本發(fā)明涉及環(huán)境技術(shù)的廢水處理領(lǐng)域，尤其涉及一種濕法脫硫廢水處理的方法及設(shè)備。

背景技術(shù)：

使用濕法脫硫技術(shù)對煙氣進(jìn)行脫硫，脫硫效率高、系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，是目前業(yè)界應(yīng)用最多、技術(shù)最為成熟的煙氣脫硫工藝之一。煙氣的濕法脫硫系統(tǒng)在運(yùn)行過程中會產(chǎn)生一定量的廢水，廢水呈若酸性、含有大量的懸浮物、高濃度的氯離子、氟離子、重金屬離子以及很多其他類的物質(zhì)，腐蝕性較強(qiáng)，如果直接排放會對環(huán)境造成嚴(yán)重危害，因此，必須對濕法脫硫廢水進(jìn)行有效處理。目前比較常見的處理工藝大致有以下幾類：

化學(xué)處理工藝：此工藝是目前在濕法脫硫行業(yè)最為廣泛應(yīng)用的廢水處理工藝。典型的處理方法是通過向脫硫廢水中加堿中和、添加絮凝劑和助凝劑使懸浮物絮凝、沉淀、濃縮等一系列方法，使廢水達(dá)到國家排放標(biāo)準(zhǔn)后排放。該方法需要使用大量的化學(xué)制劑，而且處理后的水仍需要對外排放。

多效蒸發(fā)結(jié)晶工藝：通過對脫硫廢水進(jìn)行加熱，在結(jié)晶蒸發(fā)器中多次結(jié)晶蒸發(fā)，使液體水完全蒸發(fā)，其他物質(zhì)通過結(jié)晶方式逐次結(jié)晶析出并分離回收。此方法的優(yōu)點(diǎn)是沒有廢水排放，完全實現(xiàn)零排放，并且多種鹽類可以分類回收。但此方法由于投資非常高、能耗巨大、運(yùn)行費(fèi)用很高等原因大多數(shù)企業(yè)很難接受。

煙道內(nèi)直接噴霧蒸發(fā)工藝：該工藝方法是將脫硫廢水直接噴霧到除塵器前的煙道內(nèi)，利用煙道內(nèi)具有一定溫度的煙氣將廢水中的水分完全蒸發(fā)掉，廢水內(nèi)其他物質(zhì)以灰塵的形式被除塵器捕捉收集，從而實現(xiàn)脫硫廢水的完全零排放。由于煙道的可利用空間非常有限、煙氣流速非常快、煙道結(jié)構(gòu)復(fù)雜、煙氣在煙道內(nèi)流場極不均勻，因而對噴嘴的噴霧性能要求非常高。要把脫硫系統(tǒng)產(chǎn)生的廢水全部噴掉并滿足完全蒸發(fā)的要求，目前很難有效選擇到合適的噴嘴。該工藝目前仍處在應(yīng)用探索階段，從有限的幾個試驗性項目看，都存在噴霧不能完全蒸發(fā)而產(chǎn)生濕壁、積灰、腐蝕等問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提出一種濕法脫硫廢水處理方法及其設(shè)備，克服了前述各項方法的不足，利用已有濕法脫硫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，使?jié)穹摿驈U水在煙道內(nèi)蒸發(fā)，實現(xiàn)濕法脫硫廢水的零排放。

根據(jù)上述目的，本發(fā)明提供一種濕法脫硫廢水處理的方法，所述方法包括：將所述濕法脫硫廢水加壓至第一壓力，所述第一壓力大于煙道內(nèi)的煙氣壓力；在所述第一壓力下對所述濕法脫硫廢水進(jìn)行加熱，以使得所述濕法脫硫廢水的溫度高于所述濕法脫硫廢水在所述煙道內(nèi)的煙氣壓力下的沸點(diǎn)；以及將經(jīng)加熱的所述濕法脫硫廢水輸送至煙道，以使得所述濕法脫硫廢水蒸發(fā)。

