公布日：2022.04.15
申请日：2022.01.14
分类号：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
本发明涉及高盐废水处理领域，公开了一种利用废热的蒸发浓缩高盐废水系统及其使用方法，该系统包括蒸发单元和用于与蒸发单元换热的换热单元，换热单元包括前端换热器和备用蒸汽管道，前端换热器型式为烟道换热器或者管式换热器，前端换热器与蒸发单元之间连通有换热管道，备用蒸汽系统与换热管道连通，且换热管道与备用蒸汽管道上均设置有阀门。本技术方案以烟气换热器或者水-水换热的管式换热器任选其一作为主热源，采用电厂高温蒸汽作为备用热源，与主要热源进行配合使用，设立可切换组合的双热源系统。根据现场的实际情况，若现场不具备烟气换热的条件，则选用管式换热器换热，热源选择灵活，能够保证系统对高盐废水的有效处理。
权利要求书
1.一种利用废热的蒸发浓缩高盐废水系统，其特征在于：包括蒸发单元和用于与蒸发单元换热的换热单元，所述换热单元包括前端换热器和备用蒸汽管道，前端换热器为烟道换热器或者管式换热器，前端换热器与蒸发单元之间连通有换热管道，备用蒸汽管道与换热管道连通，且换热管道与备用蒸汽管道上均设置有阀门。
2.根据权利要求1所述的一种利用废热的蒸发浓缩高盐废水系统，其特征在于：所述蒸发单元包括至少一组蒸发组件，蒸发组件包括管道连接成环的分离器、循环泵和换热器，循环泵设置在分离器与换热器之间，换热器与换热单元连通。
3.根据权利要求2所述的一种利用废热的蒸发浓缩高盐废水系统，其特征在于：所述蒸发单元包括管道连接的三组蒸发组件，包括沿高盐废水流动方向依次设置的一级蒸发组件、二级蒸发组件和三级蒸发组件；上一级分离器的蒸汽出口与下一级换热器管道连接，上一级分离器的浓缩液出口与下一级分离器的废水入口管道连接。
4.根据权利要求3所述的一种利用废热的蒸发浓缩高盐废水系统，其特征在于：所述一级蒸发组件的换热器连通有首端冷凝单元，二级蒸发组件的换热器与三级蒸发组件的换热器连通有尾端冷凝单元。
5.根据权利要求4所述的一种利用废热的蒸发浓缩高盐废水系统，其特征在于：所述首端冷凝单元包括首端冷凝器、首端气液分离器、首端冷凝罐；尾端冷凝单元包括尾端冷凝器、尾端气液分离器、尾端冷凝罐；所述首端气液分离器与尾端气液分离器均连接有真空泵。
6.根据权利要求5所述的一种利用废热的蒸发浓缩高盐废水系统，其特征在于：所述尾端冷凝罐与二级蒸发组件的换热器、三级蒸发组件的换热器的连通管道上均设置有手动阀。
7.根据权利要求6所述的一种利用废热的蒸发浓缩高盐废水系统，其特征在于：所述三级蒸发组件的分离器连接有高温烟气干燥单元，高温烟气干燥单元包括干燥塔、高温烟气管道和管式除尘器，干燥塔内设置有雾化组件，高温烟气管道与干燥塔连通；干燥塔与三级蒸发组件的分离器之间设置有增稠器和浓液箱。
8.根据权利要求7所述的一种利用废热的蒸发浓缩高盐废水系统，其特征在于：所述浓液箱连通有浓液输送回路，浓液输送回路与干燥塔之间连通有浓液输送管道，浓液输送回路的管径大于浓液输送管道的管径，浓液输送回路上设置有输送泵。
9.一种利用废热的蒸发浓缩高盐废水系统的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤I、均质：将暂存在废水缓冲池内的高盐废水搅拌均质；步骤II、多效蒸发浓缩：将搅拌后的高盐废水泵入蒸发单元内进行多级浓缩，蒸发单元连接有换热单元，换热单元包括前端换热器和备用蒸汽管道，前端换热器为烟道换热器或者管式换热器；步骤III、雾化干燥：浓缩后的废水经增稠器破坏真空度后，输送到干燥塔内经雾化成雾滴，雾滴与高温烟气在干燥塔内混合，进行干燥；步骤IV、除尘：干燥后的灰渣经除尘后收集，除尘后的烟气进入烟气系统。
