一种脱硫废水浓缩系统及方法

技术领域

本发明废水处理技术领域，特别涉及一种脱硫废水浓缩系统。本发明还涉及一种脱硫废水浓缩方法。

背景技术

石灰石-石膏湿法烟气脱硫技术具有技术成熟、操作简单、运行稳定、脱硫效率高等优点，已广泛应用于我国燃煤电厂。

在石灰石-石膏湿法烟气脱硫中，为保证脱硫效率，需要定期从脱硫塔排出脱硫浆液，形成脱硫废水。脱硫废水为高浓度悬浮物、高氯根、高浓度重金属、高含盐废水，对环境污染性极强，处理难度也很大，是燃煤电厂实现废水零排放的最大难点。脱硫废水零排放工艺包括：预处理、浓缩、固化三个环节。其中，脱硫废水浓缩技术是处理脱硫废水的关键环节。脱硫废水浓缩是为了降低废水量、回收水资源、减少后续蒸发的处理量，从而降低蒸发固化的成本。如何提高脱硫废水的浓缩倍率成为本领域技术人员需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种脱硫废水浓缩系统，该浓缩系统能够提高脱硫废水的浓缩倍率。本发明的另一目的是提供一种脱硫废水浓缩方法。

为实现上述目的，本发明提供一种脱硫废水浓缩系统，包括增压模块、连接所述增压模块的加热模块和与所述加热模块连通的闪蒸模块，所述闪蒸模块设有排汽口、用以将脱硫废水浓缩液排出固化的第一排水口、以及用以将脱硫废水残余液输送至所述增压模块和所述加热模块再循环的第二排水口。

可选地，所述闪蒸模块包括闪蒸器和连接于所述闪蒸器底部的浓缩液缓冲池，所述第一排水口和所述第二排水口均设于浓缩液缓冲池。

可选地，所述加热模块为管壳式换热器，所述管壳式换热器的管程和壳程中的一者以供通入脱硫废水，另一者以供通入高温蒸汽。

可选地，所述增压模块包括用以输送新脱硫废水的第一增压泵，所述第二排水口连接至所述第一增压泵的抽水口，所述第一增压泵的出水口连接所述管壳式换热器。

可选地，所述管壳式换热器设有第一进水口和第二进水口，所述增压模块包括设于所述第一进水口的第一增压泵和连接所述第二排水口与所述第二进水口的第二增压泵。

可选地，所述管壳式换热器内的脱硫废水压力为2～2.5MPa，所述闪蒸器内的压力小于等于0.1MPa。

可选地，所述第一排水口设于所述浓缩液缓冲池的底部，所述第二排水口设于所述浓缩液缓冲池的顶部，所述第二排水口设有循环水阀。

可选地，所述管壳式换热器设有蒸汽阀和疏水阀。

本发明还提供一种脱硫废水浓缩方法，包括：

S10：对脱硫废水加压加热生成高温高压的脱硫废水；

S20：将高温高压的脱硫废水降压闪蒸得到脱硫废水浓缩液；

S30：将脱硫废水浓缩液以预设比例排出并固化处理；

S40：混合剩余的脱硫废水残余液和新的脱硫废水并重复执行步骤S10～步骤S30。

可选地，脱硫废水浓缩液与脱硫废水残余液的流量比小于等于1/10。

相对于上述背景技术，本发明所提供的脱硫废水浓缩系统通过增压模块和加热模块对脱硫塔脱硫产生的脱硫废水进行加压加热，然后将加压加热后的高温高压脱硫废水输送到闪蒸模块，闪蒸模块为低压环境，随着压力的降低，脱硫废水的沸点降低，高温高压的脱硫废水进入闪蒸模块剧烈蒸发产生大量蒸汽排出，实现对脱硫废水的浓缩；闪蒸模块将脱硫废水浓缩液通过第一排水口按照设定比例排出，将排出后剩余的脱硫废水残余液通过第二排水口再次通入加热模块和增压模块进行再循环，通过脱硫废水残余液的再循环和闪蒸模块的闪蒸浓缩，显著提升了脱硫废水的浓缩效率。由于采用废水再循环，闪蒸模块通常采用一级即可，简化了废水浓缩系统，提高了系统运行的稳定性。本发明所提供的脱硫废水浓缩方法同样采用闪蒸浓缩和脱硫废水残余液再循环相结合，提高脱硫废水的浓缩倍率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明一种实施例所提供的脱硫废水浓缩系统的示意图；