在一實施例中，所述在所述第一壓力下對所述濕法脫硫廢水進(jìn)行加熱包括：

在一實施例中，在所述第一壓力下對所述濕法脫硫廢水進(jìn)行加熱，以使得所述濕法脫硫廢水的溫度高于所述濕法脫硫廢水在所述煙道內(nèi)的煙氣壓力下的沸點(diǎn)，且低于所述第一壓力下濕法脫硫廢水的沸點(diǎn)。

在一實施例中，所述將經(jīng)加熱的所述濕法脫硫廢水輸送至煙道，包括：將所述濕法脫硫廢水進(jìn)行霧化后噴入所述煙道。

在一實施例中，將所述濕法脫硫廢水進(jìn)行霧化后噴入所述煙道，包括：通過氣體輔助噴嘴對所述濕法脫硫廢水進(jìn)行霧化后噴入所述煙道。

在一實施例中，將所述濕法脫硫廢水進(jìn)行霧化后噴入所述煙道，包括：通過純液噴嘴對所述濕法脫硫廢水進(jìn)行霧化后噴入所述煙道。

在一實施例中，所述方法還包括：對所述蒸發(fā)后的濕法脫硫廢水殘留的雜質(zhì)進(jìn)行除塵。

在一實施例中，所述方法還包括：在將所述濕法脫硫廢水加壓至第一壓力之前，對所述濕法脫硫廢水進(jìn)行脫水處理，以去除所述濕法脫硫廢水中的石膏。

本發(fā)明還提供一種濕法脫硫廢水處理的設(shè)備，用于對煙道中的煙氣進(jìn)行濕法脫硫后的廢水進(jìn)行處理，其特征在于，所述設(shè)備包括：增壓裝置，用于將所述濕法脫硫廢水加壓至第一壓力，所述煙道中的煙氣壓力小于所述第一壓力；加熱裝置，用于對第一壓力下的所述濕法脫硫廢水進(jìn)行加熱，以使得所述濕法脫硫廢水的溫度高于所述濕法脫硫廢水在所述煙道內(nèi)的煙氣壓力下的沸點(diǎn)；以及所述煙道，經(jīng)加熱的濕法脫硫廢水被輸送至所述煙道內(nèi)蒸發(fā)。

在一實施例中，所述加熱設(shè)備對第一壓力下的所述濕法脫硫廢水進(jìn)行加熱，以使得所述濕法脫硫廢水的溫度高于所述濕法脫硫廢水在所述煙道內(nèi)的煙氣壓力下的沸點(diǎn)，且低于所述第一壓力下濕法脫硫廢水的沸點(diǎn)。

在一實施例中，所述設(shè)備還包括：液體霧化裝置，用于將經(jīng)加熱的所述濕法脫硫廢水進(jìn)行霧化后噴入所述煙道。

在一實施例中，所述液體霧化裝置為氣體輔助噴嘴。

在一實施例中，所述液體霧化裝置為純液噴嘴。

在一實施例中，所述設(shè)備還包括：除塵裝置，與所述煙道相連，用于對所述蒸發(fā)后的濕法脫硫廢水剩余的雜質(zhì)進(jìn)行除塵。

在一實施例中，所述設(shè)備還包括：脫水裝置，位于所述增壓裝置上游，用于在將所述濕法脫硫廢水被加壓到第一壓力前，對所述濕法脫硫廢水進(jìn)行脫水處理，以去除所述濕法脫硫廢水中的石膏。

本發(fā)明利用現(xiàn)有煙道系統(tǒng)，通過對濕法脫硫廢水的加壓、加熱，使得濕法脫硫廢水能夠在煙道內(nèi)完全蒸發(fā)，實現(xiàn)濕法脫硫廢水的零排放。

附圖說明

圖1示出了本發(fā)明濕法脫硫廢水處理的方法流程圖；

圖2示出了水的壓焓圖；

圖3示出了不同大小的噴霧顆粒的蒸發(fā)曲線；

圖4示出了水的表面張力和溫度的關(guān)系示意圖；

圖5示出了水的粘度和溫度的關(guān)系示意圖；以及

圖6示出了一種本發(fā)明濕法脫硫廢水處理的設(shè)備。

具體實施方式

請參見圖1，圖1示出了本發(fā)明濕法脫硫廢水處理的方法流程圖。該方法利用水在不同壓力下的飽和溫度點(diǎn)的不同，來使得廢水中的水分蒸發(fā)，留下剩余雜質(zhì)，完成廢水的處理。

