申请日2016.08.30
公开(公告)日2016.11.23
IPC分类号C02F1/16; C02F1/12; C02F103/18
摘要
本发明公开了一种用烟气余热处理脱硫废水的系统及方法，包括浓缩塔和浓浆箱，所述浓缩塔中设置有喷淋层，浓浆箱同时与浓缩塔内部以及喷淋层连通，浓缩塔上开设有通入烟气的通孔，并且通孔设置在喷淋层上方，在浓缩塔外部设置有循环泵，循环泵同时与浓缩塔内部和喷淋层连通，且循环泵与浓缩塔内部的连通处位于喷淋层下方。该系统及方法利用锅炉烟气余热的热量蒸发从脱硫石膏旋流器出来的脱硫废水，达到以废治废及脱硫废水零排放的目的，蒸发过程温和，操作弹性高，需要的烟气量较小，不需要消耗其他热源，耗能少，占地小，易于实施，而且具有除投资省、运行费用低、不需添加任何化学药品等优势。
摘要附图
权利要求书
1.一种用烟气余热处理脱硫废水的系统，其特征在于，包括浓缩塔(2)和浓浆箱(5)，所述浓缩塔(2)中设置有喷淋层(3)，浓浆箱(5)同时与浓缩塔(2)内部以及喷淋层(3)连通，浓缩塔(2)上开设有通入烟气的通孔，并且通孔设置在喷淋层(3)上方，在浓缩塔(2)外部设置有循环泵(7)，循环泵(7)同时与浓缩塔(2)内部和喷淋层(3)连通，且循环泵(7)与浓缩塔(2)内部的连通处位于喷淋层(3)下方。
2.根据权利要求1所述的一种用烟气余热处理脱硫废水的系统，其特征在于，所述浓缩塔(2)外部设置有废水箱(10)，废水箱(10)和浓缩塔(2)之间设置有废水泵(12)，且废水泵(12)同时与废水箱(10)和浓缩塔(2)连通。
3.根据权利要求1所述的一种用烟气余热处理脱硫废水的系统，其特征在于，所述浓缩塔(2)外部设置有除雾器(4)，除雾器(4)同时与浓缩塔(2)和烟道连通。
4.根据权利要求3所述的一种用烟气余热处理脱硫废水的系统，其特征在于，所述除雾器(4)与浓缩塔(2)的连通处位于喷淋层(3)下方，同时除雾器(4)与浓缩塔(2)的连通处位于循环泵(7)与浓缩塔(2)内部的连通处上方。
5.根据权利要求1所述的一种用烟气余热处理脱硫废水的系统，其特征在于，所述浓缩塔(2)外部设置有浓缩塔引风机(1)，浓缩塔引风机(1)一端与位于浓缩塔(2)顶部的通孔连通，另一端与烟道连通。
6.根据权利要求2所述的一种用烟气余热处理脱硫废水的系统，其特征在于，所述废水箱(10)中设置有废水箱搅拌器(11)。
7.根据权利要求1所述的一种用烟气余热处理脱硫废水的系统，其特征在于，所述浓浆箱(5)中设置有浓浆箱搅拌器(6)。
8.根据权利要求1所述的一种用烟气余热处理脱硫废水的系统，其特征在于，所述浓浆箱(5)外部设置有压滤机(9)，压滤机(9)和浓浆箱(2)之间设置有浓浆泵(8)，且浓浆泵(8)同时与压滤机(9)和浓浆箱(5)连通。
9.根据权利要求1至8中任意一项所述的一种用烟气余热处理脱硫废水的系统，其特征在于，所述喷淋层(3)底部设置有若干个喷嘴，且喷嘴均与喷淋层(3)内部连通。
10.一种用烟气余热处理脱硫废水的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)、将从石膏旋流器来的脱硫废水导入废水箱，通过废水泵进入浓缩塔;
