申请日2017.02.27
公开(公告)日2017.11.21
IPC分类号B01D47/06; B01D53/78; B01D53/64; B01D50/00; C02F1/00; C02F103/18; C02F101/36
摘要
本实用新型属于湿法烟气脱硫技术领域，公开了一种协同脱除PM2.5和二价汞的废水零排放脱硫系统，包括脱硫塔系统和废水处理系统，脱硫塔系统包括脱硫塔、团聚助剂储存箱，脱硫塔内由下向上依次设置吸收浆液池、吸收浆液喷淋层、升汽帽、团聚助剂喷淋层、管式除雾器、管式湿式电除尘装置，吸收浆液喷淋层下方设有脱硫塔烟气入口;废水处理装置由水力旋流器、沉降澄清装置、污泥脱水装置、废水收集箱、蒸汽换热器、除盐水箱、烟道喷雾装置组成。本实用新型解决了现有湿法脱硫系统废水处理工艺复杂、PM2.5脱除困难等问题。
权利要求书
1.一种协同脱除PM2.5和二价汞的废水零排放脱硫系统，包括脱硫塔系统和废水处理系统，其特征是：脱硫塔系统包括脱硫塔、团聚助剂储存箱，脱硫塔内由下向上依次设置吸收浆液池、吸收浆液喷淋层、升汽帽、团聚助剂喷淋层、管式除雾器、管式湿式电除尘装置，吸收浆液喷淋层下方设有脱硫塔烟气入口，脱硫塔顶部设有脱硫塔烟气出口，通过脱硫吸收浆液泵连接吸收浆液池和吸收浆液喷淋层，升汽帽设有集液槽，升汽帽的集液槽通过管路连接团聚助剂储存箱，团聚助剂储存箱通过团聚助剂循环泵连接团聚助剂喷淋层;废水处理装置由水力旋流器、沉降澄清装置、污泥脱水装置、废水收集箱、蒸汽换热器、烟道喷雾装置组成，吸收浆液池通过脱硫浆液排出泵连接水力旋流器，水力旋流器的浓缩液出口通向副产品脱水系统，水力旋流器的上清液废水出口通向沉降澄清装置，团聚助剂储存箱中通过团聚助剂吸收液排出泵连接沉降澄清装置，沉降澄清装置的污泥出口连接污泥泵，污泥泵连接污泥脱水装置，沉降澄清装置的上清液废水出口通过管道连接废水收集箱，污泥脱水装置的废水出口通过管道连接废水收集箱，废水收集箱通过废水泵连接蒸汽换热器的进水口，蒸汽换热器的出水口连接烟道喷雾装置，烟道喷雾装置设置在静电除尘装置的进气管中，静电除尘装置的进气管连接锅炉的排气口，静电除尘装置的出气管连接脱硫塔烟气入口。
2.根据权利要求1所述的一种协同脱除PM2.5和二价汞的废水零排放脱硫系统，其特征是：废水处理装置还包括除盐水箱，除盐水箱的出水口通过泵和管道连接蒸汽换热器的进水口。
3.根据权利要求1所述的一种协同脱除PM2.5和二价汞的废水零排放脱硫系统，其特征是：沉降澄清装置上安装絮凝剂加药装置。
4.根据权利要求1所述的一种协同脱除PM2.5和二价汞的废水零排放脱硫系统，其特征是：团聚助剂储存箱上安装第一团聚助剂加药装置，团聚助剂储存箱连接工艺水管道。
5.根据权利要求4所述的一种协同脱除PM2.5和二价汞的废水零排放脱硫系统，其特征是：废水收集箱安装有第二团聚助剂加药装置。
6.根据权利要求1所述的一种协同脱除PM2.5和二价汞的废水零排放脱硫系统，其特征是：管式除雾器和管式湿式电除尘装置中的管路为一一对应，且管式湿式电除尘装置配有冲洗水。
说明书
一种协同脱除PM2.5和二价汞的废水零排放脱硫系统
技术领域
本实用新型属于湿法烟气脱硫的技术领域，尤其涉及一种可协同脱除PM2.5、二价汞离子的无废水排放的脱硫系统。
背景技术
近来，大气中PM2.5污染已成为我国目前突出的大气污染问题，其能导致雾霾、大气能见度降低等后果。这主要因为PM2.5比表面积大，容易富集各种重金属和致癌物质，常规除尘技术对其难以有效脱除，造成PM2.5排放污染。这也导致我国大气中可吸入颗粒物PM10含量在逐年降低的情况下，大气中PM2.5含量却逐年增加。燃煤也是引起我国大气中PM2.5含量增加的主要来源，因此，有必要对燃煤烟气中PM2.5含量加以控制，已响应国家环保政策。作为国内燃煤发电行业广泛应用的湿法脱硫系统，脱硫浆液虽然可以喷淋除去烟气的较大颗粒粉尘，但对于PM2.5的捕获不到15%，且对于粒径更小的颗粒物脱除效果更差。