10.根据权利要求9所述的一种利用废热的蒸发浓缩高盐废水系统的使用方法，其特征在于：步骤III中，干燥塔的烟气进口温度为300-400℃，烟气出口温度为100-150℃。
发明内容
本发明意在提供一种利用废热的蒸发浓缩高盐废水系统及其使用方法，以解决现有技术中的在对高盐废水处理时，换热部分仅采用低温烟气作为热源，当处理系统不具备低温烟气使用条件时，无法实现蒸发浓缩的问题。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种利用废热的蒸发浓缩高盐废水系统，包括蒸发单元和用于与蒸发单元换热的换热单元，换热单元包括前端换热器和备用蒸汽管道，前端换热器为烟道换热器或者管式换热器，前端换热器与蒸发单元之间连通有换热管道，备用蒸汽管道与换热管道连通，且换热管道与备用蒸汽管道上均设置有阀门。
本方案的原理及优点是：实际应用时，在高盐废水的处理系统中，通过蒸发单元实现对高盐废水的浓缩处理，换热单元为蒸发单元提供初始热源。本技术方案中，不同于现有技术的以单一的低温烟气作为热源，而是以烟气换热器和水-水换热的管式换热器(并联设置)任选其一作为主要热源，采用电厂高温蒸汽作为备用热源，与主要热源进行配合使用，设立可切换组合的双热源系统。根据现场的实际情况，若现场不具备烟气换热的条件，则采用管式换热器作为主热源。本技术方案热源切换灵活，在系统不具备低温烟气使用条件时，使用管式换热器，为废水的多效蒸发系统提供热源，从而实现对高盐废水的连续热交换，保证系统连续、稳定运行，同时保证系统对高盐废水的处理效率。
优选的，作为一种改进，蒸发单元包括至少一组蒸发组件，蒸发组件包括管道连接成环的分离器、循环泵和换热器，循环泵设置在分离器与换热器之间，换热器与换热单元连通。
本技术方案中，高盐废水在蒸发单元内实现蒸发浓缩，高盐废水首先被泵入分离器内，并由循环泵泵至换热器内通过与前端换热单元产生的蒸汽实现热交换，热交换后的废水送至分离器内蒸发出水蒸气，实现浓缩。
优选的，作为一种改进，蒸发单元包括管道连接的三组蒸发组件，包括沿高盐废水流动方向依次设置的一级蒸发组件、二级蒸发组件和三级蒸发组件；上一级分离器的蒸汽出口与下一级换热器管道连接，上一级分离器的浓缩液出口与下一级分离器的废水入口管道连接。
本技术方案中，通过将蒸发单元设置成三级蒸发组件依次连通的形式，便于充分利用进入蒸发单元的热量，实现高盐废水的逐级换热，提高能源利用率，且整个蒸发过程无外部热量输入，降低了系统能耗。
优选的，作为一种改进，一级蒸发组件的换热器连通有首端冷凝单元，二级蒸发组件的换热器与三级蒸发组件的换热器连通有尾端冷凝单元。
本技术方案中，被一级蒸发组件蒸发出来的蒸汽通过首端冷凝单元进行冷却，被三级蒸发组件蒸发出来的水蒸气通过尾端冷凝单元进行冷却，经过二级、三级蒸发器换热后的冷却水也储存在尾端冷凝单元内。冷凝后的除盐水可实现回收利用，实现了水资源的循环使用。
优选的，作为一种改进，首端冷凝单元包括首端冷凝器、首端气液分离器、首端冷凝罐；尾端冷凝单元包括尾端冷凝器、尾端气液分离器、尾端冷凝罐；首端气液分离器与尾端气液分离器均连接有真空泵。
本技术方案中，经蒸发单元多效蒸发出来的水蒸气在冷凝器内被冷凝后，经气液分离器分离后，液体部分进入冷凝罐内暂存备用，气体部分被真空泵泵出，实现了气液分离，便于后期资源化处理及利用。
优选的，作为一种改进，尾端冷凝罐与二级蒸发组件的换热器、三级蒸发组件的换热器的连通管道上均设置有手动阀。
本技术方案中，通过设置手动阀，根据系统(分离器、冷凝罐)压力计、温度计及液位计的显示结果，当观察到系统异常时，能够通过调节手动阀的阀门开度快速调节真空度，在完成废水换热蒸发浓缩的同时维持系统稳定运行，避免系统因外界环境波动影响废水处理结果。
