公布日：2023.09.29
申請日：2023.08.10
分類號：C02F1/06(2023.01)I;C02F1/04(2023.01)I;C02F1/16(2023.01)I;B01D1/26(2006.01)I;B01D1/30(2006.01)I;B01D9/02(2006.01)I
摘要
一種低溫余熱回收及含鹽廢水提濃結(jié)晶系統(tǒng)，預(yù)熱器物料輸出端與閃蒸器連接，閃蒸器的物料輸出端與濃縮罐連接，閃蒸器的氣體輸出端與凈水罐連接，濃縮罐的物料輸出端通過濃縮泵與結(jié)晶罐連接，固液分離設(shè)備連接在結(jié)晶罐的物料輸出端上。本發(fā)明運(yùn)用現(xiàn)階段不能熱量回收的高溫水為熱源介質(zhì)，回收其熱量，用此熱量將含鹽廢水提濃結(jié)晶；再此過程中采用降膜閃蒸蒸發(fā)器和特殊管件及相關(guān)設(shè)備布置要求，減少了機(jī)械運(yùn)行設(shè)備，從而完成熱量回收、節(jié)能減排、減少運(yùn)行成本等一系列節(jié)能過程。不僅大大地減少了運(yùn)行過程中的電耗，而且也幫助工廠回收能量低、質(zhì)量少的散熱，并且?guī)椭S完成節(jié)能減排，而傳統(tǒng)工藝完全不能實(shí)現(xiàn)此過程。
權(quán)利要求書
1.一種低溫余熱回收及含鹽廢水提濃結(jié)晶系統(tǒng)，其特征是：所述的系統(tǒng)包括預(yù)熱器（1）、閃蒸器、濃縮罐（9）、凈水罐（10）、濃縮泵（11）、結(jié)晶罐（13）和固液分離設(shè)備（14），預(yù)熱器（1）物料輸出端與閃蒸器連接，閃蒸器的物料輸出端與濃縮罐（9）連接，閃蒸器的氣體輸出端與凈水罐（10）連接，濃縮罐（9）的物料輸出端通過濃縮泵（11）與結(jié)晶罐（13）連接，固液分離設(shè)備（14）連接在結(jié)晶罐（13）的物料輸出端上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低溫余熱回收及含鹽廢水提濃結(jié)晶系統(tǒng)，其特征是：所述的凈水罐（10）上方安裝有冷凝器（15），冷凝器（15）的氣體輸出端上連接有真空泵（16），冷凝器（15）采用板式換熱器、套管換熱器、管殼換熱器或石墨換熱器中的一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的低溫余熱回收及含鹽廢水提濃結(jié)晶系統(tǒng)，其特征是：所述的濃縮罐（9）的氣體輸出端與真空泵（16）連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低溫余熱回收及含鹽廢水提濃結(jié)晶系統(tǒng)，其特征是：所述的閃蒸器包括一級閃蒸器（2）、二級閃蒸器（3）、三級閃蒸器（4）和四級閃蒸器（5），預(yù)熱器（1）物料輸出端與一級閃蒸器（2）第一輸入端連接，一級閃蒸器（2）的第二輸入端用于輸入高溫介質(zhì)，一級閃蒸器（2）的氣體輸出端與二級閃蒸器（3）第一輸入端連接，一級閃蒸器（2）的液體輸出端與第一特殊管件（6）連接，通過第一特殊管件（6）與二級閃蒸器（3）第二輸入端連接，液相部分通過第一特殊管件（6）進(jìn)入二級閃蒸器（3）內(nèi)，一級閃蒸器（2）的熱質(zhì)輸出端與預(yù)熱器（1）連接，二級閃蒸器（3）的氣體輸出端與三級閃蒸器（4）第一輸入端連接，二級閃蒸器（3）的液體輸出端與第二特殊管件（7）連接，通過第二特殊管件（7）與三級閃蒸器（4）第二輸入端連接，二級閃蒸器（3）的熱質(zhì)輸出端與三級閃蒸器（4）第一輸入端連接，三級閃蒸器（4）的氣體輸出端與四級閃蒸器（5）第一輸入端連接，三級閃蒸器（4）的液體輸出端與第三特殊管件（8）連接，通過第三特殊管件（8）與四級閃蒸器（5）第二輸入端連接，三級閃蒸器（4）的熱質(zhì)輸