申请日2018.12.21
公开(公告)日2019.02.19
IPC分类号C02F1/16; C02F103/18
摘要
本发明提供了一种脱硫废水的处理系统及方法。处理系统，包括高温烟气管道、动力波洗涤器和洗涤塔;所述高温烟气管道的出口与所述动力波洗涤器的气相入口连通，所述动力波洗涤器的气相出口与所述洗涤塔的气体入口连通;所述动力波洗涤器的排污口通过循环泵与所述高温烟气管道连通，所述动力波洗涤器还设有脱硫废水入口作为液相入口。该处理系统利用厂区自产的高温烟气与脱硫废水在动力波洗涤器中循环式的传热传质交换实现浓缩的目的，该处理系统具有处理流程短、设备成本低、回收烟气热量以降低运行成本、不存在废水结垢等优点，解决了现有技术工艺流程长，运行难度大，投资和运行费用非常高的难题。
权利要求书
1.一种脱硫废水的处理系统，其特征在于，包括高温烟气管道、动力波洗涤器和洗涤塔;
所述高温烟气管道的出口与所述动力波洗涤器的气相入口连通，所述动力波洗涤器的气相出口与所述洗涤塔的气体入口连通;
所述动力波洗涤器的排污口通过循环泵与所述高温烟气管道连通，所述动力波洗涤器还设有脱硫废水入口作为液相入口。
2.根据权利要求1所述的脱硫废水的处理系统，其特征在于，所述动力波洗涤器连接有用于检测所述动力波洗涤器内液位高度的液位计;
优选地，所述洗涤塔连接有用于检测所述洗涤塔内液位高度的液位计;
优选地，所述洗涤塔为填料洗涤塔;
优选地，所述洗涤塔设有冷凝水入口以及洗涤产水出口，所述冷凝水入口与所述洗涤产水出口通过换热器连接以及循环泵连接;
优选地，所述洗涤塔的冷凝水入口为多个;
优选地，所述换热器为板式换热器。
3.根据权利要求1所述的脱硫废水的处理系统，其特征在于，所述动力波洗涤器的排污口依次通过循环泵、三通阀与所述高温烟气管道连通;
所述三通阀的进口与所述循环泵连接，两个出口分别与所述高温烟气管道、浓缩盐收集管连接。
4.根据权利要求1所述的脱硫废水的处理系统，其特征在于，所述高温烟气管道为锅炉的烟气排出管道。
5.根据权利要求1所述的脱硫废水的处理系统，其特征在于，所述高温烟气管道的出口与所述动力波洗涤器的气相入口之间通过除尘器连通。
6.一种脱硫废水的处理方法，其特征在于，包括下列步骤：
步骤A：高温烟气与脱硫废水在动力波洗涤器中进行传热和传质，以浓缩所述脱硫废水，得到浓缩废水和低温烟气;
步骤B：所述浓缩废水回流循环至与所述高温烟气接触，并同时重新进入动力波洗涤器与脱硫废水进行传热和传质，以浓缩所述脱硫废水，得到浓缩废水和低温烟气;
步骤C：所述浓缩废水连续性重复所述步骤B的处理，直至浓缩后的废水浓度满足预设要求;所述低温烟气连续性地进入洗涤塔，经过水洗排出热水和尾气。
7.根据权利要求6所述的脱硫废水的处理方法，其特征在于，还包括：监测所述动力波洗涤器中的液位，以控制液位不超出所述动力波洗涤器的最高限位;
优选地，还包括：监测所述洗涤塔中的液位，以控制液位不超出所述洗涤塔的最高限位;
优选地，所述洗涤塔为填料洗涤塔;
优选地，所述洗涤塔为水循环式洗涤。
8.根据权利要求6所述的脱硫废水的处理方法，其特征在于，所述高温烟气温度为130～200℃时，在所述动力波洗涤器中所述高温烟气与所述脱硫废水的流量比为70000～80000：5，优选75000～75400：5;
优选地，所述高温烟气的流量为70000～80000m3/h;
优选地，所述脱硫废水的流量为3～5m3/h;
优选地，所述步骤B中浓缩废水回流循环的流速为2～3m3/h，优选2.5～3m3/h。