图2为本发明另一种实施例所提供的脱硫废水浓缩系统的示意图；

图3为本发明实施例所提供的脱硫废水浓缩方法的流程图。

其中：

1-第一增压泵、11-进水阀、2-管壳式换热器、21-蒸汽阀、22-疏水阀、3-闪蒸器、31-排汽阀、4-浓缩液缓冲池、41-第一排水口、42-第二排水口、43-排水阀、44-循环水阀、5-第二增压泵。

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。

为了使本技术领域的技术人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

请参考图1和图2，图1为本发明一种实施例所提供的脱硫废水浓缩系统的示意图，图2为本发明另一种实施例所提供的脱硫废水浓缩系统的示意图。

本发明所提供的脱硫废水浓缩系统包括增压模块、加热模块和闪蒸模块，经脱硫塔湿法脱硫后产生的脱硫废水通过增压模块加压后输送至加热模块加热，经增压加热形成高温高压的脱硫废水，通过将高温高压的脱硫废水通入闪蒸模块进行降压闪蒸，蒸发产生大量的蒸汽从排汽口排出，脱硫废水被浓缩形成的脱硫废水浓缩液从第一排水口41排出，剩余的脱硫废水残余液则再次通入增压模块和加热模块进行废水再循环，提高浓缩倍率。需要说明的是，新的脱硫废水指来自脱硫塔的脱硫废水，脱硫废水浓缩液是指闪蒸后剩余的脱硫废水，脱硫废水残余液是指脱硫废水浓缩液按照预设比例排出固化后剩余的脱硫废水，本申请通过对脱硫废水残余液进行再循环，显著提高脱硫废水浓缩倍率。

在本发明所提供的第一种具体实施例中，具体可参考附图1，增压模块包括第一增压泵1和第二增压泵5，加热模块可采用管壳式换热器2或其他型号的换热器，第一增压泵1的用来抽吸输送来自脱硫塔的新脱硫废水，第二增压泵5则用来向管壳式换热器2输送脱硫废水残余液实现废水再循环。管壳式换热器2包括两个进水口，第一进水口和第一增压泵1的出水口连接，第二进水口和第二增压泵5的出水口连接，管壳式换热器2的汽侧分别设置蒸汽阀21和疏水阀22，通过蒸汽阀21和疏水阀22调整进汽。

管壳式换热器2包括管程和壳程，管程和壳程中的一者如管程可用来通入脱硫废水，另一者壳程则用来通入高温蒸汽，高温蒸汽和脱硫废水优选采用逆流换热，借助高温蒸汽对脱硫废水加热成高温高压(高压饱和或接近饱和)脱硫废水，高温蒸汽被冷却形成疏水。在具体实施时，高温蒸汽可取自汽轮机#5抽汽，冷却形成的输水排放至#5低加输水系统进入发电系统的水汽循环。

闪蒸模块优选采用单级的闪蒸器3，能够降低系统复杂程度和设备成本。管壳式换热器2内的脱硫废水压力为2～2.5MPa，闪蒸器3内的压力小于等于0.1MPa。闪蒸模块还包括设置在闪蒸器3底部浓缩液缓冲池4，第一排水口41和第二排水口42设置在浓缩液缓冲池4。闪蒸后的脱硫废水浓缩液进入浓缩液缓冲池4，并经第一排水口41按照预设比例排向废水固化系统进行固化，剩余的脱硫废水残余液经过第二排水口42和第二增压泵5输送至管壳式换热器2进行再循环。