(2)、浓缩塔内的废水通过循环泵将废水送入废水喷淋装置;
(3)、抽取电除尘与脱硫塔之间的热烟气，热烟气以90至150℃范围通过烟道进入废水浓缩塔内，保持浓缩塔内的液气比为2-4时进行处理工作;
(4)、热烟气以流速为5-7m/s状态与由废水喷淋装置喷出的雾状脱硫废水在浓缩塔内接触换热，使雾状脱硫废水蒸发浓缩，其中溶解物质形成结晶浓缩液;
(5)、与雾状脱硫废水接触后的热烟气变为湿烟气，浓缩塔排出温度为45至55℃的湿烟气，其经过除雾器处理后重新进入烟道;
(6)、与热烟气接触后的雾状脱硫废水变为部分结晶的浓缩液，储存于浓缩塔下部的浓浆箱内;
(7)、浓浆箱中的浓缩液密度为1.2至1.4t/m3时将浓缩液通过浓浆泵输送到压滤机滤出泥饼，滤液水返回浓浆箱。
说明书
一种用烟气余热处理脱硫废水的系统及方法
技术领域
本发明涉及一种处理脱硫废水的系统及方法，具体涉及一种用烟气余热处理脱硫废水的系统及方法。
背景技术
目前国内烟气脱硫可分为湿法、半干法及干法三大类，其中石灰石—石膏湿法烟气脱硫工艺具有脱硫效率高、运行可靠性高、适用煤种范围广、吸收剂利用率高、设备运转率高和吸收剂价廉易得等诸多优点，是目前世界上应用最广泛、技术最成熟的SO2脱除技术，约占已安装 FGD 机组容量的90%。
石灰石—石膏湿法烟气脱硫工艺为了保证脱硫系统的正常运行和脱硫副产物石膏的品质，必须排放一定量的脱硫废水。目前脱硫废水常规处理一般采用中和、絮凝、沉淀和过滤等处理工艺，虽能满足《火电厂石灰石—石膏湿法脱硫废水水质控制指标》(DL/T997-2006)的要求，但依然为高氯离子、高含盐、且含有微量重金属的废水，如不进行深度处理，其回收使用范围的局限性很大，若排入外界水体，对环境的危害程度也非常高，但是深度处理成本高，工艺复杂。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是现有脱硫废水经过传统处理工艺的处理后仍然不满足排放标准，需要经过再次深度处理，造成时间以及成本增加，消耗的能源增多，提供了一种用烟气余热处理脱硫废水的系统及方法，该系统及方法利用锅炉烟气余热的热量蒸发从脱硫石膏旋流器出来的脱硫废水，达到以废治废及脱硫废水零排放的目的，具有除投资省、运行费用低、不需添加任何化学药品等优势。
本发明通过下述技术方案实现：
一种用烟气余热处理脱硫废水的系统，包括浓缩塔和浓浆箱，所述浓缩塔中设置有喷淋层，浓浆箱同时与浓缩塔内部以及喷淋层连通，浓缩塔上开设有通入烟气的通孔，并且通孔设置在喷淋层上方，在浓缩塔外部设置有循环泵，循环泵同时与浓缩塔内部和喷淋层连通，且循环泵与浓缩塔内部的连通处位于喷淋层下方。现有脱硫废水经过传统处理工艺的处理后依然为高氯离子、高含盐、且含有微量重金属的废水，如不进行深度处理，其回收使用范围的局限性很大，若排入外界水体，对环境的危害程度也非常高，但是深度处理成本高，工艺复杂。在一些工厂生产中，其产生大量含有高温的烟气，平常都是作为废气直接排放到大气中，不但污染环境，也浪费能量，本方案则是通过设计顺流塔来作为反应塔，在塔内流速高，利用锅炉烟气余热的热量蒸发从脱硫石膏旋流器出来的脱硫废水，达到以废治废及脱硫废水零排放的目的，具有除投资省、运行费用低、不需添加任何化学药品等优势。
