一种用于燃煤电厂脱硫废水零排放的旋流闪蒸方法及装置与流程

1.本发明涉及燃煤电厂脱硫废水处理技术领域，尤其涉及一种用于燃煤电厂脱硫废水零排放的旋流闪蒸方法及装置。


背景技术：

2.石灰石-石膏湿法脱硫工艺产生的脱硫废水是燃煤电厂最难处理的末端废水，水质波动大，重金属含量高，cod含量高，悬浮物浓度高，废水中的cl-、so42-、ca2+、mg2+等离子浓度高，在2018年国家标准《火电行业(燃煤发电企业)循环经济实践技术指南》征求意见稿中就指出：脱硫废水经石灰处理、混凝、澄清、中和等工艺处理后回用，鼓励采用蒸发干燥或蒸发结晶等处理工艺，实现脱硫废水不外排。现在国内外对于脱硫废水的处理方法主要包括：吸附沉淀法，闪蒸技术，多效蒸发结晶法，微滤膜法，机械压缩蒸发法，低温烟气余热浓缩减量等方法；闪蒸技术又包括烟道直接蒸发技术和旁路烟道蒸发技术。
3.燃煤电厂产生的脱硫废水悬浮物浓度很高，如果直接进入到蒸发器内不仅会在蒸发器内产生大量的结垢，导致废水的沸点升高，浪费大量的热源，为此在脱硫废水进入到蒸发器前必须尽可能的减少废水中悬浮物的浓度，预涂压滤不仅可以使电厂产生的粉煤灰充分运用到废水处理中，还能在最大程度上减少脱硫废水中悬浮物的浓度；
4.近年来对脱硫废水进行浓缩减量的工艺主要包括膜浓缩减量和蒸发浓缩工艺；因为膜对众多的离子会有选择通过的作用，对特定的离子会产生拦截作用，从而达到去除的目的，这种方法在理想的条件下会对脱硫废水的处理产生理想的效果；但是，废水中含有众多的金属离子，这些金属离子在电离的状态下会在膜上聚集，从而阻挡膜继续选择透过的目的，而且在废水中有众多的离子也在相互反应，有的离子之间反应形成沉淀，这些沉淀也会在膜的表面附着，继而影响膜继续工作的效率；而蒸发结晶工艺可以充分利用烟气余热，将多个蒸发器串联起来，前一个蒸发器的二次蒸汽作为下一个蒸发器的加热蒸汽，下一个蒸发器的加热室便是前一个蒸发器的冷凝室，并对蒸发浓缩过程中蒸发出的冷凝水进行回收利用，多效蒸发器的优点就是在工艺过程中只是在第一效蒸发器内通入经过预热的蒸汽，往后的蒸发器就不需再通入蒸汽，后续皆为蒸汽的梯级利用，这大大提高了蒸汽的利用效率。
5.烟道喷雾蒸发，该技术是将浓缩后的脱硫废水雾化后经过喷嘴喷入电厂烟道中，目前主要有主烟道闪蒸技术和旁路烟道闪蒸技术，两种技术都是通过烟气热量将脱硫废水中水分蒸发，蒸发出的蒸汽会进入到冷凝器中冷凝成冷凝水，而结晶出来的污染物随飞灰一起被捕入除尘器，以此来实现脱硫废水的零排放，但是目前的闪蒸技术由于浓缩液中悬浮物浓度过高，在实际应用中经常堵塞喷嘴，旋流闪蒸技术可以使得高温烟气携带浓缩液进入到旋流闪蒸结晶器内，避免了悬浮物堵塞喷嘴的问题，还可以使高温烟气能够得到充分地应用。
6.综上所述，为了使脱硫废水在实际生产中能够更高效率的实现零排放，浓缩液能更好的处理，应用预涂压滤及低温多效蒸发耦合旋流闪蒸结晶的技术来使得脱硫废水实现
真正的零排放，并且能够对废水中的水和晶体实现回收利用。


技术实现要素：

7.为解决现有技术的缺点和不足，提供一种用于燃煤电厂脱硫废水零排放的旋流闪蒸方法及装置，配置了适应于高悬浮物含量的预涂压滤及低温多效蒸发浓缩耦合高温烟气旁路旋流闪蒸工艺，解决了现有因脱硫废水悬浮物含量过高导致的设备堵塞及热源浪费的问题。
8.为实现本发明目的而提供的一种用于燃煤电厂脱硫废水零排放的旋流闪蒸方法及装置，包括有如下步骤：
9.第一步：对脱硫废水进行过滤分离，以去除脱硫废水中的悬浮物杂质；
10.第二步：对第一步中水质改善后的脱硫废水通过低温多效蒸发系统进行低温多效蒸发，以实现脱硫废水浓缩；
