公布日：2023.04.04
申請(qǐng)日：2023.02.08
分類號(hào)：C02F1/16(2023.01)I;B01D53/26(2006.01)I;B01D53/78(2006.01)I;B01D53/50(2006.01)I;B01D47/06(2006.01)I;C02F103/18(2006.01)N
摘要
本發(fā)明提供了一種脫硫廢水零排放系統(tǒng)及脫硫廢水零排放工藝，脫硫廢水零排放系統(tǒng)包括預(yù)處理模塊、氣體脫鹽模塊和末端處理模塊，所述預(yù)處理模塊、氣體脫鹽模塊和末端處理模塊通過管道依次連接，所述氣體脫鹽模塊包括增濕塔、去濕塔、熱源模塊、高溫汽體傳輸模塊、冷卻水供應(yīng)模塊、調(diào)溫模塊、淡水回收模塊和濃鹽水再循環(huán)模塊，本發(fā)明的有益效果是：采用載氣與廢水、淡水的直接接觸式傳熱傳質(zhì)，對(duì)預(yù)處理的要求低，不僅節(jié)省了設(shè)備的投資成本，而且也降低了系統(tǒng)的運(yùn)行成本，提高廢水脫硫排放的效率，實(shí)現(xiàn)廢水零排放。
權(quán)利要求書
1.一種脫硫廢水零排放系統(tǒng)，其特征在于，包括預(yù)處理模塊(1)、氣體脫鹽模塊和末端處理模塊(2)，所述預(yù)處理模塊(1)、氣體脫鹽模塊和末端處理模塊(2)通過管道依次連接，所述氣體脫鹽模塊包括增濕塔(6)、去濕塔(12)、熱源模塊、高溫汽體傳輸模塊、冷卻水供應(yīng)模塊、調(diào)溫模塊、淡水回收模塊和濃鹽水再循環(huán)模塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的脫硫廢水零排放系統(tǒng)，其特征在于：所述高溫汽體傳輸模塊采用高溫汽體管道(13)，所述高溫汽體管道(13)兩端分別連接所述增濕塔(6)的頂端和所述去濕塔(12)的底端；所述冷卻水供應(yīng)模塊采用冷卻水管道(11)，所述冷卻水管道(11)的一端連接冷卻水，另一端連接所述去濕塔(12)；所述調(diào)溫模塊采用調(diào)溫管道(7)，所述調(diào)溫管道(7)兩端分別連接所述增濕塔(6)和去濕塔(12)；所述淡水回收模塊采用回收管道(9)，所述回收管道(9)連接所述去濕塔(12)，所述熱源模塊與所述增濕塔(6)相連接；所述濃鹽水再循環(huán)模塊采用濃鹽水管道(5)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的脫硫廢水零排放系統(tǒng)，其特征在于：所述濃鹽水管道(5)一端連接所述增濕塔(6)，另一端分支為循環(huán)管道(4)和末端處理管道(3)，所述循環(huán)管道(4)一端連接所述預(yù)處理模塊(1)和氣體脫鹽模塊之間的管道，所述末端處理管道(3)另一端連接所述末端處理模塊(2)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的脫硫廢水零排放系統(tǒng)，其特征在于：所述熱源模塊采用空氣脫鹽裝置或煙氣脫鹽裝置中的一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的脫硫廢水零排放系統(tǒng)，其特征在于：所述空氣脫鹽裝置包括加熱裝置(14)、進(jìn)