一种脱硫废水烟气余热平板膜浓缩减量系统

技术领域

本发明属于脱硫废水浓缩技术领域，具体涉及一种脱硫废水烟气余热平板膜浓缩减量系统。

背景技术

在FGD废水治理技术领域中，主要采用石灰石-石膏湿法烟气脱硫工艺，该工艺运行稳定且维护方便，且脱硫效率高，是目前应用最广泛的脱硫技术。为了保证脱硫脱硫系统的稳定运行以及脱硫效率，循环脱硫浆液中氯离子浓度控制在12000-20000mg/L，随着吸收塔脱硫反应的连续进行，脱硫浆液里氯离子浓度不断升高，需将吸收塔内的部分浆液排出、置换，脱硫系统需要定期外排废水。该废水呈酸性，并含有大量的悬浮物、盐类物质、钙镁离子、氯化物、重金属、COD和氟化物等，所含的成分多少主要取决与燃料的含硫量和脱硫工艺等因素，不易处理。

目前在电厂脱硫废水零排放领域已研发出多种浓缩减量工艺，主要有：

（1）各种膜法浓缩，对于膜法浓缩减量工艺，需要先进行软化，除悬浮物等等预处理，软化处理所需的投药量大，不仅存在二次污染，而且费用高；另外各种膜的清洗工艺繁琐，对脱硫废水水质要求高。

（2）蒸发类的浓缩路线，脱硫废水在蒸发罐内喷淋成很小的雾滴经由低温烟气余热加热后蒸发浓缩废水，对于利用低温烟气余热在蒸发罐内蒸发浓缩废水，大雾滴可能没有完全蒸发便随烟气进入烟道，虽然设置了除雾器，但仍有可能给烟道带来结垢或堵塞的风险。

（3）真空多效蒸发浓缩等，产生的蒸汽利用率低，以及真空泵的电量消耗大，整体运行成本较高。

发明内容

本发明的目的是提供一种脱硫废水烟气余热平板膜浓缩减量系统，以解决脱硫废水浓缩运行成本高的问题。

本发明的一种脱硫废水烟气余热平板膜浓缩减量系统是这样实现的：

一种脱硫废水烟气余热平板膜浓缩减量系统，包括

烟气-除盐水换热器，所述烟气-除盐水换热器安装在脱硫烟道中且位于静电除尘器的前侧，其内部设置有换热器Ⅰ；

废水循环浓缩水箱，所述废水循环浓缩水箱内充满从FGD脱硫塔中排出的脱硫废水，且其内部设置有换热器Ⅱ；

平板膜浓缩设备，所述平板膜浓缩设备内设置有倾斜且层叠放置的多层平板膜组件，且相邻平板膜之间设置有间隔；

所述换热器Ⅰ和换热器Ⅱ通过管路连通，并充满循环加热的除盐水；

从所述废水循环浓缩水箱加热后出来的脱硫废水进入平板膜浓缩设备内，并在所述平板膜上表面形成均匀流动的水膜在重力作用下向下流动，脱硫废水在平板膜上流动过程中不断有水蒸气从废水里蒸发出来，脱硫废水流到平板膜底部就完成脱硫废水在平板膜上的单次蒸发浓缩，然后从所述平板膜浓缩设备经回流管路送入废水循环浓缩水箱内加热，加热完成后进入下一次在平板膜上的蒸发浓缩过程，由此形成平板膜循环蒸发浓缩；从烟道引出的烟气进入平板膜浓缩设备内并经过每层平板膜的上方后携带从平板膜上蒸发出的水蒸气进入烟道中。

进一步的，所述换热器Ⅰ为翅片管换热器，所述换热器Ⅱ为板式换热器或管式换热器，除盐水在换热器Ⅰ内利用烟道内的烟气加热后进入换热器Ⅱ对废水循环浓缩水箱内的脱硫废水加热。

进一步的，所述平板膜浓缩设备的壳体顶部设置有平板膜浓缩设备废水进口，底部设置有平板膜浓缩设备废水出口，所述平板膜浓缩设备废水进口与所述废水循环浓缩水箱的出水口Ⅰ相连，所述平板膜浓缩设备废水出口与所述废水循环浓缩水箱的进水口Ⅰ相连。

