脱硫废水处理系统及脱硫废水处理方法与流程

本发明涉及废水处理技术领域，尤其涉及一种脱硫废水处理系统及脱硫废水处理方法。

背景技术：

在国内环保改造的要求下，目前绝大部分在役和和新建的火电机组都配备了烟气湿法脱硫装置，以保证火电机组的燃煤锅炉排放的烟气达标，特别是达到严格的环保超低排放标准。其中，90％以上的燃煤电厂均采用石灰石-石膏湿法脱硫工艺及其装置，该工艺优点突出，应用广泛，其主要副产物是脱硫石膏和脱硫废水。脱硫石膏可以再次利用，但是脱硫废水因含有大量的杂质，如悬浮物、无机盐离子、重金属离子等，需要进行净化处理才能排放，这无疑会产生一笔不菲的运维费用。

石灰石-石膏湿法脱硫装置包括脱硫塔。由于目前明令禁止于火电机组脱硫系统设置脱硫旁路，因此从燃煤锅炉排放的烟气必须经由脱硫塔被处理后，才能进一步经由烟囱外排。脱硫塔的内壁防腐层、玻璃钢喷淋层、氧化风管道以及聚丙烯(pp)除雾器等塔内部件的耐受温度范围为不大于80℃。一般地，脱硫塔内正常运行温度在50℃左右，可以满足塔内部件的耐受温度要求。然而，燃煤锅炉的引风机出口处的烟气温度一般在110℃至160℃之间，这超出了脱硫塔内的部件的耐受温度，因此从燃煤锅炉排放的烟气势必不能直接进入脱硫塔内。也就是说，进入湿法脱硫装置的烟气温度过高，如何将进入湿法脱硫装置的高温烟气进行预先急冷降温是一个难题。

目前现有的脱硫废水处理工艺一般包括中和、絮凝、沉淀、外排等基本步骤。近几年来人们新开发了不少脱硫废水处理工艺，如蒸发、回用、澄清等工艺。这些工艺虽然对于脱硫废水的回收利用具有一定作用和效果，但问题也比较多，例如需新增大量设备设施、占地面积大、投资大、工艺流程复杂、设备故障率高、运行效果不理想、脱水效果不佳、产物处理处置不方便、存在废水外排现象等。这些问题严重影响脱硫废水处理工艺的工业应用。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种脱硫废水的处理系统及脱硫废水处理方法，以解决现有的脱硫废水处理工艺存在的上述问题以及现有的湿法脱硫工艺中进入脱硫装置内的烟气温度过高，未有效急冷降温的问题。

为解决上述问题，本实发明提供一种脱硫废水处理系统，包括脱硫装置、废水旋流器、砂滤系统、烟道式换热器、超声波雾化装置以及除尘器。

废水旋流器连通于所述脱硫装置，废水旋流器对脱硫废水进行固液分离。

砂滤系统连通于废水旋流器，砂滤系统对脱硫废水进行过滤。

烟道式换热器连通于砂滤系统并位于脱硫装置的入口烟道，脱硫废水于烟道式换热器内和高温烟气进行换热。

超声波雾化装置连通于烟道式换热器并具有喷嘴，超声波雾化装置对脱硫废水进行雾化处理以形成雾滴。

除尘器具有进口烟道，超声波雾化装置的喷嘴装设于除尘器的进口烟道以使雾化后的脱硫废水被喷至除尘器的进口烟道，雾化的脱硫废水被高温烟气烘干并析出无机盐颗粒，无机盐颗粒进入除尘器并被去除。

根据本发明一实施例，砂滤系统包括过滤系统和反冲洗系统，过滤系统用于过滤脱硫废水，反冲洗系统用于反冲洗。

根据本发明一实施例，烟道式换热器包括进水管、换热部件以及喷水格栅，进水管、换热部件以及喷水格栅三者互相连通，换热部件是管道式换热部件，喷水格栅位于换热部件的一侧，喷水格栅面向并对准所述换热部件。

