公布日：2023.04.04
申请日：2023.02.08
分类号：C02F1/16(2023.01)I;B01D53/26(2006.01)I;B01D53/78(2006.01)I;B01D53/50(2006.01)I;B01D47/06(2006.01)I;C02F103/18(2006.01)N
摘要
本发明提供了一种脱硫废水零排放系统及脱硫废水零排放工艺，脱硫废水零排放系统包括预处理模块、气体脱盐模块和末端处理模块，所述预处理模块、气体脱盐模块和末端处理模块通过管道依次连接，所述气体脱盐模块包括增湿塔、去湿塔、热源模块、高温汽体传输模块、冷却水供应模块、调温模块、淡水回收模块和浓盐水再循环模块，本发明的有益效果是：采用载气与废水、淡水的直接接触式传热传质，对预处理的要求低，不仅节省了设备的投资成本，而且也降低了系统的运行成本，提高废水脱硫排放的效率，实现废水零排放。
权利要求书
1.一种脱硫废水零排放系统，其特征在于，包括预处理模块(1)、气体脱盐模块和末端处理模块(2)，所述预处理模块(1)、气体脱盐模块和末端处理模块(2)通过管道依次连接，所述气体脱盐模块包括增湿塔(6)、去湿塔(12)、热源模块、高温汽体传输模块、冷却水供应模块、调温模块、淡水回收模块和浓盐水再循环模块。
2.根据权利要求1所述的脱硫废水零排放系统，其特征在于：所述高温汽体传输模块采用高温汽体管道(13)，所述高温汽体管道(13)两端分别连接所述增湿塔(6)的顶端和所述去湿塔(12)的底端；所述冷却水供应模块采用冷却水管道(11)，所述冷却水管道(11)的一端连接冷却水，另一端连接所述去湿塔(12)；所述调温模块采用调温管道(7)，所述调温管道(7)两端分别连接所述增湿塔(6)和去湿塔(12)；所述淡水回收模块采用回收管道(9)，所述回收管道(9)连接所述去湿塔(12)，所述热源模块与所述增湿塔(6)相连接；所述浓盐水再循环模块采用浓盐水管道(5)。
3.根据权利要求2所述的脱硫废水零排放系统，其特征在于：所述浓盐水管道(5)一端连接所述增湿塔(6)，另一端分支为循环管道(4)和末端处理管道(3)，所述循环管道(4)一端连接所述预处理模块(1)和气体脱盐模块之间的管道，所述末端处理管道(3)另一端连接所述末端处理模块(2)。
4.根据权利要求2所述的脱硫废水零排放系统，其特征在于：所述热源模块采用空气脱盐装置或烟气脱盐装置中的一种。
5.根据权利要求4所述的脱硫废水零排放系统，其特征在于：所述空气脱盐装置包括加热装置(14)、进气管道(20)和空气回收回路(10)，所述加热装置(14)采用热水或蒸汽中的一种，所述加热装置(14)连接所述预处理模块(1)和气体脱盐模块之间的管道，所述进气管道(20)连接所述增湿塔(6)，所述进气管道上安装鼓风机(8)，空气通过所述鼓风机(8)进入所述增湿塔(6)，所述空气回收回路(10)两端分别连接所述去湿塔(12)和鼓风机(8)。
6.根据权利要求4所述的脱硫废水零排放系统，其特征在于：所述烟气脱盐装置包括进烟管道(18)、出烟管道(19)、除尘器出口(16)和脱硫烟道(17)，所述进烟管道(18)连接所述增湿塔(6)，所述进烟管道(18)上安装除雾器(15)和鼓风机(8)，所述进烟管道(18)两端分别连接除尘器出口(16)和所述增湿塔(6)，所述出烟管道(19)两端分别连接所述去湿塔(12)和脱硫烟道(17)。
7.一种运用权利要求5所述的脱硫废水零排放系统的脱硫废水零排放工艺，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：通过预处理模块(1)脱除脱硫废水中的悬浮物、Ca2+、Mg2+以及其他杂质离子；步骤二：预处理后的废水与增湿塔(6)中的循环浓盐水混合后通过管道进入增湿塔(6)，加热装置(14)将废水的温度加热至80-90℃，空气从增湿塔塔底进入，废水与空气混合空气温度升高后废水中的淡水以水蒸气的形式混入空气，废水浓度饱和后变为浓盐水部分与废水混合，部分进入末端处理模块(2)，部分通过空气回收回路(10)回收后通过所述鼓风机(8)重新吹入所述增湿塔(6)内；步骤三：通过末端处理模块(2)通过旁路烟道蒸发实现脱硫废水的零排放。
