专利名称：脱硫废水的处理方法
技术领域：
本发明涉及烟道气脱硫系统排放的废水增稠处理方法，从环境保护的观点考虑，该系统适于通过使用碱性试剂(如石灰石)作吸收剂吸收和分离燃烧废气中所存在的硫氧化物气体(以下称“SOx气体”)。在本说明书中，这样的废水简称为“废水”。
2.相关技术的描述废水含有主要成分如氯化钙、氯化镁和溶解的石膏，次要成分包括固体物质，如燃烧废气中存在的燃烧灰分和由于反应形成的石膏，溶解的金属成分，以及烟道气脱硫过程中所形成的氮-硫化合物(下文称作“N-S化合物”)，诸如此类。因此，这样的废水实际上不能排放到公用水域，必须经过处理以满足法律所规定的排放标准。
近来，为了降低处理费用和处理装置的占地面积，下列方法已被认为是有前途的。在这类方法中包括废水在蒸发器中蒸发以减小其体积后再进行处理的方法，以及将废水先蒸发以减少其体积再通过添加固化助剂固化的方法。在这些处理方法中，金属成分和化学需氧量成分全部被处理。因此，就设备尺寸、设备占地面积以及操作控制来说，与废水按照要去除的成分类型分别进行处理的常规处理方法相比较，上述方法是非常有利的。
图8是说明装有蒸发器和固化装置的常规处理系统实例的流程图，相应的处理工艺过程将参照本图在下文予以描述。
在图8中，来自烟道气脱硫系统(未画出)的废水储存在储槽101中并通过在蒸发器102中蒸发而增浓。加热器103加热蒸发器102中的废水以补充因废水蒸发所失去的热量，储槽104储存用蒸发器102增浓的废水。冷凝器105冷凝蒸发器102中产生的蒸汽并作为冷凝液而回收，捏和机106把增浓的废水与固化助剂一起捏和以形成固体物质。预混合器107用于预先混合用于固化增浓废水的固化助剂(例如煤灰和水泥)。泵108用来把储槽101中的废水送到蒸发器102中，而泵109用于把储槽104中的增浓废水送到捏和机106中。抽气装置110用于输送蒸发器102中所产生的蒸汽至冷凝器105并排放冷凝器105中任何不冷凝气体至系统外部。
来自脱硫系统(未画出)的废水经管线aa引入储槽101，在此储存，然后经管线cc和泵108送至蒸发器102里。
此外，为了防止废水中所溶解的石膏由于废水在蒸发器102中增浓而导致的沉积并形成结垢，而由此引起传热性能的下降和由此造成增浓废水的困难，将用作晶种的石膏经管线bb加至储槽101。
在蒸发器102中，废水经蒸发而被增浓并分成增浓的废水和蒸汽。通常，为了促进在蒸发器102中的蒸发，废水是通过加热介质如蒸汽而加热的，同时抽空蒸发器102。废水是经管线dd由蒸发器102排出而在加热器103中进行加热并再返回到蒸发器102。另一方面，经管线ff向加热器103供应加热介质，以用于与废水进行热交换，再经管线ff′排出系统外。
经由管线dd把通过在蒸发器102中蒸发增浓的废水(即增浓的废水)送到储槽104。然后，把来自储槽104的增浓废水通过泵109经管线ii送到捏和机106。在此过程中，储槽104中加入作为晶种的石膏并与在蒸发器102中沉淀的石膏一起含于增浓的废水中，再经过管线dd送到储槽104。
蒸发器102中产生的蒸汽通过抽气装置110经管线ee转送至冷凝器105。冷却蒸汽并在冷凝器105中冷凝，所得到的冷凝液经管线gg排出并回收。回收的冷凝液按其质量作为锅炉或脱硫系统的补偿给水再次使用。冷凝器105中的任何不冷凝气体都要通过抽气装置110由管线nn排出系统。另外，用于冷却蒸汽的冷水经管线hh供向冷凝器105并由管线hh′排出系统。
