申请日2017.04.27
公开(公告)日2017.07.28
IPC分类号C02F1/04; C02F103/18
摘要
本发明公开了一种脱硫废水处理方法，属于脱硫废水处理领域。热空气单元向相变发生器内通入热空气;与此同时，废水系统将脱硫废水送至相变发生器内的雾化器雾化后，和热空气所形成的热风经过热质交换，由液相变成气相，随着热风从相变发生器出口排出，脱硫废水中的杂质结晶形成的固体，在重力的作用下进入相变发生器的固体排出口热空气单元热空气单元。本发明公开的一种脱硫废水处理方法，相变发生器中热空气与雾化的脱硫废水液滴进行质、热交换，脱硫废水液滴蒸发、结晶后进行气固分离。本发明解决了在烟道处理脱硫废水过程中打破原有脱硫平衡并造成设备腐蚀的问题，从而实现了脱硫废水的零污染和零排放。
摘要附图
权利要求书
1.一种脱硫废水处理方法，其特征在于：热空气单元向相变发生器(2)内通入热空气;与此同时，废水系统将脱硫废水送至相变发生器(2)内的雾化器(9)雾化后，和热空气所形成的热风经过热质交换，由液相变成气相，随着热风从相变发生器(2)出口排出，脱硫废水中的杂质结晶形成的固体，在重力的作用下进入相变发生器(2)的固体排出口。
2.根据权利要求1所述的脱硫废水处理方法，其特征在于：高温气体进入热空气单元的取热器(1)的通道一入口，取热器(1)的通道二入口鼓入空气，空气在取热器(1)内经过工业高温烟气的预热后形成热空气，热空气从取热器(1)的通道二出口排出，进入相变发生器(2)内，高温气体从取热器(1)的通道一出口进入吸收塔。
3.根据权利要求1所述的脱硫废水处理方法，其特征在于：废水系统的水泵(6)抽取废水系统的废水箱(5)中的脱硫废水并输送至相变发生器(2)内的雾化器(9)。
4.根据权利要求1所述的一种脱硫废水的处理方法，其特征在于：雾化的脱硫废水与热空气所形成的热风在相变发生器(2)内混合进行质、热交换，脱硫废水发生相变，脱硫废水中的水分蒸发，脱硫废水中的杂质和盐分结晶生成固体颗粒，一部分固体颗粒受重力作用，落到相变发生器(2)固体排出口，水蒸气和另一部分固体颗粒随着热风从相变发生器(2)出口进入气固分离器(3)。
5.根据权利要求1所述的脱硫废水处理方法，其特征在于：相变发生器(2)出口与气固分离器(3)连通，水蒸气与一部分固体颗粒进入气固分离器(3)后分离开来，固体颗粒进入气固分离器(3)下部灰斗，水蒸气排放出去。
6.根据权利要求1所述的脱硫废水处理方法，其特征在于：雾化器(9)与压缩空气单元(10)相连，脱硫废水经水泵(6)抽取进入雾化器(9)。
7.根据权利要求1所述的一种脱硫废水的处理方法，其特征在于：取热器(1)热空气单元与相变发生器(2)连通处设有温度检测装置，温度检测装置检测热空气单元输出的热空气温度，将热空气的温度控制在80℃以上。
8.根据权利要求1所述的脱硫废水处理方法，其特征在于：相变发生器(2)出口处设有温度检测装置，温度检测装置检测水蒸气温度，将水蒸气温度控制在高于露点温度10℃以上。
9.根据权利要求1所述的脱硫废水处理方法，其特征在于：废水系统的废水箱(5)与雾化器(9)连通的管道上设有调节阀(7)。
10.根据权利要求2所述的脱硫废水处理方法，其特征在于：与相变发生器(2)出口连通的气固分离器(3)包括排灰口和排气口，所述排灰口设置在所述气固分离器(3)的底部，所述排气口设置在所述气固分离器(3)的顶部，所述取热器(1)的通道二入口、所述取热器(1)与所述相变发生器(2)的连通处、所述相变发生器(2)与所述气固分离器(3)的连通处和所述气固分离器(3)的排气口处中的至少一处位置设有风机(4)。