目前对于PM2.5的控制处理主要集中在在静电除尘装置前设置预处理装置，对PM2.5等颗粒物预处理，使其通过理化作用粒径长大并被除尘器脱除，包括电凝聚、化学团聚、声波团聚磁团聚等;这些脱除方式各有利弊，对于PM2.5的脱除位置都比较单一，有必要对PM2.5进行脱硫前和脱硫后综合脱除，提高PM2.5的脱除量，降低PM2.5的排放浓度。
除此之外，燃煤烟气中的二价汞危害性也较大，有必要对其进行有效脱除。烟气中的二价汞离子一般通过脱硫塔脱硫吸收浆液喷淋脱除，虽然脱除率较高，但较高的汞含量对于脱硫副产物再生利用不利。因此，有必要对二价汞离子进行脱硫前脱除。
随着燃煤电力、化工行业湿法脱硫装置的大量运行，脱硫废水的处理关系着脱硫装置的正常运行。脱硫废水呈弱酸性并含有大量的氯离子、氟离子、重金属离子、悬浮物等其他杂质，具有一定的腐蚀性，如果不能有效处理会造成水资源浪费和环境污染。因此，有必要对脱硫废水进行科学处理。
实用新型内容
为了解决上述问题，本实用新型提供了一种协同脱除PM2.5和二价汞的废水零排放脱硫系统，该系统具有工艺简单、节能降耗、PM2.5脱除效果好、设备投资运行成本低等优势。
本实用新型通过下述技术方案来实现。一种协同脱除PM2.5和二价汞的废水零排放脱硫系统，包括脱硫塔系统和废水处理系统，脱硫塔系统包括脱硫塔、团聚助剂储存箱，脱硫塔内由下向上依次设置吸收浆液池、吸收浆液喷淋层、升汽帽、团聚助剂喷淋层、管式除雾器、管式湿式电除尘装置，吸收浆液喷淋层下方设有脱硫塔烟气入口，脱硫塔顶部设有脱硫塔烟气出口，通过脱硫吸收浆液泵连接吸收浆液池和吸收浆液喷淋层，升汽帽设有集液槽，升汽帽的集液槽通过管路连接团聚助剂储存箱，团聚助剂储存箱通过团聚助剂循环泵连接团聚助剂喷淋层;废水处理装置由水力旋流器、沉降澄清装置、污泥脱水装置、废水收集箱、蒸汽换热器、烟道喷雾装置组成，吸收浆液池通过脱硫浆液排出泵连接水力旋流器，水力旋流器的浓缩液出口通向副产品脱水系统，水力旋流器的上清液废水出口通向沉降澄清装置，团聚助剂储存箱中通过团聚助剂吸收液排出泵连接沉降澄清装置，沉降澄清装置的污泥出口连接污泥泵，污泥泵连接污泥脱水装置，沉降澄清装置的上清液废水出口通过管道连接废水收集箱，污泥脱水装置的废水出口通过管道连接废水收集箱，废水收集箱通过废水泵连接蒸汽换热器的进水口，蒸汽换热器的出水口连接烟道喷雾装置，烟道喷雾装置设置在静电除尘装置的进气管中，静电除尘装置的进气管连接锅炉的排气口，静电除尘装置的出气管连接脱硫塔烟气入口。
作为优选，废水处理装置还包括除盐水箱，除盐水箱的出水口通过泵和管道连接蒸汽换热器的进水口，除盐水箱向蒸汽换热器中注入除盐水，加热后用烟道喷雾装置喷出减压汽化，洗涤蒸汽换热器、烟道喷雾装置及其之间的管路，预防管路和设备结垢。
作为优选，沉降澄清装置上安装絮凝剂加药装置，采用机械自动加药的方式添加絮凝剂，以用于吸附颗粒杂质，使废水澄清并沉降。
作为优选，团聚助剂储存箱上安装第一团聚助剂加药装置，团聚助剂储存箱连接工艺水管道，脱硫塔系统中的团聚助剂由工艺水稀释团聚助剂得到。团聚助剂可以用助凝剂或现有有益于悬浮物粉尘团聚的助剂，如黄原胶、聚合氯化铝、聚合硫酸铁等。
作为优选，废水收集箱安装有第二团聚助剂加药装置，自动添加团聚助剂。
作为优选，管式除雾器和管式湿式电除尘装置中的管路为一一对应，且管式湿式电除尘装置配有冲洗水。
所述脱硫塔系统中的团聚助剂储存箱中团聚助剂在喷淋吸收完烟气中PM2.5、副产品液滴等含尘液滴后，由泵泵入沉淀澄清装置进入废水处理系统。