氣管道(20)和空氣回收回路(10)，所述加熱裝置(14)采用熱水或蒸汽中的一種，所述加熱裝置(14)連接所述預(yù)處理模塊(1)和氣體脫鹽模塊之間的管道，所述進(jìn)氣管道(20)連接所述增濕塔(6)，所述進(jìn)氣管道上安裝鼓風(fēng)機(jī)(8)，空氣通過所述鼓風(fēng)機(jī)(8)進(jìn)入所述增濕塔(6)，所述空氣回收回路(10)兩端分別連接所述去濕塔(12)和鼓風(fēng)機(jī)(8)。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的脫硫廢水零排放系統(tǒng)，其特征在于：所述煙氣脫鹽裝置包括進(jìn)煙管道(18)、出煙管道(19)、除塵器出口(16)和脫硫煙道(17)，所述進(jìn)煙管道(18)連接所述增濕塔(6)，所述進(jìn)煙管道(18)上安裝除霧器(15)和鼓風(fēng)機(jī)(8)，所述進(jìn)煙管道(18)兩端分別連接除塵器出口(16)和所述增濕塔(6)，所述出煙管道(19)兩端分別連接所述去濕塔(12)和脫硫煙道(17)。
7.一種運(yùn)用權(quán)利要求5所述的脫硫廢水零排放系統(tǒng)的脫硫廢水零排放工藝，其特征在于，包括以下步驟：步驟一：通過預(yù)處理模塊(1)脫除脫硫廢水中的懸浮物、Ca2+、Mg2+以及其他雜質(zhì)離子；步驟二：預(yù)處理后的廢水與增濕塔(6)中的循環(huán)濃鹽水混合后通過管道進(jìn)入增濕塔(6)，加熱裝置(14)將廢水的溫度加熱至80-90℃，空氣從增濕塔塔底進(jìn)入，廢水與空氣混合空氣溫度升高后廢水中的淡水以水蒸氣的形式混入空氣，廢水濃度飽和后變?yōu)闈恹}水部分與廢水混合，部分進(jìn)入末端處理模塊(2)，部分通過空氣回收回路(10)回收后通過所述鼓風(fēng)機(jī)(8)重新吹入所述增濕塔(6)內(nèi)；步驟三：通過末端處理模塊(2)通過旁路煙道蒸發(fā)實(shí)現(xiàn)脫硫廢水的零排放。
8.一種運(yùn)用權(quán)利要求6所述的脫硫廢水零排放系統(tǒng)的脫硫廢水零排放工藝，其特征在于，包括以下步驟：步驟一：通過預(yù)處理模塊(1)脫除脫硫廢水中的懸浮物、Ca2+、Mg2+以及其他雜質(zhì)離子；步驟二：預(yù)處理后的廢水與增濕塔(6)中的循環(huán)濃鹽水通過管道進(jìn)入增濕塔(6)，廢水從增濕塔(6)塔頂進(jìn)入，熱煙氣由塔底進(jìn)入，將增濕塔內(nèi)部的溫度升高，廢水濃度飽和后變?yōu)闈恹}水部分與廢水混合，部分進(jìn)入末端處理模塊(2)，將濕煙氣冷卻后通過排煙管道進(jìn)入脫硫煙口煙道；步驟三：通過末端處理模塊(2)通過旁路煙道蒸發(fā)實(shí)現(xiàn)脫硫廢水的零排放。
發(fā)明內(nèi)容
為克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題，本發(fā)明提供了一種脫硫廢水零排放系統(tǒng)及脫硫廢水零排放工藝。
