在线除垢处理脱硫废水的浓缩系统及其工艺的制作方法

本发明涉及火电厂脱硫废水处理领域，特别是涉及一种在线除垢处理脱硫废水的浓缩系统及其工艺。

背景技术：

脱硫废水作为电厂的末端废水，其成分复杂、悬浮物含量高、硬度大、氯离子含量高、水质呈弱酸性，处理难度大，是实现废水零排放的难点。目前常用的脱硫废水处理技术主要有膜浓缩技术和热浓缩技术。

膜浓缩是将膜分离产生的浓水再进行蒸发结晶，可以有效降低蒸发处理负荷和节约处理成本。但是膜处理对进水水质要求高，必须对废水进行软化处理，预处理需要消耗大量的药剂，且运行控制复杂，膜容易受污染，运行成本昂贵。

热浓缩技术又包括蒸汽机械再压缩技术(mvr)和多效蒸发技术(med)，其中：

蒸汽机械再压缩技术，是将二次蒸汽经压缩机绝热压缩后，温度、压力升高，送入蒸发器作为加热蒸汽，虽将二次蒸汽的潜热加以利用，减少了蒸汽消耗量，但做功过程消耗大量的电能，不适用电厂。

多效蒸发技术，由多个相互串联的蒸发器组成，第一效产生的蒸汽作为第二效蒸发器的加热介质，得以再次利用。但是由于脱硫废水中氯离子、硫酸根离子、钙镁离子、重金属离子浓度高的特点，该技术加热部分换热器极易腐蚀和结垢，不能长期稳定运行，同时蒸发设备雾化效率低，设备能耗大。针对换热器结垢问题，有人提出加装换热器除垢装置，但运行效果不佳，不能实现在线除垢或者能实现在线除垢，但是每根换热管单独控制，控制系统复杂，设备故障率高。

因此，现阶段的脱硫废水零排放工艺急需解决加热设备结垢处理问题以及蒸发设备蒸发效率低的问题。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种运行稳定、除垢效果好、蒸发效率高的在线除垢处理脱硫废水的浓缩系统及其工艺。

本发明在线除垢处理脱硫废水的浓缩系统，其中，包括原水过滤器、加热器、蒸发器、缓冲罐、循环过滤装置、浓水箱和凝结水箱，原水过滤器的排液口分别与浓水箱的进液口和蒸发器的进液口连通，蒸发器的出液口与加热器的进液口连通，加热器的出液口与蒸发器的进液口连通，加热器中通入加热蒸汽，加热器的冷凝水出口与凝结水箱的冷凝水进口连通，蒸发器的清洗口与浓水箱的进液口连通，在蒸发器与浓水箱之间设置有循环过滤装置。

本发明在线除垢处理脱硫废水的浓缩系统，其中所述蒸发器外部设置有对浓缩液浓度进行检测的电导仪。

本发明在线除垢处理脱硫废水的浓缩系统，其中所述加热器包括第一壳体、液压装置、安装框架、螺旋片和多根换热管，第一壳体上开设有进液口和出液口，第一壳体的内部设置有安装框架，安装框架与液压装置连接，各换热管内安装有一组螺旋片，螺旋片与安装框架连接，螺旋片的边缘与各换热管的内侧壁接触。

本发明在线除垢处理脱硫废水的浓缩系统，其中所述蒸发器包括第二壳体和布水装置，第二壳体上开设有进液口和出液口，布水装置设置在第二壳体内部，布水装置与第二壳体上的进液口连接，布水装置上设置有若干个喷嘴。

本发明在线除垢处理脱硫废水的浓缩系统，其中所述第二壳体内部还设置有活动托盘除垢装置，活动托盘除垢装置包括支撑柱、浮球、固定托盘和多个移动托盘，支撑柱顶端固定，固定托盘与支撑柱固定连接，各移动托盘分别套设在支撑柱上并与支撑柱滑动连接，固定托盘的边缘与其相邻的移动托盘的边缘之间通过滤布连接，相邻的移动托盘的边缘之间通过滤布连接，固定托盘与其相邻的移动托盘之间的距离小于滤布的长度，相邻的移动托盘之间的距离小于滤布的长度，浮球设置在最底端的移动托盘下方。