根据本发明一实施例，烟道式换热器进一步包括第一控制阀和第二控制阀，第一控制阀连接于进水管和换热部件之间，第二控制阀连接于进水管和喷水格栅之间。

根据本发明一实施例，脱硫废水处理系统进一步包括可增压输送泵，可增压输送泵连接于废水旋流器和烟道式换热器之间，废水输送泵具有增压功能。

根据本发明一实施例，除尘器连通于脱硫装置，脱硫废水经脱除无机盐颗粒而净化形成水蒸汽并返回至脱硫装置。

根据本发明另一方面，本发明进一步提供一种脱硫废水处理方法，包括以下步骤：

固液分离步骤，将脱硫废水从脱硫装置输送至废水旋流器进行固液分离处理，以形成底流和溢流，其中溢流含固量不大于1％；

过滤步骤，将由废水旋流器处理后的溢流输送至砂滤系统进行过滤，过滤后的脱硫废水含固量小于0.01％；

换热步骤，将过滤后的脱硫废水输送至烟道式换热器的进水管，开启第一控制阀以使脱硫废水进入烟道式换热器的换热部件并分流，脱硫废水和高温烟气进行换热，脱硫废水吸热升温，高温烟气降温，其中第一控制阀连接于进水管和换热部件之间；

雾化步骤，将换热后的脱硫废水输送至超声波雾化装置的喷嘴，换热降温后的烟气输送至脱硫装置，超声波雾化装置将脱硫废水雾化成微小的雾滴，产生电负离子；

除尘净化步骤，将雾化后的脱硫废水喷入除尘器的进口烟道，雾化后的脱硫废水于除尘器的进口烟道内被高温烟气烘干，脱硫废水中的无机盐被析出并和粉尘于除尘器中被去除，脱硫废水经脱除无机盐而被净化形成水蒸汽，水蒸汽通过除尘器返回至脱硫装置。

根据本发明一实施例，所述脱硫废水处理方法进一步包括以下步骤：

清洁步骤，关闭第一控制阀，开启第二控制阀以运行烟道式换热器的喷水格栅，脱硫废水经进水管进入喷水格栅并喷至换热部件，从而清洁换热部件，其中第二控制阀连接于进水管和喷水格栅之间。

根据本发明一实施例，所述脱硫废水处理方法进一步包括以下步骤：

喷水降温步骤，当脱硫装置运行出现故障或烟气温度过高时，开启第一控制阀和第二控制阀以同时运行换热部件和喷水格栅，以使烟气同时被喷水降温和换热降温；

补充水量步骤，开启脱硫装置的工艺水箱的送水管道上的第三控制阀，以从工艺水箱补充水量至烟道式换热器。

与现有技术相比，本技术方案具有以下优点：

本发明通过废水旋流器、砂滤系统、烟道式换热器、超声波雾化装置以及除尘器，可以实现将脱硫装置排放的脱硫废水依次进行固液分离，过滤、换热升温、雾化处理以及烘干析出无机盐等一系列处理步骤，达到净化脱硫废水，最终获得经净化的水蒸汽的目的，达到环保要求。第二，经由净化之后的水蒸汽再次被通入脱硫装置中，实现脱硫废水零排放，节约水资源。第三，通过将烟道式换热器设置于脱硫装置的入口烟道，以使得进入脱硫装置内的高温烟气和流通于烟道式换热器内的脱硫废水进行气液热交换，一方面给脱硫废水升温以便于进行后续的雾化处理，提高雾化处理过程的蒸发效率，降低超声波雾化装置的进口烟道长度，回收烟气余热，节能环保，另一方面给高温烟气降温，避免进入脱硫装置内部烟气温度过高，这样可以最大化利用脱硫废水资源，降低脱硫装置处理的烟气量，节省脱硫装置空间，减少脱硫装置的投资。第三，所述脱硫废水处理系统能够有效去除脱硫废水中的无机盐、重金属离子，不产生二次污染。

本发明的砂滤系统包括过滤系统和反冲洗系统，即可利用过滤系统对脱硫废水进行过滤，又可定期对砂滤系统进行反冲洗以清洁内部沉积的沉积物，保证过滤效率，便于砂滤系统的清洁、维护和保养。

本发明通过喷水格栅，一方面可以通过喷水格栅喷水至换热部件，从而清洗换热部件，另一方面可以利用喷水格栅喷射的水和通入烟道式换热器内的高温烟气进行热交换，从而更加充分地冷却高温烟气，避免高温烟气降温幅度不理想的问题。

