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　　脫硫廢水零排放處理系統(tǒng)主要分為預處理單元、濃縮減量單元和結晶分鹽單元。針對不同的濃縮減量技術，假設預處理單元和結晶分鹽單元都相同。

　　脫硫廢水軟化預處理環(huán)節(jié)采用Ca(OH)2+Na2CO3雙堿法，處理后的水質指標見表1。由表1可以看出：經過軟化處理后，廢水中鈣離子的質量分數(shù)小于0.005‰，鎂離子的質量分數(shù)小于0.001‰，懸浮物的質量分數(shù)小于0.001‰，可以避免下游蒸發(fā)濃縮結晶過程中結垢。

　　脫硫廢水經過預處理后，廢水中主要的無機離子為Na+、Cl-和SO42-，占溶解性總固體的比例通常大于90%。直接經蒸發(fā)濃縮處理后得到混合雜鹽。結晶雜鹽遇水易溶解，且通常含有有機物甚至重金屬，屬于固體廢棄物。因此在蒸發(fā)結晶過程中實現(xiàn)分鹽，可以提高結晶鹽的資源化效率，降低綜合處理成本。分鹽結晶實質是利用NaCl、Na2SO4等物質濃度及溶解度差異，在蒸發(fā)過程中控制合適的運行溫度和濃縮倍數(shù)來實現(xiàn)鹽的分離。

　　根據預處理后的脫硫廢水三元體系相平衡圖（Na+/Cl-、SO42--H2O）確定分鹽結晶工藝流程，如圖2所示，分為五個階段：蒸發(fā)濃縮階段、Na2SO4蒸發(fā)析晶階段（343.15 K）、Na2SO4?10H2O冷卻析晶階段（273.15 K）、NaCl蒸發(fā)析晶階段（343.15 K）、雜鹽蒸發(fā)結晶（343.15 K）。

　　為了減少結晶器的能耗，假設濃縮減量環(huán)節(jié)出口的液體中NaCl和Na2SO4濃度為對應溫度下飽和溶液的濃度。

　　1.1多效蒸發(fā)系統(tǒng)

　　多效蒸發(fā)系統(tǒng)采用三效蒸發(fā)器對脫硫廢水進行濃縮，蒸發(fā)器和物料流程采用順流流程，根據蒸發(fā)器熱源不同，設計了兩種多效蒸發(fā)流程。

　　多效蒸發(fā)系統(tǒng)的熱源可以來自電廠低壓缸抽汽，也可以采用煙氣驅動的低溫多效蒸發(fā)系統(tǒng)。圖3a為傳統(tǒng)的以生蒸汽為熱源的三效蒸發(fā)系統(tǒng)（MEE-S）流程示意圖。經過預處理的脫硫廢水分別經過一效至三效蒸發(fā)后逐級濃縮；生蒸汽（壓強：0.5 MPa，溫度：151.9℃）由一效加入，每效包括加熱器與分離器，物料與生蒸汽或者上級過來的二次蒸汽在加熱器中換熱，然后進入分離器閃蒸，形成的二次蒸汽進入下一效。最后一效的二次蒸汽通過冷凝器冷凝成液態(tài)水后匯流至二次冷凝水罐。一效至三效蒸發(fā)器壓力分別為54 kPa、39 kPa、29 kPa。

　　基于煙氣驅動的低溫三效蒸發(fā)濃縮工藝流程（MEE-G），見圖3b。約50%的多效蒸發(fā)的冷凝液，經除塵器出口低溫煙氣（132℃）加熱后，獲得90℃-97℃的飽和蒸汽作為一效蒸發(fā)器熱源。煙氣加熱器的熱量衡算，需要根據蒸發(fā)任務確定生蒸汽耗量進行計算。

　　1.2 MVR系統(tǒng)

　　對于MVR蒸發(fā)濃縮工藝來說，當處理高濃度含鹽廢水時，如果沸點升高值過大，則使得換熱器的有效傳熱溫差降低，從而造成壓縮機需要提高較高的溫度來克服沸點升高的影響，使得系統(tǒng)能耗過高。文獻認為：對于MVR蒸發(fā)系統(tǒng)，當溶液沸點升高超過15℃時，單級蒸汽壓縮機提升的二次蒸汽溫度不能維持蒸發(fā)過程中的有效傳熱溫差，需要采用二級MVR或分級壓縮系統(tǒng)。圖4給出了基于表1預處理后脫硫廢水水質特性的含鹽溶液在不同蒸發(fā)溫度下沸點升高值變化規(guī)律?？芍舭l(fā)濃縮階段沸點升高值不到10℃，因此本文采用單級MVR系統(tǒng)（MVR-S）。

　　預處理后的脫硫廢水首先在凝結水預熱器和濃縮液預熱器中進行預熱，預熱后廢水與循環(huán)液一起進入蒸發(fā)器中，蒸發(fā)壓力取29 kPa。在蒸發(fā)器內被壓縮蒸汽加熱，蒸發(fā)器產出的二次蒸汽經壓縮機壓縮至45 kPa，作為蒸發(fā)器熱源。壓縮機出口蒸汽一般為過熱蒸汽，不利于蒸發(fā)器中的換熱，因此在進入蒸發(fā)器前，引入少量冷凝水，用于消除蒸汽過熱度。與多效蒸發(fā)系統(tǒng)相比，MVR系統(tǒng)不需要二次蒸汽冷卻水系統(tǒng)。

　　1.3耦合MVR的多效蒸發(fā)系統(tǒng)

　　對于單級MVR系統(tǒng)，壓縮機處理的蒸汽量為濃縮階段需要產出的全部二次蒸汽，且廢水沸點升高值較大，因此耗功較大。降低壓縮機功率的一個可行方法是：首先在較低濃度下對進料廢水進行預濃縮，然后再經MVR進一步蒸發(fā)水分至設定濃度?？紤]到系統(tǒng)熱集成，采用兩個閃蒸罐和進料預熱器來降低系統(tǒng)能耗，設計了耦合MVR的多效蒸發(fā)系統(tǒng)（MEE-MVR），見圖6。

　　預處理后的脫硫廢水經預熱器被加熱至74℃，然后送入低壓蒸發(fā)器（60 kPa），產出的濃縮液送入高壓蒸發(fā)器（76 kPa），最終得到濃縮液送至結晶單元。設置了兩個閃蒸罐，用于回收部分蒸汽熱能。其中低壓蒸發(fā)器產出的二次蒸汽與來自閃蒸罐-2出口蒸汽混合后，經壓縮機加壓升溫后（壓縮機出口壓力155 kPa），作為高壓蒸發(fā)器蒸發(fā)熱源；然后經過閃蒸罐-1后回收部分蒸汽，與高壓蒸發(fā)器產生的二次蒸汽混合，作為低壓蒸發(fā)器的熱源。此外，進料預熱器熱源為閃蒸罐-2出口冷凝水。與單效MVR系統(tǒng)相比，壓縮機處理的蒸汽流量大大減小，盡管其壓比略有增加，但系統(tǒng)壓縮機功耗將會降低。

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