脱硫废水浓缩装置及其方法与流程

本申请涉及脱硫废水处理领域，进一步的，涉及一种脱硫废水浓缩装置及其方法，具体而言，涉及一种采用气提法对电厂脱硫废水进行浓缩处理的系统及其浆液浓缩方法。

背景技术：

随着水资源的日益匮乏和废水排放标准的提高，排水量较高的火电厂的废水近零排成为了必然趋势。现阶段，燃煤电厂的废水处理设施虽齐全，但存在维护不及时、设备有缺陷、运行成本高等问题，且脱硫废水经处理后无法回收利用，造成了脱硫废水处理系统投运率低的现象，进而推动了脱硫废水零排的实施。

电厂脱硫废水的水质较为复杂，其与燃料成分、燃烧工况和石灰石的品质有关，因此各电厂的水质各不相同，需要脱硫废水处理系统有较宽的水质适应范围。

现阶段，常用的脱硫废水处理技术有膜法浓缩技术和热法浓缩技术，其中：

膜法浓缩技术的浓缩倍率小，进入膜系统的水需要加药进行预处理，预处理过程中的药剂使用量须根据电厂实际水质情况精确控制，系统承受的水质波动较小，膜容易污堵损坏，运行成本较高。

热法浓缩技术主要包括多效蒸发技术和蒸汽机械再压缩技术。多效蒸发技术由多个蒸发器串联完成蒸发操作，可实现蒸汽的多次利用，提高热能的利用率，但脱硫废水中含有较高浓度的氯离子、硫酸根离子和钙离子等，导致了脱硫废水在高温条件下蒸发易造成设备腐蚀、结垢等问题，进而影响设备运行的稳定性，且多级设备的占地面积较大；蒸汽机械再压缩是利用压缩机对蒸发器产生的二次蒸汽进行压缩，以提高蒸汽的压力、温度和焓值，而后将其作为热源加热料液，此技术对压缩机的品质有一定的依赖性，且仍然存在设备结垢的问题，高压下还会加剧对设备的腐蚀性。综上所述，现有的使用新鲜蒸汽作为热源的蒸发浓缩技术均存在能耗高、易结垢、设备运行不稳定等问题，且料液的高腐蚀性对设备的材质有较高的要求。

由此，本发明人凭借多年从事相关行业的经验和实践，提出一种脱硫废水浓缩装置及其方法，以克服现有技术的缺陷。

技术实现要素：

本申请的主要目的在于提供一种脱硫废水浓缩装置及其方法，以解决脱硫废水浓缩装置能耗高、易结垢、设备运行不稳定、易被腐蚀的问题。

为了实现上述目的，根据本申请的一个方面，提供了一种脱硫废水浓缩装置。

根据本申请的脱硫废水浓缩装置，其中，包括：对脱硫废水进行收集澄清的原浆液缓冲箱、降低澄清后的脱硫废水中钙盐过饱和度的晶种反应器、对含有低过饱和度钙盐的脱硫废水进行低温蒸发的蒸发器和对蒸发浓缩后的浓水进行收集的浓水缓冲箱，所述原浆液缓冲箱的第一排液口与所述晶种反应器的第一进液口连接，所述晶种反应器的溢流口与所述蒸发器的第二进液口连接，所述蒸发器上设置有与所述蒸发器的内部相连通的第二排液口和回流口，所述第二排液口位于所述回流口的下方，所述第二排液口外接两条排液管道，一条所述排液管道与所述浓水缓冲箱的第三进液口连接，另一条所述排液管道与所述回流口连接。

进一步的，所述晶种反应器包括晶种反应器外壳和设置于所述晶种反应器外壳内的搅拌器，所述晶种反应器外壳包括上壳体和下壳体，所述上壳体为筒状结构，所述下壳体为倒锥形结构，所述上壳体的底部与所述下壳体的顶部一体成型，所述上壳体上设置有第一进液口和溢流口，所述溢流口位于所述第一进液口的上方，所述下壳体上设置有晶浆排出口，所述上壳体远离所述下壳体一端设置有晶种添加口。