经管线jj和kk向预混合器107供料作为固化助剂使用的煤灰和水泥，并在此混合以便不影响捏和。在预混合器107中混和的固化助剂经管线pp转送至捏和机106并与经管线ii送入的增浓废水一起在此捏和并形成固体物质。该固体物质经管线mm从捏和机107排放。通常，这种固体物质是作为工业废物处置的。
发明概述在常规的废水处理中，必须在储槽中加入晶种石膏以使因废水增浓而引起的石膏在蒸发器和加热器内所形成的结垢降至最小。这一点要求使用恒速率的晶种加料器，并还增加了从捏和机中排放的固体物质量，即废物量。
若不加石膏晶种，则在蒸发器和加热器内就会形成结垢。这会导致传热系数的下降和使废水不可能增浓。
本发明的目的在于提供一种解决这些问题的方法。
根据本发明的第一个实施方案，提供一种用于脱硫废水的处理方法，该法包括的步骤有在蒸发器排放增浓废水的排出管线中安装一个用于分离石膏的固-液分离器；分离和回收增浓废水中的石膏；把全部或部分回收的石膏加到蒸发器或送至蒸发器的废水中并将任何剩余部分的回收石膏排放至系统外或将其返回脱硫装置以便能与脱硫装置中形成的石膏一起回收。
根据本发明第二实施方案，提供一种脱硫废水的处理方法，其中将在上述固-液分离器中回收的全部或部分石膏粉碎后加到上述蒸发器中或加到送入上述蒸发器的废水中。
根据本发明的第三实施方案，提供一种脱硫废水的处理方法，该方法不把晶种石膏加到蒸发器或加到送至该蒸发器中的废水中，而是包括下列的步骤冷凝蒸发器中产生的蒸汽以作为冷凝液回收；并且用回收的冷凝液周期性地冲洗蒸发器。
根据本发明的第四实施方案，提供一种脱硫废水的处理方法，其中将第一或第二实施方案与第三实施方案组合起来进行。
按照本发明的脱硫废水处理方法有可能把废水增浓步骤中所形成的石膏结垢降至最低程度从而使废水处理过程稳定地运行很长的时间。此外，由于回收的石膏能作为晶种再次使用，所以没有必要从系统外供应石膏。这一点消除了使用恒速晶种石膏加料器的必要性。而且，由于将存在于由蒸发器排放的增浓度水中的石膏进行了分离和回收，所以使捏和机中排放的固体物质量减少。另外，蒸发器和加热器中结垢的形成由于加入晶种石膏或由于用冷凝器中回收的冷凝液洗涤蒸发器而得到最大限度地降低。
图1是表明一个实施方案的流程图，其中，通过固-液分离蒸发器所排出的增浓废水而回收的全部或部分石膏作为晶种再次使用；图2是表明与图1实施方案相同，只是固-液分离是通过使用单一澄清槽完成的实施方案流程图；图3是表明与图1实施方案相同，只是粉碎由固-液分离回收的石膏并加到送至蒸发器的废水中的实施方案流程图；图4是表明与图2实施方案相同，只是粉碎由固-液分离回收的石膏并加到送至蒸发器的废水中的实施方案流程图；图5是表明在冷凝器中回收的冷凝液被用于周期性冲洗易发生石膏结垢沉积的蒸发器和加热器的实施方案流程图；图6是表明与图1实施方案相当且其中在冷凝器中回收的冷凝液被用于周期性冲洗易发生石膏结垢沉积的蒸发器和加热器，以及通过固-液分离由蒸发器排出的增浓废水而回收的全部或部分石膏作为晶种再次使用的实施方案流程图；图7是表明与图6实施方案相同，只是经过改进以便与图2实施方案相当的实施方案流程图；和图8是表明安装有蒸发器和固化装置的常规废水处理系统的实施例流程图。
本发明涉及一种从烟道气脱硫系统中所排放的脱硫废水的处理方法，该脱硫系统适于通过使用碱性试剂作吸收剂而由燃烧废气中吸收和去除硫氧化物气体。