9.根据权利要求6所述的脱硫废水的处理方法，其特征在于，所述高温烟气温度为300～450℃时，在所述动力波洗涤器中所述高温烟气与所述脱硫废水的流量比为20000～23000：5，优选22000～22460：5;
优选地，所述高温烟气的流量为20000～23000m3/h;
优选地，所述脱硫废水的流量为3～5m3/h;
优选地，所述步骤B中浓缩废水回流循环的流速为2～3m3/h，优选2.5～3m3/h。
10.根据权利要求6所述的脱硫废水的处理方法，其特征在于，所述步骤B中，在所述浓缩废水回流循环至与所述高温烟气接触之后，在重新进入动力波洗涤器与脱硫废水进行传热和传质之前，还经过除尘器除尘。
说明书
一种脱硫废水的处理系统及方法
技术领域
本发明涉及废水处理领域，尤其是涉及一种脱硫废水的处理系统及方法。
背景技术
“石灰石-石膏”湿法脱硫废水是电厂废水零排放的难点，电厂废水零排放也主要指的是脱硫废水零排放。湿法脱硫废水总盐量、氯离子、硬度、悬浮物、重金属含量都非常高，回用途径非常有限，处理难度也非常大。湿法脱硫废水处理已成为电厂关注的重点。
然而，目前脱硫废水零排放技术流派多，且大部分技术均处于试点、技术验证阶段，解决废水处理存在的结垢堵塞、能耗高、成本高等难题是当下行业研究焦点。因此，开发出一种能够安全稳定，低建设、运行成本的废水零排放技术很有必要。
目前，一般采用“(化学软化+分离)+(膜浓缩/热法浓缩)+(蒸发结晶/烟道蒸发)”的处理原理，例如传统MED工艺和MVR工艺，这些工艺流程长，运行难度大，投资和运行费用非常高。
有鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的第一目的在于提供一种脱硫废水的处理系统，该处理系统利用厂区自产的高温烟气与脱硫废水在动力波洗涤器中循环式的传热传质交换实现浓缩的目的，该处理系统具有处理流程短、设备成本低、回收烟气热量以降低运行成本、不存在废水结垢等优点，解决了现有技术工艺流程长，运行难度大，投资和运行费用非常高的难题。
本发明的第二目的在于一种脱硫废水的处理方法，该处理方法具有流程短、不涉及复杂高昂设备、能回收烟气热量、不结垢等特点，在脱硫废水处理领域具有显著优势。
为了实现以上目的，本发明提供了以下技术方案：
一种脱硫废水的处理系统，包括高温烟气管道、动力波洗涤器和洗涤塔;
所述高温烟气管道的出口与所述动力波洗涤器的气相入口连通，所述动力波洗涤器的气相出口与所述洗涤塔的气体入口连通;
所述动力波洗涤器的排污口通过循环泵与所述高温烟气管道连通，所述动力波洗涤器还设有脱硫废水入口作为液相入口。
如上文所述，本发明仅包含高温烟气管道、动力波洗涤器和洗涤塔三个主要设备，并且高温烟气管道和洗涤塔通常是脱硫废水排污厂(主要是电厂)自有的设备。因此，为对脱硫废水进行“零”排放处理，只需增添动力波洗涤器即可。
上述处理系统的工作原理是：
高温烟气管道的高温烟气通过动力波洗涤器的气相入口进入动力波洗涤器，同时脱硫废水进入动力波洗涤器，二者(气液两相)在动力波洗涤器中直接逆流接触、碰撞，进行高效传热和传质(接近绝热蒸发)，此时脱硫废水中的水蒸发至烟气中，使得脱硫废水去湿浓缩以及高温烟气增湿降温，此时获得浓缩废水和低温烟气。浓缩废水通过动力波洗涤器的排污口循环至高温烟气管道中与烟气接触，一方面对烟气进行净化，另一方面与烟气同时进入动力波洗涤器以进一步得到浓缩，如此往复，脱硫废水得到不断浓缩，直至达到预定的浓度(常规要求盐浓度达到40～50%)。而与此同时产生的低温烟气通过动力波洗涤器的气相出口进入洗涤塔，经过冷凝水洗涤后排空。
本发明利用以上工作机理达到了以下技术效果：
