公布日：2022.04.15
申請日：2022.01.14
分類號(hào)：C02F1/16(2006.01)I;C02F1/04(2006.01)I;F23J15/06(2006.01)I;C02F101/10(2006.01)N;C02F103/16(2006.01)N
摘要
本發(fā)明涉及高鹽廢水處理領(lǐng)域，公開了一種利用廢熱的蒸發(fā)濃縮高鹽廢水系統(tǒng)及其使用方法，該系統(tǒng)包括蒸發(fā)單元和用于與蒸發(fā)單元換熱的換熱單元，換熱單元包括前端換熱器和備用蒸汽管道，前端換熱器型式為煙道換熱器或者管式換熱器，前端換熱器與蒸發(fā)單元之間連通有換熱管道，備用蒸汽系統(tǒng)與換熱管道連通，且換熱管道與備用蒸汽管道上均設(shè)置有閥門。本技術(shù)方案以煙氣換熱器或者水-水換熱的管式換熱器任選其一作為主熱源，采用電廠高溫蒸汽作為備用熱源，與主要熱源進(jìn)行配合使用，設(shè)立可切換組合的雙熱源系統(tǒng)。根據(jù)現(xiàn)場的實(shí)際情況，若現(xiàn)場不具備煙氣換熱的條件，則選用管式換熱器換熱，熱源選擇靈活，能夠保證系統(tǒng)對高鹽廢水的有效處理。
權(quán)利要求書
1.一種利用廢熱的蒸發(fā)濃縮高鹽廢水系統(tǒng)，其特征在于：包括蒸發(fā)單元和用于與蒸發(fā)單元換熱的換熱單元，所述換熱單元包括前端換熱器和備用蒸汽管道，前端換熱器為煙道換熱器或者管式換熱器，前端換熱器與蒸發(fā)單元之間連通有換熱管道，備用蒸汽管道與換熱管道連通，且換熱管道與備用蒸汽管道上均設(shè)置有閥門。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用廢熱的蒸發(fā)濃縮高鹽廢水系統(tǒng)，其特征在于：所述蒸發(fā)單元包括至少一組蒸發(fā)組件，蒸發(fā)組件包括管道連接成環(huán)的分離器、循環(huán)泵和換熱器，循環(huán)泵設(shè)置在分離器與換熱器之間，換熱器與換熱單元連通。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種利用廢熱的蒸發(fā)濃縮高鹽廢水系統(tǒng)，其特征在于：所述蒸發(fā)單元包括管道連接的三組蒸發(fā)組件，包括沿高鹽廢水流動(dòng)方向依次設(shè)置的一級(jí)蒸發(fā)組件、二級(jí)蒸發(fā)組件和三級(jí)蒸發(fā)組件；上一級(jí)分離器的蒸汽出口與下一級(jí)換熱器管道連接，上一級(jí)分離器的濃縮液出口與下一級(jí)分離器的廢水入口管道連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種利用廢熱的蒸發(fā)濃縮高鹽廢水系統(tǒng)，其特征在于：所述一級(jí)蒸發(fā)組件的換熱器連通有首端冷凝單元，二級(jí)蒸發(fā)組件的換熱器與三級(jí)蒸發(fā)組件的換熱器連通有尾端冷凝單元。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種利用廢熱的蒸發(fā)濃縮高鹽廢水系統(tǒng)，其特征在于：所述首端冷凝單元包括首端冷凝器、首端氣液分離器、首端冷凝罐；尾端冷凝單元包括尾端冷凝器、尾端氣液分離器、尾端冷凝罐；所述首端氣液分離器與尾端氣液分離器均連接有真空泵。