进一步的，所述上壳体上设置的第一进液口沿所述上壳体的侧壁切向设置。

进一步的，所述晶种反应器外壳内设置有泥位计。

进一步的，所述蒸发器包括蒸发器外壳和至少一个液相分布器，所述蒸发器外壳上设置有第二进液口、第二排液口和回流口，其第二进液口位于所述蒸发器外壳的上部，其第二排液口位于所述蒸发器外壳的下部，所述液相分布器固定设置于蒸发器外壳内第二进液口与第二排液口之间，所述回流口正对所述蒸发器中部所述液相分布器安装位置。

进一步的，所述蒸发器还包括除雾器，所述除雾器固定设置在所述蒸发器外壳内，且所述除雾器位于所述蒸发器的第二进液口上方，所述蒸发器外壳上还设置有进气口和排气口，所述进气口位于所述液相分布器的下方，所述排气口位于所述除雾器的上方。

进一步的，所述蒸发器外壳内设置有气液接触圆筒，所述气液接触圆筒通过转轴安装在所述蒸发器外壳内，所述气液接触圆筒由外至内呈双层结构，所述气液接触圆筒的外层为开设有若干圆形通孔的网状结构，所述气液接触圆筒的内层为开设有若干长条形通孔的板状结构，所述气液接触圆筒的外层与其内层之间留有间隙。

进一步的，所述蒸发器外壳内的底部设置有电导率仪，所述蒸发器的第二排液口与其所述回流口之间的所述排液管道上设置有循环泵。

为了实现上述目的，根据本申请的另一个方面，提供了一种脱硫废水浓缩方法。

根据本申请的脱硫废水浓缩方法，其中，包括如下步骤：

步骤s1：通过原浆液缓冲箱对脱硫废水进行收集澄清处理；

步骤s2：将澄清的脱硫废水通入晶种反应器内，使脱硫废水与所述晶种反应器内的晶种接触反应，降低澄清后的脱硫废水中钙盐的过饱和度；

步骤s3：将低过饱和度的脱硫废水通入蒸发器内，对含有低过饱和度钙盐的脱硫废水进行低温蒸发处理；

步骤s4：将经过所述蒸发器蒸发浓缩后的浓水通入至浓水缓冲箱内进行收集。

进一步的，所述步骤s3包括：

步骤s301：通过所述蒸发器内的液相分布器对进入蒸发器内的脱硫废水进行均布；

步骤s302：通过所述蒸发器内的气液接触圆筒使脱硫废水在其上形成均匀、质薄的液膜，以降低气体流速、减小气体穿过液膜的压降；

步骤s303：通过所述蒸发器的进气口进入的烟气与所述液膜接触，所述烟气与所述液膜之间进行传热传质，以使烟气中的水蒸汽由不饱和状态趋于饱和状态，并将趋于饱和状态的烟气经除雾器除雾后由所述蒸发器的排气口对外排出；

