申请日2019.07.24
公开(公告)日2019.09.24
IPC分类号C02F1/04; B01D53/00; C02F103/18
摘要
本发明属于工业节能环保技术领域，涉及一种湿法脱硫工艺中的脱硫废水零排放耦合烟气脱白一体化系统。该系统包括气‑水换热器、水‑水换热器、蒸发结晶器、汽‑气换热器和疏水膨胀箱;气‑水换热器将高温未脱硫烟气中的热量转移至热媒水中，水‑水换热器将热媒水中的热量转移至脱硫废水中，蒸发结晶器将脱硫废水中的热量转移至汽化后的水蒸汽中，汽‑气换热器将水蒸汽中的热量转移至脱硫后的净烟气中，疏水膨胀箱将蒸汽冷凝后的液态水进行储存，以备厂区其他工艺回用。本发明实现了洁净处理脱硫废水、消除烟囱石膏雨和白烟的目标，解决了脱硫塔运行水平衡失衡的问题，保障了脱硫塔在变工况下的安全可靠运行，降低了企业的运行成本。
权利要求书
1.一种脱硫废水零排放耦合烟气脱白一体化系统，其特征在于：该系统包括气-水换热器(1)、水-水换热器(3)、蒸发结晶器(6)、汽-气换热器(10)和疏水膨胀箱(12);
所述气-水换热器(1)为管壳式换热器，包括壳体和布置在壳体内部的换热管，所述气-水换热器(1)的壳体具有换热器烟气入口(14)和换热器烟气出口(15);所述气-水换热器(1)设置在脱硫塔(16)与原烟气烟道之间，换热器烟气入口(14)与原烟气烟道连通，换热器烟气出口(15)与脱硫塔(16)的烟气进口连通;
所述水-水换热器(3)包括热媒水管路和废水管路，所述热媒水管路的出水口通过热媒水回水母管(20)与气-水换热器(1)的换热管的进水口连通，热媒水管路的回水口通过热媒水供水母管(21)与气-水换热器(1)的换热管的出水口连通;
所述蒸发结晶器(6)包括蒸发室(5)和结晶室(7);所述蒸发室(5)上部设有汽液分离器(8)，顶部设有排汽管(24)，中部设有废水进口;所述结晶室(7)的上部设有废水出口;所述蒸发室(5)的废水进口通过废水供水母管(22)与水-水换热器(3)的废水管路的出水口连通，所述结晶室(7)的废水出口通过废水回水母管(23)与水-水换热器(3)的废水管路的进水口连通;
所述汽-气换热器(10)为管壳式换热器，包括壳体和布置在壳体内部的换热管，所述汽-气换热器(10)的壳体具有净烟气入口(17)和净烟气出口(18);所述汽-气换热器(10)设置在脱硫塔(16)与烟囱(19)之间，净烟气入口(17)通过烟道与脱硫塔(16)的烟气出口连通，净烟气出口(18)通过烟道与烟囱(19)连通;所述汽-气换热器(10)的换热管的入口与蒸发结晶器(6)的蒸发室(5)的排汽管(24)连通;
所述疏水膨胀箱(12)的顶部设有蒸汽冷凝水入口和排气管(27)，底部设有排水口;所述蒸汽冷凝水入口通过疏水管(25)与汽-气换热器(10)的换热管的出口连通;疏水膨胀箱(12)的排水口与供水管(13)连接。
2.根据权利要求1所述的脱硫废水零排放耦合烟气脱白一体化系统，其特征在于：所述气-水换热器(1)中的烟气流向与换热管的布置方向垂直。
3.根据权利要求1所述的脱硫废水零排放耦合烟气脱白一体化系统，其特征在于：所述热媒水管路中的热媒水流向与废水管路中的脱硫废水流向相反，在水-水换热器(3)中形成逆流换热过程。
4.根据权利要求1所述的脱硫废水零排放耦合烟气脱白一体化系统，其特征在于：所述废水回水母管(23)连通一废水补水管(9)，用于向水-水换热器(3)补充新的脱硫废水。