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種利用廢熱的蒸發(fā)濃縮高鹽廢水系統(tǒng)，其特征在于：所述尾端冷凝罐與二級(jí)蒸發(fā)組件的換熱器、三級(jí)蒸發(fā)組件的換熱器的連通管道上均設(shè)置有手動(dòng)閥。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種利用廢熱的蒸發(fā)濃縮高鹽廢水系統(tǒng)，其特征在于：所述三級(jí)蒸發(fā)組件的分離器連接有高溫?zé)煔飧稍飭卧�，高溫�(zé)煔飧稍飭卧ǜ稍锼⒏邷責(zé)煔夤艿篮凸苁匠龎m器，干燥塔內(nèi)設(shè)置有霧化組件，高溫?zé)煔夤艿琅c干燥塔連通；干燥塔與三級(jí)蒸發(fā)組件的分離器之間設(shè)置有增稠器和濃液箱。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種利用廢熱的蒸發(fā)濃縮高鹽廢水系統(tǒng)，其特征在于：所述濃液箱連通有濃液輸送回路，濃液輸送回路與干燥塔之間連通有濃液輸送管道，濃液輸送回路的管徑大于濃液輸送管道的管徑，濃液輸送回路上設(shè)置有輸送泵。
9.一種利用廢熱的蒸發(fā)濃縮高鹽廢水系統(tǒng)的使用方法，其特征在于，包括如下步驟：步驟I、均質(zhì)：將暫存在廢水緩沖池內(nèi)的高鹽廢水?dāng)嚢杈|(zhì)；步驟II、多效蒸發(fā)濃縮：將攪拌后的高鹽廢水泵入蒸發(fā)單元內(nèi)進(jìn)行多級(jí)濃縮，蒸發(fā)單元連接有換熱單元，換熱單元包括前端換熱器和備用蒸汽管道，前端換熱器為煙道換熱器或者管式換熱器；步驟III、霧化干燥：濃縮后的廢水經(jīng)增稠器破壞真空度后，輸送到干燥塔內(nèi)經(jīng)霧化成霧滴，霧滴與高溫?zé)煔庠诟稍锼䞍?nèi)混合，進(jìn)行干燥；步驟IV、除塵：干燥后的灰渣經(jīng)除塵后收集，除塵后的煙氣進(jìn)入煙氣系統(tǒng)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種利用廢熱的蒸發(fā)濃縮高鹽廢水系統(tǒng)的使用方法，其特征在于：步驟III中，干燥塔的煙氣進(jìn)口溫度為300-400℃，煙氣出口溫度為100-150℃。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明意在提供一種利用廢熱的蒸發(fā)濃縮高鹽廢水系統(tǒng)及其使用方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中的在對高鹽廢水處理時(shí)，換熱部分僅采用低溫?zé)煔庾鳛闊嵩�，�?dāng)處理系統(tǒng)不具備低溫?zé)煔馐褂脳l件時(shí)，無法實(shí)現(xiàn)蒸發(fā)濃縮的問題。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：一種利用廢熱的蒸發(fā)濃縮高鹽廢水系統(tǒng)，包括蒸發(fā)單元和用于與蒸發(fā)單元換熱的換熱單元，換熱單元包括前端換熱器和備用蒸汽管道，前端換熱器為煙道換熱器或者管式換熱器，前端換熱器與蒸發(fā)單元之間連通有換熱管道，備用蒸汽管道與換熱管道連通，且換熱管道與備用蒸汽管道上均設(shè)置有閥門。