本發(fā)明公開一種脫硫廢水零排放系統(tǒng)，包括預(yù)處理模塊、氣體脫鹽模塊和末端處理模塊，所述預(yù)處理模塊、氣體脫鹽模塊和末端處理模塊通過管道依次連接，預(yù)處理模塊去除廢水中的懸浮物、部分硬度和重金屬，保證后續(xù)單元能夠正常工作，氣體脫鹽模塊將脫硫廢水進(jìn)行濃縮減量降低固化單元的投資和運(yùn)行成本，末端處理模塊是將廢水中淡水和固體鹽類徹底分開，實(shí)現(xiàn)脫硫廢水的零排放；所述氣體脫鹽模塊包括增濕塔、去濕塔、熱源模塊、高溫汽體傳輸模塊、冷卻水供應(yīng)模塊、調(diào)溫模塊、淡水回收模塊和濃鹽水再循環(huán)模塊，增濕塔和去濕塔采用非金屬材料制造，避免了高含鹽廢水的腐蝕問題，在降低設(shè)備投資成本的同時(shí)，能夠保證設(shè)備長期穩(wěn)定運(yùn)行，同時(shí)不受廢水的滲透壓和沸點(diǎn)升高等物理參數(shù)限制，使氣體與廢水、淡水進(jìn)行直接接觸式傳熱傳質(zhì)，具備較高的傳熱傳質(zhì)效率，可以將廢水濃縮到飽和狀態(tài)，有效降低了后續(xù)末端處理的投資和運(yùn)行成本。
在此基礎(chǔ)上，所述高溫汽體傳輸模塊采用高溫汽體管道，所述高溫汽體管道兩端分別連接所述增濕塔的頂端和所述去濕塔的底端，將增濕塔中高溫濕氣體傳輸?shù)饺袼�，增濕后的濕氣體從塔底進(jìn)入去濕塔；所述冷卻水供應(yīng)模塊采用冷卻水管道，所述冷卻水管道的一端連接冷卻水，另一端連接所述去濕塔，冷卻水從塔頂進(jìn)入，通過冷卻水與去濕塔中的氣體逆流鼓泡接觸混合，氣體被冷卻，部分水蒸汽冷凝為淡水；所述調(diào)溫模塊采用調(diào)溫管道，所述調(diào)溫管道兩端分別連接所述增濕塔和去濕塔，根據(jù)實(shí)際情況調(diào)節(jié)，通過調(diào)節(jié)兩塔的溫差，減少熵增，有效的減少系統(tǒng)的不可逆損失，達(dá)到節(jié)能的效果；所述淡水回收模塊采用回收管道，所述回收管道連接所述去濕塔，將去濕塔排出的淡水作為產(chǎn)品水回收；所述熱源模塊與所述增濕塔相連接，所述濃鹽水再循環(huán)模塊采用濃鹽水管道。
在此基礎(chǔ)上，所述濃鹽水管道一端連接所述增濕塔，另一端分支為循環(huán)管道和末端處理管道，所述循環(huán)管道一端連接所述預(yù)處理模塊和氣體脫鹽模塊之間的管道，未飽和的濃鹽水與廢水混合后繼續(xù)脫鹽至飽和狀態(tài)，使得廢水能夠回收濃鹽水的熱量，同時(shí)能夠達(dá)到節(jié)能的效果，所述末端處理管道另一端連接所述末端處理模塊，達(dá)到飽和狀態(tài)的濃鹽水進(jìn)入末端處理模塊進(jìn)行末端處理。
在此基礎(chǔ)上，所述熱源模塊采用空氣脫鹽裝置或煙氣脫鹽裝置中的一種，采用空氣作為傳熱介質(zhì)，換熱介質(zhì)來源豐富，考慮到在脫鹽時(shí)需要將廢水加熱，另外加熱裝置往往面臨著清洗維護(hù)的工作，熱煙氣則可以作為另一選擇。
在此基礎(chǔ)上，所述空氣脫鹽裝置包括加熱裝置、進(jìn)氣管道和空氣回收回路，所述加熱裝置采用熱水或蒸汽中的一種，所述加熱裝置連接所述預(yù)處理模塊和氣體脫鹽模塊之間的管道，通過85-90℃的熱水或者蒸汽將廢水加熱，所述進(jìn)氣管道連接所述增濕塔，所述進(jìn)氣管道上安裝鼓風(fēng)機(jī)，空氣通過所述鼓風(fēng)機(jī)進(jìn)入所述增濕塔，所述空氣回收回路兩端分別連接所述去濕塔和鼓風(fēng)機(jī)。