11.第三步：利用烟气对第二步中浓缩后的脱硫废水进行旋流闪蒸结晶，以实现结晶粗盐回收及其与烟气的分离。
12.作为上述方案的进一步改进，在所述第二步中低温多效蒸发浓缩脱硫废水后废水比重为1.1-1.6。
13.作为上述方案的进一步改进，在所述第三步中旋流闪蒸结晶在旋流闪蒸结晶器内经过高温烟气的作用，所述旋流闪蒸结晶器内的压力损失比为0.15-0.35mpa。
14.作为上述方案的进一步改进，在所述第一步中过滤分离后的脱硫废水含固量为100-800mmp。
15.作为上述方案的进一步改进，所述低温多效蒸发系统包括有烟气换热器、一效蒸发器、二效蒸发器、三效蒸发器、一效分离器、二效分离器、三效分离器、一效强制循环泵、二效强制循环泵、三效强制循环泵，所述烟气换热器为一效蒸发器内废水提供热源，整个低温多效蒸发系统只在一效蒸发器内提供由烟气余热与冷凝水换热生成的水蒸气，后续皆为热源的梯级利用。
16.一种用于燃煤电厂脱硫废水零排放的旋流闪蒸方法的装置，包括有预涂压滤机、三效蒸发器、旋流闪蒸结晶器，所述预涂压滤机分别与脱硫废水缓冲储存罐和压滤液储存罐连接，
17.所述预涂压滤机用于对脱硫废水进行压滤处理，以此降低脱硫废水中的悬浮物浓度，改善脱硫废水的水质质量；
18.所述三效蒸发器分别与烟气换热器和浓缩液储存罐连接，所述三效蒸发器利用烟气余热用于对改善水质的脱硫废水进行低温多效蒸发浓缩，在这个过程中蒸发出的冷凝水经过冷凝水管进行回收利用，而脱硫废水浓缩液则进入浓缩液储存罐内；
19.所述旋流闪蒸结晶器分别与渣仓和烟囱连接，所述旋流闪蒸结晶器用于对蒸发浓缩出的浓缩液进行闪蒸处理，利用高温烟气携带浓缩液喷入旋流闪蒸结晶器内，实现浓缩液雾化，雾化后的浓缩液能够在旋流闪蒸结晶器内的负压区域与高温烟气充分接触后结晶，结晶出的粗盐在旋流闪蒸结晶器下部的锥形分离管分离出，产生的烟气随旋流闪蒸结晶器上部的提升管进入到烟囱排出。
20.所述旋流闪蒸结晶器的入口设置有气液喷射器，用于使高温烟气携带浓缩液喷入
旋流闪蒸结晶器内，实现浓缩液雾化。
21.作为上述方案的进一步改进，所述气液喷射器与旋流闪蒸结晶器的入口切向连接。
22.作为上述方案的进一步改进，所述提升管插入旋流闪蒸结晶器的腔体的深度为0.3-0.5倍腔体直径。
23.作为上述方案的进一步改进，所述锥形分离管的锥角为3
°‑6°
。
24.本发明的有益效果是：
25.与现有技术相比，本发明提供的一种用于燃煤电厂脱硫废水零排放的旋流闪蒸方法及装置通过特定的工艺流程将脱硫废水经过预涂压滤和低温多效蒸发耦合旋流闪蒸处理，可以使脱硫废水实现真正的零排放，脱硫废水中的可用水实现最大程度的回收利用，电厂中的粉煤灰及烟气余热能够更高效率的得到利用，不仅降低了处理成本，还延长了设备的运行周期。
26.本发明的主要优点在于：
27.1)配置了适应于高悬浮物含量的预涂压滤机及低温多效蒸发浓缩耦合高温烟气旁路旋流闪蒸工艺，前序无需加药软化或其他膜法等预处理，可以使悬浮物浓度过高的脱硫废水经过处理后水质变好，大大提高了设备的效率。
28.2)配置有旋流闪蒸结晶器的设计，实现浓缩后的浆液充分雾化，不易堵塞设备，能够更好的使浓缩液闪蒸结晶，提高设备的寿命及效率。
附图说明
29.以下结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明，其中：
30.图1是根据本发明的一个实施方式的脱硫废水零排放的旋流闪蒸处理工艺流程图；
31.图2是根据本发明的一个实施方式的旋流闪蒸结晶器的结构示意图。
具体实施方式
32.本发明提供的一种用于燃煤电厂脱硫废水零排放的旋流闪蒸方法，包括有如下步骤：