本方案的原理及優(yōu)點(diǎn)是：實(shí)際應(yīng)用時(shí)，在高鹽廢水的處理系統(tǒng)中，通過蒸發(fā)單元實(shí)現(xiàn)對高鹽廢水的濃縮處理，換熱單元為蒸發(fā)單元提供初始熱源。本技術(shù)方案中，不同于現(xiàn)有技術(shù)的以單一的低溫?zé)煔庾鳛闊嵩�，而是以煙氣換熱器和水-水換熱的管式換熱器(并聯(lián)設(shè)置)任選其一作為主要熱源，采用電廠高溫蒸汽作為備用熱源，與主要熱源進(jìn)行配合使用，設(shè)立可切換組合的雙熱源系統(tǒng)。根據(jù)現(xiàn)場的實(shí)際情況，若現(xiàn)場不具備煙氣換熱的條件，則采用管式換熱器作為主熱源。本技術(shù)方案熱源切換靈活，在系統(tǒng)不具備低溫?zé)煔馐褂脳l件時(shí)，使用管式換熱器，為廢水的多效蒸發(fā)系統(tǒng)提供熱源，從而實(shí)現(xiàn)對高鹽廢水的連續(xù)熱交換，保證系統(tǒng)連續(xù)、穩(wěn)定運(yùn)行，同時(shí)保證系統(tǒng)對高鹽廢水的處理效率。
優(yōu)選的，作為一種改進(jìn)，蒸發(fā)單元包括至少一組蒸發(fā)組件，蒸發(fā)組件包括管道連接成環(huán)的分離器、循環(huán)泵和換熱器，循環(huán)泵設(shè)置在分離器與換熱器之間，換熱器與換熱單元連通。
本技術(shù)方案中，高鹽廢水在蒸發(fā)單元內(nèi)實(shí)現(xiàn)蒸發(fā)濃縮，高鹽廢水首先被泵入分離器內(nèi)，并由循環(huán)泵泵至換熱器內(nèi)通過與前端換熱單元產(chǎn)生的蒸汽實(shí)現(xiàn)熱交換，熱交換后的廢水送至分離器內(nèi)蒸發(fā)出水蒸氣，實(shí)現(xiàn)濃縮。
優(yōu)選的，作為一種改進(jìn)，蒸發(fā)單元包括管道連接的三組蒸發(fā)組件，包括沿高鹽廢水流動(dòng)方向依次設(shè)置的一級(jí)蒸發(fā)組件、二級(jí)蒸發(fā)組件和三級(jí)蒸發(fā)組件；上一級(jí)分離器的蒸汽出口與下一級(jí)換熱器管道連接，上一級(jí)分離器的濃縮液出口與下一級(jí)分離器的廢水入口管道連接。
本技術(shù)方案中，通過將蒸發(fā)單元設(shè)置成三級(jí)蒸發(fā)組件依次連通的形式，便于充分利用進(jìn)入蒸發(fā)單元的熱量，實(shí)現(xiàn)高鹽廢水的逐級(jí)換熱，提高能源利用率，且整個(gè)蒸發(fā)過程無外部熱量輸入，降低了系統(tǒng)能耗。
優(yōu)選的，作為一種改進(jìn)，一級(jí)蒸發(fā)組件的換熱器連通有首端冷凝單元，二級(jí)蒸發(fā)組件的換熱器與三級(jí)蒸發(fā)組件的換熱器連通有尾端冷凝單元。
本技術(shù)方案中，被一級(jí)蒸發(fā)組件蒸發(fā)出來的蒸汽通過首端冷凝單元進(jìn)行冷卻，被三級(jí)蒸發(fā)組件蒸發(fā)出來的水蒸氣通過尾端冷凝單元進(jìn)行冷卻，經(jīng)過二級(jí)、三級(jí)蒸發(fā)器換熱后的冷卻水也儲(chǔ)存在尾端冷凝單元內(nèi)。冷凝后的除鹽水可實(shí)現(xiàn)回收利用，實(shí)現(xiàn)了水資源的循環(huán)使用。
優(yōu)選的，作為一種改進(jìn)，首端冷凝單元包括首端冷凝器、首端氣液分離器、首端冷凝罐；尾端冷凝單元包括尾端冷凝器、尾端氣液分離器、尾端冷凝罐；首端氣液分離器與尾端氣液分離器均連接有真空泵。