本发明通过设置可增压输送泵，可从脱硫装置的工艺水箱内补充水量至烟道式换热器，避免烟道式换热器的进水管道水压不够，可以满足喷水格栅和换热部件同时运行。

附图说明

图1是本发明实施例提供的脱硫废水处理系统的结构示意图；

图2是上述脱硫废水处理系统的烟道式换热器的结构示意图。

具体实施方式

以下描述只用于揭露本发明以使得本领域技术人员能够实施本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变形。在以下描述中界定的本发明的基本原理可应用于其他实施方案，变形方案，改进方案，等同方案以及其他未背离本发明精神和范围的其他方案。

如图1所示，本发明提供一种脱硫废水处理系统，所述脱硫废水处理系统包括脱硫装置1、废水旋流器2、砂滤系统3、烟道式换热器4、超声波雾化装置5、除尘器6。废水旋流器2连通于所述脱硫装置1，废水旋流器2对脱硫废水进行固液分离。砂滤系统3连通于废水旋流器2，砂滤系统3对脱硫废水进行过滤。烟道式换热器4连通于砂滤系统3并位于脱硫装置1的入口烟道11，脱硫废水于烟道式换热器4内和高温烟气进行换热。超声波雾化装置5连通于烟道式换热器4并具有喷嘴，超声波雾化装置5对脱硫废水进行雾化处理以形成雾滴。除尘器6具有进口烟道61，超声波雾化装置5的喷嘴装设于除尘器6的进口烟道61以使雾化后的脱硫废水被喷至除尘器6的进口烟道61，雾化的脱硫废水被高温烟气烘干并析出无机盐颗粒，无机盐颗粒进入除尘器6并被去除。

具体而言，脱硫装置1产生的脱硫废水经废水输送泵输送至废水旋流器2，废水旋流器2对脱硫废水进行固液分离并形成底流和溢流。废水旋流器2具有细微颗粒分级去除、溢流过滤功能，能够满足溢流含固量不大于1％。废水旋流器2的底流排入脱硫装置1，废水旋流器2的溢流经废水输送泵排入砂滤系统3。

砂滤系统3具有截留脱硫废水中的大分子固体颗粒和胶体的功能，使脱硫废水澄清，并且能够去除脱硫废水中的铁离子。砂滤系统3包括过滤系统31和反冲洗系统32。过滤系统31用于过滤，反冲洗系统32用于反冲洗，反冲洗水来自脱硫装置1的工艺水箱，反冲洗排污水进入脱硫装置1的脱硫塔并通过石膏皮带脱水机外排，反冲洗频率根据实际运行情况而定。于本实施例中，砂滤系统3实现连续工作，脱硫废水经砂滤系统3过滤处理后，过滤出的脱硫废水含固量不大于0.01％。经砂滤系统3过滤后的脱硫废水通过废水输送泵输送至烟道式换热器4。

烟道式换热器4的功能为液-气换热和湿法脱硫装置急冷降温。脱硫废水于烟道式换热器4内和脱硫装置1的待处理高温烟气进行液-气换热，从而通过这样的方式，一方面实现对脱硫废水升温，另一方面实现对高温烟气急冷降温。

图2展示了烟道式换热器4的结构，参考图1和图2，烟道式换热器4包括进水管41、换热部件42以及喷水格栅43。进水管41、换热部件42以及喷水格栅43三者通过三通管道互相连通。换热部件42是一种管道式换热部件。喷水格栅43位于换热部件42的一侧，喷水格栅43的喷嘴对面向并准换热部件42的管道间隙。烟道式换热器4设置控制阀门，用于调节进水流向。

过滤之后的脱硫废水由进水管41进入换热部件42。脱硫废水于烟道式换热器4内和高温烟气充分接触，脱硫废水吸热升温，高温烟气放热降，实现对高温烟气急冷降温。

值得一提的是，当喷水格栅43开启时，脱硫废水进入喷水格栅43并被喷至换热部件42。喷水格栅43脱硫废水和湿法脱硫装置1的高温烟气进行急冷降温，另一方面可以清洗换热部件42。