本发明在线除垢处理脱硫废水的浓缩系统，其中所述脱硫废水的浓缩系统还包括板框压滤机，板框压滤机与浓水箱的排渣口连接。

本发明在线除垢处理脱硫废水的浓缩系统，其中所述加热器包括一效加热器和二效加热器，蒸发器包括一效蒸发器和二效蒸发器，缓冲罐包括一效缓冲罐和二效缓冲罐，循环过滤装置包括一效循环过滤装置和二效循环过滤装置，原水过滤器的排液口分别与一效蒸发器的进液口和二效蒸发器的进液口连通，一效蒸发器的出液口与一效加热器的进液口连通，一效蒸发器的蒸汽出口与二效加热器的蒸汽进口连通，一效加热器的出液口与一效蒸发器的进液口连通，二效加热器的出液口与二效蒸发器的进液口连通，二效蒸发器的出液口与二效加热器的进液口连通，二效加热器的冷凝水出口与凝结水箱的冷凝水进口连通，在二效加热器与凝结水箱之间依次设置有一效缓冲罐和一效凝结水泵，二效蒸发器的蒸汽出口与凝结水箱的冷凝水进口连通，在二效蒸发器与凝结水箱之间依次设置有冷凝器、二效缓冲罐和二效凝结水泵，一效蒸发器的清洗口与浓水箱的进液口连通，在一效蒸发器与浓水箱之间设置有一效循环过滤装置，二效蒸发器的清洗口与浓水箱的进液口连通，在二效蒸发器与浓水箱之间设置有二效循环过滤装置。

本发明在线除垢处理脱硫废水的浓缩系统，其中所述一效蒸发器3与一效加热器之间设置有循环泵，二效蒸发器与二效加热器之间设置有循环泵。

本发明在线除垢处理脱硫废水的浓缩系统，其中所述一效缓冲罐和二效缓冲罐分别与真空系统连接。

本发明在线除垢处理脱硫废水的浓缩工艺，其中，包括如下步骤，

步骤1：对原水进行过滤和预热处理；

步骤2：对预热后的原水进行蒸发处理；

步骤3：对蒸发后的蒸汽进行冷凝处理；

步骤4：对加热器进行除垢处理；

步骤5：对蒸发器进行除垢处理；

步骤6：过滤后的浓水重新进行过滤处理，过滤后的沉淀外运处理。

本发明在线除垢处理脱硫废水的浓缩系统及其工艺与现有技术不同之处在于：本发明经过预处理的脱硫废水经过原水过滤器的过滤和加热器的预热后，通过蒸发器进行蒸发处理，蒸发后的二次蒸气经过冷凝后进入凝结水箱，蒸发器中的浓缩液返回到浓水箱中，浓水箱中的上清液重新通入原水过滤器中进行过滤处理，浓水箱中的沉淀对外排出，整个系统结构紧凑，稳定高效，达到了脱硫废水的零排放。加热器和蒸发器内部都分别设置有除垢装置，定时对加热器和蒸发器内部进行清洁，结构简单、除垢效果好、延长设备的使用寿命。结合硫酸钙结垢的机理和特性，对蒸发器内部温度进行控制，减少硫酸钙硬垢的生成，确保系统能够长周期稳定运行。