进一步的，所述平板膜浓缩设备的壳体前端设置有烟气进口，后端设置有烟气出口，所述烟气进口与静电除尘器后侧的烟道相连，所述烟气出口与进入FGD脱硫塔的旁路烟道相连。

进一步的，每层平板膜以前高后低的方式倾斜放置，且各层平板膜相互平行。

进一步的，每层平板膜的上端均设置有废水均布器，所述平板膜浓缩设备废水进口通过废水布水管与各层平板膜的废水均布器相连。

进一步的，每层平板膜的下端均通过废水回流槽与平板膜浓缩设备废水出口相连。

进一步的，所述烟气进口的内部设置有烟气均布器。

进一步的，所述废水循环浓缩水箱与FGD脱硫塔之间设置有脱硫废水储罐，所述脱硫废水储罐的出水口与废水循环浓缩水箱的进水口Ⅱ相连。

进一步的，所述废水循环浓缩水箱的出水口Ⅱ连接有浓水箱。

采用了上述技术方案后，本发明具有的有益效果为：

（1）本发明所采用的浓缩减量系统，脱硫废水无需预处理和添加药剂，消除了预处理药剂危害和产物危害的风险，降低了运行成本；

（2）本发明所采用的浓缩减量系统，适应性强，适应不同锅炉负荷、燃煤种类、脱硫剂以及工艺水质所产生的不同成分的脱离废水，均可达到所需浓缩倍率，且浓缩倍率可控；

（3）本发明的平板膜浓缩设备通过烟道引出的烟气，将浓缩过程中蒸发出来的水蒸气带入烟道，随烟气进入FGD脱硫塔内，可降低烟气的温度，提高烟气的湿度，有利于提高吸收塔对粉尘的脱除率，同时也减少了FGD脱硫塔的补水量，对脱硫除尘效率具有一定的增益；

（4）本发明通过浓缩后的废水，在后续固化工艺如高温烟道旁路闪蒸系统，可以显著地降低高温烟气的用量，减少煤耗，降低运行成本；

（5）本发明所提供的浓缩减量系统，可以直接加装在原有的脱硫工序中，实现与常用的脱硫废水零排放工艺的高效融合，进一步降低运行成本。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明优选实施例的脱硫废水烟气余热平板膜浓缩减量系统的结构图；

图2是本发明优选实施例的脱硫废水烟气余热平板膜浓缩减量系统的平板膜浓缩设备的剖面图；

图3是本发明优选实施例的脱硫废水烟气余热平板膜浓缩减量系统的单层平板膜的俯视结构图；

图4是本发明优选实施例的脱硫废水烟气余热平板膜浓缩减量系统的平板膜上端的侧视剖面图；

图5是本发明优选实施例的脱硫废水烟气余热平板膜浓缩减量系统的废水均布器的部分结构图；

图中：烟气-除盐水换热器1，换热器Ⅰ11，废水循环浓缩水箱2，换热器Ⅱ21，进水口Ⅰ2，出水口Ⅰ23，进水口Ⅱ24，出水口Ⅱ25，平板膜浓缩设备3，平板膜31，壳体32，平板膜浓缩设备废水进口33，平板膜浓缩设备废水出口34，烟气进口35，烟气出口36，废水均布器37，废水布水管38，废水回流槽39，烟气均布器310，布水孔311，收集槽312，静电除尘器4，循环泵5，脱硫废水储罐6，浓水箱7，排浆泵8，FGD脱硫塔9。

具体实施方式

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

如图1-5所示，一种脱硫废水烟气余热平板膜浓缩减量系统，包括烟气-除盐水换热器1、废水循环浓缩水箱2和平板膜浓缩设备3，烟气-除盐水换热器1安装在脱硫烟道中且位于静电除尘器4的前侧，其内部设置有换热器Ⅰ11；废水循环浓缩水箱2内充满从FGD脱硫塔9中排出的脱硫废水，且其内部设置有换热器Ⅱ21；平板膜浓缩设备3内设置有倾斜且层叠放置的多层平板膜31，且相邻平板膜31之间设置有间隔；换热器Ⅰ11和换热器Ⅱ21通过管道连通，并充满循环加热的除盐水；

从所述废水循环浓缩水箱2加热后出来的脱硫废水进入平板膜浓缩设备3内，并在所述平板膜31上表面形成均匀流动的水膜在重力作用下向下流动，脱硫废水在平板膜31上流动的过程中不断有水蒸气从废水里蒸发出来，脱硫废水流到平板膜31底部的废水回流槽39时就完成脱硫废水在平板膜31上的单次蒸发浓缩，然后从所述平板膜浓缩设备3经回流管路送入废水循环浓缩水箱2内加热，加热完成后进入下一次在平板膜31上的蒸发浓缩过程，由此实现废水在平板膜31循环蒸发浓缩；从烟道引出的烟气进入平板膜浓缩设备3内并经过每层平板膜31的上方后携带从平板膜31上蒸发出的水蒸气进入烟道中。