浓缩塔外部设置有废水箱，废水箱和浓缩塔之间设置有废水泵，且废水泵同时与废水箱和浓缩塔连通，在废水箱中设置有废水箱搅拌器。废水箱是作为将从石膏旋流器来的脱硫废水导入收集，使得其能够统一且大量地进入浓缩塔，从而实现浓缩塔工作的连续性和高效率。
浓缩塔外部设置有除雾器，除雾器同时与浓缩塔和烟道连通;除雾器与浓缩塔的连通处位于喷淋层下方，同时除雾器与浓缩塔的连通处位于循环泵与浓缩塔内部的连通处上方。除雾器是用于将脱硫废水与高温烟气接触后产生的水雾进行分离，水雾中不仅含有水分，它还溶有硫酸、硫酸盐、二氧化硫等，同时也造成风机、热交换器及烟道的玷污和严重腐蚀，因此设计除雾器通入烟道的物质进行分离，保证烟道的使用寿命。
浓缩塔外部设置有浓缩塔引风机，浓缩塔引风机一端与位于浓缩塔顶部的通孔连通，另一端与烟道连通。浓缩塔引风机是将烟道中的高温烟气快速引入浓缩塔，使得烟气有足够的速度，从而在与脱硫废水接触时能够实现快速处理，保存烟气的通入量以及流通速率。
浓浆箱外部设置有压滤机，压滤机和浓浆箱之间设置有浓浆泵，且浓浆泵同时与压滤机和浓浆箱连通，而且浓浆箱中设置有浓浆箱搅拌器。压滤机是将浓浆箱中的物质滤出泥饼，送到固化系统，滤液返回浓浆箱。
在喷淋层底部设置有若干个喷嘴，且喷嘴均与喷淋层内部连通。喷嘴将通入喷淋层的脱硫废水快速而且均匀地洒在浓缩塔中，增大与烟气接触的面积，实现接触充分，处理更加迅速。
本发明通过在锅炉尾部除尘器与脱硫塔之间设置浓缩塔，用泵将脱硫废水送到喷嘴喷淋，调节喷嘴流量将脱硫废水在浓缩塔内喷淋，直接利用锅炉烟气余热对浓缩塔内雾化的脱硫废水顺流接触进行蒸发浓缩处理，水分随烟气排放，浓缩液通过输送泵送入压滤分离装置形成滤饼固化外排。
其中浓缩塔设置为顺流塔，烟气从浓缩塔上方进入，与浓缩塔内喷淋层流出的废水顺流接触，进行蒸发换热，在浓缩塔出口处设置除雾器，对被烟气机械携带的液滴进行脱除。
一种用烟气余热处理脱硫废水的方法，包括以下步骤：
第一步，将从石膏旋流器来的脱硫废水导入废水箱进行缓存，再通过废水泵进入浓缩塔使得浓缩塔中废水达到设计的处理体积，从而使得处理过程能够持续有效进行，避免造成能源浪费;
第二步，浓缩塔内的废水通过循环泵将废水送入废水喷淋装置，喷淋装置上设置有多个喷嘴，喷嘴将通入喷淋层的脱硫废水快速而且均匀地洒在浓缩塔中，水流薄而宽，呈雾状，增大与烟气接触的面积，实现接触充分;
第三步，抽取电除尘与脱硫塔之间的热烟气，热烟气以90至150℃范围通过烟道进入废水浓缩塔内，保持浓缩塔内的液气比为2-4时进行处理工作，浓缩塔内洗涤单位体积烟气所需的循环废水体积称为液气比，液气比越高，则循环泵出力越大，越耗能，液气比越低则会造成烟气洗涤不彻底，本方案在液气比为2-4时才进行处理工作，在这个范围内，循环泵工作效率达到额定功率，同时烟气能够完全被洗涤，热量交换达到最佳;
