阅读说明：本技术 一种用于燃煤电厂脱硫废水浓缩减量的薄膜蒸发装置与方法 (Thin film evaporation device and method for concentration and reduction of desulfurization wastewater of coal-fired power plant ) 是由 陈彪 高强生 刘春红 叶青 冯向东 吴永法 徐浩然 黄斐鹏 张贺 徐威 于 2020-04-09 设计创作，主要内容包括：本发明涉及用于燃煤电厂脱硫废水浓缩减量的薄膜蒸发装置,包括原水泵、循环泵、冷凝水排放泵、增压风机、预热器、蒸发器和冷凝水箱；预热器进口处设有原水泵,预热器出口与蒸发器进口连接,蒸发器内上部设置喷淋盘,喷淋盘下方布置若干个薄膜物袋,喷淋盘上方布置蒸汽母管,每个薄膜物袋上部的管道与蒸汽母管连接,每个薄膜物袋下部的管道与冷凝水母管连接,冷凝水母管与冷凝水箱相通。本发明的有益效果是：本装置利用高分子薄膜作为热交换元件,发挥薄膜热交换性能好、导热系数高的特点,具有高于其他材质的热利用率；同时利用高分子薄膜蒸发系统蒸发浓缩,能最大限度的减小蒸发系统处理规模和结垢倾向。(The invention relates to a thin film evaporation device for concentration and decrement of desulfurization wastewater of a coal-fired power plant, which comprises a raw water pump, a circulating pump, a condensate water discharge pump, a booster fan, a preheater, an evaporator and a condensate water tank, wherein the raw water pump is connected with the circulating pump; the raw water pump is arranged at the inlet of the preheater, the outlet of the preheater is connected with the inlet of the evaporator, the spraying disc is arranged at the upper part in the evaporator, the film bags are arranged below the spraying disc, the steam main pipe is arranged above the spraying disc, the pipeline at the upper part of each film bag is connected with the steam main pipe, the pipeline at the lower part of each film bag is connected with the condensate water main pipe, and the condensate water main pipe is communicated with the condensate water tank. The invention has the beneficial effects that: the device utilizes the polymer film as a heat exchange element, exerts the characteristics of good heat exchange performance and high heat conductivity coefficient of the film, and has higher heat utilization rate than other materials; meanwhile, the polymer film evaporation system is used for evaporation and concentration, so that the treatment scale and the scaling tendency of the evaporation system can be reduced to the maximum extent.)

一种用于燃煤电厂脱硫废水浓缩减量的薄膜蒸发装置与方法

技术领域

本发明可用于电厂脱硫废水浓缩减量，属于电厂废水处理领域，具体涉及一种高分子薄膜蒸发工艺对电厂脱硫废水进行浓缩减量的工艺和装置。

背景技术

燃煤发电厂大规模实施烟气超低排放改造，其中采用石灰石湿法进行烟气脱硫的过程中会产生脱硫废水。脱硫废水成分复杂、水质变化大、危害大、难以处理，已成为燃煤电厂污染治理的重点。脱硫废水的水质特点主要有：PH值为4～6.5，呈酸性；悬浮物含量高，一般在10000～15000mg/L之间；含有微量的汞、铅、铬等重金属离子和砷、硒、氰化物等污染物；含有大量Ca²⁺、Mg²⁺阳离子和Cl^-、HS0₃ ^-、HC0₃ ^-等阴离子，溶解性固体总量(TDS)—般在25000～60000mg/L之间，其中氯离子含量一般在5000～20000mg/L之间。由此可见，脱硫废水具有高含盐量、高硬度、高氯离子的特征，具有较强的腐蚀性和结垢性。

随着国家环保政策对燃煤发电机组污染物排放限制日益严格和淡水资源的持续短缺，脱硫废水的零排放被提上日程。而要实现全厂废水零排放，则必须进行蒸发处理，主流的技术是通过旁路烟道蒸发或蒸发结晶装置使脱硫废水分离成水蒸气和固体废物。如果全部脱硫废水都进行蒸发，必然产生高昂的运行费用。因此，需要对脱硫废水进行减量化处理，从而降低后续蒸发固化的处理成本。

