公开(公告)日2017.08.11
IPC分类号C02F9/10; B01D53/14; B01D53/18; C02F103/18
摘要
本发明提供了一种SO3脱除与脱硫废水零排放一体化装置和方法，工艺包括：SO3吸收剂制备部分I、脱硫废水零排放预处理部分II、溶液计量分配部分III和喷射蒸发部分IV，具体包括Na2CO3溶解罐1、Na2CO3储液罐2‑1、淡水箱2‑2、在线管道混合器2‑3、浓水箱2‑4、混合加药箱3、澄清沉淀池4、超滤装置5、反渗透膜组6、喷枪7、污泥输送泵8、板框压滤机9、粗过滤器14以及各种泵10、流量计11、压力表12和阀门13。此工艺对SO3脱除和废水零排放两过程进行一体化设计，可同时实现电厂烟气中SO3的脱除和脱硫废水的零排放，工艺过程简单、能耗较低，能够到达较好的处理效果。
权利要求书
1.一种SO3脱除与脱硫废水零排放一体化的装置，其特征在于，包括SO3吸收剂制备部分(Ⅰ)、脱硫废水零排放预处理部分(Ⅱ)、溶液计量分配部分(Ⅲ)和喷射蒸发部分(Ⅳ);其中，
所述SO3吸收剂制备部分(Ⅰ)包括Na2CO3溶解罐(1)、Na2CO3储液罐(2-1)、在线管道混合器(2-3)，所述Na2CO3溶解罐(1)与所述Na2CO3储液罐(2-1)连接，所述Na2CO3储液罐(2-1)与所述在线管道混合器(2-3)连接;
所述脱硫污水零排放预处理部分(Ⅱ)包括混合加药箱(3)、澄清沉淀池(4)、超滤装置(5)、反渗透膜组(6)、淡水箱(2-2)、浓水箱(2-4)、粗过滤器(14)，其中，所述混合加药箱(3)一端与所述Na2CO3溶解罐(1)连接，所述混合加药箱(3)的另一端与所述澄清沉淀池(4)连接，所述粗过滤器(14)与所述澄清沉淀池(4)上部连接，所述超滤装置(5)与所述粗过滤器(14)连接，所述反渗透膜组(6)与所述超滤装置(5)连接，所述淡水箱(2-2)分别与所述超滤装置(5)的出水部和所述反渗透膜组(6)的出水部以及所述Na2CO3溶解罐(1)连接，所述浓水箱(2-4)分别与所述反渗透膜组(6)浓水出水部、所述在线管道混合器(2-3)连接;
所述溶液计量分配部分(Ⅲ)包括与所述在线管道混合器(2-3)连接的多个喷射分支管路(15);
所述喷射蒸发部分(Ⅳ)包括数支与所述喷射分支管路(15)连接的双流体雾化喷枪(7)。
2.根据权利要求1所述的SO3脱除与脱硫废水零排放一体化的装置，其特征在于：所述SO3吸收剂制备部分(Ⅰ)还包括杂质排出泵(10-1)、溶解罐输送泵(10-2)、碱液高压泵(10-3)、絮凝剂流量计(11-1)、碱液流量计(11-2)、浓水流量计(11-3)、淡水流量计(11-4)，其中，所述Na2CO3溶解罐(1)通过所述杂质排出泵(10-1)与所述混合加药箱(3)，所述絮凝剂流量计(11-1)设置在所述杂质排出泵(10-1)与所述混合加药箱(3)之间;所述Na2CO3溶解罐(1)通过所述溶解罐输送泵(10-2)与所述Na2CO3储液罐(2-1)连接，所述淡水流量计(11-4)与所述Na2CO3溶解罐(1)连接，所述Na2CO3储液罐(2-1)通过所述碱液高压泵(10-3)与所述在线管道混合器(2-3)连接，所述碱液流量计(11-2)设置在所述所述碱液高压泵(10-3)与所述在线管道混合器(2-3)之间，所述浓水流量计(11-3)设置在所述在线管道混合器(2-3)与所述浓水箱(2-4)的连接管道上。