33.第一步：对脱硫废水进行过滤分离，以去除脱硫废水中的悬浮物杂质，其中，过滤分离后的脱硫废水含固量为100-800mmp；
34.第二步：对第一步中水质改善后的脱硫废水通过低温多效蒸发系统进行低温多效蒸发，以实现脱硫废水浓缩，其中，低温多效蒸发浓缩脱硫废水后废水比重为1.1-1.6；
35.第三步：利用烟气对第二步中浓缩后的脱硫废水进行旋流闪蒸结晶，以实现结晶粗盐回收及其与烟气的分离，其中，旋流闪蒸结晶在旋流闪蒸结晶器120内经过高温烟气的作用，所述旋流闪蒸结晶器120内的压力损失比为0.15-0.35mpa。
36.如图1所示：
37.脱硫废水经过脱硫废水缓冲储存装置11进入到预涂压滤机12内进行压滤，生成的滤泥进入到滤泥收集器13内，而生成的压滤液则进入到压滤液储存罐14中储存；
38.由预涂压滤机12压滤出的压滤液，通过输送泵15送入一效分离器17内，在一效强
制循环泵18的作用下进入到一效蒸发器16内，在一效蒸发器16内与烟气换热器118把水蒸发成的水蒸汽进行换热蒸发，在这个过程中由于压力的作用下，未蒸发的废水进入到一效分离器17内，由一效分离器17进入到二效蒸发器19内，在二效蒸发器19内未蒸发浓缩的废水在蒸汽余热的作用下进一步的蒸发浓缩，同时在压力的作用下进入到二效分离器110内，在二效分离器110内还未蒸发浓缩的废水一部分由二效强制循环泵111循环到二效蒸发器19内，另一部分由二效分离器110进入到三效蒸发器112内，在三效蒸发器112内继续对未蒸发的废水进行蒸发浓缩，同样由于压力的作用下，大量的脱硫废水浓缩液进入到三效分离器113内，这些浓缩液一部分随三效强制循环泵114继续在三效蒸发器112内蒸发浓缩，而另一部分则进入到浓缩液储存罐115进行储存，在整个三效蒸发过程中会有大量的冷凝水产生，产生的冷凝水随管道进入到冷凝水储存罐117中；浓缩液由浓缩液储存罐115进行储存，随后由浓液泵116泵入到旋流闪蒸结晶器120内进行闪蒸。
39.如图2所示：
40.浓缩液由浓液泵116泵入到旋流闪蒸结晶器120内，在旋流闪蒸结晶器120内与风机导入的高温烟气119充分混合，在这里由置于旋流闪蒸结晶器120入口的气液喷射器21，使高温烟气119携带浓缩液喷入旋流闪蒸结晶器120内实现浓缩液雾化。与气液喷射器21联通的旋流闪蒸结晶腔体23，用于实现高温烟气119与浓缩液滴的传热，并在局部微负压区域实现高效结晶。而旋流闪蒸结晶腔体23上端连接的提升管22，用于排出传热后的烟气，这些烟气由烟囱排出，与旋流闪蒸结晶腔体23下端连接的锥状分离管24，用于分离结晶的粗盐，粗盐由输送带进入到渣仓122中。
41.实施例1：
42.在一个300mw等级火电机组，全年实际运行6000小时的燃煤电厂的发电过程中，按照本发明的方法，采用脱硫废水零排放的旋流闪蒸方法及装置，(1)对脱硫废水进行过滤分离，以去除脱硫废水中的悬浮物杂质；(2)对水质改善后的废水进行低温多效蒸发，以实现脱硫废水浓缩；(3)利用旁路烟气对浓缩废水进行旋流闪蒸结晶，以实现结晶粗盐回收及其与烟气的分离的目的，其具体运作过程及效果描述如下：
43.1.物料性质及相关参数
44.含有大量悬浮物质的脱硫废水进入到预涂压滤机12内，脱硫废水的ph约为6-7，悬浮物含量约为1.45
×
104，污泥浓度约为1.88
×
104mg/l，cod含量约为1.45
×
103，氯化物约为1.56
×
104mg/l，镁离子浓度约为3.8
×
103mg/l，钙离子浓度约为996mg/l。
45.2.实施过程