下面结合附图对本发明在线除垢处理脱硫废水的浓缩系统及其工艺作进一步说明。

附图说明

图1为本发明在线除垢处理脱硫废水的浓缩系统的结构示意图；

图2为本发明在线除垢处理脱硫废水的浓缩系统中加热器的正视剖视图；

图3为本发明在线除垢处理脱硫废水的浓缩系统中蒸发器的正视透视图；

图4为蒸发器中活动托盘除垢装置的正视图；

图5为蒸发器中活动托盘除垢装置的立体图。

具体实施方式

如图1所示，为本发明在线除垢处理脱硫废水的浓缩系统的结构示意图，包括原水过滤器1、一效加热器2、二效加热器4、一效蒸发器3、二效蒸发器5、冷凝器10、一效缓冲罐8、二效缓冲罐11、一效循环过滤装置6、二效循环过滤装置7、浓水箱15、凝结水箱13、真空系统14和板框压滤机16。原水(经过预处理的脱硫废水)从原水过滤器1的进液口进入到原水过滤器1中，原水过滤器1的排液口分别与浓水箱15的进液口、一效蒸发器3的进液口3和二效蒸发器5的进液口连通，浓水箱15的排液口与原水过滤器1的进液口连通，浓水箱15的排渣口与板框压滤机16连接。一效加热器2的出液口与一效蒸发器3的进液口连通，一效加热器2中通入加热蒸汽。一效蒸发器3的出液口与一效加热器2的进液口连通，一效蒸发器3与一效加热器2之间设置有循环泵；一效蒸发器3的蒸汽出口与二效加热器4的蒸汽进口连通。二效加热器4的出液口与二效蒸发器5的进液口连通，二效蒸发器5的出液口与二效加热器4的进液口连通，二效蒸发器5与二效加热器4之间设置有循环泵。二效加热器4的冷凝水出口与凝结水箱13的冷凝水进口连通，在二效加热器4与凝结水箱13之间依次设置有一效缓冲罐8和一效凝结水泵9，二效蒸发器5的蒸汽出口与凝结水箱13的冷凝水进口连通，在二效蒸发器5与凝结水箱13之间依次设置有冷凝器10、二效缓冲罐11和二效凝结水泵12，冷凝器10外接冷却水系统。一效缓冲罐8和二效缓冲罐11分别与真空系统14连接，真空系统14用于对一效缓冲罐8和二效缓冲罐11内部的真空度进行调节。一效蒸发器3的清洗口与浓水箱15的进液口连通，在一效蒸发器3与浓水箱15之间设置有一效循环过滤装置6，二效蒸发器5的清洗口与浓水箱15的进液口连通，在二效蒸发器5与浓水箱15之间设置有二效循环过滤装置7。

本发明的一个实施例中第一蒸发器3和第二蒸发器5外部设置有电导仪，通过电导仪对第一蒸发器3和第二蒸发器5内部的浓缩液进行检测，当浓缩液的浓度大于预设阈值时，对第一蒸发器3和第二蒸发器5中的浓缩液进行排出。

本发明的另一个实施例中第一蒸发器3和第二蒸发器5内投加有晶种，晶种的投加量为20g/l。

如图2所述，为本发明在线除垢处理脱硫废水的浓缩系统中加热器的正视剖视图，加热器包括第一壳体29、液压装置17、安装框架18、螺旋片20和多根换热管19。第一壳体29的下部开设有进液口，第一壳体29的上部开设有出液口，第一壳体29上方设置有液压装置17，第一壳体29的内部设置有安装框架18，液压装置17与安装框架18的顶面连接，安装框架18底面的中间位置沿竖直方向设置有螺旋片20，安装框架18底面上还设置有多根换热管19，各换热管19内安装有一组螺旋片20，螺旋片20与安装框架18连接，螺旋片20的边缘与各换热管19的内侧壁接触。

加热器在工作之前，预先对液压装置17设置工作温度点，当换热管19内壁与外壁的温差在5℃至20℃的范围内时，液压装置17进行工作，液压装置17推动安装框架18上下移动，安装框架18带动螺旋片20上下移动，从而对第一壳体29内壁上的结垢进行清除，实现在线除垢。

如图3所示，为本发明在线除垢处理脱硫废水的浓缩系统中蒸发器的正视透视图，蒸发器包括第二壳体27、布水装置28和活动托盘除垢装置26，第二壳体27上部开设有进液口，第二壳体27下部开设有出液口，第二壳体27内部设置有布水装置28和活动托盘除垢装置26，布水装置28位于活动托盘除垢装置26上方，布水装置28与第二壳体27上的进液口连接，布水装置28上设置有环形管路，环形管路上均匀设置有若干个喷嘴，喷嘴喷出的雾化面覆盖第二壳体27内部的整个横截面。

如图4、图5所示，为蒸发器中的活动托盘除垢装置，活动托盘除垢装置26包括第一托盘21、第二托盘22、第三托盘23、支撑柱24和浮球25。支撑柱24顶端固定在布水装置28底面上，第一托盘21、第二托盘22和第三托盘23的中间位置都套设在支撑柱24上，第一托盘21与支撑柱24固定连接，第二托盘22和第三托盘23与支撑柱24滑动连接，第一托盘21与第二托盘22之间的距离为50厘米，第二托盘22与第三托盘23之间的距离为50厘米，第一托盘21的边缘与第二托盘22的边缘之间通过滤布连接，第二托盘22的边缘与第三托盘23的边缘通过滤布连接，滤布的长度为70厘米，浮球25设置在第三托盘23下方。