为了实现对脱硫废水的循环加热，从而增加脱硫废水在平板膜31上蒸发的效果，换热器Ⅰ11为翅片管换热器，换热器Ⅱ21为板式换热器或管式换热器，除盐水在换热器Ⅰ11内利用烟道内的烟气加热后进入换热器Ⅱ21对废水循环浓缩水箱2内的脱硫废水加热。

经过烟气-除盐换热器内的烟气对换热器Ⅰ11内的除盐水进行加热至95℃-98℃，加热后除盐水进入废水循环浓缩水箱2内的换热器Ⅱ21内，从而与废水循环浓缩水箱2内的脱硫废水进行热交换，实现对脱硫废水的加热，此时脱硫废水可以加热至90℃-95℃。

该循环管路中设置有循环泵Ⅰ5，以及温度检测器件如温度传感器，实现脱硫废水加热温度的智能控制。

烟道中的低温烟气与烟道换热器进行热交换后，其温度从130℃-150℃降低至100℃-120℃，烟气降温后对于静电除尘器4的除尘效率具有积极效果。

为了将加热后的脱硫废水引入平板膜浓缩设备3中进行浓缩处理，平板膜浓缩设备3的壳体顶部设置有平板膜浓缩设备废水进口33，底部设置有平板膜浓缩设备废水出口34，平板膜浓缩设备废水进口33与废水循环浓缩水箱2的出水口Ⅰ22相连，平板膜浓缩设备废水出口34与废水循环浓缩水箱2的进水口Ⅰ23相连。

平板膜浓缩设备3包括壳体32，平板膜31则设置在壳体32内。

在废水循环浓缩水箱2内经过加热的脱硫废水进入平板膜浓缩设备3内，进行浓缩后，温度降低至87℃左右，然后再次进入废水循环浓缩水箱2进行加热处理，完成加热后进入平板膜浓缩设备3中进行的循环蒸发浓缩。

在平板膜浓缩设备3内的浓缩过程是循环进行的，而废水循环浓缩水箱2内设置有检测元件，实时检测脱硫废水的浓缩情况，当脱硫废水达到设定浓度后，则排入浓水箱5内。

为了能够在平板膜浓缩设备3内实现脱硫废水的浓缩，平板膜浓缩设备3的壳体前端设置有烟气进口35，后端设置有烟气出口36，烟气进口35与静电除尘器4后侧的旁路烟道相连，烟气出口36与进入FGD脱硫塔9的烟道相连。

烟气进口35从烟道内引出18%-28%的烟气，进入平板膜浓缩设备3内，平板膜31的上方形成了均匀分布且不断流动的水膜，烟气从水膜的上方通过，且其方向与水膜的流动方向一致，水膜表面在烟气强对流的情况下，其中的水分子由于热运动破开表面张力，形成水蒸气逸入烟气中，被水膜上方的烟气快速带走，烟气流速越大，对流换热能力越强，蒸发量越大，一定速度的烟气快速及时地带走水膜表面蒸发出来的水蒸气和热量，加快了气液接触面的更新过程，使水膜上方的水蒸气压力维持在较低的水平，产生的蒸发推动力变大，加速脱硫废水里水的蒸发和向烟气中扩散的过程。

由于水的蒸发需要吸收热量，这部分热量则由本系统的烟气-除盐水换热器1与废水循环浓缩水箱2所构成的换热系统提供，低于沸点而进行的自然蒸发随着脱硫废水在平板膜31表面流动中持续地循环进行，同时带走了脱硫废水的热量，其温度在不断流动中逐步降低，当其流至平板膜31底部再次进入废水循环浓缩水箱2时大约在87℃左右，此时则可在废水循环浓缩水箱2内再次进行加热，加热至设定温度后进入平板膜浓缩设备3进行下一次循环蒸发浓缩过程。

为了实现脱硫废水的浓缩循环以及控制脱硫废水的循环蒸发，废水循环浓缩水箱2和平板膜浓缩设备3之间设置有循环泵Ⅱ。

而在浓缩过程中，烟气带走脱硫废水蒸发出来的水蒸气进入烟道中，继而进入FGD脱硫塔9中，此过程能够降低烟气的温度，提高烟气的湿度，有利于提高吸收塔对粉尘的脱除率，减少FGD脱硫塔9的补水量，这对脱硫除尘效率是增益的。