所述废水处理系统中的脱硫废水加入助凝剂后，经沉降澄清除去悬浮物，然后进入废水收集箱，混入粉尘团聚助剂，搅拌均匀。通过废水泵将废水打入蒸汽换热器，加热后废水被喷入入口烟道中。废水经喷嘴雾化后在烟道内全部蒸发，粉尘团聚助剂促使PM2.5团聚，粒径增大;同时，废水中含有的大量氯离子可与烟气中二价汞反应，形成氯化汞并随烟气中粉尘被除尘器捕获。定期用除盐水箱中除盐水对蒸汽换热器、烟道喷雾装置及之间的管路进行冲洗，防止设备和管路结垢。
所述废水处理系统中的被蒸汽加热后的脱硫废水温度大于脱硫废水在烟道压力下的沸点并小于脱硫废水在加热喷淋管路中的沸点，保证脱硫废水喷入烟道前不汽化。
所述废水处理系统中的用于清洗蒸汽换热器、烟道喷雾装置及其之间管路的除盐水温度大于除盐水在烟道压力下的沸点并小于除盐水在加热喷淋管路中的沸点，以使除盐水喷入烟道前不汽化。
所述废水处理系统中设有沉降澄清装置，用于脱硫废水汽化前除去悬浮物，减少后续粉尘团聚助剂加药量和静电除尘器负荷。
本实用新型的有益效果：克服了传统脱硫系统的工作单一、对烟气污染物中的PM2.5脱除不好、烟气中二价汞脱除位置单一、脱硫废水处理投资运行费用高等缺点。通过在脱硫塔中添加团聚助剂喷淋层，对脱硫后烟气进行二次脱PM2.5等颗粒物，并添加了高效的管式除雾器和管式湿式电除尘装置，可将烟气中的PM2.5降至5mg/Nm3以下，PM2.5的综合脱除效率达到60%以上。将脱硫废水简单处理后，添加粉尘团聚助剂并加热泵入静电除尘器前烟道中，不仅处理了脱硫废水，还利用脱硫废水高氯离子含量辅助脱除烟气中二价汞，以上过程不增加烟道长度和阻力，废水全部汽化、不降低烟气温度，对烟道布局适应性好，设备投资和建造费用省，环境友好，具有以废治废的效果。
附图说明
图1为本实用新型一种协同脱除PM2.5和二价汞的废水零排放脱硫系统的工艺流程图。
图中，1-锅炉;2-静电除尘装置;3-脱硫塔;301-脱硫塔烟气入口;302-脱硫塔烟气出口;303-脱硫吸收浆液泵;304-脱硫浆液排出泵;305-团聚助剂储存箱;306-团聚助剂吸收液排出泵;307-第一团聚助剂加药装置;308-工艺水管道;309-团聚助剂循环泵;310-升汽帽;311-管式除雾器;312-管式湿式电除尘装置;4-水力旋流器;5-沉降澄清装置;6-絮凝剂加药装置;7-污泥泵;8-污泥脱水装置;9-废水收集箱;10-第二团聚助剂加药装置;11-废水泵;12-蒸汽换热器;13-除盐水箱;14-烟道喷雾装置。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本实用新型。
如图1为本实用新型的一种协同脱除PM2.5和二价汞的废水零排放脱硫系统，包括脱硫塔系统和废水处理系统。脱硫塔系统包括脱硫塔3、团聚助剂储存箱305，脱硫塔3内由下向上依次设置吸收浆液池、吸收浆液喷淋层、升汽帽310、团聚助剂喷淋层、管式除雾器311、管式湿式电除尘装置312，吸收浆液喷淋层下方设有脱硫塔烟气入口301，脱硫塔3顶部设有脱硫塔烟气出口302，通过脱硫吸收浆液泵303连接吸收浆液池和吸收浆液喷淋层，升汽帽310设有集液槽，升汽帽310的集液槽通过管路连接团聚助剂储存箱305，团聚助剂储存箱305通过团聚助剂循环泵309连接团聚助剂喷淋层。废水处理装置由水力旋流器4、沉降澄清装置5、污泥脱水装置8、废水收集箱9、蒸汽换热器12、烟道喷雾装置14组成，吸收浆液池通过脱硫浆液排出泵304连接水力旋流器4，水力旋流器4的浓缩液出口通向副产品脱水系统，水力旋流器4的上清液废水出口通向沉降澄清装置5，团聚助剂储存箱305中通过团聚助剂吸收液排出泵306连接沉降澄清装置5，沉降澄清装置5的污泥出口连接污泥泵7，污泥泵7连接污泥脱水装置8，沉降澄清装置5的上清液废水出口通过管道连接废水收集箱9，污泥脱水装置8的废水出口通过管道连接废水收集箱9，废水收集箱9通过废水泵11连接蒸汽换热器12的进水口，蒸汽换热器12的出水口连接烟道喷雾装置14，烟道喷雾装置14设置在静电除尘装置2的进气管中，静电除尘装置2的进气管连接锅炉1的排气口，静电除尘装置2的出气管连接脱硫塔烟气入口301。