蒸发器中的布水装置28在工作过程中，将进入环形管路的水汽进行雾化，保证雾化后完全蒸发，第二壳体27内部设置为负压状态，绝对压力为20kpa至50kpa，雾化后的液滴能够迅速蒸发，蒸发后的二次蒸汽通过冷凝器10冷凝后，实现蒸发浓缩减量化。

蒸发器中的活动托盘除垢装置26在正常工作过程中，浮球25处于低液位状态，脱硫废水停止进水时，加大反冲洗进水，浮球25随着水位的上升将第二托盘22和第三托盘23向上抬升，随后将进水排出浮球25下移。浮球25随水位上下移动过程中滤布受到反复挤压，滤布上结垢脱落掉到第二壳体27内部的底面上，并通过循环过滤装置将结垢对外进行清理，保证蒸发系统的安全稳定运行。

本发明在线除垢处理脱硫废水的浓缩工艺，包括如下步骤：

步骤s1：原水(经过预处理的脱硫废水)通过原水过滤器1过滤后，进行预热，预热温度达到60℃后分别通入一效蒸发器3和二效蒸发器5，第一蒸发器3内部的温度为75℃，第二蒸发器5内部的温度为65℃；

步骤s2：电厂的低压饱和的加热蒸汽通入一效加热器2进行预热，降温后的蒸汽凝液对外排出；

步骤s3：一效蒸发器3中的脱硫废水经循环泵泵入一效加热器2中，一效加热器2将脱硫废水加热到80℃后，再返回一效蒸发器3中进行闪蒸，一效蒸发器3排出的蒸汽可作为热源进入到二效加热器4中；

步骤s4：一效蒸发器3排出的蒸汽冷凝后进入一效缓冲罐8，一效缓冲罐8中的凝液通过一效凝结泵9排出到凝结水箱13中，通过真空系统14对一效缓冲罐8内部的真空度进行控制；

步骤s5：二效蒸发器5中的脱硫废水经循环泵泵入二效加热器4中，二效加热器4将脱硫废水加热到70℃后，再返回二效蒸发器5中进行闪蒸，二效蒸发器5排出的蒸汽排入冷凝器10中冷凝；

步骤s6：冷凝器10排出的蒸汽冷凝液进入二效缓冲罐11，二效缓冲罐11中的凝液通过二效凝结泵12排出到凝结水箱13中，通过真空系统14对二效缓冲罐11内部的真空度进行控制；

步骤s7：换热管19内壁与外壁的温差在5℃至20℃的范围内时，液压装置17推动安装框架18上下移动，安装框架18带动螺旋片20上下移动，从而对换热管19内壁上的结垢进行清除；

步骤s8：浮球25随水位上下移动过程中滤布受到反复挤压，滤布上结垢脱落掉到第二壳体27内部的底面上，并通过循环过滤装置将结垢对外进行清理；

步骤s9：原水过滤器1的压差值达到预设的30kpa至70kpa时，对原水过滤器1进行反冲洗；

步骤s10：原水过滤器1过滤后的浓水和反冲洗水通入浓水箱15，浓水箱15中的上清液返回原水过滤器1重新利用，浓水箱15中的沉淀通过板框式压滤机16压制成泥饼外运处理。

本发明在线除垢处理脱硫废水的浓缩系统及其工艺，经过预处理的脱硫废水经过原水过滤器1的过滤后，通过蒸发器和加热器中进行蒸发处理，蒸发后的二次蒸气经过冷凝后进入凝结水箱13，蒸发器中的浓缩液返回到浓水箱15中，浓水箱15中的上清液重新通入原水过滤器1中进行过滤处理，浓水箱15中的沉淀对外排出，整个系统结构紧凑，稳定高效，达到了脱硫废水的零排放。加热器和蒸发器内部都分别设置有除垢装置，定时对加热器和蒸发器内部进行清洁，结构简单、除垢效果好、延长设备的使用寿命。结合硫酸钙结垢的机理和特性，控制一效蒸发器3内部温度为75℃，二效蒸发器5内部温度为65℃，保证脱硫废水温度在82℃以下，减少硫酸钙硬垢的生成，确保系统能够长周期稳定运行。本发明与现有技术相比，运行稳定、除垢效果好、维护成本低，与现有技术相比具有明显的优点。

以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计思想的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。