烟道式换热器40还包括第一控制阀44和第二控制阀45，第一控制阀44设置于换热部件42和进水管41之间，第二控制阀45设置于喷水格栅43与进水管41之间。第一控制阀44和第二控制阀45用于调节进水流向。

烟道式换热器40常规运行时，关闭第二控制阀45，开启第一控制阀44，脱硫废水经第一控制阀44进入换热部件42并进行气液热交换，高温烟气温度降低，脱硫废水温度升高。降温后的烟气进入脱硫装置1，加热后的脱硫废水进入超声波雾化装置5。

超声波雾化装置5的超声波发生器能使加热升温后的脱硫废水通过高频振动雾化，脱硫废水进入超声波雾化装置5后被雾化成10um～60um的微小雾滴，并释放大量的负离子。雾化形成的微小雾滴被喷入除尘器6。

除尘器6具有进口烟道61，超声波雾化装置5的喷嘴装设于除尘器6的进口烟道61以使雾化后的脱硫废水被喷入除尘器的进口烟道61。微小雾滴于进口烟道61中被高温烟气烘干，微小雾滴中的无机盐析出以形成无机盐颗粒并随高温烟气进入除尘器6内部。无机盐颗粒于除尘器6中随粉尘一起被去除。除尘器6连通于脱硫装置1，脱除无机盐而被净化的水蒸气随烟气返回至脱硫装置1以进入下一个循环。

当烟道式换热器40运行一段时间后，换热部件42表面可能会积灰，需要进行清洗。此时，打开第二控制阀45，关闭第一控制阀44，喷水格栅43运行以对换热部件42进行清洗。清洗结束后，关闭第二控制阀45，开启第一控制阀44，烟道式换热器40继续正常规运行，清洗废水通过脱硫装置1的入口烟道11流入脱硫装置1。

所述脱硫废水处理系统进一步包括可增压输送泵7，可增压输送泵7连接于砂滤系统3和烟道式换热器4之间，并且可增压输送泵7连接脱硫装置1的工艺水箱。可增压输送泵7具有增压功能以使换热部件42和喷水格栅43同时运行。可增压输送泵7和脱硫装置1的工艺水箱之间设置第三控制阀8，第三控制阀8设置于脱硫装置1的工艺水箱的送水管道上。

当烟气温度过高可能引起部件损坏时，可增压输送泵7加压运行，进水管41管道内脱硫废水压力增加到能够满足同时开启第一控制阀44和第二控制阀45，保证喷水格栅43和换热部件42同时正常运行。

当脱硫装置1运行故障时，高温烟气直接进入脱硫装置1会造成严重热冲击，为了降低损失，需要在高温烟气进入脱硫装置1前进行急冷降温。因此当脱硫装置1发生故障时，可增压输送泵7加压运行，满足第一控制阀44和第二控制阀45同时开启，喷水格栅43和换热部件42同时正常运行，在喷水格栅43的喷水降温和换热部件42的换热降温双重作用下，高温烟气温度降低到脱硫装置1许可温度(不大于80℃)下。也就是说，烟道式换热器4具有对高温烟气进行急冷降温的功能，保护脱硫装置1免于热冲击。

当高温烟气降温幅度大，同时运行喷水格栅43和换热部件42需要供应的脱硫废水量不足时，开启控制阀门8，不足的水量从脱硫装置1工艺水箱输送至可增压输送泵7入口并泵入烟道式换热器4的进水管41，再分配进入喷水格栅43和换热部件42，从而供应喷水格栅43和换热部件42同时运行所需水量，达到急冷降温的效果，并且不影响其它设备正常运行。

本发明提供的脱硫废水处理系统具有如下优点：

第一，脱硫废水经所述脱硫废水处理系统进行净化之后返回脱硫装置1，实现脱硫废水零排放，节省水资源。第二，烟道式换热器4具有多种用途，一方面用于降低脱硫装置1待处理的高温烟气温度，另一方面用于给脱硫废水进行加热升温，实现脱硫废水资源化，热能合理利用。第三，通过烟道式换热器4的换热作用降低烟气温度能够减少脱硫装置1的处理烟气量，降低脱硫装置1的投资，节省脱硫装置1的空间。第四，通过烟道式换热器4实现了烟气余热回收，实现节能减排的目的。第五，加热升温后的脱硫废水先通过超声波雾化装置5的雾化处理后再喷入除尘器6，提高脱硫废水于除尘器6的进口烟道61中的蒸发速率，降低进口烟道61的长度要求。第六，所述脱硫废水处理系统运行过程中不产生二次污染，能够有效去除脱硫废水中的无机盐离子、重金属离子。

