一种用于脱硫废水资源化处理的结晶系统的制作方法

本实用新型涉及一种废水处理系统；更具体地讲，本实用新型涉及一种用于脱硫废水资源化处理的结晶系统。

背景技术：

随着我国经济和电力的迅速发展，在我国北方多煤、少水的地区，水资源的可利用量日益减少，水价和排污费的不断上涨，电厂废水实现资源化是必然的。即使在水资源相对丰富的地区，随着环保要求的严格，实现废水的资源化也是电厂用水的一种趋势。从可持续发展的观点看，环保要求的逐步严格，使得脱硫废水的资源化是电厂环保发展的必然趋势。

中国专利申请CN201510868739.9公开了一种脱硫废水零排放的方法及系统，该系统包括依次连通的药剂软化处理装置、树脂软化装置、反渗透处理装置和蒸发结晶装置，通过处理后分别冷凝水回用，从而达到脱硫废水零排放的目的。

中国专利申请CN201520738649.3公开了一种脱硫废水零排放处理装置，包括脱硫废水缓冲箱，脱硫废水泵，混凝澄清过滤软化池，中间水箱，中间水泵，离子交换软化床，烟气蒸发浓缩装置、废液浓缩水池、浓缩废液泵、布水装置以及增压风机。脱硫废水经过二级软化处理和蒸发浓缩后，用于除灰系统和除渣系统。该装置采用以废治废的处理工艺，基建和运行费用低廉，经济的实现脱硫废水零排放。

虽然采用上述技术方案均可以实现脱硫废水的零排放或近零排放，但是其中所产生的结晶盐面临着因二次污染而需再行处理的尴尬局面。因此，有必要对上述技术方案进行改进，以提供一种能够尽可能最大化地实现脱硫废水资源再利用的脱硫废水处理系统。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本实用新型的主要目的是提供一种能够生产高质量冷凝水和高纯度结晶盐的结晶系统，以实现脱硫废水的资源化处理。

为了实现上述的主要目的，本实用新型提供了一种用于脱硫废水资源化处理的结晶系统，包括Na₂SO₄结晶单元和NaCl结晶单元，其中：

Na₂SO₄结晶单元包括一段闪蒸罐、一段换热器、一段循环泵、一段蒸汽压缩机、冷冻结晶罐、冷冻结晶循环泵、冷冻机组和沉降室；

其中，一段闪蒸罐、一段循环泵和一段换热器通过循环管道依次连接而形成一段蒸发浓缩循环回路，一段蒸汽压缩机具有蒸汽入口和蒸汽出口，一段蒸汽压缩机的蒸汽入口与一段闪蒸罐的蒸汽排放口相连通，一段蒸汽压缩机的蒸汽出口与一段换热器的蒸汽入口相连通；

冷冻结晶罐、冷冻结晶循环泵和冷冻机组通过循环管道依次连接而形成冷冻结晶循环回路，该冷冻结晶循环回路与一段闪蒸罐相连通，冷冻结晶罐的外部出口连接沉降室；

NaCl结晶单元包括进水预热器、二段闪蒸罐、二段换热器、二段循环泵和二段蒸汽压缩机；

其中，二段闪蒸罐、二段循环泵和二段换热器通过循环管道依次连接而形成二段蒸发浓缩循环回路；进水预热器的冷流侧进水口与沉降室的上清液出口相连通，冷流侧出水口与二段蒸发浓缩回路相连通；二段蒸汽压缩机具有蒸汽入口和蒸汽出口，二段蒸汽压缩机的蒸汽入口与二段闪蒸罐的蒸汽排放口相连通，二段蒸汽压缩机的蒸汽出口与二段换热器的蒸汽入口相连通，蒸汽在二段换热器内冷凝后进入进水预热器的热流侧。

本实用新型用于脱硫废水资源化处理的结晶系统旨在联用两段结晶装置对经过预处理的脱硫废水进行处理。其中，预处理主要目的是去除脱硫废水硬度，尽可能避免结晶系统出现结垢的危害，预处理工艺可选择性的根据废水水质进行优化。通过软化的脱硫废水具有高含盐量的特点，其中主要包括SO₄^2-、Na⁺、Cl^-等。

通过预处理软化之后的脱硫废水首先进入Na₂SO₄结晶单元进行浓缩后冷冻结晶，析出Na₂SO₄结晶盐通过脱水干燥后可再利用，产生的冷凝水进行预热冷却后回用。Na₂SO₄结晶后的废液进入NaCl结晶单元，NaCl结晶单元利用蒸发结晶原理，析出NaCl结晶盐通过脱水干燥后可再利用。通过联用两段结晶装置对软化处理后的脱硫废水进行处理，处理后的产水达到循环水的水质标准，可回收再利用，通过冷冻结晶法和蒸发结晶法分离硫酸钠和氯化钠，实现脱硫废水的资源化。

