一种利用烟气余热蒸发脱硫废水零排放的方法与流程

本发明涉及脱硫废水零排放技术领域，具体为一种利用烟气余热蒸发脱硫废水零排放的方法。

背景技术

目前国内火电厂，由于燃煤的原因，其锅炉烟气中通常含有一定量的so2，so3，目前国内主要采用的脱硫方法为石灰石—石膏湿法烟气脱硫工艺，该工艺在运行过程中，烟气中的hcl、颗粒物、重金属等不断在脱硫浆液中富集，富集到一定程度会引起脱硫效率降低、设备腐蚀加速等多种问题，因此必须排出一定量的废水以控制脱硫浆液中各种杂质的浓度，这部分废水即为脱硫废。

目前国内大部分脱硫废水零排放技术还处于起步研究阶段，主流两个方向分别为：一、利用电加热蒸发结晶；二、利用高温烟气蒸发。

利用电加热蒸发结晶的方法，由于此工艺路线下，脱硫废水前期需要进行软化预处理，以及膜过滤浓缩减量处理，设备前期投入大，设备占地面积大。且利用“软化+膜浓缩”工艺路线工艺操作较复杂，而根据膜本身的特点决定，脱硫废水的不能任意比例浓缩减量，存在一定的物理上限，参照一般脱硫废水浓度，通常膜浓缩只能浓缩50%左右，且药剂的投用会产生额外的运行成本，且采用电加热的方法进行蒸发结晶，需要额外的电源，增加了发电的成本,运行成本高。

利用高温烟气蒸发的工艺路线，该路线下前期可以不需要对废水进行软化预处理，以及膜过滤浓缩减量的环节，利用脱硝后，进除尘器之前的烟气进行蒸发，且消耗量较大，此阶段下的烟气本身还有对进锅炉空气预热的利用价值，将此处的部分烟气对脱硫废水进行蒸发干燥，将会直接影响空气预热的质量，从通过热平衡的换算，运行过程中隐性成本较高，此外脱硫废水干燥后结晶盐会混入粉煤灰之中，降低了粉煤灰的品质。

利用电加热蒸发结晶，需要额外的电源，直接运行成本高，利用高温烟气蒸发，降低了粉煤灰的品质，隐性运行成本高，因此，亟待一种改进的技术来解决现有技术中所存在的这一问题。

技术实现要素：

锅炉烟气在经过空预器和除尘器后，被称作为低温烟气，此段烟气通常不会再作任何利用，属于理论上的废烟气，而此时烟气依然有一百多度的温度，且含水率较低，适合用来加热干燥脱硫废水。

由于低温烟气与脱硫废水之间温差较低，换热速率较为平缓，单次蒸发效率较低，所以，在该工艺发明中我们采用循环蒸发的方法，对脱硫废水进行蒸发，最终达到废水零排放的效果。

基于此点，本发明的目的在于提供一种利用烟气余热蒸发脱硫废水零排放的方法，达到以废治废及脱硫废水零排放的目的，具有出投资省、运行费用低、不需添加任何化学药品等优势，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种利用烟气余热循环蒸发脱硫废水零排放的方法；

步骤一：脱硫废水进入浓缩塔下部之前浓缩后的脱硫废水混合；

步骤二：混合后脱硫废水通过循环泵，循环水喷淋装置进入浓缩塔；

步骤三：抽取空气预热器之后及脱硫塔之前的低温烟气，利用烟气风机进入浓缩塔与浓缩脱硫废水换热蒸发；

步骤四：含蒸发水份的烟气经除雾装置排出浓缩塔，返回烟道，进入脱硫塔；

步骤五：未蒸发完全的浓缩脱硫废水，落入浓缩塔底部储液区与新进脱硫废水混合；

步骤六：浓缩塔下端储液区，抽取一定量的浓缩脱硫废水进入澄清池中；

步骤七：澄清池中沉淀泥渣通过泥浆泵输送至污泥脱水机，形成泥饼单独处理，分离废水重新返回澄清池；

步骤八：澄清池中澄清后的脱硫废水进入浓缩塔中循环处理。

优选的，步骤一中浓缩塔顶部烟气出口处设有除雾装置，浓缩塔上部至中部开设数层循环水喷淋装置。

优选的，步骤二中澄清池底部设置有排泥口，排泥口与污泥脱水机通过泥浆泵相连接，将澄清池中的沉淀泥浆部分通过泥浆泵送入污泥脱水机中进行脱水处理，形成含水量较低的泥饼，污泥脱水机脱水过程中产生的高盐废水则重新返回值澄清池中，澄清池的中上部设有循环水出口，循环水出口与浓缩塔的循环水喷淋装置通过废水循环泵对接，在澄清池中澄清后浓缩废水经废水循环泵送入循环水喷淋装置后重新打入浓缩塔内，自上而下与通过低温烟气再次蒸发浓缩。