根据本发明的另一方面，本发明进一步提供一种脱硫废水处理方法，包括以下步骤：

固液分离步骤，将脱硫废水从脱硫装置1输送至废水旋流器2进行固液分离处理，以形成底流和溢流，其中溢流含固量不大于1％；

过滤步骤，将由废水旋流器2处理后的溢流输送至砂滤系统3进行过滤，过滤后的脱硫废水含固量小于0.01％；

换热步骤，将过滤后的脱硫废水输送至烟道式换热器4的进水管41，开启第一控制阀44以使脱硫废水进入烟道式换热器4的换热部件42并分流，脱硫废水和高温烟气进行换热，脱硫废水吸热升温，高温烟气放热降温，其中第一控制阀44连接于所述进水管41和所述换热部件42之间；

雾化步骤，将换热后的脱硫废水输送至超声波雾化装置5的喷嘴，换热降温后的烟气进入脱硫装置1，超声波雾化装置5将废水雾化成微小雾滴，产生电负离子；

除尘净化步骤，将雾化后的脱硫废水喷入除尘器6的进口烟道61，雾化后的脱硫废水于除尘器的进口烟道61内被高温烟气烘干，脱硫废水中的无机盐被析出并和粉尘于除尘器6中被去除，脱硫废水经脱除无机盐而被净化形成水蒸汽，水蒸汽通过除尘器6返回至脱硫装置1。

特别地，固液分离步骤、过滤步骤、换热步骤、雾化步骤以及除尘净化步骤循环进行，使脱硫废水实现多用途处理后零排放。

所述脱硫废水处理方法进一步包括以下步骤：

清洁步骤，关闭第一控制阀44，开启第二控制阀45以运行烟道式换热器4的喷水格栅43，脱硫废水经进水管41进入喷水格栅43并喷至换热部件42，从而清洗换热部件42，其中第二控制阀45连接于进水管41和喷水格栅43之间。

于所述清洁步骤中，清洗后的水经脱硫装置1的入口烟道11流入脱硫装置1的脱硫塔，其中脱硫塔入口烟道具有向下倾角。

所述脱硫废水处理方法进一步包括以下步骤：

喷水降温步骤，当脱硫装置1运行出现故障或烟气温度过高时，开启所述第一控制阀44和所述第二控制阀45以同时运行所述换热部件42和所述喷水格栅43，以使烟气同时被喷水降温和换热降温；

补充水量步骤，开启设置于脱硫装置1的工艺水箱的送水管道上的第三控制阀8，以从工艺水箱补充水量至烟道式换热器4。

可以理解的是，烟道式换热器4的功能是使脱硫废水和高温烟气进行换热。烟道式换热器4在日常运行时，脱硫废水通过三通管道进入进水管41，开启位于换热部件42一侧的第一控制阀44，关闭位于喷水格栅43一侧的第二控制阀45，脱硫废水进入换热部件42并和高温烟气进行热交换。当需要清洁换热部件42时，则相反地，关闭位于换热部件42一侧的第一控制阀44，开启位于喷水格栅43一侧的第二控制阀45，脱硫废水进入喷水格栅43并喷至换热部件42以清洁换热部件42。当脱硫装置1运行故障或者高温烟气温度过高时，同时开启第一控制阀44和第二控制阀45，以使换热部件42和喷水格栅43同时运行，实现同时对高温烟气进行喷水降温和换热降温。

整个工艺循环过程，实现了脱硫废水零排放，并通过多用途处理工艺使脱硫废水资源化，不产生二次污染，具有良好的应用前景。

本领域技术人员应当理解，上述描述以及附图中所示的本发明的实施例只作为举例，并不限制本发明。本发明的目的已经完整并有效地实现。本发明的功能和结构原理已在实施例中展示和说明，在没有背离所述原理情况下，本发明的实施方式可以有任何变形和修改。