在本方法中，先使由烟道气脱硫系统中排放的废水在蒸发器内蒸发以减少其体积然后与固化助剂一起捏和以形成固体物质。按照本发明的第一实施方案，这种方法包括如下步骤在蒸发器排放增浓废水的排放管线内安装一个用于分离石膏的固-液分离器；在固-液分离器中由增浓废水中分离和回收石膏；把全部或部分回收石膏加入到送往蒸发器的废水中并将任何剩留部分的回收石膏排出系统或将其返回到脱硫装置以便能与脱硫装置内所形成的石膏一起回收。
用于本发明的固-液分离器可包括单一固-液分离器或两种不同的固-液分离器组合的分离器。更具体地说，根据固-液分离的必要可以使用如澄清槽，液体旋流器和离心分离器这样的分离器。
可用的固化助剂包括煤灰、水泥等。这些固化助剂可单独使用也可组合使用。所用固化助剂的类型和数量要经过选择以便能形成具有所要求性能(例如抗压强度和溶解度)的固体物质。
在改进的实施方案中，所有的或部分回收石膏可直接加到蒸发器中，而不是将其加到送往蒸发器的废水中。
按照本发明的第一实施方案，在蒸发器中所形成的石膏可通过固-液分离而回收，并且所回收的全部或部分石膏可用作蒸发器中的晶种。这一点具有能使加热器等设备中所形成的石膏结垢降至最小程度，并减少引入捏和器的石膏量从而减少捏和机内形成的固体物质量的诸多的优点。此外，没有必要从系统外供应石膏。这样就消除了使用恒速加料器的必要性。而且，可使用各种用于分离蒸发器内所形成石膏的组合固-液分离器(例如，用于第一实施方案的液体旋流器和澄清槽的组合，和用于第二实施方案的澄清槽)以达到石膏的完全分离。另外，这一优点还在于分离出来的石膏可以回收以再次使用或用于其它用途。
下面通过采取示于图1和图2中的处理工艺作为特定实施例而对本发明的第一实施方案进行说明。在示于图1-8中的方法或系统中，用同样的参考符号标明同样的单元。在图8中，用三位数的数字标明的单元基本上与图1-7所示并用减去100的相同数字标明的单元是相同的。图8中，用双字母标明的单元基本上与图1-7所示并用相应单字母标明的单元相同。图1表明两种固-液分离器串联安装的实施例，而图2表明安装单个固-液分离器的实施例。
图1是表明通过固-液分离由蒸发器2排出的增浓废水而回收的全部或部分石膏再用作晶种的实施方案流程图。
在图1中，储槽1储存来自烟道气脱硫系统(未画出)的废水，而蒸发器2通过蒸发增浓废水。加热器3加热蒸发器2中的废水以补充因其蒸发而损失的热量，储槽4储存由蒸发器2增浓的废水。冷凝器5冷凝蒸发器2中所产生的蒸汽以将其作为冷凝液回收，和捏和机6捏和增浓废水和固化助剂以形成固体物质。预混合器7用来预先混合用于固化增浓废水的固化助剂(例如煤灰和水泥)。泵8用于把储槽1中的废水送入蒸发器2，而泵9用于把储槽4中的增浓度水送入捏和机6。抽气装置10用于把蒸发器2中产生的蒸汽转送到冷凝器并把冷凝器5中的任何不冷凝气体排到系统的外部。液体旋流器11大致上能从蒸发器2所排放增浓废水中的石膏分离出并输入储槽4。，澄清槽12进一步集聚用液体旋流器11分离的石膏。
在图1中，把来自脱硫系统(未画出)的废水经管线a引入储槽1，并储存于其中，然后通过管线c和泵8送到蒸发器2中。
在蒸发器2中，废水通过蒸发增浓并分离成为增浓废水和蒸汽，为了促进蒸发器2内的蒸发，使废水借助于加热介质如蒸汽加热，并且同时将蒸发器2抽空。废水通过管线d从蒸发器2排放而加热，用加热器3加热，然后再返回到蒸发器2。另一方面，经管线f向加热器3供应包括低压蒸汽在内的加热介质，用于加热废水，然后经管线f′排出系统。