本实用新型中，为实现结晶系统的长期、稳定运行，系统需适量排出少量母液，避免有机物及硝酸盐的累积，影响结晶盐的质量。通过以上两段结晶处理后，脱硫废水最后产出分为四部分，其一为冷凝水，该水水质结晶脱盐水，可再次利用；其二为硫酸钠结晶盐，结晶盐可达到工业用盐标准；其三为氯化钠结晶盐，结晶盐同样可以达到工业用盐标准；其四为少量母液，母液排放量低于总进水量的1％，该部分废液可用于电厂除灰系统和除渣系统等。

根据本实用新型的一种具体实施方式，一段闪蒸罐包括罐体和设置在该罐体底部的盐腿，该盐腿上设置有第一废水入口和位于该第一废水入口之下的晶浆出口，该晶浆出口与冷冻结晶循环回路相连通。

优选地，一段闪蒸罐的晶浆出口与连接冷冻结晶罐和冷冻结晶循环泵的循环管道相连通。

根据本实用新型的另一具体实施方式，二段闪蒸罐包括罐体和设置在该罐体底部的盐腿，该盐腿上设置有第二废水入口和位于该第二废水入口之下的晶浆出口。

本实用新型中，一段闪蒸罐和二段闪蒸罐内腔的顶部可以分别设置有除雾器。

优选地，上述除雾器包括位于下层的折流板和位于上层的丝网。

本实用新型中，通过位于下层的折流板将蒸汽夹带的大部分液滴去除，由于折流板的汽液通道较大，因而不会堵塞。经初步去除液滴后的蒸汽进入丝网，将蒸汽中剩余的直径更小的雾滴去除，以保证蒸汽的质量。

根据本实用新型的另一具体实施方式，二段蒸汽压缩机为二级机械蒸汽压缩机。

本实用新型中，优选地，一段换热器低于一段闪蒸罐，且二段换热器低于二段闪蒸罐。

根据本实用新型的另一具体实施方式，进水预热器的冷流侧出水口与连接二段闪蒸罐和二段循环泵的循环管道相连通。

根据本实用新型的另一具体实施方式，NaCl结晶单元还包括冷凝水箱，该冷凝水箱与二段换热器的冷凝水出口相连，并在冷凝水泵的作用下向进水预热器的热流侧供给冷凝水。

与现有技术相比，本实用新型具备如下有益效果：

本实用新型针对脱硫废水中溶解盐分的不同特征，采用二段式浓缩结晶的方法，生产出高质量的冷凝水和高纯度的结晶盐，实现脱硫废水的资源化再利用；另外，本实用新型结合采用了蒸汽机械再压缩(MVR)技术，从而实现结晶系统的低能耗运行并以低能耗产出高质量的产品。

为了更清楚地阐述本实用新型的目的、技术方案及优点，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步的详细说明。

附图说明

图1是本实用新型结晶系统实施例中Na₂SO₄结晶单元的结构示意图；

图2是本实用新型结晶系统实施例中NaCl结晶单元的结构示意图。

具体实施方式

图1和图2分别示出了本实用新型用于脱硫废水资源化处理的结晶系统中的Na₂SO₄结晶单元和NaCl结晶单元。

如图1所示，Na₂SO₄结晶单元包括浓缩装置和冷冻结晶装置。其中，浓缩装置包括一段闪蒸罐1-1、一段换热器1-2、一段循环泵1-3以及一段蒸汽压缩机1-4；冷冻结晶装置包括冷冻结晶罐1-5、冷冻机组1-6、冷冻结晶循环泵1-7和沉降室1-8。

一段闪蒸罐1-1用于脱硫废水的闪蒸浓缩，包括罐体10以及与罐体10的底部相连的盐腿11。其中，罐体10下部设置有内部出口101，上部设置有内部入口102，顶部设置有蒸汽排放口103；盐腿11上设置有第一废水入口111和位于第一废水入口111下方的晶浆出口112。另外，罐体10内腔的顶部还设置有位于液面上方、并低于蒸汽排放口103的双层除雾器104，双层除雾器104的下层为折流板形式、上层为丝网形式。

一段换热器1-2的主要作用是加热废水，其具有液体入口21、液体出口22、蒸汽入口23和冷凝水出口24。其中，保证一段换热器1-2内的压力高于一段闪蒸罐1-1内的压力，且一段换热器1-2的位置低于一段闪蒸罐1-1的位置。

一段循环泵1-3的主要作用是提供脱硫废水的循环动力，其具有循环入口31和循环出口32。一段循环泵1-3的循环入口31与一段闪蒸罐1-1的内部出口101之间、一段循环泵1-3的循环出口32与一段换热器1-2的液体入口21之间、一段换热器1-2的液体出口22与一段闪蒸罐1-1的内部入口102之间以及通过循环管道进行连接，从而在一段闪蒸罐1-1、一段循环泵1-3和一段换热器1-2之间形成一段蒸发浓缩循环回路。在连接循环泵1-3和闪蒸罐1-1的第一循环管道上设置有主废水入口10，脱硫废水由主废水入口10输入一段蒸发浓缩循环回路。