本技術(shù)方案中，經(jīng)蒸發(fā)單元多效蒸發(fā)出來的水蒸氣在冷凝器內(nèi)被冷凝后，經(jīng)氣液分離器分離后，液體部分進(jìn)入冷凝罐內(nèi)暫存?zhèn)溆�，氣體部分被真空泵泵出，實(shí)現(xiàn)了氣液分離，便于后期資源化處理及利用。
優(yōu)選的，作為一種改進(jìn)，尾端冷凝罐與二級(jí)蒸發(fā)組件的換熱器、三級(jí)蒸發(fā)組件的換熱器的連通管道上均設(shè)置有手動(dòng)閥。
本技術(shù)方案中，通過設(shè)置手動(dòng)閥，根據(jù)系統(tǒng)(分離器、冷凝罐)壓力計(jì)、溫度計(jì)及液位計(jì)的顯示結(jié)果，當(dāng)觀察到系統(tǒng)異常時(shí)，能夠通過調(diào)節(jié)手動(dòng)閥的閥門開度快速調(diào)節(jié)真空度，在完成廢水換熱蒸發(fā)濃縮的同時(shí)維持系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，避免系統(tǒng)因外界環(huán)境波動(dòng)影響廢水處理結(jié)果。
優(yōu)選的，作為一種改進(jìn)，三級(jí)蒸發(fā)組件的分離器連接有高溫?zé)煔飧稍飭卧邷責(zé)煔飧稍飭卧ǜ稍锼�、高溫�(zé)煔夤艿篮凸苁匠龎m器，干燥塔內(nèi)設(shè)置有霧化組件，高溫?zé)煔夤艿琅c干燥塔連通；干燥塔與三級(jí)蒸發(fā)組件的分離器之間設(shè)置有增稠器和濃液箱。
本技術(shù)方案中，經(jīng)過蒸發(fā)單元蒸發(fā)濃縮后的廢水會(huì)進(jìn)入到增稠器內(nèi)破壞掉真空度，而后在濃液箱內(nèi)攪拌均質(zhì)后，進(jìn)入到干燥塔內(nèi)并通過介質(zhì)霧化噴槍或機(jī)械旋轉(zhuǎn)霧化盤霧化成霧滴，利用高溫?zé)煔鈱?shí)現(xiàn)干燥，實(shí)現(xiàn)了高溫?zé)煔鉄崃康幕厥帐褂谩?/span>
優(yōu)選的，作為一種改進(jìn)，濃液箱連通有濃液輸送回路，濃液輸送回路與干燥塔之間連通有濃液輸送管道，濃液輸送回路的管徑大于濃液輸送管道的管徑，且濃液輸送回路上設(shè)置有輸送泵。
本技術(shù)方案中，在對高鹽廢水進(jìn)行蒸發(fā)濃縮后，濃縮后的廢水因固含量升高，在濃縮廢水輸送的過程中，需防止系統(tǒng)板結(jié)、堵塞，傳統(tǒng)的處理方式是對廢水進(jìn)行軟化處理，而本方案省去了廢水軟化處理步驟，在濃液箱上連通濃液輸送回路，通過大流量、高揚(yáng)程的輸送泵將廢水在濃液輸送回路中進(jìn)行高流速循環(huán)，對管道進(jìn)行沖刷，避免管路堵塞。在濃液輸送回路與干燥塔之間連接濃液輸送管道，并將其管徑設(shè)置為小于濃液輸送回路的管徑，通過小口徑管道排出需要的輸送量即可。
優(yōu)選的，作為一種改進(jìn)，一種利用廢熱的蒸發(fā)濃縮高鹽廢水系統(tǒng)的使用方法，包括如下步驟：
步驟I、均質(zhì)：將暫存在廢水緩沖池內(nèi)的高鹽廢水?dāng)嚢杈|(zhì)；
步驟II、多效蒸發(fā)濃縮：將攪拌后的高鹽廢水泵入蒸發(fā)單元內(nèi)進(jìn)行多級(jí)濃縮，蒸發(fā)單元連接有換熱組件，換熱組件單元，換熱單元包括前端換熱器和備用蒸汽管道，前端換熱器為煙道換熱器或者管式換熱器；