步骤s304：所述蒸发器中部分浓缩后的脱硫废水通过循环泵和回流口再次进入至所述蒸发器中重复步骤s301至所述步骤s303；

步骤s305：经过所述蒸发器多次蒸发处理达到浓缩要求的脱硫废水通入至浓水缓冲箱进行收集。

在本申请实施例中，采用将原浆液缓冲箱、晶种反应器、蒸发器和浓水缓冲箱依次连接的方式，通过原浆液缓冲箱对脱硫废水进行收集澄清，通过晶种反应器降低澄清后的脱硫废水的钙盐过饱和度，然后通过蒸发器对含有低过饱和度钙盐的脱硫废水进行低温蒸发处理，最终通过浓水缓冲箱对蒸发浓缩后的浓水进行收集，以达到对脱硫废水进行浓缩处理的目的。另外，蒸发器上设置有与其排液口相连接的回流口，可对脱硫废水进行多次低温蒸发处理。其中，蒸发器内低过饱和度钙盐的脱硫废水与通入蒸发器内的烟气直接接触，脱硫废水中的水以水蒸汽的形式进入干烟气，增加了烟气湿度，实现了脱硫废水在低于沸点温度的条件下浓缩，同时烟气余热可提高烟气中水蒸汽的饱和浓度，进一步推动了脱硫废水中的水进入烟气，从而实现了降低脱硫浓缩装置能耗、保证设备稳定运行的技术效果，进而解决了脱硫废水浓缩装置能耗高、易结垢、设备运行不稳定、易被腐蚀的技术问题。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，使得本申请的其它特征、目的和优点变得更明显。本申请的示意性实施例附图及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1是本发明脱硫废水浓缩装置的连接结构框图；

图2是本发明脱硫废水浓缩装置中蒸发器的结构示意图；

图3是本发明脱硫废水浓缩装置中蒸发器内气液接触圆筒的结构示意图；

图4是本发明脱硫废水浓缩装置中晶种反应器的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在本申请中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本发明及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。

并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本发明中的具体含义。

此外，术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”、“套接”应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

实施例一

如图1所示，本申请提出一种脱硫废水浓缩装置，该脱硫废水浓缩装置包括：原浆液缓冲箱1、晶种反应器2、蒸发器3和浓水缓冲箱4，原浆液缓冲箱1用于对脱硫废水进行收集澄清，晶种反应器2用于降低澄清后的脱硫废水中钙盐的过饱和度，蒸发器3用于对含有低过饱和度钙盐的脱硫废水进行低温蒸发处理，浓水缓冲箱4用于对蒸发浓缩后的浓水进行收集。原浆液缓冲箱1的第一排液口与晶种反应器2的第一进液口204之间通过输水管道连接，晶种反应器2的溢流口与蒸发器3的第二进液口302之间通过输水管道连接，蒸发器3上设置有与蒸发器3的内部相连通的第二排液口303和回流口304，所述第二排液口303外接两条排液管道，一条排液管道与浓水缓冲箱4的第三进液口连接，另一条排液管道与回流口304连接。本实新型中将原浆液缓冲箱1、晶种反应器2、蒸发器3和浓水缓冲箱4依次连接，通过原浆液缓冲箱1对脱硫废水进行收集澄清，通过晶种反应器2降低澄清后的脱硫废水中钙盐的过饱和度，通过蒸发器3对含有低过饱和度钙盐的脱硫废水进行低温蒸发处理，最终通过浓水缓冲箱4对蒸发浓缩后的浓水进行收集，达到了对脱硫废水进行浓缩处理的目的。另外，蒸发器3的第二排液口303通过一条排液管道与回流口304连接，可将蒸发处理后的脱硫废水再次循环至蒸发器3内进行多次低温蒸发处理，蒸发器3内含有低过饱和度钙盐的脱硫废水与烟气直接接触，通过增加烟气湿度使脱硫废水在低于沸点的温度下浓缩，确保了蒸发器3及整个浓缩装置长期安全稳定运行。

本发明的一个可选实施例中，晶种反应器2包括晶种反应器外壳201和设置于晶种反应器外壳201内的搅拌器202，晶种反应器外壳201包括上壳体2011和下壳体2012，上壳体2011为筒状结构，下壳体2012为倒锥形结构，上壳体2011的底部与下壳体2012的顶部一体成型，上壳体2011的下部设置有第一进液口204，上壳体2011的侧部设置有溢流口203，溢流口203位于第一进液口204的上方，下壳体2012的侧部设置有晶浆排出口206，上壳体2011远离下壳体2012一端设置有晶种添加口205，用于添加晶种。通过搅拌器202保证晶种均匀分布于脱硫废水中，以使晶种与脱硫废水充分接触反应。