用于脱硫废水减量处理的主要工艺采用膜法和热法。膜法一般采用反渗透法，由于脱硫废水含盐量高且富含结垢性物质，采用反渗透进行浓缩减量，先必须采用双碱法进行软化，增加运行成本，且系统回收率一般在50％左右，运行压力高对膜寿命也是考验，从而增加维护成本。而热法采用蒸发工艺，一般分为单效蒸发、多效蒸发、机械蒸汽压缩蒸发系统等工艺，普遍存在易结垢、投资费用大、运行成本高的问题。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种用于燃煤电厂脱硫废水浓缩减量的薄膜蒸发装置与方法，将电厂预处理后的脱硫废水通过蒸发后减量，装置具有不易结垢、易清洗、热交换效率高等特点。

这种用于燃煤电厂脱硫废水浓缩减量的薄膜蒸发装置，包括原水泵、循环泵、冷凝水排放泵、增压风机、预热器、蒸发器和冷凝水箱；预热器进口处设有原水泵，预热器出口与蒸发器进口连接，蒸发器内上部设置喷淋盘，喷淋盘下方布置若干个薄膜物袋，喷淋盘上方布置蒸汽母管，每个薄膜物袋上部的管道与蒸汽母管连接，每个薄膜物袋下部的管道与冷凝水母管连接，冷凝水母管与冷凝水箱相通；蒸发器底部的排出口与循环泵进口连接，循环泵出口与蒸发器上部的喷淋盘连接；增压风机分别与蒸发器中部引出的管道和蒸发器内的蒸汽母管连接；冷凝水箱出口与冷凝水排放泵进口连接，冷凝水排放泵出口连接预热器。

作为优选：所述的喷淋盘上均匀分布有圆孔。

作为优选：所述的薄膜物袋是一种高分子材料袋状物，材质为PPS或PAR，薄膜物袋由两片高分子材料薄膜压制而成，其内部中空，其上下端各设有一根管道。

作为优选：所述的循环泵出口安装电导率仪。

作为优选：所述的蒸发器上部、中部和下部均布置有温度传感器和压力传感器。

作为优选：所述的蒸发器底部设置有水位计。

作为优选：所述的循环泵出口一路连接至喷淋盘，另一路连接至后续废水零排放固化系统。

这种用于燃煤电厂脱硫废水浓缩减量的薄膜蒸发装置的浓缩减量方法，包括以下步骤：

1)电厂脱硫废水经除浊并去除大部分二价结垢因子后的原液由原水泵提升进入预热器，经过预热器预热后输送至蒸发器内上部的喷淋盘，并均匀地淋到薄膜物袋外表面，同时薄膜物袋内部通入经增压风机增压后的蒸汽，原液和蒸汽之间由薄膜隔离并在薄膜表面进行热交换；

2)原液经热交换后在负压环境下蒸发形成蒸汽，蒸汽再被增压风机吸入并经压缩后增加蒸汽潜热，增压后的蒸汽注入薄膜的内侧，不断用于原液蒸发，由此建立热循环；

3)薄膜物袋内部的蒸汽经热交换后凝结成水滴，经冷凝水母管汇集后的冷凝水进入冷凝水箱，然后通过冷凝水泵排出并在排放前通过预热器用于补充原液预热；

4)蒸发器内经过薄膜物袋热交换后仍未蒸发的原液汇集在蒸发器底部，通过循环泵输送至蒸发器内上部的喷淋盘，循环蒸发。

本发明的有益效果是：

1、本装置利用高分子薄膜作为热交换元件，发挥薄膜热交换性能好、导热系数高的特点，具有高于其他材质的热利用率；同时利用高分子薄膜蒸发系统蒸发浓缩，能最大限度的减小蒸发系统处理规模和结垢倾向。

2、本装置不易发生结垢和腐蚀，且易清洗，节省了投资，显著降低了废水运行成本，实现脱硫废水浓缩减量的同时有效降低了电厂废水零排放的成本。

附图说明

图1为用于燃煤电厂脱硫废水浓缩减量的薄膜蒸发装置工艺流程图。

附图标记说明：原水泵1、循环泵2、冷凝水排放泵3、增压风机4、预热器5、蒸发器6、冷凝水箱7、电导率仪8。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步描述。下述实施例的说明只是用于帮助理解本发明。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