说明书
一种脱硫废水处理方法
技术领域
本发明属于脱硫废水处理领域，更具体地说，涉及一种脱硫废水处理方法。
背景技术
煤电化工企业在生产中应用脱硫技术时会产生一定量的脱硫废水，脱硫废水成分复杂，主要含有高浓度悬浮物、过饱和的亚硫酸盐、可溶性氯化物和氟化物以及多种重金属杂质，其中很多是国家环保标准中要求严格控制的第一类污染物。因此，需要对脱硫废水进行严格处理，才能达到国家要求的脱硫废水“零排放”标准。脱硫废水的处理难点主要有水质、水量受燃煤、脱硫系统补水及脱硫运行工况影响大，水质波动范围很大;悬浮物浓度高，细颗粒物比例大;硅、镁、有机物等浓度高，硫酸钙过饱和度高，结垢倾向强。脱硫废水传统处理工艺复杂，运行操作量大，不易自动控制，多数电厂运行结果不理想，处理后的废水仍然含有较高浓度的氯离子，对金属及设备的腐蚀性比较强。
常见FGD脱硫废水处理系统为“三联箱处理+澄清”工艺，三联箱包括中和箱、反应箱和絮凝箱;FGD旋流站出来的脱硫废水在废水缓冲池内进行曝气混合均匀，然后通过废水泵送至三联箱，在三联箱的中和箱中投加石灰乳或氢氧化钠，快速搅拌使原来酸性的脱硫废水呈碱性(pH控制在9.0～9.5)，此过程中大部分重金属形成微溶的氢氧化物从废水中沉淀出来，中和箱内出水自流至反应箱，在反应箱投加有机硫和凝聚剂，将不能以氢氧化物形式沉淀的残余重金属以硫化物沉淀的形式去除，反应箱出水进入絮凝箱，在絮凝箱内投加助凝剂，在低转速搅拌下进行絮凝反应，促进絮体进一步长大，絮凝箱出水自流进入澄清器，废水絮体在澄清器内进一步长大，并通过上部斜板进行沉淀分离，上部清水经加酸调节pH至6～9 后自流进入清水池，澄清器污泥送至压滤机进行压滤。
这种预处理的工艺废水仅能处理悬浮物，但不能处理脱硫废水中的氯离子，还不能直接排放，需要深度处理，深度处理目前采用上述预处理后，再软化+膜蒸馏+蒸发结晶组合处理工艺，该工艺投资高(每吨废水投资在70-200万元/吨废水)，能耗高，运行费用高(每吨废水处理费在130-220元/t废水)，且设备堵塞、腐蚀、结垢等问题容易造成系统瘫痪。
国外也有少量采用烟道处理法，即将脱硫废水喷到空气预热器后，电除尘前的烟道上让废水蒸发，该工艺由于废水进入脱硫系统内，不但打破原有的脱硫废水平衡，且氯离子会产生富集，需要增加更多的废水处理量，还有可能腐蚀下游设备。
中国发明专利，公开号：105417604A，公开日：2016年3月23日，公开了利用烟气余热处理脱硫废水的方法及装置，具体包括：锅炉、空预器、电除尘器、脱硫塔和烟囱，其特征在于，在电除尘器与脱硫塔之间设置一个蒸发浓缩装置;在蒸发浓缩装置的底部设置浓缩脱硫废水收集池;在脱硫废水池与蒸发浓缩装置设置管路和水泵Ⅱ;在空预器与除尘器之间的烟巷内增加喷嘴，在喷嘴与浓缩脱硫废水收集池之间设置管道和水泵Ⅰ。本发明的有益技术效果是节省了常规废水处理方法所采用的化学药品;克服了现有烟气余热蒸发技术喷雾量大，除尘器前段烟气温度低、水蒸气含量高、除尘器极板板结等问题，达到真正意义上的脱硫废水零排放。其不足之处是：(1)该工艺中脱硫废水进入脱硫系统内会打破原有的脱硫平衡，且氯离子易产生富集，腐蚀管道，因而需要增加更多的废水处理量，以冲洗管道内壁; (2)处理后氯离子通过燃烧系统随烟气进入脱硫废水中，氯浓度无法降低，直接影响脱硫效率，腐蚀脱硫设备，减少脱硫设备寿命;(3)直接将脱硫废水通入烟巷中，烟尘含量大，飞灰易沉积，容易造成烟巷堵塞;(4)脱硫废水液滴需要一定长度的烟巷蒸发结晶，而实际烟巷较短，脱硫废水液滴蒸发不完全，未蒸发的脱硫废水液滴与烟气中的飞灰粘结，因而极易对烟巷和下游设备，例如，电除尘器等造成腐蚀。