1、在处理过程中，脱硫废水的处理并不受渗透压、沸点升高和局部蒸发强度等参数限制，因此可将废水浓缩至饱和状态，最大程度实现了废水的浓缩减量，显著降低后续蒸发结晶投资和运行成本。
2、本发明将电厂自排的烟气热量回收利用于脱硫废水的浓缩，进一步降低了能耗和运行成本。
3、本发明利用“动力波”的原理使烟气与废水进行热交换，该过程接近“绝热”过程，能最大程度利用烟气的热量，这进一步降低了能耗，同时在动力波洗涤器中废水始终处于“湍流”状态，因此不易结垢，也不会对设备产生腐蚀。
4、循环至烟气管道的浓缩废水通常使烟气湿度增加0.25%左右，烟气温度降低约4℃，此时烟气处于不饱和状态，高于酸露点，不会对烟道和静电除尘器产生腐蚀;反而由于烟气温度降低，降低了电除尘中飞灰的比电阻，有利于提高除尘效率(可在高温烟气进入动力波洗涤器前设置除尘器进行除尘)。
5、由于本发明不需要预处理工段，且不存在结垢、腐蚀等问题，因此系统能够长期稳定运行，成本优势显著。
综上，本发明的处理系统利用厂区自产的高温烟气与脱硫废水在动力波洗涤器中循环式的传热传质交换实现浓缩的目的，该处理系统具有处理流程短、设备成本低、回收烟气热量以降低运行成本、不存在废水结垢等优点，解决了现有技术工艺流程长，运行难度大，投资和运行费用非常高的难题。
本发明中所用的动力波洗涤器为常规设备，一般由洗涤管、喷嘴、洗涤剂和循环泵四个主要部分构成。它以液体(本发明以脱硫废水作为液体)作为洗涤剂，通过与高速气流(本发明以高温烟气为高速气流)的直接接触，实现两相间的传热与传质过程，以达到净化(在本发明中相当于浓缩)、冷却、增湿气体的工艺要求。
在此基础上，处理系统还可进一步优化，具体如下。
优选地，所述动力波洗涤器连接有用于检测所述动力波洗涤器内液位高度的液位计。
设置液位计以控制液位不超出所述动力波洗涤器的最高限位。
优选地，所述洗涤塔连接有用于检测所述洗涤塔内液位高度的液位计。
设置液位计以控制液位不超出所述洗涤塔的最高限位。
优选地，所述洗涤塔为填料洗涤塔。
填料洗涤塔运行成本低、操作简单。
优选地，所述洗涤塔设有冷凝水入口以及洗涤产水出口，所述冷凝水入口与所述洗涤产水出口通过换热器连接以及循环泵连接。
通过水循环降低能耗和用水量。
优选地，所述洗涤塔的冷凝水入口为多个。
冷凝水入口的数量通常根据洗涤塔的要求而定。
优选地，所述换热器为板式换热器。
板式换热器的换热效率较高。
优选地，所述动力波洗涤器的排污口依次通过循环泵、三通阀与所述高温烟气管道连通;
所述三通阀的进口与所述循环泵连接，两个出口分别与所述高温烟气管道、浓缩盐收集管连接。
设置三通阀便于在浓缩废水浓度满足要求(例如达到饱和状态)时，通过浓缩盐收集管回收。
优选地，所述高温烟气管道为锅炉的烟气排出管道。
优选地，所述高温烟气管道的出口与所述动力波洗涤器的气相入口之间通过除尘器连通。
在高温烟气进入动力波洗涤器之前，经过除尘可达到以下效果：
循环至烟气管道的浓缩废水被喷射到烟道内，此处雾化浓盐水迅速汽化，废水中的固化物和灰一起悬浮在烟气中并随烟气进入电除尘器中被捕捉，浓盐水中的固体物含量约为76kg/h(仅为列举的常规浓度)，不会对灰的物性及综合利用产生影响。在此基础上还实现了除尘，为烟气的“零”排放提供有利基础。
本发明还提供了与上述脱硫废水处理系统相匹配的处理方法，包括下列步骤：
步骤A：高温烟气与脱硫废水在动力波洗涤器中进行传热和传质，以浓缩所述脱硫废水，得到浓缩废水和低温烟气;
步骤B：所述浓缩废水回流循环至与所述高温烟气接触，并同时重新进入动力波洗涤器与脱硫废水进行传热和传质，以浓缩所述脱硫废水，得到浓缩废水和低温烟气;
步骤C：所述浓缩废水连续性重复所述步骤B的处理，直至浓缩后的废水浓度满足预设要求;所述低温烟气连续性地进入洗涤塔，经过水洗排出热水和尾气。
