产生的二次蒸汽送往表面冷凝器进行冷凝，不凝气由水环式真空泵抽出，经分离器分离后，废汽排空；从I效蒸发器开始，前一效蒸发器产生的冷凝水靠压差自流到后一效蒸发器内进行闪蒸，IV效蒸发器产生的冷凝水排出进入冷凝水罐，与表面冷凝器中的冷凝水和分离器分离出的液体混合后，加入到废液储槽作为预处理的补充水使用；

第三步、从IV效蒸发器中出来的浓缩液送入离心机进行固液分离，将液体返回到IV效蒸发器进行循环蒸发，将固体通过给料机送往振动流化床干燥机进行干燥，振动流化床干燥机采用送风机送入的经加热器加热的空气作为热源，物料干燥后含水率为4wt％，将干燥后的物料经由中间料仓暂存后用包装机包装；振动流化床干燥机的尾气依次经过旋风分离器和布袋除尘器后，由引风机排出。

本发明的优点是：(1)本发明中I-III效蒸发器采用了管式降膜蒸发器，在管式降膜蒸发器中，废水在加热面形成的液膜很薄，不到1mm，这种蒸发器具有以下优点：传热系数高；汽化表面积大，蒸发时不容易夹带，二次蒸汽质量高；蒸发发生在液膜的表面，这样也适用于有少量结晶的场合；没有静压力引起的温差损失。(2)本发明中采用的设备全部为成熟可靠的国产化设备。(3)采用加“晶种”的防垢措施。废水在蒸发以前，确保废水中存在大量与晶体相近的“晶种”，例如硫酸钙。然后废水送入蒸发器，废水在蒸发过程中，其中的硫酸钙析出，由于存在大量“晶种”，析出的硫酸钙将在“晶种”表面生产，从而避免在加热面产生结垢，确保蒸发器的长期正常运行。(4)本发明中IV效蒸发器选用强制循环蒸发器，在IV效蒸发器中，废水浓度提高很大，氯化钙、硫酸钙等无机盐开始大量析出。对于强制循环蒸发器，工作时由于加热管保持一定的静压头，这样废水在加热管内不出现蒸发，从而避免晶体在加热管内析出。另外，在设计强制循环泵流量时，考虑了废水加热管内具有一定的流速，一般在2.2m/s左右，这样这些带有大量晶体的废水在加热管内流动时，起到了除垢作用。

附图说明

图1为脱硫废水深化处理四效蒸发系统示意图；

图2为脱硫废水深化处理盐干燥系统示意图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

实施例

一种脱硫废水深化处理实现零排放的装置，由四效蒸发系统和盐干燥系统组成。如图1所示，为脱硫废水深化处理四效蒸发系统示意图。所述的四效蒸发系统由废液储槽1、第一预热器2、第二预热器3、第三预热器4、第四预热器5、脱气器6、I效蒸发器7、II效蒸发器8、III效蒸发器9、IV效蒸发器10、表面冷凝器12、水环式真空泵13、分离器14和冷凝水罐15组成。如图2所示，为脱硫废水深化处理盐干燥系统示意图。所述的盐干燥系统由离心机16、给料机17、振动流化床干燥机18、中间料仓19、包装机20、旋风分离器21、布袋除尘器22、引风机23、加热器24和送风机25组成。废液储槽1、预热器、脱气器6、I效蒸发器7、II效蒸发器8、III效蒸发器9、IV效蒸发器10、离心机16、给料机17、振动流化床干燥机18、中间料仓19和包装机20依次连接；从I效蒸发器7开始，前一效蒸发器的蒸汽出口连接后一效蒸发器的蒸汽入口，IV效蒸发器10的蒸汽出口连接表面冷凝器12的入口，表面冷凝器12的不凝气出口经由水环式真空泵13连接分离器14，分离器14的气体出口连通大气，表面冷凝器12的冷凝水出口和分离器14的液体出口连接冷凝水罐15，从I效蒸发器7开始，前一效蒸发器的冷凝水出口连接后一效蒸发器的冷凝水入口，IV效蒸发器10的冷凝水出口连接冷凝水罐15，冷凝水罐15连接废液储槽1，振动流化床干燥机18连接加热器24，加热器24连接送风机25，振动流化床干燥机18的废气出口依次连接旋风分离器21、布袋除尘器22和引风机23，引风机23的出口连通大气。所述的I效蒸发器7、II效蒸发器8和III效蒸发器9为管式降膜蒸发器。所述的IV效蒸发器10为强制循环蒸发器。

上述装置的脱硫废水深化处理方法如下：

第一步：将脱硫废水的pH值调节为6.5-7.5，将含总浓度为3wt％的硫酸钙和氯化钙的脱硫废水输入废液储槽1，在废液储槽1内加入硫酸钙和氯化钙晶种，加入的每种晶种的量为脱硫废水总重量的0.1％，经预热器加热到100℃，进入脱气器6进行脱气；

第二步：将脱气后的脱硫废水依次进入I效蒸发器7、II效蒸发器8、III效蒸发器9和IV效蒸发器10进行逐级蒸发，蒸发效率为3.5kg水/kg蒸汽，逐级蒸发后得到硫酸钙和氯化钙的总浓度为65wt％的浓缩液；I效蒸发器7采用0.2MPa的新鲜蒸汽作为热源，II效蒸发器8、III效蒸发器9和IV效蒸发器10采用前一效蒸发器产生的二次蒸汽作为热源，IV效蒸发器10产生的二次蒸汽送往表面冷凝器12进行冷凝，不凝气由水环式真空泵13抽出，经分离器14分离后，废汽排空；从I效蒸发器7开始，前一效蒸发器产生的冷凝水靠压差自流到后一效蒸发器内进行闪蒸，IV效蒸发器10产生的冷凝水排出进入冷凝水罐15，与表面冷凝器12中的冷凝水和分离器14分离出的液体混合后，加入到废液储槽1作为预处理的补充水使用；