中国发明专利，公开号：105692745A，公开日：2016年6月22日，公开了一种混合式烟气蒸干脱硫废水装置及方法，具体包括：混合气蒸干脱硫部和气体调质脱硫部，混合气蒸干脱硫部包括干燥塔、废水预处理管路以及混合气体管路，干燥塔通过尾气管与烟道母管通连，混合气管路包括主管、第一支管以及与外界空气通连且流经所述空气预热器的第二支管，烟气与加热的外界空气混合并送入干燥塔对脱硫废水进行蒸干处理。有效解决混合气在蒸发干燥脱硫废水时出现的粘壁现象，确保干燥塔使用寿命，还能有效减小因使用外界空气对锅炉效率的影响，有效提高脱硫效率，还能减少脱硫废水量，进而减轻蒸发作业的工作负荷，降低用于蒸发脱硫废水的热量损耗。其不足之处是：(1)雾化器设置在干燥塔外部，脱硫废水经雾化形成液滴，液滴极易在空气中扩散污染环境;(2)烟气和经预热的空气形成的混合气体与雾化的脱硫废水反应，反应生成的较小颗粒固体物易随着水蒸气等气体通过尾气管进入烟道母管，因而易造成烟道母管堵塞;(3)小颗粒固体物进入烟道及下游设备，易造成烟道和下游设备的磨损，从而影响设备使用寿命;(4)若烟道内温度较低，水蒸气发生冷凝，固体颗粒物重新在冷凝的水蒸气中溶解形成盐溶液，盐溶液易对烟道或下游设备造成腐蚀。
发明内容
1、要解决的问题
针对现有脱硫废水处理过程中废水进入脱硫系统内，打破了原有脱硫平衡并造成设备腐蚀的问题，本发明提供一种脱硫废水处理方法。它不会进入原有系统，对脱硫系统无任何影响。
2、技术方案
为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案：
一种脱硫废水处理方法，热空气单元向相变发生器内通入热空气;与此同时，废水系统将脱硫废水送至相变发生器内的雾化器雾化后，和热空气所形成的热风经过热质交换，由液相变成气相，随着热风从相变发生器出口排出，脱硫废水中的杂质结晶形成的固体，在重力的作用下进入相变发生器的固体排出口。
热空气与雾化后的脱硫废水质热交换，实现脱硫废水的相变，这一过程零污染，零排放，且不存在管道设备腐蚀问题，实现环保节能处理，不会污染水环境。
优选地，高温气体进入热空气单元的取热器的通道一入口，取热器的通道二入口鼓入空气，空气在取热器内经过高温气体的预热后形成热空气，热空气从取热器的通道二出口排出，进入相变发生器内，高温气体从取热器的通道一出口进入吸收塔。
本装置利用高温气体，例如工业高温烟气，如脱硫前烟气，对空气进行预热形成热空气，热空气进入相变发生器与雾化的脱硫废水发生质热反应生成固体颗粒，液体被蒸发形成水蒸气排放到空气中，既节约了能源，又降低了脱硫前烟气的温度，有助于提高脱硫效率。
优选地，废水系统的水泵抽取废水系统的废水箱中的脱硫废水并输送至相变发生器内的雾化器，雾化器将脱硫废水雾化，便于与热空气充分发生质、热交换，脱硫废水的水分形成水蒸气排放出去，不会对环境造成任何污染。
优选地，雾化的脱硫废水与热空气所形成的热风在相变发生器内混合进行质、热交换，脱硫废水发生相变，脱硫废水中的水分蒸发，脱硫废水中的杂质和盐分结晶生成固体颗粒，一部分固体颗粒受重力作用，落到相变发生器固体排出口，水蒸气和另一部分固体颗粒随着热风从相变发生器出口进入气固分离器。其中，一部分固体颗粒是指大颗粒固体，即受到重力作用下落的固体颗粒;另一部分固体颗粒是指小颗粒固体，即和水蒸气一起上升到相变发生器出口的固体颗粒。
