废水蒸发浓缩工艺在脱硫废水处理中的应用 4页

第34卷第11期华电技术Vo1．34No．112012年11月HuadianTechnologyNOV．2012废水蒸发浓缩工艺在脱硫废水处理中的应用吴志勇(中国华电工程(集团)有限公司，北京100035)摘要：反渗透浓缩法和晶种法是目前常用的脱硫废水后续深度处理方法，但处理效果都不太理想。采用预处理软化+机械蒸汽再压缩循环蒸发+三效混流强制循环蒸发结晶+离心干燥包装工艺，解决了常用处理方法的不足。废水通过软化、蒸发、结晶、干燥、包装等工艺处理，最终以蒸汽的形式排出，或以污泥等形式封闭、填埋处理，可实现废水零排放，具有良好的社会和经济效益。关键词：工业废水；脱硫；反渗透浓缩法；蒸发浓缩；物料循环利用；零排放中图分类号：TK223．51文献标志码：B文章编号：1674—1951(2012)11—0063—040引言1脱硫废水水质分析目前常用的脱硫废水处理方法有反渗透浓缩法脱硫废水含有的杂质主要为固体悬浮物、过饱和晶种法。反渗透浓缩法需对反渗透进水进行预处和亚硫酸盐、硫酸盐、氯化物以及微量重金属，其中理，包括浊度、结垢物质、化学需氧量(COD)等，系很多物质为国家环保标准中要求严格控制的第1类统较为复杂；回收水水质不如晶种法，且废水不能完污染物。由于燃煤中的各种元素在炉膛内高温条件全回收，需要向周边环境或污水收集体系中排放大下进行一系列的化学反应，生成了多种化合物，一部分化合物随炉渣排出炉膛，另一部分随烟气进入脱量污水，如排入现有污水收集系统，将增加后续污水硫装置吸收塔，溶解于吸收浆液并在吸收浆液循环处理的难度和费用。晶种法对于一般行业或常规水系统中不断浓缩，最终导致脱硫废水中的杂质含量系统中钙离子、硫酸根离子含量较低的废水处理效很高。脱硫废水蒸干系统设计进水水质见表1。果较好，清理周期尚可接受，但已过饱和的脱硫废水表1脱硫废水蒸干系统设计进水水质在进人预热器时会因温升很快而结垢，一旦结垢，清洗会非常困难，影响设备的运行和使用寿命。本文研究的废水蒸发浓缩工艺是将待处理废水先输入预处理软化系统进行软化处理，然后进入机械式蒸汽再压缩(MVR)系统进行蒸发浓缩，产生的二次蒸汽经压缩后进入蒸发器循环利用，浓缩液进入三效混流强制循环蒸发结晶系统进行蒸发结晶，结晶后产生的二次蒸汽循环回用于蒸发结晶系统，结晶后的浓缩液和晶体颗粒进行固液离心分离，分离后的母液返回原液池或继续蒸发结晶，分离后的结晶体进入离心干燥包装系统进行称量包装。该工艺系统低碳环保，物料可得到循环利用，热效率高、能耗低、节省能源，大大降低了运行成本；温差小、不易结垢和腐蚀，设备使用寿命延长。收稿日期：2012—08—06基金项目：中国华电集团公司科技创新基金项目(CHDKJ2010—02—31n．64·华电技术第34卷续表膏的过饱和状态。第2步：在第1步处理后的废水中引入脱硫后的烟道气，利用烟道气中CO，与废水中的氢氧化钠反应生成碳酸钙沉淀，彻底除去钙离子；控制pH值为10．5～11．5，防止通入的CO：过量使产生的CaCO又和H：CO，反应生成Ca(HCO。)，Ca(HCO，)会溶解于废水而达不到彻底除去钙离子的目的；使用陶瓷膜进行过滤，通过膜分离除去碳酸钙沉淀，过滤后软水中悬浮物(ss)的质量分数小于0．001％c。表2预处理软化系统的进、出口水质2脱硫废水处理的工艺流程在将废水蒸馏前，先对废水进行软件处理，尽量除去水中的易结垢离子can，Mg或s0，降低废水蒸馏过程中易结垢的倾向，然后进入蒸发结晶系统进行蒸发结晶，最后将结晶进行离心干燥和包装。