第三步、从IV效蒸发器10中出来的浓缩液送入离心机16进行固液分离，经离心机16分离出来的硫酸钙、氯化钙等无机盐晶体含水量大约为18％，将液体返回到IV效蒸发器10进行循环蒸发，将固体通过给料机17送往振动流化床干燥机18进行干燥，振动流化床干燥机18采用送风机25送入的经加热器24加热的空气作为热源，物料干燥后含水率为4wt％，将干燥后的物料经由中间料仓19暂存后用包装机20包装；振动流化床干燥机18的尾气依次经过旋风分离器21和布袋除尘器22后，由引风机23排出。

以前的脱硫废水深化处理技术全部从国外引进，费用较高。采用本工艺路线，可以大大降低投资成本，所有设备均为国内成熟设备。

附：60MW电站脱硫废水深化处理设计数据

进效量(kg/h)	26316	加热蒸汽温度(℃)	120
				进料温度(℃)	30	加热蒸汽流量kg/h	7674
进效浓度％DS	3	末效泛汽温度(℃)	52
				出液温度(℃)	82	总蒸发水量kg/h	25000
总固形物量Kg/h	789.48	蒸发效率kg水/kg汽	3.26
				出液浓度％DS	60-70	实际蒸发水量kg/h	25000

Claims (4)

1.一种脱硫废水深化处理实现零排放的装置，其特征在于，包括依次连接的废液储槽(1)、预热器、脱气器(6)、I效蒸发器(7)、II效蒸发器(8)、III效蒸发器(9)、IV效蒸发器(10)、离心机(16)、给料机(17)、振动流化床干燥机(18)、中间料仓(19)和包装机(20)；从I效蒸发器(7)开始，前一效蒸发器的蒸汽出口连接后一效蒸发器的蒸汽入口，IV效蒸发器(10)的蒸汽出口连接表面冷凝器(12)的入口，表面冷凝器(12)的不凝气出口经由水环式真空泵(13)连接分离器(14)，分离器(14)的气体出口连通大气，表面冷凝器(12)的冷凝水出口和分离器(14)的液体出口连接冷凝水罐(15)，从I效蒸发器(7)开始，前一效蒸发器的冷凝水出口连接后一效蒸发器的冷凝水入口，IV效蒸发器(10)的冷凝水出口连接冷凝水罐(15)，冷凝水罐(15)连接废液储槽(1)，振动流化床干燥机(18)连接加热器(24)，加热器(24)连接送风机(25)，振动流化床干燥机(18)的废气出口依次连接旋风分离器(21)、布袋除尘器(22)和引风机(23)，引风机(23)的出口连通大气。

2.如权利要求1所述的脱硫废水深化处理实现零排放的装置，其特征在于，所述的I效蒸发器(7)、II效蒸发器(8)和III效蒸发器(9)为管式降膜蒸发器。

3.如权利要求1所述的脱硫废水深化处理实现零排放的装置，其特征在于，所述的IV效蒸发器(10)为强制循环蒸发器。

4.一种采用权利要求1所述装置的脱硫废水深化处理实现零排放的方法，其特征在于，具体步骤为：

第一步：将脱硫废水的pH值调节为6.5-7.5，将总浓度为2-4wt％的硫酸钙和氯化钙的脱硫废水输入废液储槽(1)，在废液储槽(1)内加入硫酸钙晶种和氯化钙晶种，加入的每种晶种的量为脱硫废水总重量的0.1％，经预热器加热到80-120℃，进入脱气器(6)进行脱气；

第二步：将脱气后的脱硫废水依次进入I效蒸发器(7)、II效蒸发器(8)、III效蒸发器(9)和IV效蒸发器(10)进行逐级蒸发，蒸发效率为3.5kg水/kg蒸汽，逐级蒸发后得到硫酸钙和氯化钙的总浓度为60-70wt％的浓缩液；I效蒸发器(7)采用0.1-0.3MPa的新鲜蒸汽作为热源，II效蒸发器(8)、III效蒸发器(9)和IV效蒸发器(10)采用前一效蒸发器产生的二次蒸汽作为热源，IV效蒸发器(10)产生的二次蒸汽送往表面冷凝器(12)进行冷凝，不凝气由水环式真空泵(13)抽出，经分离器(14)分离后，废汽排空；从I效蒸发器(7)开始，前一效蒸发器产生的冷凝水靠压差自流到后一效蒸发器内进行闪蒸，IV效蒸发器(10)产生的冷凝水排出进入冷凝水罐(15)，与表面冷凝器(12)中的冷凝水和分离器(14)分离出的液体混合后，加入到废液储槽(1)作为预处理的补充水使用；

第三步、从IV效蒸发器(10)中出来的浓缩液送入离心机(16)进行固液分离，将液体返回到IV效蒸发器(10)进行循环蒸发，将固体通过给料机(17)送往振动流化床干燥机(18)进行干燥，振动流化床干燥机(18)采用送风机(25)送入的经加热器(24)加热的空气作为热源，物料干燥后含水率为4wt％，将干燥后的物料经由中间料仓(19)暂存后用包装机(20)包装；振动流化床干燥机(18)的尾气依次经过旋风分离器(21)和布袋除尘器(22)后，由引风机(23)排出。

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