3.根据权利要求1所述的SO3脱除与脱硫废水零排放一体化的装置，其特征在于：所述脱硫废水零排放预处理部分(Ⅱ)还包括污泥处理设施、废水输送泵(10-4)、粗滤液输送泵(10-5)、超滤液输送泵(10-6)、淡水输送泵(10-7)、浓水高压泵(10-8)，其中，所述混合加药箱(3)的一端通过所述废水输送泵(10-4)与所述澄清沉淀池(4)连接，所述污泥处理设施与所述澄清沉淀池(4)底部连接，所述超滤装置(5)通过所述粗滤液输送泵(10-5)与所述粗过滤器(14)连接，所述反渗透膜组(6)通过超滤液输送泵(10-6)与所述超滤装置(5)连接;所述淡水箱(2-2)通过所述淡水输送泵(10-7)与所述Na2CO3溶解罐(1)连接，所述浓水箱(2-4)通过所述浓水高压泵(10-8)与所述在线管道混合器(2-3)连接。
4.根据权利要求1所述的SO3脱除与脱硫废水零排放一体化的装置，其特征在于：所述每个分支管路(15)设有支路碱液阀(13-1)、支路流量计(11-5)、支路液压计(12-1)，所述支路碱液阀(13-1)、所述支路流量计(11-5)、所述支路液压计(12-1)依次连接，所述支路液压计(12-1)与所述双流体雾化喷枪(7)连接。
5.根据权利要求1所述的SO3脱除与脱硫废水零排放一体化的装置，其特征在于：所述每支双流体雾化喷枪(7)的一端开有多个喷嘴(8-1)，所述喷嘴(8-1)于烟道内均匀分布;所述喷枪(7)的另一端上设有喷枪碱液阀(13-2)、喷枪液压表(12-2)以及一个设有压缩空气阀(13-3)和压缩空气气压表(12-3)的管道。
6.根据权利要求1或3所述的SO3脱除与脱硫废水零排放一体化的装置，其特征在于：所述超滤装置(5)可采用有机膜、金属膜或陶瓷膜，所述超滤装置(5)具有自动清洗模块。
7.根据权利要求1或3所述的SO3脱除与脱硫废水零排放一体化的装置，其特征在于：所述反渗透膜组(6)可采用有机膜中的醋酸纤维或复合膜，所述反渗透膜组(6)具有自动清洗模块。
8.根据权利要求3所述的SO3脱除与脱硫废水零排放一体化的装置，其特征在于：所述污泥处理设施包括污泥输送泵(8)和板框压滤机(9)，所述污泥输送泵(8)与所述澄清沉淀池(4)的底部连接，所述板框压滤机(9)与所述污泥输送泵(8)连接。
9.应用上述权利要求所述的SO3脱除与脱硫废水零排放一体化的装置的方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)SO3吸收剂制备：
在Na2CO3溶解罐(1)中、在30～40℃的恒温条件下持续搅拌溶解Na2CO3，并在工艺的启动阶段和运行阶段分别以工业水和淡水作为溶解用水，其中溶解用水的用量a通过淡水流量计(11-4)控制，最终配置为浓度20wt.%的溶液;
溶解罐底部杂质随Na2CO3溶液经杂质排出泵(10-1)输送至混合加药箱(3)，并以絮凝剂流量计(11-1)控制流量，记为用量b;其余充分溶解的Na2CO3溶液用溶解罐输送泵(10-2)输送至Na2CO3储液罐(2-1)储存备用;
用碱液流量计(11-2)和浓水流量计(11-3)分别控制Na2CO3储液为流量c和流量d，Na2CO3储液罐(2-1)中Na2CO3储液经由碱液高压泵(10-3)输送，与浓水以稀释比m于在线管道混合器(2-3)中混合稀释，再向溶液计量分配部分输送，其中，稀释比m为1.3～4;
SO3吸收剂制备部分(I)中各液体用量a～d及Na2CO3溶液稀释比例m符合：a=b+c;m=(c+d)/c。
(2)脱硫废水零排放预处理：
Na2CO3溶液与脱硫废水通过混合加药箱(3)进行搅拌，充分混合后用废水输送泵(10-4)输送至澄清沉淀池(4)中分离溶液中杂质，脱硫废水量为用作絮凝剂的Na2CO3溶液量b的x倍;