8.一种运用权利要求6所述的脱硫废水零排放系统的脱硫废水零排放工艺，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：通过预处理模块(1)脱除脱硫废水中的悬浮物、Ca2+、Mg2+以及其他杂质离子；步骤二：预处理后的废水与增湿塔(6)中的循环浓盐水通过管道进入增湿塔(6)，废水从增湿塔(6)塔顶进入，热烟气由塔底进入，将增湿塔内部的温度升高，废水浓度饱和后变为浓盐水部分与废水混合，部分进入末端处理模块(2)，将湿烟气冷却后通过排烟管道进入脱硫烟口烟道；步骤三：通过末端处理模块(2)通过旁路烟道蒸发实现脱硫废水的零排放。
发明内容
为克服现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种脱硫废水零排放系统及脱硫废水零排放工艺。
本发明公开一种脱硫废水零排放系统，包括预处理模块、气体脱盐模块和末端处理模块，所述预处理模块、气体脱盐模块和末端处理模块通过管道依次连接，预处理模块去除废水中的悬浮物、部分硬度和重金属，保证后续单元能够正常工作，气体脱盐模块将脱硫废水进行浓缩减量降低固化单元的投资和运行成本，末端处理模块是将废水中淡水和固体盐类彻底分开，实现脱硫废水的零排放；所述气体脱盐模块包括增湿塔、去湿塔、热源模块、高温汽体传输模块、冷却水供应模块、调温模块、淡水回收模块和浓盐水再循环模块，增湿塔和去湿塔采用非金属材料制造，避免了高含盐废水的腐蚀问题，在降低设备投资成本的同时，能够保证设备长期稳定运行，同时不受废水的渗透压和沸点升高等物理参数限制，使气体与废水、淡水进行直接接触式传热传质，具备较高的传热传质效率，可以将废水浓缩到饱和状态，有效降低了后续末端处理的投资和运行成本。
在此基础上，所述高温汽体传输模块采用高温汽体管道，所述高温汽体管道两端分别连接所述增湿塔的顶端和所述去湿塔的底端，将增湿塔中高温湿气体传输到去湿塔中，增湿后的湿气体从塔底进入去湿塔；所述冷却水供应模块采用冷却水管道，所述冷却水管道的一端连接冷却水，另一端连接所述去湿塔，冷却水从塔顶进入，通过冷却水与去湿塔中的气体逆流鼓泡接触混合，气体被冷却，部分水蒸汽冷凝为淡水；所述调温模块采用调温管道，所述调温管道两端分别连接所述增湿塔和去湿塔，根据实际情况调节，通过调节两塔的温差，减少熵增，有效的减少系统的不可逆损失，达到节能的效果；所述淡水回收模块采用回收管道，所述回收管道连接所述去湿塔，将去湿塔排出的淡水作为产品水回收；所述热源模块与所述增湿塔相连接，所述浓盐水再循环模块采用浓盐水管道。
在此基础上，所述浓盐水管道一端连接所述增湿塔，另一端分支为循环管道和末端处理管道，所述循环管道一端连接所述预处理模块和气体脱盐模块之间的管道，未饱和的浓盐水与废水混合后继续脱盐至饱和状态，使得废水能够回收浓盐水的热量，同时能够达到节能的效果，所述末端处理管道另一端连接所述末端处理模块，达到饱和状态的浓盐水进入末端处理模块进行末端处理。
在此基础上，所述热源模块采用空气脱盐装置或烟气脱盐装置中的一种，采用空气作为传热介质，换热介质来源丰富，考虑到在脱盐时需要将废水加热，另外加热装置往往面临着清洗维护的工作，热烟气则可以作为另一选择。
在此基础上，所述空气脱盐装置包括加热装置、进气管道和空气回收回路，所述加热装置采用热水或蒸汽中的一种，所述加热装置连接所述预处理模块和气体脱盐模块之间的管道，通过85-90℃的热水或者蒸汽将废水加热，所述进气管道连接所述增湿塔，所述进气管道上安装鼓风机，空气通过所述鼓风机进入所述增湿塔，所述空气回收回路两端分别连接所述去湿塔和鼓风机。废水从增湿塔顶部分散进入塔内，空气自塔底部进入，两相呈逆流接触。在此过程中，空气温度升高，废水中的部分淡水以水蒸汽的形式进入空气，使空气湿度增加，废水温度降低，现有技术中将湿空气排空，本系统增加一路空气回收回路，回收去湿塔排出的湿空气的热量，通过鼓风机重新吹入增湿塔底部，经计算，可回收30-50％的热量，达到节能效果，同时对原排空的水蒸汽有回收的作用，克服了现有技术造成水浪费的情况。