优选的，作为一种改进，三级蒸发组件的分离器连接有高温烟气干燥单元，高温烟气干燥单元包括干燥塔、高温烟气管道和管式除尘器，干燥塔内设置有雾化组件，高温烟气管道与干燥塔连通；干燥塔与三级蒸发组件的分离器之间设置有增稠器和浓液箱。
本技术方案中，经过蒸发单元蒸发浓缩后的废水会进入到增稠器内破坏掉真空度，而后在浓液箱内搅拌均质后，进入到干燥塔内并通过介质雾化喷枪或机械旋转雾化盘雾化成雾滴，利用高温烟气实现干燥，实现了高温烟气热量的回收使用。
优选的，作为一种改进，浓液箱连通有浓液输送回路，浓液输送回路与干燥塔之间连通有浓液输送管道，浓液输送回路的管径大于浓液输送管道的管径，且浓液输送回路上设置有输送泵。
本技术方案中，在对高盐废水进行蒸发浓缩后，浓缩后的废水因固含量升高，在浓缩废水输送的过程中，需防止系统板结、堵塞，传统的处理方式是对废水进行软化处理，而本方案省去了废水软化处理步骤，在浓液箱上连通浓液输送回路，通过大流量、高扬程的输送泵将废水在浓液输送回路中进行高流速循环，对管道进行冲刷，避免管路堵塞。在浓液输送回路与干燥塔之间连接浓液输送管道，并将其管径设置为小于浓液输送回路的管径，通过小口径管道排出需要的输送量即可。
优选的，作为一种改进，一种利用废热的蒸发浓缩高盐废水系统的使用方法，包括如下步骤：
步骤I、均质：将暂存在废水缓冲池内的高盐废水搅拌均质；
步骤II、多效蒸发浓缩：将搅拌后的高盐废水泵入蒸发单元内进行多级浓缩，蒸发单元连接有换热组件，换热组件单元，换热单元包括前端换热器和备用蒸汽管道，前端换热器为烟道换热器或者管式换热器；
步骤III、雾化干燥：浓缩后的废水经增稠器破坏真空度后，输送到干燥塔内经雾化成雾滴，雾滴与高温烟气在干燥塔内混合，进行干燥；
步骤IV、除尘：干燥后的灰渣经除尘后收集，除尘后的烟气进入烟气系统。
本技术方案中，在对高盐废水进行处理时，相较于传统的高盐废水处理存在如下的技术优势：
1、本技术方案在对高盐废水进行处理前，首先进行均质操作，能够保证高盐废水体系浓度均一，一方面能够避免局部浓度过高而出现堵塞，另一方面还能够保证后期系统运行稳定。
2、本技术方案不同于现有技术的以单一的低温烟气作为热源，而是以烟气换热器和水-水换热的管式换热器任选其一作为主要热源，采用电厂高温蒸汽作为备用热源，与主要热源进行配合使用，设立可切换组合的双热源系统。根据现场的实际情况，若现场不具备烟气换热的条件，则采用管式换热器作为主热源。本技术方案热源切换灵活，在系统不具备低温烟气使用条件时，使用管式换热器，为废水的多效蒸发系统提供热源，从而实现对高盐废水的连续热交换，保证系统连续、稳定运行，同时保证系统对高盐废水的处理效率。
3、本技术方案采用多效蒸发浓缩的形式，便于充分利用进入蒸发单元的热量，实现高盐废水的逐级换热，提高能源利用率，且整个蒸发过程无外部热量输入，降低了系统能耗。
4、本技术方案中，多效蒸发过程中产生的蒸汽会被冷凝，而后液体部分进入冷凝罐内暂存备用，气体部分被真空泵泵出，实现了气液分离及除盐水的循环利用。
5、本技术方案中，利用高温烟气对蒸发浓缩后的废水进行干燥，实现了高温烟气的利用，经干燥后的灰渣经除尘处理后统一处理。本方案实现了废水零排放处理，且该处理方法具有能耗低、资源循环利用率高、连续性好的有点，非常适合于工业化推广应用。
优选的，作为一种改进，步骤III中，干燥塔的烟气进口温度为300-400℃，烟气出口温度为100-150℃。
本技术方案中，干燥塔以高温烟气作为干燥热源，高温烟气进入干燥塔是的温度一般高达300-400℃，经过干燥换热后，烟气出口的温度降至100-150℃左右，实现了高温烟气热源的高效利用。
（发明人：彭岗;尹宪国;王旭东;任勇;杨运平）