相变发生器顶部的出口与气固分离器连通，相变发生器中生成的大颗粒固体直接掉落进入相变发生器下部固体排出口，小颗粒固体和水蒸气从相变发生器出口进入气固分离器。
优选地，相变发生器出口与气固分离器连通，水蒸气与一部分小颗粒固体进入气固分离器后分离开来，小颗粒固体进入气固分离器下部灰斗，水蒸气排放出去。
在风机鼓风和相变发生器内部负压作用下，小颗粒固体和水蒸气进入气固分离器后，水蒸气和小颗粒固体分离开来，小颗粒固体进入气固分离器下部灰斗，气固分离器下部灰斗集聚的固体颗粒定期排出，统一进行处理。
优选地，雾化器与压缩空气单元相连，脱硫废水经水泵抽取进入雾化器，所述压缩空气与雾化器共同作用将所述脱硫废水雾化，强化了脱硫废水雾化效果，从而生成直径更小、分布更均匀的脱硫废水液滴，以便热空气与脱硫废水液滴充分接触，进而促进热空气与脱硫废水液滴的质、热交换。
优选地，取热器热空气单元与相变发生器连通处设有温度检测装置，温度检测装置检测热空气单元输出的热空气温度，将热空气的温度控制在80℃以上，以便为热空气与脱硫废水液滴的质热反应提供温度条件。
优选地，相变发生器出口处设有温度检测装置，温度检测装置检测水蒸气温度，将水蒸气温度控制在高于露点温度10℃以上，从而有效避免了质热交换后的水蒸气在相变发生器内结露，以便水蒸气能够通过热风的作用顺利排出到相变发生器外部。
优选地，废水系统的废水箱与雾化器连通的管道上设有调节阀，调节阀根据相变发生器出口处的温度检测装置，控制脱硫废水的流量，一方面，防止相变发生器内雾化的脱硫废水与热空气反应生成的水蒸气温度过低而造成水蒸气冷凝结露，影响质热反应。
优选地，与相变发生器出口连通的气固分离器包括排灰口和排气口，所述排灰口设置在所述气固分离器的底部，所述排气口设置在所述气固分离器的顶部，所述取热器的通道二入口、所述取热器与所述相变发生器的连通处、所述相变发生器与所述气固分离器的连通处和所述气固分离器的排气口处中的至少一处位置设有风机。
风机将常温空气引入到取热器内进行预热，同时风机对已预热的空气进入相变发生器内也起到了促进作用。另外，风机还有助于将质热交换后的水蒸气与小颗粒固体的混合物，通过风的作用从相变发生器内带入到气固分离器中，同时促使气固分离器将水蒸气排出去。
3、有益效果
相比于现有技术，本发明的有益效果为：
(1)本发明提供的脱硫废水处理方法，脱硫废水经相变发生器上部设置的雾化器雾化生成液滴，液滴由相变发生器喷出，热气由相变发生器下部的热气入口进入相变发生器内，热空气与脱硫废水液滴混合并进行质、热交换，脱硫废水液滴受热脱水，蒸干后形成含硫、氯的固体颗粒，固体颗粒在重力作用下直接掉入相变发生器底部的固体排出口，水蒸气在风机鼓风作用下由相变发生器出口排出，脱硫废水与热空气的质、热交换过程不需要进入烟道，因而不会破坏脱硫反应平衡，也避免了对烟道造成腐蚀，并且脱硫废水与热气反应生成的固体颗粒易于收集回收再利用，从而达到了充分利用资源的目的;
(2)本发明提供的脱硫废水处理方法，利用高温气体，比如工业高温烟气，如脱硫前烟气，对空气进行预热，经预热的空气进入相变发生器与雾化的脱硫废水反应生成固体颗粒，本装置既节约能源，又降低了脱硫前烟气的温度，为脱硫提供了更低的温度，有利于提高脱硫效率，也减少了工艺水耗量;