蒸发器2中产生的蒸汽作为冷凝器5的冷凝液被回收并经管线g排出系统。使用冷却水作为冷凝器5的冷却介质。通过真空泵10抽出冷凝器5中的任何不冷凝气体并排出系统。
把在蒸发器2(即增浓废水)中蒸发而增浓的废水经管线g送入液体旋流器11中。在增浓废水中，浓缩溶解的石膏至过饱和状态并作为固体沉淀。为了防止石膏沉积在蒸发器2和加热器3的接触表面上而形成结垢，把在澄清槽12中回收的石膏(如下文所述)引入送往蒸发器2中的废水内并用作晶种。
在液体旋流器11中，将存在于增浓废水中的石膏通过离心力从液体成分中分离出来，通过测量收集到的石膏颗粒直径而确定其尺寸规格(例如收集的粒径)。将在液体旋流器11分离石膏的增浓度水经管线r送至储槽4。另一方面，把在液体旋流器11收集的石膏经由管线s送到澄清槽12中，并在其中沉降以便进一步提高石膏的浓度。
将澄清槽12内的高浓度石膏经管线t排放，其全部或部分通经管线u加到用于加料废水的废水管线c中而送入蒸发器2。其任何剩余部分都可经由管线v而排出系统。
作为晶种的石膏加入量可按沉淀的石膏量而确定，而沉淀量取决于蒸发器中废水的增浓条件和液体性质。
把在澄清槽12已分离石膏的液体(即上清液体)经管线w送到储槽4中。再把储槽4中的增浓废水经泵9和管线i送入捏和机6中，然后与在预混合器7中混合并由预混合器供应的固化助剂一起捏和而形成固体物质。
下面将要对示于图2中的处理工艺进行说明。
图2是表明将通过固-液分离由蒸发器2排出的增浓废水而回收的全部或部分石膏作为晶种再次使用而且固-液分离是通过使用单一澄清槽12实施的实施方案流程图。
蒸发器2中的部分增浓废水经管线q被送到澄清槽12里，而石膏通过沉积而集聚。集聚的石膏通过管线t排出，且其全部或部分经管线u而加到蒸发器2的加料管线c中。任何残留的部分石膏都经管线v而排出系统。在澄清槽12中已分离石膏的液体(即上清液体)经由管线w送进储槽4中。
在根据本发明第二实施方案的脱硫废水处理方法中，在固-液分离器中回收的全部或部分石膏粉碎后加到送至蒸发器的废水中。
根据第二实施方案，通过固-液分离回收在蒸发器中所形成的石膏并将全部或部分回收石膏用作蒸发器的晶种。这样就能减少加热器和诸如此类装置中所形成的石膏结垢至最低程度，且能减少进入捏和机的石膏量从而减少捏和机内所形成的固体物质量。此外，没有必要自系统外部供应石膏。这样就消除了使用恒速加料器的必要性。而且，通过固-液分离而回收的石膏要经过粉碎以减小其粒径，致使单位重量的石膏表面积得到增加因而提高了石膏作为晶种的效果。另外，可回收固-液分离器中所分离的石膏以再次使用或用于其它目的。
破碎机或类似装置可用于粉碎石膏。尽管对破碎机类型没有特别限制，但可使用的类型包括捣碎机、湿式研磨机等。破碎的石膏随其平均粒径的下降而更为有效。然而，实际上其平均粒径应控制到30-50μm的范围内，这样会有可能保持或提高单位重量晶种的表面积。
或者，将在固-液分离器中回收的所有或部分石膏可用破碎机粉碎并直接加到蒸发器内，而不是将其加到送入蒸发器的废水里。
通过采取示于图3和4中的处理方法作为特定实施例而在下文描述本发明的第二实施方案。
图3和4分别表明通过固-液分离由蒸发器2排出的增浓废水而回收的全部或部分石膏作为晶种再次使用，和通过固-液分离回收的石膏用破碎机13粉碎并加到送进蒸发器2的废水中的实施方案流程图。在这些图中，x标明通向粉碎机13的管线。
根据本发明第三实施方案的脱硫废水的处理方法包括冷凝蒸发器中所产生的蒸汽以便将其作为冷凝液回收的步骤，并用回收的冷凝液周期性地冲洗蒸发器的步骤。