废水处理装置还包括除盐水箱13，除盐水箱13的出水口通过泵和管道连接蒸汽换热器12的进水口，除盐水箱13向蒸汽换热器12中注入除盐水，加热后用烟道喷雾装置14喷出减压汽化，洗涤蒸汽换热器12、烟道喷雾装置14及其之间的管路，预防管路和设备结垢。
沉降澄清装置5上安装絮凝剂加药装置6，采用机械自动加药的方式添加絮凝剂，以用于吸附颗粒杂质，使废水澄清并沉降。
脱硫塔系统中的升汽帽310可使烟气通过并收集团聚助剂喷淋层的团聚助剂至塔外的团聚助剂储存箱305，构成团聚助剂喷淋回路。团聚助剂储存箱305上安装第一团聚助剂加药装置307，团聚助剂储存箱305连接工艺水管道308，脱硫塔系统中的团聚助剂由工艺水稀释团聚助剂得到。团聚助剂可以用助凝剂或现有有益于悬浮物粉尘团聚的助剂，如黄原胶、聚合氯化铝、聚合硫酸铁等。
废水收集箱9安装有第二团聚助剂加药装置10，自动添加团聚助剂。
脱硫塔系统中的管式除雾器311和管式湿式电除尘装置312中的管路为一一对应，且管式湿式电除尘装置312配有冲洗水。
结合图1，工作过程如下：首先经静电除尘装置2除尘的燃煤烟气由脱硫塔烟气入口301进入脱硫塔3，脱硫循环泵303将脱硫吸收液喷入塔内对烟气进行洗涤，烟气经脱硫吸收液洗涤后通过升汽帽310进入团聚助剂喷淋层。由团聚助剂加药装置307提供团聚助剂，用工艺水管道308工艺水在团聚助剂储存箱305稀释均匀后由团聚助剂循环泵309循环泵入脱硫塔3中，对烟气进行洗涤，使烟气中PM2.5颗粒物粒径长大并被管式除雾器311或管式湿式电除尘装置312捕获脱除。团聚助剂储存箱305中的团聚助剂在吸附到一定浓度后由团聚助剂吸收液排出泵306将团聚助剂吸收液排入废水处理装置中的沉降澄清装置5。脱硫塔3清洗烟气后产生的脱硫浆液经水力旋流器4提取浓缩后，下部较浓浆液去副产品脱水系统，上清液废水进入沉降澄清装置5，通过助凝剂加药装置6向沉降澄清池中加入助凝剂，使脱硫废水中大部分悬浮物沉降下来，沉降下来的泥浆经污泥泵7打入污泥脱水装置8，沉降澄清装置5中上清液废水进入废水收集箱9，污泥脱水装置8脱出的废水也进入废水收集箱9，污泥脱水装置8脱出的固态废污泥按固废处理。通过团聚助剂加药装置10向废水收集箱9中添加团聚助剂，混合均匀后废水通过废水泵11(泵出口压力应在满足管路压力损失下使废水压力高于管路中热废水沸点下压力，可参考纯水在不同压力下的沸点选取泵出口压力)泵入蒸汽换热器12中，废水和团聚助剂的混合溶液经蒸汽加热后(温度可升至125摄氏度左右)，进入烟道喷雾装置14。废水混合溶液经烟道喷雾装置14雾化减压水分全部蒸发，所含杂质以粉尘形式随锅炉1产生的烟气进入静电除尘装置2并被捕获，废水混合溶液中的团聚助剂会促进烟气中PM2.5聚集长大，便于被静电除尘装置2收集。与此同时，废水中的氯离子与烟气中的二价汞反应，生成氯化汞，随烟气中粉尘进入静电除尘装置2并被捕获。最终实现脱硫废水零排放且协同脱除烟气中PM2.5和二价汞，以废治废。定期用除盐水箱13向蒸汽换热器12中注入除盐水，加热后用烟道喷雾装置14喷出减压汽化，洗涤蒸汽换热器12、烟道喷雾装置14及其之间的管路，预防管路和设备结垢。该系统可使脱硫废水零排放并可协同脱除烟气中的PM2.5和二价汞离子，具有功能全面、PM2.5脱除效果好、设备投资占地少等优点。