46.脱硫废水经过脱硫废水缓冲储存装置11进入到预涂压滤机12内进行压滤，生成的滤泥进入到滤泥收集器13内，而生成的压滤液则进入到压滤液储存罐14中储存；
47.由预涂压滤机12压滤出的压滤液，通过输送泵15送入一效分离器17内，在一效强制循环泵18的作用下进入到一效蒸发器16内，在一效蒸发器16内与烟气换热器118把水蒸发成的水蒸汽进行换热蒸发，在这个过程中由于压力的作用下，未蒸发的废水进入到一效分离器17内，由一效分离器17进入到二效蒸发器19内，在二效蒸发器19内未蒸发浓缩的废水在蒸汽余热的作用下进一步的蒸发浓缩，同时在压力的作用下进入到二效分离器110内，在二效分离器110内还未蒸发浓缩的废水一部分由二效强制循环泵111循环到二效蒸发器19内，另一部分由二效分离器110进入到三效蒸发器112内，在三效蒸发器112内继续对未蒸
发的废水进行蒸发浓缩，同样由于压力的作用下，大量的脱硫废水浓缩液进入到三效分离器113内，这些浓缩液一部分随三效强制循环泵114继续在三效蒸发器112内蒸发浓缩，而另一部分则进入到浓缩液储存罐115里进行储存，在整个三效蒸发过程中会有大量的冷凝水产生，产生的冷凝水随管道进入到冷凝水储存罐117中进行回用；浓缩液由浓缩液储存罐115进行储存，随后由浓液泵116泵入到旋流闪蒸结晶器120内进行闪蒸。
48.浓缩液由浓液泵116泵入到旋流闪蒸结晶器120内，在旋流闪蒸结晶器120内与风机导入的高温烟气119充分混合，在这里由置于旋流闪蒸结晶器120入口的气液喷射器21使高温烟气119携带浓缩液喷入旋流闪蒸结晶器120内，实现浓缩液雾化。与气液喷射器21联通的旋流闪蒸结晶腔体23，用于实现高温烟气119与浓缩液滴的传热，并在局部微负压区域实现高效结晶。而旋流闪蒸结晶腔体23上端连接的提升管22，用于排出传热后的烟气，这些烟气由烟囱排出，与旋流闪蒸结晶腔体23下端连接的锥状分离管24，用于分离结晶的粗盐，粗盐由输送带进入到渣仓122中。
49.3.结果分析
50.通过使用脱硫废水零排放的旋流闪蒸装置，在经过预涂压滤机12压滤，过滤分离后的脱硫废水含固量降至100mmp以下；水质变好的脱硫废水进入到三效蒸发器112内蒸发浓缩，蒸发浓缩后的比重增加至1.4，可以实现全年回收利用冷凝水约为5.4t；所述旋流闪蒸结晶器120对浓缩液闪蒸后，根据脱硫废水组分及硫、钙，镁的含量计算，可以实现全年硫酸盐回收约720t，镁盐回收约300t。
51.此外，通过脱硫废水零排放的旋流闪蒸方法及装置，使得电厂处理脱硫废水的过程中，脱硫废水中的可回收用水得到最大程度的利用，电厂产生的粉煤灰用于预涂压滤去除悬浮物的过程中，降低了生产成本，延长了设备的寿命，提高了对烟气余热的利用效率。
52.以上实施例不局限于该实施例自身的技术方案，实施例之间可以相互结合成新的实施例。以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而并非对其进行限制，凡未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明技术方案的范围内。

技术特征：