使用回收冷凝液周期性地冲洗的设备不限于蒸发器，可以包括易于发生石膏结垢沉积的加热器和其它的部件。
根据本发明第三实施方案，在加热器等中所生成的石膏结垢可通过使用在冷凝器回收的冷凝液而将其溶解和去除，致使石膏结垢的形成可降低到最小程度。此外，没有必要从系统外部供应石膏。这一点可消除使用恒速加料器的必要性。
冲洗次数按照在蒸发器中沉积的石膏量而加以控制。
通过采用示于图5的处理过程作为特定实施例而在下文对本发明的第三实施方案进行描述。
图5是表明把在冷凝器5回收的冷凝液用于周期性冲洗易发生石膏结垢沉积的蒸发器2和加热器3的实施方案流程图。
冷凝器5中回收的冷凝液流经管线g，而暂时储存在储存器14中，它通过泵15和管线y而周期性地供入蒸发器2，并经蒸发器2和加热器3循环以冲洗掉沉积的石膏结垢。冲洗前，要冲洗部件内的增浓废水经管线d排出并进入储槽4。
冲洗液经管线z返回储槽1。
储槽14内任何剩余的回收冷凝液通过泵16经管线1(e1)而排出系统。
用于本发明第四实施方案脱硫废水处理的方法包括如下步骤在用于由蒸发器中排出增浓废水的排出管线中安装一个分离石膏用的固-液分离器；在固-液分离器中分离和回收增浓废水中的石膏；或将回收的或在用破碎机粉碎后的全部或部分石膏加到蒸发器或加到送入蒸发器中的废水中；将任何残留部分的回收石膏排出系统或将其返回到脱硫装置以便与脱硫装置内所形成的石膏一起回收；冷凝蒸发器中所产生的蒸汽作为冷凝液回收；并使用回收的冷凝液以周期性地冲洗易于发生石膏结垢沉积的部件，如蒸发器和/或加热器。
本发明还包括改进的实施方案，其中为了进一步减少石膏结垢的沉积，用破碎机粉碎集聚在澄清槽内的石膏并加到送入蒸发器的废水中。
根据本发明第四实施方案，通过固-液分离而回收蒸发器中所形成的石膏，并将全部或部分回收的石膏作为晶种用于蒸发器中，以便使在加热器等中的石膏结垢沉积能减至最小。即使形成石膏结垢，这种石膏结垢通过使用冷凝器中回收的冷凝液而周期地溶解和去除。因此，石膏结垢的形成能完全被阻止。此外，没有必要从系统的外部供应石膏。这就避免了使用恒速加料器的必要性。而且，还能降低捏和机中排出的固体量。
下面通过采取示于图6和7中的处理工艺过程作为特定实施例而对本发明的第四实施方案进行描述。
图6和7是分别表明下列实施方案的流程图，其中使用冷凝器5回收的冷凝液周期性地冲洗易于发生石膏结垢沉积的蒸发器2和加热器3，和通过固-液分离由蒸发器2排出的增浓废水而回收的全部或部分石膏作为晶种再次使用。
图6表明的实施方案中，以串联连接液体旋流器1和澄清槽12作为固-液分离器以用于分离由蒸发器2排出的增浓废水中的石膏，而图7表明只使用澄清槽12的实施方案。
液体旋流器和澄清槽的技术要求按与有关图1实施方案所描述的相同方法确定。
为了证明本发明的效果，采用中间规模的系统进行实验。实施例1根据示于图1中的处理方法进行实验。经管线f往加热器3供应有1kg/cm2.G压力的或以下的低压蒸汽的加热介质。至于加热器3的类型，可以使用有外套和管(shell and tube)型式的换热器。
蒸发器2中的压力为70mmHg(绝对)，加热器3的入口和出口处的增浓废水温度分别为64℃和67℃。蒸发器2中的废水增浓比为7。
作为晶种加入的石膏量应该按照所沉积的石膏量来确定，该量根据蒸发器中废水的增浓条件和液体性质而定。在本例中，要控制所加石膏量以便能在送至蒸发器的废水中的石膏浓度为0.47wt.％。
