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由于一些脱硫废水中钙镁离子含量很高,软化过程中所需的药剂需求量巨大,成本极高。有的美国公司开始研发在进行部分软化(只去除镁离子保留钙离子)和不进行软化的情况下如何做到蒸发结晶的稳定性和经济性。
蒸发器(Evaporator):也叫溶液浓缩器(BrineConcentrator)。蒸发器就是利用蒸汽或机械蒸汽再压缩(MechanicalVaporRecompression-MVR)的方式,将经过预处理过的脱硫废水加热至沸腾,使部分水汽化并通过冷却系统移除,从而达到脱硫废水的浓缩。目前欧美应用于脱硫废水的蒸发器主要是立管降膜式蒸发器(Falling-film evaporator),立管采用很薄的抗腐蚀能力很强的钛合金制作。蒸发器有单效和多效强制循环蒸汽蒸发器,强制循环机械蒸汽再压缩(MVR)蒸发器等。蒸发器蒸发单位废水所消耗的能量要远小于单效结晶器。
对一些含盐量比较少的脱硫废水,也可以在软化过程后面和蒸发器前端加装反渗透膜或正渗透膜来提高待处理废水的浓度。这样的选择是基于膜浓缩废水的成本低于蒸发器浓缩废水的成本。如果脱硫废水本身的TDS浓度就很高(>50,000ppm)的话,膜处理的成本就会大幅提高,运行的稳定性也不会有保障。
结晶器(Crystallizer):经过蒸发器浓缩后的溶液进入结晶器。结晶器利用蒸汽或机械蒸汽再压缩(MVR)的方式,继续加热浓缩液并产生结晶。含有晶体的浓缩液经过脱水装置将晶体分离出来,浓缩液回到结晶器继续参与结晶过程。
由于欧美很多已建成电厂的蒸汽循环系统已经处于平衡或接近平衡状态,加装脱硫废水蒸发结晶装置可能得不到足够的蒸汽供应,因此大部分欧美电厂采用强制循环机械蒸汽再压缩技术驱动蒸发器和结晶器。
图9 脱硫废水的蒸发器,结晶器,脱水装置(意大利ENEL Brindisi电厂)
根据预处理过程,蒸发器和结晶器的组成又可以细分为以下几种方式【8】:
1. 物化法预处理加蒸发器;
2. 物化法预处理+软化+蒸发器+结晶器;
3. 物化法预处理+部分软化+蒸发器+结晶器;
4. 物化法预处理+蒸发器+结晶器;
5. 物化法预处理+软化+多效结晶器。
目前应用在燃煤电厂脱硫废水处理的蒸发结晶装置主要分布在意大利,美国,中国,南非和日本。在德国,荷兰有一些垃圾焚烧电厂采用多效(一般为三效)蒸发结晶装置处理脱硫废水。在美国为脱硫废水提供蒸发结晶技术的主要厂家有Aquatech、HPD、GE和GEA。
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