假設(shè)脫硫廢水的初始壓力為P₁，溫度為T₁，具體的濕法脫硫廢水處理的方法步驟如下：

步驟100：開始；

步驟101：將濕法脫硫廢水增壓到壓力P₂，使?jié)穹摿驈U水壓力P₂高于煙道內(nèi)的煙氣壓力P_g；

步驟102：對加壓后的壓力為P₂的濕法脫硫廢水進(jìn)行加熱，以使得濕法脫硫廢水的溫度高于濕法脫硫廢水在所述煙道內(nèi)的煙氣壓力下的沸點(diǎn)；

步驟103：將濕法脫硫廢水輸送入煙道內(nèi)，以使得濕法脫硫廢水在煙道內(nèi)蒸發(fā)；

步驟104：結(jié)束。

本方法利用水在不同壓力下的飽和溫度點(diǎn)的不同，具體原理請參看圖2。步驟101中，先將廢水增壓到壓力P₂，使廢水壓力P₂高于煙氣的壓力P_g，此時廢水處于圖2中的狀態(tài)A點(diǎn)。步驟102，在廢水壓力P₂狀態(tài)下加熱廢水使其溫度T₂超過煙道壓力下廢水對應(yīng)的沸點(diǎn)。此時廢水處于圖2中的狀態(tài)B點(diǎn)。步驟103，再將加熱后的溫度為T₂的廢水輸送到煙道內(nèi)，此時液體處于附圖2中的狀態(tài)C點(diǎn)。由于壓力釋放，廢水在被輸送到煙道內(nèi)后，其壓力變?yōu)闊煹纼?nèi)的煙氣壓力P_g，此時廢水處于過熱狀態(tài)，因而立即蒸發(fā)，一部分液態(tài)水瞬間變成了飽和水蒸汽。

常溫廢水噴入煙道后要完全汽化需要經(jīng)歷霧滴吸收煙氣中熱量從常溫狀態(tài)升溫到沸點(diǎn)和達(dá)到沸點(diǎn)后繼續(xù)吸收煙道內(nèi)熱量汽化的這兩個過程。而加熱的廢水噴霧顆粒在煙道內(nèi)發(fā)生蒸發(fā)后液態(tài)水霧處于飽和水狀態(tài)(溫度為該壓力下對應(yīng)的沸點(diǎn))，液體顆粒不再需要經(jīng)歷從常溫狀態(tài)升溫到沸點(diǎn)的這個過程，而是直接吸收煙道內(nèi)熱量汽化，從而使液態(tài)顆粒的汽化過程大大縮短，加速了廢水在煙道內(nèi)的蒸發(fā)。

更優(yōu)地，在步驟102中，將廢水加熱到低于廢水在壓力P₂下的沸點(diǎn)Ts的一個溫度T₂。T₂溫度越高，廢水入煙道內(nèi)后瞬間蒸發(fā)的比例越大，剩余的液體水量越少，顆粒越小，汽化就越充分。

廢水在煙道內(nèi)吸收來自煙道中的熱量蒸發(fā)，而煙道中的熱量主要來自于鍋爐中的煙氣。廢水內(nèi)的其他物質(zhì)變成固態(tài)灰分及鹽類物質(zhì)被除去。

請參見圖3，圖中每一條曲線代表了在同一種煙道和煙氣條件下，液體噴霧顆粒直徑和其完全蒸發(fā)時在煙道中的位置的對應(yīng)情況?？梢钥吹?，霧滴的直徑越小，則液體越容易蒸發(fā)。更優(yōu)地，在步驟103中，將加熱后的溫度為T₂的廢水經(jīng)過霧化后噴入煙道內(nèi)。廢水霧化的方法有很多，可以單獨(dú)選用純液噴嘴或氣體輔助霧化噴嘴進(jìn)行霧化，也可以選用純液噴嘴和氣體輔助霧化噴嘴的組合進(jìn)行霧化。其中氣體輔助霧化噴嘴的霧化效果更佳，能夠使得廢水的顆粒更小，但氣體輔助霧化噴嘴的使用需要高壓輔助氣體的配合。霧化的方法不限于以上提到的，現(xiàn)有技術(shù)中已有的廢水霧化方法都可以被應(yīng)用到本發(fā)明中。