在此基础上，采用除尘器出口热烟气，由于烟温120-140℃，作为换热介质，可节省热源成本，所述烟气脱盐装置包括进烟管道、出烟管道、除尘器出口和脱硫烟道，所述进烟管道连接所述增湿塔，所述进烟管道上安装除雾器和鼓风机，通过除雾器将烟气净化，所述进烟管道两端分别连接除尘器出口和所述增湿塔，所述出烟管道两端分别连接所述去湿塔和脱硫烟道，同时，热烟气的含硫浓度远低于脱硫浓盐水的，排出的烟气进入脱硫系统后，可以满足电厂超低排放的环保要求。
在此基础上，一种运用所述的脱硫废水零排放系统的脱硫废水零排放工艺，包括以下步骤：
步骤一：通过预处理模块脱除脱硫废水中的悬浮物、Ca2+、Mg2+以及其他杂质离子，以达到后续浓缩系统的进水水质，确保浓缩系统的安全稳定运行。
步骤二：预处理后的废水与增湿塔中的循环浓盐水混合后通过管道进入增湿塔，加热装置将废水的温度升高，空气由塔底进入，高温废水与空气混合空气温度升高后废水中的淡水以水蒸气的形式混入空气，废水浓度饱和后变为浓盐水部分与废水混合，部分进入末端处理模块，部分通过空气回收回路回收后通过所述鼓风机重新吹入所述增湿塔内。
步骤三：末端处理模块采用旁路烟道蒸发的方法，通过引入空预器进口的高温热烟气经过气流分布器进入干燥塔，经过浓缩后的浓盐废水通过雾化器雾化后的精细雾滴与热烟气进行接触，在气液接触过程中，水分被迅速蒸发，通过控制气体分布、液体流速、雾滴直径等，使雾化后的雾滴到达干燥塔壁之前就已被干燥，废水中的颗粒物及盐份最后形成干燥粉末状产物，大部分干燥产物落入干燥塔底端后被收集转运，少部分干燥产物随烟气进入除尘器处理。
在此基础上，一种运用所述的脱硫废水零排放系统的脱硫废水零排放工艺，包括以下步骤：
步骤一：通过预处理脱除脱硫废水中的悬浮物、Ca2+、Mg2+以及其他杂质离子，以达到后续浓缩系统的进水水质，确保浓缩系统的安全稳定运行。
步骤二：预处理后的废水与增湿塔中的循环浓盐水通过管道进入增湿塔，废水从增湿塔塔顶进入，热烟气由塔底进入，将废水温度升高，废水浓度饱和后变为浓盐水部分与废水混合，部分进入末端处理模块，将湿烟气冷却后通过排烟管道进入脱硫烟口烟道。
步骤三：末端处理模块采用旁路烟道蒸发的方法，通过引入空预器进口的高温热烟气经过气流分布器进入干燥塔，经过浓缩后的浓盐废水通过雾化器雾化后的精细雾滴与热烟气进行接触，在气液接触过程中，水分被迅速蒸发，通过控制气体分布、液体流速、雾滴直径等，使雾化后的雾滴到达干燥塔壁之前就已被干燥，废水中的颗粒物及盐份最后形成干燥粉末状产物，大部分干燥产物落入干燥塔底端后被收集转运，少部分干燥产物随烟气进入除尘器处理。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明的脱硫废水零排放系统及脱硫废水零排放工艺，采用载气与废水、淡水的直接接触式传热传质，对预处理的要求低，有效降低了预处理阶段的投资于运行成本。设置空气回收回路，将去湿塔中的排空的空气通过鼓风机继续吹入增湿塔，该回路可有效回收30-50％的湿空气的热量，对排空的水蒸汽也有回收的作用，达到节能的效果同时克服了原系统成水浪费的情况。
(2)本发明的脱硫废水零排放系统及脱硫废水零排放工艺，采用除尘器出口的烟气时，由于除尘器出口的烟气温度约120-140℃，则无需使用额外的热源将废水加热，可大幅节约系统的热源成本，并免去了加热装置日常的清洗除垢等维护工作，有效降低了系统的运行成本。同时，热烟气的含硫浓度远低于脱硫浓盐水排出的烟气进入脱硫系统后，可以满足电厂超低排放的环保要求。
(3)本发明的脱硫废水零排放系统及脱硫废水零排放工艺，增湿塔和去湿塔采用非金属材料制造，避免了高含盐废水的腐蚀问题，在降低设备投资成本的同时，能够保证设备长期稳定运行。
(4)本发明的脱硫废水零排放系统及脱硫废水零排放工艺，该系统不受废水的渗透压和沸点升高等物理参数限制，使气体与废水、淡水进行直接接触式传热传质，具备较高的传热传质效率，可以将废水浓缩到饱和状态，有效降低了后续末端处理的投资和运行成本。
(5)本发明的脱硫废水零排放系统及脱硫废水零排放工艺，增加一路从增湿塔进入去湿塔的调温管道，通过调节两塔的温差，减少熵增，有效的减少系统的不可逆损失，达到节能的效果。
（发明人：谢在杰;魏然;吴晓干;周勇;武惠平;何俊峰;崔洁）