进一步的，晶种反应器2中添加的晶种可为但不限于电厂石膏库中的石膏产品。

进一步的，上壳体2011上设置的第一进液口204沿上壳体2011的侧壁切向设置。

进一步的，晶种反应器外壳201内固定设置有泥位计，通过泥位计能够对晶种反应器外壳201内底部大颗粒晶种沉降量进行实时监测，以便在达到预设阈值后能够及时对晶浆进行排放。

本发明的一个可选实施例中，蒸发器3包括蒸发器外壳301和至少一个液相分布器305，蒸发器外壳301上设置有第二进液口302、第二排液口303和回流口304，其第二进液口302位于蒸发器外壳301的上部，其第二排液口303位于蒸发器外壳301的下部，液相分布器305固定设置于蒸发器外壳301内第二进液口302与第二排液口303之间，回流口304正对蒸发器3中部液相分布器305安装位置，蒸发器3的第二排液口303连接有两条排液管道，每条排液管道上均安装有电磁阀，一条排液管道与回流口304连接，另一条排液管道与浓水缓冲箱4的第三进液口连接。通过液相分布器305保证脱硫废水在蒸发器外壳301内均匀分布，避免蒸发器3内出现局部积液的现象，提高蒸发浓缩效率。

本发明通过晶种反应器2和蒸发器3降低了脱硫废水中钙盐的过饱和度，减小了废水在浓缩过程中结垢的可能性，同时脱硫废水在低温下将水转入至烟气中，也大大降低了浓水的腐蚀性，确保了脱硫废水浓缩过程安全稳定运行，有助于解决现阶段脱硫废水浓缩过程的结垢严重、腐蚀性强、换热效率低的问题。

进一步的，液相分布器305的数量为两个，两个液相分布器305分别固定设置在蒸发器外壳301内的上部和中部。

进一步的，蒸发器3还包括除雾器306，除雾器306固定设置在蒸发器外壳301内，且除雾器306位于蒸发器3的第二进液口302上方，蒸发器外壳301上还设置有进气口307和排气口308，进气口307通过烟气管道与外部烟气连通，进气口307位于液相分布器305的下方，排气口307位于除雾器306的上方，排气口307通过输气管道连接至烟气管道。热烟气从进气口307进入至蒸发器外壳301内，烟气与脱硫废水进行逆向接触，保证了水蒸汽由液相进入气相的推动力，另外，利用烟气余热和低湿度特性，使其与脱硫废水进行逆向接触传热传质，增加了烟气和脱硫废水间的传热，促进了脱硫废水中的水进入至烟气的传质过程的发生，保证了脱硫废水在低温条件下的浓缩。增湿后的烟气通过除雾器306除去烟气中携带的液相，避免液相随烟气对外排出，保证设备性能不受影响。

具体的，蒸发器外壳301内设置有气液接触圆筒309，气液接触圆筒309通过转轴安装在蒸发器外壳301内，通过气液接触圆筒309的旋转使脱硫废水在气液接触圆筒309表面形成均匀、质薄的液膜，以保证气液两相充分接触，且可减小烟气穿透液膜的压力差，降低气相流速，减小雾沫夹带出现的可能性。

本发明的一个可选实施例中，转轴固定设置在气液接触圆筒309的中部，转轴的端部固定在蒸发器外壳301的内壁上，转轴与电机的输出轴连接，通过电机带动转轴旋转。

具体的，气液接触圆筒309由外至内呈双层结构，气液接触圆筒309的外层3091为开设有若干圆形通孔的网状结构，气液接触圆筒309的内层3092为开设有若干长条形通孔的板状结构，气液接触圆筒309的外层3091与其内层3092之间留有间隙。气液接触圆筒309的外层3091为气液两相接触提供接触面，气液接触圆筒309的内层3092对外层3091起到支撑作用，避免其发生变形，外层3091与内层3092之间的间隙能够延长气液接触时间，其中外层3091的圆形通孔和内层3092的长条形通孔均会由于气相的穿过而形成气泡，气泡破裂时由于压力迅速下降而产生的震动能够有效防止结垢现象的发生。