优选的，步骤三中循环水喷淋装置优选但不限于采用偏心喷嘴或螺旋喷嘴并在塔内设置2~10层喷淋层，单层喷淋喷嘴下方1m处，设计喷淋覆盖率为：140%~280%；水喷淋的装置，设计每只喷嘴的供给压力为2~10bar，每层循环水喷淋装置均布若干只喷嘴。

优选的，烟气温度为：100℃~130℃之间的低温烟气；蒸发烟气用量与废水蒸发量的比值设计定在：35:1~60:1之间步骤三中蒸发烟气于烟气进口局部设计流速为低于40m/s，烟气在浓缩塔内的平均流速为：1.5~8m/s之间。

优选的，低温烟气，设计自带含水量为：3%~10%之间；蒸发后的低温烟气，设计含水量为：8%~20%之间。

优选的，澄清池的浓缩废水排水量，设计在处理水量5%~30%之间；步骤六中进入澄清池的浓缩废水，设计澄清时间为4h~6h之间。

优选的，步骤五中烟气风机将低温烟气从烟道中引出，浓缩塔下部设低温烟气进口，低温烟气通过烟气风机将低温烟气自下而上进入浓缩塔,烟气风机变频可控，可以根据脱硫循环水进量不同以及低温烟气实际温度的波动而调节烟气进量及初始速度。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

（1）脱硫废水不需经任何预处理，直接进入浓缩塔。

（2）脱硫废水先进入浓缩塔底部预热，充分利用烟气余热，提高后续蒸发效率。

（3）除雾装置置于浓缩塔内，减少设备额外占用空间。

（4）处理工艺简单，处理设备种类少，降低了投入成本，以及设备占地面积。

（5）设备结构简单，日常维护保养简单方便。

（6）蒸发固化产出单独处理，不影响粉煤灰等电厂其他产物的质量。

（7）湿化低温烟气，减少后续对脱硫塔水份的吸收，减少脱硫塔的补水量。

（8）通过物理方法对脱硫废水处理，技术环保，无化学药剂添加。

（9）蒸发固化产出单独处理，不影响粉煤灰等电厂其他产物的质量。

（10）所涉及处理设备均为常压运行，安全稳定。

（11）烟气与浓缩废水间相互逆流，进行充分换热，可以带走尽量多的水份。

（12）循环水喷淋装置，优选但不限于采用偏心喷嘴或螺旋喷嘴，在塔内分置数层，每层均布若干只，进行喷淋，增大与烟气接触的面积，实现接触充分，蒸发浓缩迅速。

（13）烟气风机变频可控，可以根据脱硫循环水进量不同而，以及低温烟气实际温度的波动，而调节烟气进量、初始速度，保证蒸发效果。

附图说明

图1为本发明各零部件连接示意图。

图中：1烟气风机、2浓缩塔、3除雾装置、4循环水喷淋装置、5废水循环泵、6浓缩废水泵、7澄清池、8泥浆泵、9污泥脱水机。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

本发明提供一种技术方案：一种利用烟气余热蒸发脱硫废水零排放的方法，包括以下步骤：

步骤一：脱硫废水进入浓缩塔下部之前浓缩后的脱硫废水混合；

步骤二：混合后脱硫废水通过循环泵，循环水喷淋装置进入浓缩塔；

步骤三：抽取空气预热器之后及脱硫塔之前的低温烟气，利用烟气风机进入浓缩塔与浓缩脱硫废水换热蒸发；

步骤四：含蒸发水份的烟气经除雾装置排出浓缩塔，返回烟道，进入脱硫塔；

步骤五：未蒸发完全的浓缩脱硫废水，落入浓缩塔底部储液区与新进脱硫废水混合；

步骤六：浓缩塔下端储液区，抽取一定量的浓缩脱硫废水进入澄清池中；

步骤七：澄清池中沉淀泥渣通过泥浆泵输送至污泥脱水机，形成泥饼单独处理，分离废水重新返回澄清池；

步骤八：澄清池中澄清后的脱硫废水进入浓缩塔中循环处理。

步骤四中浓缩塔2顶部烟气出口处设有除雾装置3，除雾装置3是用于将脱硫废水与高温烟气接触后产生的水雾进行分离，由于水雾中不仅含有水分，还容有硫酸、硫盐酸、二氧化硫等，会造成风机、热交换器及烟道的玷污严重腐蚀，因此设计除雾器通入烟道的物质进行分离，保证烟道的使用寿命，除雾装置3置于浓缩塔2内，减少设备额外占用空间，浓缩塔2上部至中部开设数层循环水喷淋装置4，浓缩的脱硫废水自上而下进入浓缩塔2喷淋。