廢水從增濕塔頂部分散進(jìn)入塔內(nèi)，空氣自塔底部進(jìn)入，兩相呈逆流接觸。在此過程中，空氣溫度升高，廢水中的部分淡水以水蒸汽的形式進(jìn)入空氣，使空氣濕度增加，廢水溫度降低，現(xiàn)有技術(shù)中將濕空氣排空，本系統(tǒng)增加一路空氣回收回路，回收去濕塔排出的濕空氣的熱量，通過鼓風(fēng)機(jī)重新吹入增濕塔底部，經(jīng)計(jì)算，可回收30-50％的熱量，達(dá)到節(jié)能效果，同時(shí)對(duì)原排空的水蒸汽有回收的作用，克服了現(xiàn)有技術(shù)造成水浪費(fèi)的情況。
在此基礎(chǔ)上，采用除塵器出口熱煙氣，由于煙溫120-140℃，作為換熱介質(zhì)，可節(jié)省熱源成本，所述煙氣脫鹽裝置包括進(jìn)煙管道、出煙管道、除塵器出口和脫硫煙道，所述進(jìn)煙管道連接所述增濕塔，所述進(jìn)煙管道上安裝除霧器和鼓風(fēng)機(jī)，通過除霧器將煙氣凈化，所述進(jìn)煙管道兩端分別連接除塵器出口和所述增濕塔，所述出煙管道兩端分別連接所述去濕塔和脫硫煙道，同時(shí)，熱煙氣的含硫濃度遠(yuǎn)低于脫硫濃鹽水的，排出的煙氣進(jìn)入脫硫系統(tǒng)后，可以滿足電廠超低排放的環(huán)保要求。
在此基礎(chǔ)上，一種運(yùn)用所述的脫硫廢水零排放系統(tǒng)的脫硫廢水零排放工藝，包括以下步驟：
步驟一：通過預(yù)處理模塊脫除脫硫廢水中的懸浮物、Ca2+、Mg2+以及其他雜質(zhì)離子，以達(dá)到后續(xù)濃縮系統(tǒng)的進(jìn)水水質(zhì)，確保濃縮系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。
步驟二：預(yù)處理后的廢水與增濕塔中的循環(huán)濃鹽水混合后通過管道進(jìn)入增濕塔，加熱裝置將廢水的溫度升高，空氣由塔底進(jìn)入，高溫廢水與空氣混合空氣溫度升高后廢水中的淡水以水蒸氣的形式混入空氣，廢水濃度飽和后變?yōu)闈恹}水部分與廢水混合，部分進(jìn)入末端處理模塊，部分通過空氣回收回路回收后通過所述鼓風(fēng)機(jī)重新吹入所述增濕塔內(nèi)。
步驟三：末端處理模塊采用旁路煙道蒸發(fā)的方法，通過引入空預(yù)器進(jìn)口的高溫?zé)釤煔饨?jīng)過氣流分布器進(jìn)入干燥塔，經(jīng)過濃縮后的濃鹽廢水通過霧化器霧化后的精細(xì)霧滴與熱煙氣進(jìn)行接觸，在氣液接觸過程中，水分被迅速蒸發(fā)，通過控制氣體分布、液體流速、霧滴直徑等，使霧化后的霧滴到達(dá)干燥塔壁之前就已被干燥，廢水中的顆粒物及鹽份最后形成干燥粉末狀產(chǎn)物，大部分干燥產(chǎn)物落入干燥塔底端后被收集轉(zhuǎn)運(yùn)，少部分干燥產(chǎn)物隨煙氣進(jìn)入除塵器處理。
在此基礎(chǔ)上，一種運(yùn)用所述的脫硫廢水零排放系統(tǒng)的脫硫廢水零排放工藝，包括以下步驟：
步驟一：通過預(yù)處理脫除脫硫廢水中的懸浮物、Ca2+、Mg2+以及其他雜質(zhì)離子，以達(dá)到后續(xù)濃縮系統(tǒng)的進(jìn)水水質(zhì)，確保濃縮系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。