具体工艺流程框架结构如图1所示。图1工艺流程框架结构3预处理软化系统经过软化处理后，废水中钙离子的质量分数小待处理废水先进入预处理软化系统，用芒硝一于0．005％。，镁离子的质量分数小于0．001％~，悬浮石灰一烟道气法进行软化处理，除去易结垢阳离子。物(SS)的质量分数小于0．001％v，进入蒸发系统废预处理软化系统的进、出口水质见表2。水的主要成分为氯化钠和硫酸钠的混合盐，可基本第1步：加入石灰乳、芒硝，离心分离后得到溶解液和无水芒硝；根据启动后系统的运行需求，将杜绝系统在蒸发浓缩结晶过程中结垢，确保系统清pH值调节到12．8左右；汇流石膏颗粒物以降低石洗周期大于10个月。n第11期吴志勇：废水蒸发浓缩工艺在脱硫废水处理中的应用·65·表4NaC1和Na2SO单独溶液标准沸点升高情况4蒸发一结晶系统蒸发阶段采用MVR系统，结晶阶段采用三效混流强制循环蒸发结晶系统(蒸发结晶系统设计进水水质及水量见表3)，进入MVR调节罐的软化水再加入阻垢剂，进一步防止软性脱硫盐水在换热管内结垢，在调节罐内有足够的停留时间以保证混合液在调节罐里充分}昆合反应，然后通过除氧器分离二氧化碳和其他不凝气，以保证换热器里充满蒸汽来进行换热，提高设备的换热效率。表3蒸发结晶系统设计进水水质及水量表5软化后脱硫盐水蒸发实验沸点升高情况在软性脱硫盐水中盐的质量分数为23．0％以前，其沸点升高在3℃以内，采用MVR离心压缩机降膜蒸发器来蒸发，其蒸发能耗为20(kW·h)／t，其蒸发温度为90℃，二次蒸汽压缩后的温度为98℃。为了降低能耗，在降膜蒸发器蒸发时采用了2个流程，每个流程的蒸发量见表6。表6MVR离心蒸发器蒸发量降膜蒸发器具有换热效率高、蒸发量大以及黏度较大的料液容易流动蒸发等优点。MVR系统蒸发了80％的水，该蒸发系统换热在三效混流强制循环蒸发器里，温度为120oC面积大，换热效率高，能耗低，且蒸发器采用立式设的鲜蒸汽从一效强制循环换热器进入，物料采用混计，占地面积较小。结晶阶段采用三效混流强制循流进料方式从二效强制循环换热器进入，每效的参环蒸发结晶器进行再蒸发及结晶，可最大限度地节数见表7一表9。能并满足MVR蒸发系统对温升的严格要求，保证表7三效混流强制循环蒸发器蒸发量整个系统的安全运行；三效混流强制循环蒸发结晶工艺还可实现硫酸钠和氯化钠的分别结晶分离，生成的硫酸钠可在预处理系统中重复利用；同时，氯化钠的纯度也得到提高，即使不进行结晶也可把浓缩的卤水作为化工原料进行销售，有利于提高副产品表8三效混流强制循环蒸发器每效蒸发后的附加值。无机盐含量(理论值)工艺选择：根据软性脱硫盐水含盐沸点升高数据(见表4)以及软性脱硫盐水蒸发试验沸点升高数据(见表5)确定工艺。由表4、表5可知，在软性脱硫盐水溶液蒸发浓缩到7倍时，其沸点升高在3℃以内。为了降低设备成本和运行成本，整套蒸发浓缩设备采用1套Nas0的溶解度随着温度的升高而降低，NaC1MVR离心压缩机蒸发器和1套三效混流强制循环的溶解度随着温度的升高基本保持不变。物料从二蒸发器串联使用。效强制循环换热器进入并经蒸发后，NaC1的质量分n·66·华电技术第34卷表9NaC1和NazSO在水中的互溶度阻垢剂防结垢，可基本实现系统不结垢；MVR系统的针对性设计可保证较小蒸发温差和较高的安全性，同时材质的保证和三效混流强制循环蒸发技术的使用也极大地降低了设备的腐蚀，延长了设备的使用寿命。(5)经过大量试验，使得此系统具有高安全性数为19．0％。由表9可知，在80qC时，NaC1还没有和可靠性。