5.根据权利要求1所述的脱硫废水零排放耦合烟气脱白一体化系统，其特征在于：所述汽-气换热器(10)中的烟气流向与换热管的布置方向垂直。
6.根据权利要求1所述的脱硫废水零排放耦合烟气脱白一体化系统，其特征在于：所述结晶室(7)的底部设有结晶物排出口(26)。
7.根据权利要求1所述的脱硫废水零排放耦合烟气脱白一体化系统，其特征在于：所述热媒水回水母管(20)上设置有热媒水循环泵(2)。
8.根据权利要求1所述的脱硫废水零排放耦合烟气脱白一体化系统，其特征在于：所述废水回水母管(23)上设有废水循环泵(4)。
9.根据权利要求1所述的脱硫废水零排放耦合烟气脱白一体化系统，其特征在于：所述排气管(27)上设有真空泵(28)。
10.根据权利要求1所述的脱硫废水零排放耦合烟气脱白一体化系统，其特征在于：所述供水管(13)上设有疏水泵(11)。
说明书
脱硫废水零排放耦合烟气脱白一体化系统
技术领域
本发明属于工业节能环保技术领域，具体涉及一种脱硫废水零排放耦合烟气脱白一体化系统，可用于湿法脱硫工艺的烟气脱白和脱硫废水的洁净处理。
背景技术
中国的能源结构特点是富煤、贫油、少气，这就决定了国内工业生产所需的能量来源以煤炭为主，在总能源消费中占比约70%左右。燃煤排烟是大气环境中二氧化硫、氮氧化物和烟尘的主要来源，燃煤型污染在未来一段时间内仍是我国大气污染的重要特征。
为了改善国民的生活环境，经过近些年的努力，国内大部分燃煤生产工艺已陆续完成了脱硫、脱硝和除尘工程改造，这对提升大气质量起到了重要作用。为了进一步改善大气质量，从2017年至今，针对湿法脱硫生产工艺，多地又先后颁布了治理石膏雨和有色烟羽的环保政策要求，业内俗称“烟气脱白”。随着烟气脱白项目实施的越来越多，在工程应用中又出现了一些新的问题，其中，比较突出的问题之一是因烟气脱白系统设计或运行不当而导致的脱硫塔水平衡失衡问题，这也带来了脱硫废水排放量增加的现象，增大了运行人员的操控难度，提升了企业运行成本，同时对自然环境也造成了不同程度的污染。
此外，目前关于脱硫废水的终端处理方面，主要处理技术有蒸发塘、多级闪蒸、低温多效蒸发结晶、机械蒸汽再压缩技术、烟道蒸发法和旁路烟道干燥法等，其中蒸发塘法占地面积大，水分排入大气无法回收，造成水资源浪费和环境污染;多级闪蒸、低温多效蒸发结晶、机械蒸汽再压缩技术法能耗高，系统复杂，投资大;烟道蒸发和旁路烟道干燥法一方面影响原烟风系统的运行，且无法回收废液中的水分，另一方面增大了进入湿法脱硫塔的烟气含水率，影响脱硫的运行参数。随着环保政策要求的不断升级，对原系统影响小，清洁、环保、低能耗的废水处理技术亟待研发和应用。
发明内容
针对上述技术问题，本发明的目的是提供一种脱硫废水零排放耦合烟气脱白一体化系统，首先将未脱硫的高温烟气余热作为脱硫废水蒸发的热源进行利用，通过合理的系统参数设计，实现脱硫废水的洁净处理;其次将脱硫废水汽化产生的蒸汽余热作为净烟气升温的热源进行回用，最后将蒸汽的冷凝水作为厂区其他工艺的补水进行循环利用，由此实现烟气脱白和脱硫废水零排放的综合治理效果。
为了实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
一种脱硫废水零排放耦合烟气脱白一体化系统，该系统包括气-水换热器1、水-水换热器3、蒸发结晶器6、汽-气换热器10和疏水膨胀箱12。