1.一种用于燃煤电厂脱硫废水零排放的旋流闪蒸方法，其特征在于：包括有如下步骤：第一步：对脱硫废水进行过滤分离，以去除脱硫废水中的悬浮物杂质；第二步：对第一步中水质改善后的脱硫废水通过低温多效蒸发系统进行低温多效蒸发，以实现脱硫废水浓缩；第三步：利用烟气对第二步中浓缩后的脱硫废水进行旋流闪蒸结晶，以实现结晶粗盐回收及其与烟气的分离。2.根据权利要求1所述的一种用于燃煤电厂脱硫废水零排放的旋流闪蒸方法，其特征在于：在所述第二步中低温多效蒸发浓缩脱硫废水后废水比重为1.1-1.6。3.根据权利要求1所述的一种用于燃煤电厂脱硫废水零排放的旋流闪蒸方法，其特征在于：在所述第三步中旋流闪蒸结晶在旋流闪蒸结晶器内经过高温烟气的作用，所述旋流闪蒸结晶器内的压力损失比为0.15-0.35mpa。4.根据权利要求1所述的一种用于燃煤电厂脱硫废水零排放的旋流闪蒸方法，其特征在于：在所述第一步中过滤分离后的脱硫废水含固量为100-800mmp。5.根据权利要求1所述的一种用于燃煤电厂脱硫废水零排放的旋流闪蒸方法，其特征在于：所述低温多效蒸发系统包括有烟气换热器、一效蒸发器、二效蒸发器、三效蒸发器、一效分离器、二效分离器、三效分离器、一效强制循环泵、二效强制循环泵、三效强制循环泵，所述烟气换热器为一效蒸发器内废水提供热源，整个低温多效蒸发系统只在一效蒸发器内提供由烟气余热与冷凝水换热生成的水蒸气，后续皆为热源的梯级利用。6.根据权利要求1所述的一种用于燃煤电厂脱硫废水零排放的旋流闪蒸方法的装置，其特征在于：包括有预涂压滤机、三效蒸发器、旋流闪蒸结晶器，所述预涂压滤机分别与脱硫废水缓冲储存罐和压滤液储存罐连接，所述预涂压滤机用于对脱硫废水进行压滤处理，以此降低脱硫废水中的悬浮物浓度，改善脱硫废水的水质质量；所述三效蒸发器分别与烟气换热器和浓缩液储存罐连接，所述三效蒸发器利用烟气余热用于对改善水质的脱硫废水进行低温多效蒸发浓缩，在这个过程中蒸发出的冷凝水经过冷凝水管进行回收利用，而脱硫废水浓缩液则进入浓缩液储存罐内；所述旋流闪蒸结晶器分别与渣仓和烟囱连接，所述旋流闪蒸结晶器用于对蒸发浓缩出的浓缩液进行闪蒸处理，利用高温烟气携带浓缩液喷入旋流闪蒸结晶器内，实现浓缩液雾化，雾化后的浓缩液能够在旋流闪蒸结晶器内的负压区域与高温烟气充分接触后结晶，结晶出的粗盐在旋流闪蒸结晶器下部的锥形分离管分离出，产生的烟气随旋流闪蒸结晶器上部的提升管进入到烟囱排出。7.根据权利要求6所述的一种用于燃煤电厂脱硫废水零排放的旋流闪蒸方法的装置，其特征在于：所述旋流闪蒸结晶器的入口设置有气液喷射器，用于使高温烟气携带浓缩液喷入旋流闪蒸结晶器内，实现浓缩液雾化。8.根据权利要求7所述的一种用于燃煤电厂脱硫废水零排放的旋流闪蒸方法的装置，其特征在于：所述气液喷射器与旋流闪蒸结晶器的入口切向连接。9.根据权利要求6所述的一种用于燃煤电厂脱硫废水零排放的旋流闪蒸方法的装置，其特征在于：所述提升管插入旋流闪蒸结晶器的腔体的深度为0.3-0.5倍腔体直径。10.根据权利要求6所述的一种用于燃煤电厂脱硫废水零排放的旋流闪蒸方法的装置，
其特征在于：所述锥形分离管的锥角为3
°‑6°
。

技术总结
本发明公开了一种用于燃煤电厂脱硫废水零排放的旋流闪蒸方法及装置，包括以下步骤：(a)对脱硫废水进行过滤分离，以去除脱硫废水中的悬浮物杂质；(b)对改善水质后的废水进行低温多效蒸发，以实现脱硫废水浓缩；(c)利用烟气对浓缩废水进行旋流闪蒸结晶，以实现结晶粗盐回收及其与烟气的分离。本发明提供的一种用于燃煤电厂脱硫废水零排放的旋流闪蒸方法及装置通过特定的工艺流程将脱硫废水经过预涂压滤和低温多效蒸发耦合旋流闪蒸处理，可以使脱硫废水实现真正的零排放，脱硫废水中的可用水实现最大程度的回收利用，电厂中的粉煤灰及烟气余热能够更高效率的得到利用，不仅降低了处理成本，还延长了设备的运行周期。还延长了设备的运行周期。还延长了设备的运行周期。


技术研发人员：王飞 刘锋瑞 程芳琴 姜平 王珂 杨凤玲 李丽锋
受保护的技术使用者：山西河坡发电有限责任公司
技术研发日：2021.12.11
技术公布日：2022/3/8