经澄清沉淀池(4)处理后的上层清夜经由粗过滤器(14)进一步过滤，由粗滤液输送泵(10-5)输送至超滤装置(5)和反渗透膜组(6)进行深度处理，得到的淡水作为Na2CO3的溶解用水在淡水箱(2-2)中储存备用，而浓水经由超滤液输送泵(10-6)输送至浓水箱(2-4)备用，脱硫废水浓缩倍数为n，符合：n=(1+x)b/d;
(3)溶液预喷射计量分配：
通过支路碱液阀(13-1)开度的调节，于在线管道混合器(2-3)中稀释混合后的吸收液按照各支路流量计(11-5)的设定流量分别进入分支管路中，并以支路压力计(12-1)监测分支管路中压力情况，碱液总耗量e符合e=c+d，按吸收剂与烟气中三氧化硫摩尔比为1.1～2.5的喷射比喷射;
(4)喷射蒸发：
双流体喷枪雾化在设计烟道位置喷射处理后的Na2CO3溶液，液体的喷射方向与烟气流向一致，使经稀释的Na2CO3溶液与高温烟气均匀混合，以同时实现烟气中SO3的脱除和浓水的蒸发结晶处理。
10.根据权利要求9所述的应用SO3脱除与脱硫废水零排放一体化的装置的方法，其特征在于：所述步骤(2)中的所述x为2～8，所述n为2～5。
说明书
一种SO3脱除与脱硫废水零排放一体化的装置和方法
技术领域
本发明属于燃煤锅炉烟气净化领域，涉及一种基于废水零排放技术的污染物协同处理系统，是一种SO3脱除与脱硫废水零排放一体化的装置和方法。
背景技术
燃煤电厂是我国电力系统的重要组成部分，其在运行过程中排放大量的气、液、固污染物。随着各项污染物处理技术和设备日渐成熟，污染物排放要求也愈加严格。日前，烟气中SO3脱除和脱硫废水的零排放受到广泛关注。
SO3的脱除技术可分为湿法和干法两类，通过向烟道内喷射碱性吸收剂达到去除烟气中SO3的目的。而常用的废水零排放技术主要包括蒸发结晶和烟道内喷洒。其中，蒸发结晶法可以回收利用水资源和结晶盐，但受工艺能耗过高和严格的预处理要求所限，该工艺的大规模应用受到限制;而烟道蒸发法工艺简单、运行成本低，但有不能回收水资源、影响后续除尘等工艺、可能引起烟道腐蚀等问题。
申请号为201510298152.9的发明专利，公开了一种烟气中SO3的脱除装置，将碱性吸收剂颗粒喷射于脱硝入口烟道，有效脱除烟气中SO3，减少其对脱硝装置、空预器等设备的影响。但此工艺无法消除烟气经脱硝装置后重新生成的SO3，脱除不能达到最大效率。
申请号为201510553944.6的发明专利，公开了一种旁路蒸发器废水零排放处理装置。蒸发器通过引入高温烟气强化与脱硫废水之间的换热，完全蒸发后固体颗粒干燥后再收集，实现了废水零排放。但此发明未对脱硫废水进行减量处理，蒸发器处理量较大，且高含湿烟气可能影响除尘装置处理效果。
申请号为201510955608.4的发明专利，公开了一种烟气余热蒸发脱硫废水零排放的处理方法，经过双碱法预处理、膜过滤除盐浓缩减量、烟道旁路蒸发三个系统，可回用除盐水、回收气态水蒸气，而结晶随粉煤灰一同排出，从而实现脱硫水及高含盐废水的零排放。但该方法过于复杂，所用工艺设备繁多，大大地增加了设备建设成本和维护的工作量。
本发明将SO3脱除和废水零排放技术结合，采用一体化工艺，更好的实现了污染物的处理和资源、能源的重复利用。
发明内容
本发明提供了一种SO3脱除与脱硫废水零排放一体化的装置和方法，包括对电厂燃煤烟气中国SO3的脱除，以及湿法脱硫工艺中经过三联箱等工艺处理的脱硫废水的零排放，其工艺过程简单、能耗较低，能够达到较好的处理效果。