第四步，浓缩塔设置为顺流塔，热烟气以流速为5-7m/s状态与由废水喷淋装置喷出的雾状脱硫废水在浓缩塔内接触换热，使雾状脱硫废水蒸发浓缩，其中溶解物质形成结晶浓缩液，烟气在这个流速下，与由废水喷淋装置喷出的雾状脱硫废水在浓缩塔内接触换热效率最高，同时浓缩塔引风机工作时效率最大化，达到最合理利用，当大于这个流速时，浓缩塔引风机风速高，过大的流速造成废水并不能与烟气实现有效的接触，烟气余热为充分换热就通过了废水区域，使得热能利用率低，小于这个流速时，又会造成废水与烟气接触时间太长，烟气已低于换热所需温度却仍在浓缩塔中，影响整个系统工作效率;
第五步，与雾状脱硫废水接触后的热烟气变为湿烟气，浓缩塔排出温度为45至55℃的湿烟气，其经过除雾器处理后重新进入烟道，其利用进入烟气和排出烟气的部分温度差热量来蒸发废水;
第六步，与热烟气接触后的雾状脱硫废水变为部分结晶的浓缩液，储存于浓缩塔下部的浓浆箱内;
第七步，浓浆箱中的浓缩液密度为1.2至1.4t/m3时将浓缩液通过浓浆泵输送到压滤机滤出泥饼，滤液水返回浓浆箱，泥饼含水约50%，固体物主要成分为硫酸镁，氯化钠，石膏及飞灰。浓缩箱内浓缩液密度过低时将造成过滤出的泥饼少，利用率低，而本方案将其密度设计为1.2至1.4t/m3时才通入压滤机，得到的泥饼能够快速组合成型，滤液水返回浓浆箱储存等待下次符合密度要求再次通入过滤。
通过方案将脱硫进行处理，其不但处理效率高，在处理时消耗的能源少，而且实现是将脱硫废水零排放，其利用锅炉烟气余热的热量蒸发从脱硫石膏旋流器出来的脱硫废水，达到以废治废，尽量不消耗其它能源，同时处理过程是用热量蒸发，不需要添加其它化学药品，保证了最终液体不会产生其它添加物。
相对于现有采用逆流塔处理脱硫废水，本方案的浓缩塔则采用顺流塔方案，让高温烟气与废水顺流接触处理，塔内流速高，相同烟气量下比逆流塔，塔径小，而且减少能源消耗。顺流塔方案中除雾器是放置在塔外，从而可减少塔高。因此在处理相同废水量情况下顺流塔比逆流塔尺寸小，占地面积小，更适应现场布置。具体比较如下
在上表中能够看出，以处理同样体积的脱硫废水处理系统，采用顺流塔相对于逆流塔，顺流塔的塔内流速约为逆流塔的塔内流速的两倍，处理效率更高，顺流塔的塔径比逆流塔的塔径小三分之一，占地面积减小，除雾器是放置在塔外，检修方便，从而可减少塔高，顺流塔的塔高比逆流塔的塔高低约3m，安全性更高。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
(1)本方案在整个过程中要求不完全蒸发脱硫废水，只对废水进行不断的浓缩，蒸发过程温和，操作弹性高，需要的烟气量较小，不需要消耗其他热源，耗能少，占地小，运行成本低;
(2)该项技术与传统脱硫废水处理技术相比，脱硫废水在本系统内形成闭合循环，没有废水排出，只有固体物产生，实现了石灰石-石膏湿法烟气脱硫技术废水零排放，压滤机形成的滤饼可外运进行无害化填埋处理，排除的液体(母液)由循环泵送回浓缩塔继续处理;
(3)该项技术结构简单，易于实施;浓缩塔内壁、管道、喷嘴等可选用防腐材料;由于没有传热部件，从而避免了由于传热造成的腐蚀与结垢问题，不需要添加任何化学药品。