眾所周知，水的表面張力和粘度隨著水溫度的升高是逐漸降低的。由于廢水被加熱到較高的溫度，水的表面張力和粘度比加熱前的狀態(tài)下對應(yīng)的表面張力和粘度都要低(參見圖4和圖5)，同等噴霧條件下溫度高的廢水的噴霧顆粒尺寸比常溫廢水的噴霧顆粒要小，也就更容易被蒸發(fā)。

在另一實施例中，在將所述濕法脫硫廢水加壓、加熱之前，對所述濕法脫硫廢水進(jìn)行脫水處理，以去除所述濕法脫硫廢水中的石膏。

在同等煙道和煙氣條件下采用本發(fā)明方法使得蒸發(fā)更為迅速，廢水在煙道內(nèi)的汽化過程更短，并且當(dāng)將廢水以噴霧的方式噴入煙道中時，可以實現(xiàn)廢水在煙道內(nèi)的完全蒸發(fā)，實現(xiàn)廢水的零排放。

本發(fā)明還提供一種濕法脫硫廢水處理的設(shè)備，請參看圖6。鍋爐系統(tǒng)本身設(shè)有煙道201、除塵器202和脫硫吸收塔203。在一實施例中，煙道內(nèi)煙氣量為1430000m³/h，煙氣溫度為130℃，煙道內(nèi)壓力為9.8KPa。通常，來自鍋爐的煙氣進(jìn)入煙道后通過除塵器202將煙氣中的固態(tài)雜質(zhì)去除，然后煙氣會進(jìn)入脫硫吸收塔203，通過脫硫吸收塔203去除煙氣中的硫化物。在去除煙氣硫化物的過程中，會產(chǎn)生濕法脫硫廢水。

在一實施例中，儲水罐205與增壓裝置206連接，增壓裝置206與加熱裝置207連接，加熱裝置207連接至煙道201。廢水首先被送入儲水罐205。與儲水罐205連接有增壓裝置206，廢水從儲水罐205進(jìn)入增壓裝置206，并被增壓至600KPa的壓力，高于煙道內(nèi)壓力9.8KPa。隨后經(jīng)過加壓后的廢水被送入加熱裝置207中，并被加熱到130℃，此溫度高于水在煙道內(nèi)氣體壓力9.8KPa下的沸點(diǎn)99℃。而后，經(jīng)過加壓、加熱的廢水被輸送到煙道內(nèi)蒸發(fā)。在另一實施例中，儲水罐205自帶有加壓、加熱功能，廢水在儲水罐205中直接被加壓、加熱，換言之增壓裝置206和加熱裝置207與儲水罐205集成在一起。當(dāng)然儲水罐205也可以跟增壓裝置206集成在一起，然后再跟加熱裝置207連接。

更優(yōu)地，經(jīng)過加壓、加熱的廢水通過氣體輔助噴嘴208和/或純液噴嘴209霧化后輸送入煙道201內(nèi)，當(dāng)使用氣體輔助噴嘴208時，需要壓縮氣體來配合使用。當(dāng)然也可以選用現(xiàn)有技術(shù)中的其他液體霧化方法來霧化廢水。在另一實施例中，在脫硫吸收塔203下游還包括脫水裝置204，在將廢水被加壓、加熱前，對所述濕法脫硫廢水進(jìn)行脫水處理，去除廢水中的石膏。

由于壓力為600KPa廢水被霧化后突然送入壓力為9.8KPa的煙道內(nèi)，此時廢水霧滴處于過熱狀態(tài)，在煙道內(nèi)瞬間發(fā)生蒸發(fā)，水霧霧滴的一部分瞬間轉(zhuǎn)變成了飽和蒸汽。蒸發(fā)后的霧滴液體處于飽和水狀態(tài)，立即吸收煙氣中的熱量使液態(tài)水滴汽化。廢水內(nèi)的其他物質(zhì)變成固態(tài)灰分及鹽類物質(zhì)被除塵器202除去。

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