一种SO3脱除与脱硫废水零排放一体化的装置，包括SO3吸收剂制备部分(I)、脱硫废水零排放预处理部分(II)、溶液计量分配部分(III)和喷射蒸发部分(IV)。所述SO3吸收剂制备部分(I)包括Na2CO3溶解罐(1)、Na2CO3储液罐(2-1)、在线管道混合器(2-3)，所述Na2CO3溶解罐(1)与所述Na2CO3储液罐(2-1)连接，所述Na2CO3储液罐(2-1)与所述在线管道混合器(2-3)连接;所述脱硫废水零排放预处理部分(II)包括混合加药箱(3)、澄清沉淀池(4)、超滤装置(5)、反渗透膜组(6)、淡水箱(2-2)、浓水箱(2-4)、粗过滤器(14)，其中，所述混合加药箱(3)一端与所述Na2CO3溶解罐(1)连接，所述混合加药箱(3)的另一端与所述澄清沉淀池(4)连接，所述粗过滤器(14)与所述澄清沉淀池(4)上部连接，所述超滤装置(5)与所述粗过滤器(14)连接，所述反渗透膜组(6)与所述超滤装置(5)连接，所述淡水箱(2-2)分别与所述超滤装置(5)的出水部和所述反渗透膜组(6)的出水部以及所述Na2CO3溶解罐(1)连接，所述浓水箱(2-4)分别与所述反渗透膜组(6)浓水出水部、所述在线管道混合器(2-3)连接;所述溶液计量分配部分(III)包括与所述在线管道混合器(2-3)连接的多个喷射分支管路(15);所述喷射蒸发部分(IV)包括数支与所述喷射分支管路(15)连接的双流体雾化喷枪(7)。
进一步的，所述SO3吸收剂制备部分(I)还包括杂质排出泵(10-1)、溶解罐输送泵(10-2)、碱液高压泵(10-3)、絮凝剂流量计(11-1)、碱液流量计(11-2)、浓水流量计(11-3)、淡水流量计(11-4)，其中，所述Na2CO3溶解罐(1)通过所述杂质排出泵(10-1)与所述混合加药箱(3)，所述絮凝剂流量计(11-1)设置在所述杂质排出泵(10-1)与所述混合加药箱(3)之间;所述Na2CO3溶解罐(1)通过所述溶解罐输送泵(10-2)与所述Na2CO3储液罐(2-1)连接，所述淡水流量计(11-4)与所述Na2CO3溶解罐(1)连接，所述Na2CO3储液罐(2-1)通过所述碱液高压泵(10-3)与所述在线管道混合器(2-3)连接，所述碱液流量计(11-2)设置在所述所述碱液高压泵(10-3)与所述在线管道混合器(2-3)之间，所述浓水流量计(11-3)设置在所述在线管道混合器(2-3)与所述浓水箱(2-4)的连接管道上。
进一步的，所述脱硫废水零排放预处理部分(II)还包括污泥处理设施、废水输送泵(10-4)、粗滤液输送泵(10-5)、超滤液输送泵(10-6)、淡水输送泵(10-7)、浓水高压泵(10-8)，其中，所述混合加药箱(3)的一端通过所述废水输送泵(10-4)与所述澄清沉淀池(4)连接，所述污泥处理设施与所述澄清沉淀池(4)底部连接，所述超滤装置(5)通过所述粗滤液输送泵(10-5)与所述粗过滤器(14)连接，所述反渗透膜组(6)通过超滤液输送泵(10-6)与所述超滤装置(5)连接;所述淡水箱(2-2)通过所述淡水输送泵(10-7)与所述Na2CO3溶解罐(1)连接，所述浓水箱(2-4)通过所述浓水高压泵(10-8)与所述在线管道混合器(2-3)连接。
进一步的，所述每个分支管路(15)设有支路碱液阀(13-1)、支路流量计(11-5)、支路液压计(12-1)，所述支路碱液阀(13-1)、所述支路流量计(11-5)、所述支路液压计(12-1)依次连接，所述支路液压计(12-1)与所述双流体雾化喷枪(7)连接。
进一步的，所述每支双流体雾化喷枪(7)的一端开有多个喷嘴(8-1)，所述喷嘴(8-1)于烟道内均匀分布;所述喷枪(7)的另一端上设有喷枪碱液阀(13-2)、喷枪液压表(12-2)以及一个设有压缩空气阀(13-3)和压缩空气气压表(12-3)的管道。
优选的，所述超滤装置(5)可采用有机膜、金属膜或陶瓷膜，所述超滤装置(5)具有自动清洗模块;所述反渗透膜组(6)可采用有机膜中的醋酸纤维或复合膜，所述反渗透膜组(6)具有自动清洗模块。