所述气-水换热器1为管壳式换热器，包括壳体和布置在壳体内部的换热管，所述气-水换热器1的壳体具有换热器烟气入口14和换热器烟气出口15;所述气-水换热器1设置在脱硫塔16与原烟气烟道之间，换热器烟气入口14与原烟气烟道连通，换热器烟气出口15与脱硫塔16的烟气进口连通。
所述水-水换热器3包括热媒水管路和废水管路，所述热媒水管路的出水口通过热媒水回水母管20与气-水换热器1的换热管的进水口连通，热媒水管路的回水口通过热媒水供水母管21与气-水换热器1的换热管的出水口连通。
所述蒸发结晶器6包括蒸发室5和结晶室7;所述蒸发室5上部设有汽液分离器8，顶部设有排汽管24，中部设有废水进口;所述结晶室7的上部设有废水出口;所述蒸发室5的废水进口通过废水供水母管22与水-水换热器3的废水管路的出水口连通，所述结晶室7的废水出口通过废水回水母管23与水-水换热器3的废水管路的进水口连通。
所述汽-气换热器10为管壳式换热器，包括壳体和布置在壳体内部的换热管，所述汽-气换热器10的壳体具有净烟气入口17和净烟气出口18;所述汽-气换热器10设置在脱硫塔16与烟囱19之间，净烟气入口17通过烟道与脱硫塔16的烟气出口连通，净烟气出口18通过烟道与烟囱19连通;所述汽-气换热器10的换热管的入口与蒸发结晶器6的蒸发室5的排汽管24连通。
所述疏水膨胀箱12的顶部设有蒸汽冷凝水入口和排气管27，底部设有排水口;所述蒸汽冷凝水入口通过疏水管25与汽-气换热器10的换热管的出口连通;疏水膨胀箱12的排水口与供水管13连接。
所述气-水换热器1中的烟气流向与换热管的布置方向垂直。
所述热媒水管路中的热媒水流向与废水管路中的脱硫废水流向相反，在水-水换热器3中形成逆流换热过程。
所述废水回水母管23连通一废水补水管9，用于向水-水换热器3补充新的脱硫废水。
所述汽-气换热器10中的烟气流向与换热管的布置方向垂直。
所述结晶室7的底部设有结晶物排出口26。
所述热媒水回水母管20上设置有热媒水循环泵2。
所述废水回水母管23上设有废水循环泵4。
所述排气管27上设有真空泵28。
所述供水管13上设有疏水泵11。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1、本发明的脱硫废水零排放耦合烟气脱白一体化系统，应用于电力、建材、钢铁、化工等高耗能行业的节能环保领域，工作位置在烟气湿法脱硫工艺系统，以水为载热介质，基于能量梯级利用原理，将未脱硫的高温烟气热量依次用于脱硫废水的蒸发结晶和脱硫后净烟气的再热升温过程，由此达到洁净处理脱硫废水、消除烟囱石膏雨和白烟的目标。
2、本发明的脱硫废水零排放耦合烟气脱白一体化系统解决了多种因素导致的脱硫塔运行水平衡失衡的问题，降低了脱硫塔入口烟温，提高了脱硫塔的脱硫效率，节约了脱硫系统的运行耗水率，保障了脱硫塔在变工况下的安全可靠运行，降低了企业的运行成本。
3、本发明的脱硫废水零排放耦合烟气脱白一体化系统有效利用了未脱硫的高温烟气热量，提升了烟囱的排烟温度，显著改善了烟囱冒白现象，同时达到了保护尾部烟道和烟囱的效果。
4、本发明的脱硫废水零排放耦合烟气脱白一体化系统有效回收了脱硫废水中的水分，实现了企业的脱硫废水零排放，对企业和社会具有重大经济效益和环境效益。（发明人樊鹏;冯春雨;高建民）