该方法的原理与上文处理系统相同，所达到的效果也相同，具有流程短、不涉及复杂高昂设备、能回收烟气热量、不结垢等特点，在脱硫废水处理领域具有显著优势。
在此基础上，方法还可进一步优化，具体如下。
优选地，还包括：监测所述动力波洗涤器中的液位，以控制液位不超出所述动力波洗涤器的最高限位。
优选地，还包括：监测所述洗涤塔中的液位，以控制液位不超出所述洗涤塔的最高限位。
优选地，所述洗涤塔为填料洗涤塔。
优选地，所述洗涤塔为水循环式洗涤。
本发明所用的高温烟气可以是厂区的任意来源，不同来源的烟气温度不同，因此处理时的工艺条件有一定差别。
优选地，所述高温烟气温度为130～200℃时，在所述动力波洗涤器中所述高温烟气与所述脱硫废水的流量比为70000～80000：5，优选75000～75400：5;
优选地，所述高温烟气的流量为70000～80000m3/h;
优选地，所述脱硫废水的流量为3～5m3/h;
优选地，所述步骤B中浓缩废水回流循环的流速为2～3m3/h，优选2.5～3m3/h。
优选地，所述高温烟气温度为300～450℃时，在所述动力波洗涤器中所述高温烟气与所述脱硫废水的流量比为20000～23000：5，优选22000～22460：5;
优选地，所述高温烟气的流量为20000～23000m3/h;
优选地，所述脱硫废水的流量为3～5m3/h;
优选地，所述步骤B中浓缩废水回流循环的流速为2～3m3/h，优选2.5～3m3/h。
以电厂的热烟气为例，其温度通常为130～200℃，此时适宜的更工艺条件为：
所述脱硫废水的流量为5m3/h，高温烟气的流量75390m3/h，经过动力波洗涤器后，烟气温度降为56.2℃，流量改变为约77889m3/h，所述步骤B中浓缩废水回流循环的流速为2.524m3/h。
以热锅炉的烟气为例，其产生的烟气温度一般为300～450℃，此时适宜的工艺条件为：
所述脱硫废水的流量为5m3/h，烟气温度为325℃，高温烟气的流量22460m3/h，经过动力波洗涤器后，烟气温度56.2℃，流量24935m3/h，所述步骤B中浓缩废水回流循环的流速为2.524m3/h。
优选地，所述步骤B中，在所述浓缩废水回流循环至与所述高温烟气接触之后，在重新进入动力波洗涤器与脱硫废水进行传热和传质之前，还经过除尘器除尘。
综上，与现有技术相比，本发明达到了以下技术效果。
(1)在处理过程中，脱硫废水的处理并不受渗透压、沸点升高和局部蒸发强度等参数限制，因此可将废水浓缩至饱和状态，最大程度实现了废水的浓缩减量，显著降低后续蒸发结晶投资和运行成本。
(2)本发明将电厂自排的烟气热量回收利用于脱硫废水的浓缩，进一步降低了能耗和运行成本。
(3)本发明利用“动力波”的原理使烟气与废水进行热交换，该过程接近“绝热”过程，能最大程度利用烟气的热量，这进一步降低了能耗，同时在动力波洗涤器中废水始终处于“湍流”状态，因此不易结垢，也不会对设备产生腐蚀。
(4)循环至烟气管道的浓缩废水通常使烟气湿度增加0.25%左右，烟气温度降低约4℃，此时烟气处于不饱和状态，高于酸露点，不会对烟道和静电除尘器产生腐蚀;反而由于烟气温度降低，降低了电除尘中飞灰的比电阻，有利于提高除尘效率(可在高温烟气进入动力波洗涤器前设置除尘器进行除尘)。
(5)由于本发明不需要预处理工段，且不存在结垢、腐蚀等问题，因此系统能够长期稳定运行，成本优势显著。
(6)增设液位计来检测设备中的液位，保证系统稳定、安全运行。
(7)循环至烟道中的浓缩废水对烟气的除尘不会造成负面影响，即不影响正常除尘，无需改造相关除尘设备。