在本例中，煤灰和水泥用作固化助剂。至于它们的混合比，基于增浓废水，煤灰以等量使用而水泥以20wt.％的量使用。
与不将石膏从增浓度水中分离的情况相比，在本例中，固体物质量减少约16wt.％。实施例2基于图2所示处理方法进行实验。操作条件与实施例1相同。实施例3基于图3所示处理方法进行实验。实施例3与实施例1相同，只是另外使用破碎机13。捣碎机可用作破碎机13，且其操作条件要加以控制以便使粉碎的石膏具有30-50μm的平均粒径。实施例4
基于图4所示处理方法进行实验。实施例4与实施例2相同，只是另外使用破碎机。破碎机的类型与所控制的粒径与实施例3的相同。实施例5基于图5所示的处理方法进行实验。冲洗次数应按照蒸发器2中所沉淀出的石膏量。在本实施例中，冲洗次数为每三天一次。蒸发器2、捏和机6等的其它操作条件与实施例1中的相同。实施例6基于图6所示的方法进行实验。液体旋流器和澄清槽的技术要求按有关图1实施方案所述相同方法确定。用回收的冷凝液冲洗的次数为每十天一次，并要控制石膏的加入量以使送入蒸发器2的废水中的石膏浓度为0.20wt.％。实施例7基于图7所示的方法进行实验。澄清槽的技术要求按与实施例2相同方式确定。用回收的冷凝液冲洗的次数为每十天一次，并要控制石膏加入量以便使送往蒸发器2的废水中的石膏浓度为0.20wt.％。
由于在上述实施例1-7中都获得了上述的效果，因此本发明的效果是确定的。
权利要求
1.一种用于处理脱硫废水的方法，该废水是通过使用碱性试剂作吸收剂而从燃烧废气中吸收和去除硫氧化物气体的烟道气脱硫系统而排放的，其中废水在蒸发器中蒸发以减少其体积然后与固化助剂一起捏和形成固体物质，所述方法包括下列步骤在所述蒸发器排放的增浓废水用的排出管线中安装一个用于分离石膏的固-液分离器；在所述固-液分离器中分离和回收增浓废水中的石膏；把回收的全部或部分石膏加到所述蒸发器中或送入所述蒸发器的废水中并将任何剩余部分的回收石膏排于系统外或将其返回到脱硫装置以便能与脱硫装置内所形成的石膏一起回收。
2.按权利要求1所述的脱硫废水处理方法，其中将在所述固-液分离器回收的全部或部分石膏进行粉碎加到所述蒸发器中或加到送入所述蒸发器的废水中。
3.一种用于处理脱硫废水的方法，该废水由通过使用碱性试剂作吸收剂而从燃烧废气中吸收和去除硫氧化物气体的烟道气脱硫系统排放的，其中废水在蒸发器中蒸发以减少其体积然后与固化助剂一起捏和形成固体物质，所述方法包括冷凝在所述蒸发器中所产生的蒸汽以作为冷凝液回收的步骤，和用所回收的冷凝液周期性地冲洗所述蒸发器的步骤。
4.按权利要求1或2所述脱硫废水的处理方法，该法另外还包括冷凝所述蒸发器中产生的蒸汽以作为冷凝液回收，并且使用所回收的冷凝液周期性地冲洗所述的蒸发器。
全文摘要
本发明涉及一种用于烟道气脱硫系统排放的脱硫废水的处理方法,其中废水在蒸发器中蒸发以减少其体积然后与固化助剂一起捏和形成固体物质。特别是,安装一个分离石膏用的固－液分离器(12),以分离和回收增浓废水中的石膏。回收的全部或部分石膏加到蒸发器中或送到蒸发器的废水中,其剩余部分排出的系统或返回脱硫装置以与其间所形成的石膏一起回收。此外,回收冷凝蒸发器(2)中的蒸汽作为冷凝液,并用冷凝液周期地冲洗蒸发器(2)。
文档编号C02F1/04GK1262236SQ9910128
公开日2000年8月9日 申请日期1999年1月26日 优先权日1999年1月26日
发明者中村积, 竹内善幸, 大岛道雄 申请人:三菱重工业株式会社