一段蒸汽压缩机1-4的主要作用是对蒸汽进行压缩并给Na₂SO₄结晶单元提供能量。如图1所示，其具有蒸汽入口41和蒸汽出口42，蒸汽入口41和一段闪蒸罐1-1的蒸汽排放口103之间、蒸汽出口42和一段换热器1-2的蒸汽入口23之间通过管道连接。闪蒸所产生的二次蒸汽从一段闪蒸罐1-1的蒸汽排放口103出来进入一段蒸汽压缩机1-4，二次蒸汽通过一段压缩机1-4的压缩获得能量后，进入一段换热器1-2进行换热，产生的冷凝液由冷凝水出口24排出并可回用。

冷冻结晶罐1-5用于结晶盐的析出，其具有内部入口51、内部出口52及外部出口53。冷冻结晶循环泵1-7的主要作用是提供冷冻结晶废水的循环动力，其具有循环入口71和循环出口72。冷冻机组1-6用于冷却晶浆，与晶浆直接作用的主要为换热装置，其中晶浆主要流过换热装置的热侧，而冷侧由冷媒介质流经，从而实现晶浆的降温冷冻。沉降室1-8主要用于结晶盐的沉降，其具有晶浆入口81、位于其上部的上清液出口82以及位于其下部的结晶盐出口83。上清液出口82将接入NaCl结晶单元，结晶盐出口83则接入脱水干燥设备(图中未示出)。经过脱水干燥后的结晶盐可以再利用。

冷冻结晶罐1-5的内部出口52和冷冻结晶循环泵1-7的循环入口71之间、冷冻结晶循环泵1-7的循环出口72和冷冻机组1-6的热侧入口61之间、以及冷冻机组1-6的热侧出口62和之间和冷冻结晶罐1-5的内部入口51之间通过循环管道连接，从而在冷冻结晶罐1-5、冷冻结晶循环泵1-7和冷冻机组1-6之间形成冷冻结晶循环回路。一段闪蒸罐1-1的晶浆出口112与连接冷冻结晶罐1-5和冷冻结晶循环泵1-7的循环管道相连通。晶浆浓缩液通过冷冻结晶循环泵1-7在冷冻结晶罐1-5和冷冻机组1-6内进行循环。冷冻结晶罐1-5的外部出口53则连接至沉降室1-8的晶浆入口81。

如图2所示，NaCl结晶单元包括进水预热器2-1、二段闪蒸罐2-2、二段换热器2-3、二段循环泵2-4、二段蒸汽压缩机2-5、冷凝水箱2-6和冷凝水循环泵2-7。

其中，二段闪蒸罐2-2、二段换热器2-3、二段循环泵2-4及二段蒸汽压缩机2-5与一段闪蒸罐1-1、一段换热器1-2、一段循环泵1-3以及一段蒸汽压缩机1-4的结构、连接关系和工作原理基本相同，唯一区别在于二段蒸汽压缩机2-5为二级机械蒸汽压缩机(即采用两台蒸汽压缩机，其中一级蒸汽压缩机出口连接二级蒸汽压缩机)故在此省略对二段闪蒸罐2-2、二段换热器2-3、二段循环泵2-4及二段蒸汽压缩机2-5之间连接关系及工作原理的详细说明。

进水预热器2-1用于将经过冷冻结晶后的脱硫废水浓缩液进行预热，其冷流侧进水口211与沉降室1-8的上清液出口82相连通，冷流侧出水口212与连接二段闪蒸罐2-2和二段循环泵2-4的循环管道相连通。冷凝水箱2-6的冷凝水入口261与二段换热器2-3的冷凝水出口231相连，冷凝水出口262通过冷凝水泵2-7与进水预热器2-1的热流侧进水口213相连通，使得冷凝水箱2-6内的冷凝水在冷凝水泵2-7的作用下进入进水预热器2-1的热流侧。

在二段闪蒸罐2-2中通过蒸发浓缩后产生的NaCl结晶盐进入设置在二段闪蒸罐2-2底部的盐腿221内，并通过设置在盐腿221上的晶浆出口2211排出，经脱水干燥后即可回收再利用。另外，在二段闪蒸罐2-2的盐腿221上还设置有第二废水入口2212，第二废水入口2212位于晶浆出口2211的上方。

虽然本实用新型以较佳实施例揭露如上，但并非用以限定本实用新型实施的范围。任何本领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型的发明范围内，当可作些许的改进，即凡是依照本实用新型所做的同等改进，应为本实用新型的范围所涵盖。