本专利是一种适合电厂石灰石湿法脱硫产生的脱硫废水的浓缩减量装置，其结构包括：原水泵1、循环泵2、冷凝水排放泵3、增压风机4、预热器5、蒸发器6、冷凝水箱7。蒸发器6为本装置核心部件，蒸发器6上部设置喷淋盘，将蒸发器分割成上下两部分，喷淋盘下方布置若干薄膜物袋，喷淋盘上方布置蒸汽母管，每个薄膜物袋上部的管道与蒸汽母管连接，每个薄膜物袋下部的管道与冷凝水母管连接，冷凝水母管与冷凝水箱7相通。蒸发器6底部的排出口与循环泵2进口连接，循环泵2出口与蒸发器6上部的喷淋盘连接，将底部原液打至上部喷淋盘，喷淋盘的作用是使喷淋下来的原液能均匀地淋到薄膜物袋外表面。增压风机4分别与蒸发器6中部引出的管道和蒸发器6内的蒸汽母管连接。冷凝水箱7出口与冷凝水排放泵3进口连接，冷凝水排放泵3出口与预热器5进口连接，利用冷凝水余热对原水泵1打过来的原液进行预热，冷凝水排放至脱硫水箱回用。

所述的喷淋盘上均布直径很小的圆孔，使水能均匀的喷淋至下方薄膜物袋的外表面。

所述的薄膜物袋是一种高分子材料袋状物，材质为PPS或PAR，薄膜物袋由两片高分子材料薄膜压制而成，内部中空，上下端各有一根管道相通且连接紧密、严密不漏。若干个薄膜物袋组成薄膜物袋模块，一组或多组薄膜物袋模块安装在卧式圆柱形容器(即蒸发器6)中，可根据处理水量大小选择数量及大小。

蒸发器由于采用薄膜物袋，具有换热系数高、热交换充分的特点，并且表面光洁，不容易附着，故不易结垢，而高分子薄膜的耐腐蚀性能，使其具有耐腐蚀、易清洗的特点。同时由于增压风机对蒸发器内部蒸汽的抽吸作用，可造成薄膜物袋的不停摆动，也是其不易结垢的原因之一。

所述的循环泵2出口安装电导率仪8，用以控制蒸发器内部原液浓缩倍率，在达到一定的电导率80000-90000μS/cm后排放至后续废水零排放蒸干系统。

所述的增压风机4使蒸发器6内部成为微负压环境，将原液经过薄膜物袋热交换后产生的蒸汽吸入增压风机4，通过增压风机4加压和升温后进入薄膜物袋内侧作为热交换的蒸汽热源，蒸发器6工作温度维持在55-60℃，通过增压风机抽吸维持蒸发器内部微负压，其内部工作压力：-0.85K Pa～-0.75K Pa，增压风机出口与蒸发器内部温差:2-3℃。

预热蒸汽主要用于装置启动时对装置进行预热，等产生蒸汽后主要依靠自身蒸汽进行循环利用。

蒸发器6内的蒸汽管道主要用于启动时系统的预热及正常运行时少量补充。

所述的蒸发器6上部、中部、下部均布置有温度传感器和压力传感器，用于监控蒸发器内部温度和压力。

所述的蒸发器6底部设置水位计，用以监视水位，过高的水位会影响薄膜物袋的正常换热。

所述的循环泵2出口一路与上部喷淋盘连接，另一路排放至后续废水零排放固化系统。

经过蒸发器浓缩减量后，水量可减少1/4，可大幅减少后续废水零排放的运行成本。

所述的用于燃煤电厂脱硫废水浓缩减量的薄膜蒸发装置的浓缩减量方法，包括以下步骤：

1)电厂脱硫废水经除浊并去除大部分二价结垢因子后的原液由原水泵1提升进入预热器5，经过预热器5预热后输送至蒸发器6内上部的喷淋盘，并均匀地淋到薄膜物袋外表面，同时薄膜物袋内部通入经增压风机4增压后的蒸汽，原液和蒸汽之间由薄膜隔离并在薄膜表面进行热交换；

2)原液经热交换后在负压环境下蒸发形成蒸汽，蒸汽再被增压风机4吸入并经压缩后增加蒸汽潜热，增压后的蒸汽注入薄膜的内侧，不断用于原液蒸发，由此建立热循环；

3)薄膜物袋内部的蒸汽经热交换后凝结成水滴，经冷凝水母管汇集后的冷凝水进入冷凝水箱7，然后通过冷凝水泵3排出并在排放前通过预热器5用于补充原液预热；

4)蒸发器6内经过薄膜物袋热交换后仍未蒸发的原液汇集在蒸发器6底部，通过循环泵2输送至蒸发器6内上部的喷淋盘，循环蒸发。