步驟III、霧化干燥：濃縮后的廢水經(jīng)增稠器破壞真空度后，輸送到干燥塔內(nèi)經(jīng)霧化成霧滴，霧滴與高溫?zé)煔庠诟稍锼䞍?nèi)混合，進(jìn)行干燥；
步驟IV、除塵：干燥后的灰渣經(jīng)除塵后收集，除塵后的煙氣進(jìn)入煙氣系統(tǒng)。
本技術(shù)方案中，在對高鹽廢水進(jìn)行處理時(shí)，相較于傳統(tǒng)的高鹽廢水處理存在如下的技術(shù)優(yōu)勢：
1、本技術(shù)方案在對高鹽廢水進(jìn)行處理前，首先進(jìn)行均質(zhì)操作，能夠保證高鹽廢水體系濃度均一，一方面能夠避免局部濃度過高而出現(xiàn)堵塞，另一方面還能夠保證后期系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定。
2、本技術(shù)方案不同于現(xiàn)有技術(shù)的以單一的低溫?zé)煔庾鳛闊嵩�，而是以煙氣換熱器和水-水換熱的管式換熱器任選其一作為主要熱源，采用電廠高溫蒸汽作為備用熱源，與主要熱源進(jìn)行配合使用，設(shè)立可切換組合的雙熱源系統(tǒng)。根據(jù)現(xiàn)場的實(shí)際情況，若現(xiàn)場不具備煙氣換熱的條件，則采用管式換熱器作為主熱源。本技術(shù)方案熱源切換靈活，在系統(tǒng)不具備低溫?zé)煔馐褂脳l件時(shí)，使用管式換熱器，為廢水的多效蒸發(fā)系統(tǒng)提供熱源，從而實(shí)現(xiàn)對高鹽廢水的連續(xù)熱交換，保證系統(tǒng)連續(xù)、穩(wěn)定運(yùn)行，同時(shí)保證系統(tǒng)對高鹽廢水的處理效率。
3、本技術(shù)方案采用多效蒸發(fā)濃縮的形式，便于充分利用進(jìn)入蒸發(fā)單元的熱量，實(shí)現(xiàn)高鹽廢水的逐級(jí)換熱，提高能源利用率，且整個(gè)蒸發(fā)過程無外部熱量輸入，降低了系統(tǒng)能耗。
4、本技術(shù)方案中，多效蒸發(fā)過程中產(chǎn)生的蒸汽會(huì)被冷凝，而后液體部分進(jìn)入冷凝罐內(nèi)暫存?zhèn)溆�，氣體部分被真空泵泵出，實(shí)現(xiàn)了氣液分離及除鹽水的循環(huán)利用。
5、本技術(shù)方案中，利用高溫?zé)煔鈱φ舭l(fā)濃縮后的廢水進(jìn)行干燥，實(shí)現(xiàn)了高溫?zé)煔獾睦�，�?jīng)干燥后的灰渣經(jīng)除塵處理后統(tǒng)一處理。本方案實(shí)現(xiàn)了廢水零排放處理，且該處理方法具有能耗低、資源循環(huán)利用率高、連續(xù)性好的有點(diǎn)，非常適合于工業(yè)化推廣應(yīng)用。
優(yōu)選的，作為一種改進(jìn)，步驟III中，干燥塔的煙氣進(jìn)口溫度為300-400℃，煙氣出口溫度為100-150℃。
本技術(shù)方案中，干燥塔以高溫?zé)煔庾鳛楦稍餆嵩�，高溫�(zé)煔膺M(jìn)入干燥塔是的溫度一般高達(dá)300-400℃，經(jīng)過干燥換熱后，煙氣出口的溫度降至100-150℃左右，實(shí)現(xiàn)了高溫?zé)煔鉄嵩吹母咝Ю谩?/span>
（發(fā)明人：彭崗;尹憲國;王旭東;任勇;楊運(yùn)平）