步驟二：預(yù)處理后的廢水與增濕塔中的循環(huán)濃鹽水通過管道進(jìn)入增濕塔，廢水從增濕塔塔頂進(jìn)入，熱煙氣由塔底進(jìn)入，將廢水溫度升高，廢水濃度飽和后變?yōu)闈恹}水部分與廢水混合，部分進(jìn)入末端處理模塊，將濕煙氣冷卻后通過排煙管道進(jìn)入脫硫煙口煙道。
步驟三：末端處理模塊采用旁路煙道蒸發(fā)的方法，通過引入空預(yù)器進(jìn)口的高溫?zé)釤煔饨?jīng)過氣流分布器進(jìn)入干燥塔，經(jīng)過濃縮后的濃鹽廢水通過霧化器霧化后的精細(xì)霧滴與熱煙氣進(jìn)行接觸，在氣液接觸過程中，水分被迅速蒸發(fā)，通過控制氣體分布、液體流速、霧滴直徑等，使霧化后的霧滴到達(dá)干燥塔壁之前就已被干燥，廢水中的顆粒物及鹽份最后形成干燥粉末狀產(chǎn)物，大部分干燥產(chǎn)物落入干燥塔底端后被收集轉(zhuǎn)運(yùn)，少部分干燥產(chǎn)物隨煙氣進(jìn)入除塵器處理。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：
(1)本發(fā)明的脫硫廢水零排放系統(tǒng)及脫硫廢水零排放工藝，采用載氣與廢水、淡水的直接接觸式傳熱傳質(zhì)，對(duì)預(yù)處理的要求低，有效降低了預(yù)處理階段的投資于運(yùn)行成本。設(shè)置空氣回收回路，將去濕塔中的排空的空氣通過鼓風(fēng)機(jī)繼續(xù)吹入增濕塔，該回路可有效回收30-50％的濕空氣的熱量，對(duì)排空的水蒸汽也有回收的作用，達(dá)到節(jié)能的效果同時(shí)克服了原系統(tǒng)成水浪費(fèi)的情況。
(2)本發(fā)明的脫硫廢水零排放系統(tǒng)及脫硫廢水零排放工藝，采用除塵器出口的煙氣時(shí)，由于除塵器出口的煙氣溫度約120-140℃，則無需使用額外的熱源將廢水加熱，可大幅節(jié)約系統(tǒng)的熱源成本，并免去了加熱裝置日常的清洗除垢等維護(hù)工作，有效降低了系統(tǒng)的運(yùn)行成本。同時(shí)，熱煙氣的含硫濃度遠(yuǎn)低于脫硫濃鹽水排出的煙氣進(jìn)入脫硫系統(tǒng)后，可以滿足電廠超低排放的環(huán)保要求。
(3)本發(fā)明的脫硫廢水零排放系統(tǒng)及脫硫廢水零排放工藝，增濕塔和去濕塔采用非金屬材料制造，避免了高含鹽廢水的腐蝕問題，在降低設(shè)備投資成本的同時(shí)，能夠保證設(shè)備長期穩(wěn)定運(yùn)行。
(4)本發(fā)明的脫硫廢水零排放系統(tǒng)及脫硫廢水零排放工藝，該系統(tǒng)不受廢水的滲透壓和沸點(diǎn)升高等物理參數(shù)限制，使氣體與廢水、淡水進(jìn)行直接接觸式傳熱傳質(zhì)，具備較高的傳熱傳質(zhì)效率，可以將廢水濃縮到飽和狀態(tài)，有效降低了后續(xù)末端處理的投資和運(yùn)行成本。
(5)本發(fā)明的脫硫廢水零排放系統(tǒng)及脫硫廢水零排放工藝，增加一路從增濕塔進(jìn)入去濕塔的調(diào)溫管道，通過調(diào)節(jié)兩塔的溫差，減少熵增，有效的減少系統(tǒng)的不可逆損失，達(dá)到節(jié)能的效果。
（發(fā)明人：謝在杰;魏然;吳曉干;周勇;武惠平;何俊峰;崔潔）