(3)本发明提供的脱硫废水处理方法，水泵将脱硫废水输送至相变发生器内的雾化器进行雾化，取热器(1)输出的热空气与通过雾化器雾化后的废水系统的脱硫废水在相变发生器内混合发生质热交换，形成水蒸气和固体颗粒，水蒸气通过相变发生器顶部出口排出，固体颗粒通过相变发生器底部的固体排出口排出;相变发生器为质热交换提供场地，质热交换后，脱硫废水发生相变，原本的液相不复存在，热空气形成的热风将水蒸气带出，固体颗粒受重力作用下落，实现脱硫废水的环保节能处理;工艺流程简单，实现零污染零排放;除废水系统与雾化器连通的脱硫废水管道外，其余过程全程干态，将设备腐蚀的可能性降低;
(4)本发明提供的脱硫废水处理方法，相变发生器出口与气固分离器连通，相变发生器中生成的大颗粒固体直接掉落进入相变发生器下部固体排出口，小颗粒固体和水蒸气在风机鼓风作用下进入气固分离器，工艺工程简化，没有加入额外的化学试剂，处理成本降低;
(5)本发明提供的脱硫废水处理方法，风机启动后，小颗粒固体和水蒸气在风机鼓风作用下进入气固分离器，小颗粒固体在重力作用下掉入气固分离器排灰口，水蒸气在风机作用下由排气口排出，从而充分分离回收生成的固体颗粒，避免较小的固体颗粒外排污染环境;
(6)本发明提供的脱硫废水处理方法，脱硫废水经水泵抽取进入雾化器，压缩空气单元为雾化器提供压缩空气，压缩空气与脱硫废水混合进一步促进了脱硫废水雾化，雾化生成的液滴直径更小、分布更均匀，从而促进了脱硫废水液滴与热气进行质、热交换;
(7)本发明提供的脱硫废水处理方法，在取热器内，工业高温烟气将常温空气加热到 80℃以上形成热空气，热空气通入到相变发生器内，以便为质热反应提供温度条件。
(8)本发明提供的脱硫废水处理方法，温度检测装置实时监测并反馈相变发生器出口处水蒸气的温度，因而根据温度检测装置反馈的温度值，及时调整热空气单元向相变发生器内通入的空气量以及废水系统向雾化器输送的脱硫废水量，保证了相变发生器内质热反应后生成的水蒸气的温度始终高于露点温度10℃以上，避免相变发生器内温度过低，从而防止质热交换后的水蒸气在相变发生器内温度过低而结露，以便水蒸气能够通过热风的作用顺利排出到相变发生器外部;
(9)本发明提供的脱硫废水处理方法，水泵和雾化器之间设置有调节阀和流量计，相变发生器出口处设有温度检测装置，通过调节阀控制脱硫废水流量，进而通过观测温度检测装置检测到的温度值，控制相变发生器内反应生成的水蒸气温度，从而确保雾化的脱硫废水与热空气气反应生成的水蒸气温度始终在露点温度以上，从而有效避免了水蒸气气发生冷凝结露，便于水蒸气及时排放到相变发生器外部，实现脱硫废水中水分与固体杂质的彻底分离;
(10)本发明提供的脱硫废水处理方法，风机将常温空气引入取热器内进行预热，经预热的空气在风机的作用下被鼓入相变发生器内进行质热反应，风机源源不断的向相变发生器内鼓入热空气，从而有助于将质热交换后的水蒸气与小颗粒固体的混合物，在鼓入的流动热空气的作用下从相变发生器内带入到气固分离器中，相变发生器内的混合物不断的进入气固分离器，从而促进了气固分离器将水蒸气排出去;
(11)本发明提供的脱硫废水处理方法，废水箱中设有搅拌器，以防脱硫废水沉淀，形成液相均匀分布的脱硫废水，水泵将废水箱内的脱硫废水泵出，通过脱硫废水管道输送到相变发生器内的雾化器，脱硫废水管道上的调节阀控制脱硫废水的流量，流量计用于观测脱硫废水的流量，通过调节阀的流量控制作用，以及流量计的流量监测作用，再结合相变发生器内的温度检测装置对温度值进行测量，防止了质热交换后的水蒸气在相变发生器内结露，以便水蒸气能够通过热空气所形成的热风作用顺利排出到相变发生器外部。