步骤一中未蒸发的浓缩脱硫废水，下沉至浓缩塔2底部并与新进脱硫废水混合，浓缩塔2底部与澄清池7通过浓缩废水泵6连接，浓缩脱硫废水经浓缩废水泵6输送至澄清池7进行静置沉淀，通过将浓缩脱硫废水静置沉淀方式，减小循环废水的悬浮物，避免循环水喷淋装置4的喷嘴堵塞。

步骤二中澄清池7底部设置有排泥口，排泥口与污泥脱水机9通过泥浆泵8相连接，将澄清池7中的沉淀泥浆部分通过泥浆泵8送入污泥脱水机9中进行脱水处理，形成含水量较低的泥饼，污泥脱水机9脱水过程中产生的高盐废水则重新返回值澄清池7中，蒸发固化产出单独处理，不影响粉煤灰等电厂其他产物的质量，澄清池7的中上部设有循环水出口，循环水出口与浓缩塔2的循环水喷淋装置4通过废水循环泵5对接，在澄清池7中澄清后浓缩废水经废水循环泵5送入循环水喷淋装置4后重新打入浓缩塔2内，自上而下与通过低温烟气再次蒸发浓缩。

步骤二中循环水喷淋装置4优选但不限于采用偏心喷嘴或螺旋喷嘴并在塔内分置数层，每层循环水喷淋装置4均布若干只喷嘴，增大与烟气接触的面积，实现接触充分，蒸发浓缩迅速。

步骤三中烟气风机1将低温烟气从烟道中引出，浓缩塔2下部设低温烟气进口，低温烟气通过烟气风机1将低温烟气自下而上进入浓缩塔2,烟气风机1变频可控，可以根据脱硫循环水进量不同以及低温烟气实际温度的波动而调节烟气进量及初始速度，保证蒸发效果，蒸发过后的的低温烟气中带有大量水份，之后在进入脱硫塔中脱硫时，会减少对脱硫塔水份分的损耗，减少脱硫塔的补水，由于低温烟气温度较低，不能使脱硫废水在短时间内完全蒸发，采用不断循环蒸发固化的方法，低温烟气作为传统工艺中的废气，以此来蒸发废水，不需要额外能耗，属于废热再利用，大大降低了废水处理的运营成本。

步骤二中进入循环喷淋的脱硫废水，设计循环量为新增脱硫废水（步骤一）的20~60倍之间。当设计循环量低于废水增加量的20时，在浓缩塔内的提供蒸发面积太少，难以产生足够的蒸发量；当设计循环量高于废水增量60倍时，需要的设备体积，循环管路体积，泵送功率太多，超出经济适用的范畴。

步骤二中澄清的脱硫废水，所进入的过的循环水喷淋的装置，设置2~10层喷淋层。单层喷淋层，不能提供足够的换热面积，影响换热效率。喷淋层数超过10层时，喷淋区域占用空间太多，挤压及实际换热空间，同样影响换热效果。

步骤二中循环水喷淋的装置，优选但不限于采用偏心喷嘴或螺旋喷嘴。该类喷嘴具有有效防堵塞，流量可调范围大，在特地定范围内压力下雾化效果均匀等特点。

步骤二中循环水喷淋的装置，单层喷淋喷嘴下方1m处，设计喷淋覆盖率为：140%~280%。

步骤二中循环水喷淋的装置，设计每只喷嘴的供给压力为2~10bar。

步骤三中蒸发换热的烟气温度适用范围从：100℃~500℃之间。按利用烟气废热蒸发，以废治废的思路，设计优选烟气温度为：100℃~130℃之间的低温烟气。

步骤三中蒸发烟气用量与废水蒸发量的比值设计定在：35:1~55:1之间。

步骤三中蒸发烟气采用分机输进浓缩塔中，按实际蒸发量需求，烟气输送量可调。

步骤三中蒸发烟气于烟气进口局部设计流速为低于40m/s，烟气在浓缩塔内的平均流速为：1.5~8m/s之间。

步骤三中低温烟气与循环脱硫废水，设计换热时间为：0.5~5s之间。

步骤三中的低温烟气在浓缩塔内自下而上流动，循环脱硫废水自上而下流动，两者之间逆行换热，充分换热，可以带走尽量多的水份。

步骤三中的低温烟气，设计自带含水量为：3%~10%之间。

步骤四中的蒸发后的低温烟气，设计含水量为：8%~20%之间。

步骤四中除雾装置用于将脱硫废水与高温烟气接触后产生的水雾进行分离，由于水雾中不仅含有水分，还容有硫酸、硫盐酸、二氧化硫等，会造成风机、热交换器及烟道的玷污严重腐蚀，因此设计除雾器通入烟道的物质进行分离，保证烟道的使用寿命。

步骤六中进入澄清池的浓缩废水排水量，设计在处理水量5%~30%之间。

步骤六中进入澄清池的浓缩废水，设计澄清时间为4h~6h之间。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。