进一步的，所述污泥处理设施包括污泥输送泵(8)和板框压滤机(9)，所述污泥输送泵(8)与所述澄清沉淀池(4)的底部连接，所述板框压滤机(9)与所述污泥输送泵(8)连接。
应用SO3脱除与脱硫废水零排放一体化的装置的方法为(1)SO3吸收剂制备：
在Na2CO3溶解罐(1)中、在30～40℃的恒温条件下持续搅拌溶解Na2CO3，并在工艺的启动阶段和运行阶段分别以工业水和淡水工业水和淡水作为溶解用水，其中溶解用水的用量a通过淡水流量计(11-4)控制，最终配置为浓度20wt.%的溶液;
溶解罐底部杂质随Na2CO3溶液经杂质排出泵(10-1)输送至混合加药箱(3)，并以絮凝剂流量计(11-1)控制流量，记为用量b;其余充分溶解的Na2CO3溶液用溶解罐输送泵(10-2)输送至Na2CO3储液罐(2-1)储存备用;
用碱液流量计(11-2)和浓水流量计(11-3)分别控制Na2CO3储液为流量c和流量d，Na2CO3储液罐(2-1)中Na2CO3储液经由碱液高压泵(10-3)输送，与浓水以稀释比m于在线管道混合器(2-3)中混合稀释，再向溶液计量分配部分输送，其中，稀释比m为1.3～4;
SO3吸收剂制备部分(I)中各液体用量a～d及Na2CO3溶液稀释比例m符合：a=b+c;m=(c+d)/c。
(2)脱硫废水零排放预处理：
Na2CO3溶液与脱硫废水通过混合加药箱(3)进行搅拌，充分混合后用废水输送泵(10-4)输送至澄清沉淀池(4)中分离溶液中杂质，脱硫废水量为用作絮凝剂的Na2CO3溶液量b的x倍;
经澄清沉淀池(4)处理后的上层清夜经由粗过滤器(14)进一步过滤，由粗滤液输送泵(10-5)输送至超滤装置(5)和反渗透膜组(6)进行深度处理，得到的淡水作为Na2CO3的溶解用水在淡水箱(2-2)中储存备用，而浓水经由超滤液输送泵(10-6)输送至浓水箱(2-4)备用，脱硫废水浓缩倍数为n，符合：n=(1+x)b/d;
(3)溶液预喷射计量分配：
通过支路碱液阀(13-1)开度的调节，于在线管道混合器(2-3)中稀释混合后的吸收液按照各支路流量计(11-5)的设定流量分别进入分支管路中，并以支路压力计(12-1)监测分支管路中压力情况，碱液总耗量e符合e=c+d，按吸收剂与烟气中三氧化硫摩尔比为1.1～2.5的喷射比喷射;
(4)喷射蒸发：
双流体喷枪雾化在设计烟道位置喷射处理后的Na2CO3溶液，液体的喷射方向与烟气流向一致，使经稀释的Na2CO3溶液与高温烟气均匀混合，以同时实现烟气中SO3的脱除和浓水的蒸发结晶处理。
所述步骤(2)中的所述x为2～8，所述n为2～5。
本发明具有以下有益效果：
1.所述SO3脱除与脱硫废水零排放一体化工艺，在实现了燃煤电厂脱除烟气中SO3的同时，实现了脱硫废水的零排放;
2.所述SO3脱除与脱硫废水零排放一体化工艺，将SO3脱除工艺中的Na2CO3溶液用于脱硫废水处理，进一步降低脱硫废水硬度;
3.所述SO3脱除与脱硫废水零排放一体化工艺，Na2CO3溶解后的杂质可在进入澄清沉淀池后，与脱硫废水软化预处理产生的污泥一同排出系统，无需另行配置，使系统高度集成;
4.所述SO3脱除与脱硫废水零排放一体化工艺，利用粗过滤、超滤、反渗透浓缩减量化处理脱硫废水，所得淡水回用于SO3脱除系统中Na2CO3粉体溶解过程，浓水用于SO3脱除系统中Na2CO3溶液的稀释，实现资源的合理利用;
5.所述SO3脱除与脱硫废水零排放一体化工艺，通过共用的计量分配系统和喷射模块对SO3脱除系统和废水零排放系统进行了一体化设计，工艺设备简单，有效降低了设备建设和维护工作量。