第一排水口41设置排水阀43，第二排水口42和第二增压泵5之间设置循环水阀44，第一增压泵1之前设置进水阀11，闪蒸器3的排汽口设置排汽阀31。通过调节排水阀43和循环水阀44的开度调整排出的脱硫废水浓缩液和脱硫废水残余液的比例，一般来讲，为了保证脱硫废水的高浓缩倍率，脱硫废水浓缩液排出的流量与脱硫废水残余液排出的流量之比通常小于等于1/10。

在上述实施例中，第一排水口41优选设置在浓缩液缓冲池4的底部，第二排水口42则设置在浓缩液缓冲池4的顶部，密度较大的浓缩液沉积在浓缩液缓冲池4的底部并从第一排水口41排出输向废水固化系统，上清液或密度较小的脱硫废水残余液从上方的第二排水口42进入管壳式换热器2进行废水再循环处理。浓缩液缓冲池4的顶层和底部之间还可根据需要设置过滤机构，过滤机构可以采用滤网或者渗透膜。

以某600MW燃煤机组为例，新脱硫废水量为10t/h，脱硫废水浓缩倍率设定为5，则系统产出的脱硫废水浓缩液为2t/h。新脱硫废水量为10t/h，循环脱硫废水量为28t/h，#5抽汽量为8.5t/h，管壳式换热器2将38t/h的脱硫废水加热至212℃，闪蒸器3内脱硫废水发生闪蒸产生8t/h蒸汽及30t/h脱硫废水浓缩液。其中，从第一排水口41排出系统进入废水固化系统的浓缩液为2t/h，作为脱硫废水残余液进入系统再循环的为28t/h。该系统的主要耗能部件为加热模块的抽汽耗能及增压模块的电耗，经过计算，该系统的能耗约为0.8g/kW·h，系统稳定运行时浓缩倍率在4～6之间。

如图2所示，在本发明所提供的第二种具体实施例中，加热模块和闪蒸模块的设置可参考上述实施例，有所不同的是，在本实施例中增压模块仅采用第一增压泵1，同时管壳式换热器2仅设置一个进水口，第一增压泵1用来抽吸来自脱硫塔的新脱硫废水输送至管壳式换热器2，浓缩液缓冲池4的第二排水口42也连接至第一增压泵1的抽水口，第一增压泵1还用于对脱硫废水残余液的再循环提供动力。通过将新脱硫废水管路和脱硫废水残余液管路提前合并，将脱硫废水残余液和新脱硫废水混合后经第一增压泵1直接输送至管壳式换热器2加热。节省了一台增压泵，简化了系统结构。

本发明还提供一种脱硫废水处理方法，具体步骤如图3所示，包括：

步骤S10：对脱硫废水加压加热生成高温高压的脱硫废水；具体操作为借助增压泵对新脱硫废水加压并输送至加热模块，加热模块采用换热器加热，通过抽取汽轮机抽汽口的高温蒸汽和脱硫废水进行换热，将脱硫废水加热成高温高压(饱和或接近饱和态)的脱硫废水。

步骤S20：将高温高压的脱硫废水降压闪蒸得到脱硫废水浓缩液；通过将步骤S10增压加热形成的高温高压脱硫废水通入低压的闪蒸模块，使得高温高压脱硫废水成为过饱和溶液，迅速大量蒸发，得到浓缩的脱硫废水浓缩液。

步骤S30：将脱硫废水浓缩液以预设比例排出并固化处理；按照设定的浓缩倍率和新脱硫废水流量排出脱硫废水浓缩液，如新脱硫废水流量为10t/h，浓缩倍率为5时，可按照2t/h的流量将脱硫废水浓缩液排出至废水固化系统进行固化处理，固化处理可参考技术。

步骤S40：混合剩余的脱硫废水残余液和新的脱硫废水并重复执行步骤S10～步骤S30；按照预设比例排出脱硫废水浓缩液后剩余的作为脱硫废水残余液进行废水再循环，将脱硫废水残余液混合新脱硫废水重复执行步骤S10～步骤S30的操作，将循环脱硫废水进行加热加压闪蒸浓缩，实现高浓缩倍率浓缩，满足脱硫废水处理要求。

需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体与另外几个实体区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

以上对本发明所提供的脱硫废水浓缩系统及方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。