为了能够在重力的作用下在平板膜31上形成不断流动的水膜，平板膜31以前高后低的方式倾斜放置。

脱硫废水在自身重力作用下在平板膜31表面均匀地自上而下流动，形成均匀的水膜结构。

具体的，为了方便水膜的形成，平板膜31可以采用上方外开口的槽状结构。

各层平板膜31之间相互平行，可以保证各层平板膜31上的均匀性。

优选的，平板膜31采用2507或1.4529钢材质，该材质具有良好的耐腐蚀性能。

为了能够对每层平板膜31进行供水，每层平板膜31的上端均设置有废水均布器37，平板膜浓缩设备废水进口33通过废水布水管38与各个平板膜31的废水均布器37相连。

废水均布器37可以采用带有均匀分布的布水孔311的水管结构，该水管的径向方向与平板膜31的长度方向垂直，且其与废水布水管38相连，通过同一个废水布水管38对各层平板膜31进行供水。

优选的，布水孔311可以选用腰型孔。

废水均布器37安装在槽状的平板膜31上端内部，将布水孔311朝向平板膜31的方向，且向平板膜31下端的方向有一定的偏角α，方便在平板膜31上表面形成水膜。

优选的，布水孔311的偏角α为20°。

为了能够将浓缩后的废水排出，每层平板膜31的下端均通过废水回流槽39与平板膜浓缩设备废水出口34相连。

每层平板膜31的下端均有一个收集槽312，而收集槽312的两端端部分别与废水回流槽39向相连，通过废水回流槽39将浓缩后的废水从平板膜浓缩设备废水出口34排出。

为了能够将烟气均匀分布在每层平板膜31的上方，烟气进口35的内部设置有烟气均布器310。

具体的，烟气均布器310包括层叠设置的若干圆弧形导流板，便于烟气均匀的进入平板膜31的层间。

为了保证能够在重力作用下形成水膜，平板膜31的倾斜角度为28°-35°。

优选的，平板膜31的倾斜角度为30°，在此倾斜角度下，水膜能够完整形成，并且可以相对控制水膜的水流速度，提高浓缩效果。

可以根据水流速度的需要调整平板膜31的倾斜角度，增加倾斜角度，则水流速度增大，减小倾斜角度，则水流速度减小。

为了便于烟气的通过，相邻平板膜31之间的距离为80-100mm。

单件平板膜31的长度为3000-5000mm。

可以根据实际浓缩需要，调节相邻平板膜31之间的距离、以及平板膜31的长度、平板膜31的层数等。

为了能够均匀地对废水循环浓缩水箱2进行提供脱硫废水，废水循环浓缩水箱2与FGD脱硫塔9之间设置有脱硫废水储罐6，脱硫废水储罐6的出水口与废水循环浓缩水箱2的进水口Ⅱ24相连。

为了便于将脱硫废水从脱硫废水储罐6内送入废水循环浓缩水箱2，两者之间设置有循环泵Ⅲ。

为了能够便于收集浓缩完成的脱硫废水，废水循环浓缩水箱2的出水口Ⅱ25连接有浓水箱7。

废水循环浓缩水箱2与浓水箱7之间设置有排浆泵8，当废水循环浓缩水箱2内的脱硫废水浓缩至设定浓度后，则启动排浆泵8，将浓缩完成的脱硫废水排入浓水箱7内，便于后续的处理。

而脱硫废水储罐6则可以再次向废水循环浓缩水箱2内注入脱硫废水再次进行循环浓缩的操作。

在进行脱硫废水处理时，有FGD脱硫塔9产生的脱硫废水直接储存在脱硫废水储罐6内，而脱硫废水储罐6则向废水循环浓缩水箱2内提供脱硫废水，除盐水在经过烟气-除盐水换热器1的加热后进入废水循环浓缩水箱2，对其内部的脱硫废水进行加热，换热后的除盐水温度降低，则再次进入烟气-除盐水换热器1中进行二次加热，便于后续对脱硫废水的再次循环。而加热后的脱硫废水进入平板膜浓缩设备3内，在平板膜31上形成均匀且不断流动的水膜，平板膜浓缩设备3从烟道中引出旁路烟气，烟气从水膜上方通过，携带从平板膜31上水膜产生的水蒸气后再次进入烟道中，脱硫废水浓缩后温度降低，则再次进入废水循环浓缩水箱2进行加热，便于进行循环蒸发浓缩。当进入废水循环浓缩水箱2内的脱硫废水达到设定浓度后，则从废水循环浓缩水箱2排入浓水箱7。而脱硫废水储罐6则再次提供脱硫废水进行下一次的循环浓缩过程。

本发明把换热、平板膜浓缩协调成为一个整体，完成了脱硫废水的浓缩减量，充分体现了低运行成本、低能耗的设计理念，运行过程中主要能耗仅仅为几台循环泵的电耗，蒸发所用能源完全利用烟气烟气余热，工艺结构简单，运行方便，能够有效融入目前市场上脱硫废水零排放工艺里，为其运行成本的降低而提供助力。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。