达到结晶浓度，所以在第2效里NaC1和Nas0处(6)系统布局合理，便于检修操作。于共存状态；通过第1效蒸发后，NaC1的质量分数(7)自动化程度高，基本实现全过程无人值守。为28．0％，Na：SO的质量分数为19．3％。在温度为100oC时，如果NaC1的质量分数超过28．0％，7结论Nas0的质量分数接近0，所以，在第1效时与现有技术相比，该技术采用预处理软化+机NaSO能够全部结晶，达到了分离NaSO和NaC1械蒸汽再压缩循环蒸发+三效混流强制循环蒸发结的目的；通过第3效蒸发后，达到了NaC1的结晶浓晶+离心干燥包装工艺对废水进行软化、蒸发、结度，从而分离出较为纯净的NaC1。晶、干燥包装后，无需向地面水域排放废水，废水最5离心干燥包装系统终以蒸汽的形式排出，或以污泥等形式封闭、填埋处理，可实现废水零排放；该工艺系统低碳环保，物料采用了制盐行业的离心、干燥和包装工艺：离心可得到循环利用，热效率高，能耗低，节省能源，大大机+流化床干燥机+自动包装机，离心机脱水后结降低了运行成本；温差小，不易腐蚀管路和结垢，设晶盐含水率小于5．0％，经流化床干燥后结晶盐含备使用寿命延长。水率小于0．5％。经离心机分离后物料的含水量约为5．0％，落到皮带输送带上后被送至干燥进料斗。参考文献：空气经蒸汽换热器加热后进入干燥机，进风温度为140～150℃。湿物料送至加料机(变频控制)中，均[1]中国华电集团公司．火力发电厂节能评价体系[M]．北匀加入流化床第1室中(带机械耙散装置，防止物京：中国水利水电出版社，2007．料结块)与热空气充分接触，使物料快速升温，初步[2]阳宪惠．现场总线技术及其应用[M]．北京：清华大学出版社，1999．干燥。经过第1室后，物料达到松散状态，保证了流[3]杨庆柏．现场总线仪表[M]．北京：国防工业出版社，化质量并最终达到干燥要求，干燥后的结晶盐被提2005．升到储料仓储存。该工艺流程简单、自动化程度[4]韩买良，沈明忠．火力发电厂水处理与节水技术及工程较高。实例[M]．北京：化学工业出版社，2010．[5]2000年燃煤示范电厂总平面布置一宁夏石嘴山电厂4×6废水蒸发浓缩工艺的优点330MW工程[J]．武汉大学学报：工学版，2oo7(s1)：88—92．(1)低碳环保。利用烟道气中的CO和水中的[6]吴冲，陶爱平．火电厂石灰石一石膏湿法烟气脱硫废水钙离子反应生成难溶解的碳酸钙沉淀，达到除钙软排放量的计算[J]．华电技术，2010，32(9)：5—6．[7]李新法，王祖涛．石灰石一石膏烟气湿法脱硫废水处理化目的并减排二氧化碳。方式优化[J]．华电技术，2011，33(5)：7O一73．(2)物料循环。结晶产生的硫酸钠可作为预处[8]吕新锋．石灰石一石膏湿法烟气脱硫废水处理技术[J]．理原料重复使用；结晶的工业氯化钠纯度大于华电技术，2010，32(8)：70—72．98％，可作为化工原料得到再利用；MVR系统蒸发[9]高原，陈智胜．新型脱硫废水零排放处理方案[J]．华电冷凝水含盐量小于0．02％0，简单处理后可作为锅炉技术，2008，30(4)：73—75．补给水。(编辑：白银雷)(3)节能。蒸发浓缩系统采用MVR系统，通过使用负压降膜一效两体大蒸发面积的蒸发器，最大作者简介：限度地节能降耗，蒸发1t水的能耗约是传统三效蒸吴志勇(1974一)，男，江西高安人，高级工程师，从事电发能耗的1／5，运行成本大大降低。力水处理技术研究、设计及项目管理方面的工作(E—mail：(4)不结垢，低腐蚀。由于采用软化预处理和wuzy@chec．com．cn)。