进一步的，蒸发器外壳301内的底部固定设置有电导率仪，以便对浓缩后脱硫废水的电导率进行实时监测，从而便于达到预设阈值后能够及时将浓水排入浓水缓冲箱4内。

进一步的，蒸发器3的第二排液口303与其回流口304之间的排液管道上设置有循环泵，以确保脱硫废水达到浓缩要求。

实施例二

本申请提出一种脱硫废水浓缩方法，包括如下步骤：

步骤s1：通过原浆液缓冲箱1对脱硫废水进行收集澄清处理；

步骤s2：将澄清的脱硫废水通入晶种反应器2内，使脱硫废水与晶种反应器2内的晶种接触反应，降低澄清后的脱硫废水中钙盐的过饱和度；

步骤s3：将低过饱和度的脱硫废水通入蒸发器3内，对低过饱和度的脱硫废水进行低温蒸发处理；

步骤s4：将经过蒸发器3蒸发浓缩后的浓水通入至浓水缓冲箱4内进行收集。

本发明的一个可选实施例中，步骤s3包括：

步骤s301：通过蒸发器3内的液相分布器305对进入蒸发器3内的脱硫废水进行均布；

步骤s302：通过转轴带动气液接触圆筒309转动，使脱硫废水在气液接触圆筒309上形成均匀、质薄的液膜，以降低气体流速，减小雾沫夹带出现的可能性；

步骤s303：通过蒸发器3的进气口307进入的烟气与液膜接触，烟气与液膜之间进行传热传质，以使烟气中的水蒸汽由不饱和状态趋于饱和状态，并将趋于饱和状态的烟气经除雾器306除雾后由蒸发器3的排气口308对外排出；

步骤s304：蒸发器3中部分浓缩后的脱硫废水通过循环泵和回流口304再次进入至蒸发器3中重复步骤s301至步骤s303；

步骤s305：经过蒸发器3多次蒸发处理的达到浓缩要求的脱硫废水通入至浓水缓冲箱4进行收集。

本发明中，由于进入蒸发器3的脱硫废水的温度a1与盐浓度b1低于浓缩后下降至蒸发器3底部的脱硫废水的温度a2和盐浓度b2(a1＜a2，b1＜b2)，而高温烟气进入至蒸发器3内与脱硫废水接触进行传热传质，随着烟气向上运动，烟气的温度下降、湿度升高，传热与传质的推动力会随之减小，若将温度较高、含水量较小的浓废水与新鲜烟气最先接触进行传热浓缩，降温增湿后的烟气再与进入蒸发器3的脱硫废水接触可维持蒸发器3内的推动力基本稳定，可避免出现上层推动力不足的现象，进而保证脱硫废水的浓缩过程稳定进行。

从以上的描述中，可以看出，本发明实现了如下技术效果：

本发明将原浆液缓冲箱1、晶种反应器2、蒸发器3和浓水缓冲箱4依次连接，通过原浆液缓冲箱1对脱硫废水进行收集澄清，通过晶种反应器2降低澄清后的脱硫废水中钙盐的过饱和度，通过蒸发器3对含有低过饱和度钙盐的脱硫废水进行低温蒸发处理，最终通过浓水缓冲箱4对蒸发浓缩后的浓水进行收集，通过上述装置可以有效避免传统蒸发浓缩导致的设备结垢、腐蚀、换热效率低等问题，采用晶种法降低脱硫废水中钙盐的过饱和度和气相通过液膜时形成气泡并破裂的空化作用的双重阻垢技术，保证了蒸发装置的长期安全稳定运行，同时脱硫废水利用烟气的高温及低湿度进行浓缩，实现了节约能源、以废治废的目标。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。