出端與四級閃蒸器（5）第一輸入端連接，四級閃蒸器（4）的氣體輸出端與凈水罐（10）連接，四級閃蒸器（5）的液體輸出端與濃縮罐（9）連接，四級閃蒸器（4）的熱質(zhì)輸出端與凈水罐（10）連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低溫余熱回收及含鹽廢水提濃結(jié)晶系統(tǒng)，其特征是：所述的預(yù)熱器（1）采用板式換熱器、套管換熱器、管殼換熱器或石墨換熱器中的一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低溫余熱回收及含鹽廢水提濃結(jié)晶系統(tǒng)，其特征是：所述的第一特殊管件（6）、第二特殊管件（7）和第三特殊管件（8）采用液封設(shè)備，液封設(shè)備包括容腔和連接管段，連接管段端頭插入至容腔內(nèi)部，進(jìn)液口連接在容腔上。
7.一種采用如權(quán)利要求1至6中任意一項(xiàng)所述的低溫余熱回收及含鹽廢水提濃結(jié)晶系統(tǒng)的低溫余熱回收及含鹽廢水提濃結(jié)晶方法，其特征是：所述的方法包括下述步驟：步驟S1、預(yù)熱：含鹽廢水通過外界輔助設(shè)施或靠介質(zhì)自身的壓力進(jìn)入預(yù)熱器（1），對其進(jìn)行預(yù)熱，通過預(yù)熱器（1）與降溫后的高溫水間接換熱，使含鹽廢水溫度升高至80℃后進(jìn)入閃蒸器；步驟S2、換熱：高溫介質(zhì)通過外界輔助設(shè)施或靠介質(zhì)自身的壓力進(jìn)入閃蒸器（2），換熱降溫至90℃后進(jìn)入預(yù)熱器（1），再次降溫至40℃變?yōu)榈蜏亟橘|(zhì)，排除系統(tǒng)；步驟S3、濃縮：含鹽廢水通過四級閃蒸器溫度由80℃分別降至70℃、60℃、50℃后濃縮進(jìn)入濃縮罐（9）；步驟S4、分離：通過濃縮泵（11）將濃縮罐（9）內(nèi)的含鹽廢水抽吸進(jìn)入結(jié)晶罐（13），隨后將結(jié)晶罐（13）內(nèi)的濃縮含鹽廢水流入固液分離設(shè)備（14），通過固液分離設(shè)備（14）將濃縮后的含鹽廢水利用離心結(jié)晶的方法結(jié)晶為含鹽廢水及鹽結(jié)晶，并對其進(jìn)行分離；步驟S5、冷凝：閃蒸器出來的氣相部分進(jìn)入凈水罐（10），再通過安裝在凈水罐（10）上方的冷凝器（15）后，凝結(jié)成干凈的水溶液，干凈水溶液通過凈水輸送泵（12）排除系統(tǒng)；步驟S6、排放：濃縮罐（9）與凈水罐（10）內(nèi)的氣相部分通過真空泵（16）抽吸后排出。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的低溫余熱回收及含鹽廢水提濃結(jié)晶方法，其特征是：所述的含鹽廢水溫度≥30℃。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的低溫余熱回收及含鹽廢水提濃結(jié)晶方法，其特征是：所述的高溫介質(zhì)為溫度≥100℃的液體介質(zhì)。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的低溫余熱回收及含鹽廢水提濃結(jié)晶方法，其特征是：所述的高溫介質(zhì)通過外界輔助設(shè)施或靠介質(zhì)自身的壓力進(jìn)入一級閃蒸器（2），在一級閃蒸器（2）內(nèi)與預(yù)熱后的含鹽廢水進(jìn)行熱交換，熱交換后的高溫介質(zhì)在一級閃蒸器（2）內(nèi)被降溫至90℃進(jìn)入預(yù)熱器（1），在負(fù)壓狀態(tài)下利用高溫?zé)崴峁┑臒崃窟M(jìn)行蒸發(fā)，形成80℃飽和蒸汽和一級濃縮含鹽廢水，80℃飽和蒸汽通過一級閃蒸器（2）尾部的氣體通道除雜后進(jìn)入二級閃蒸器（3）的換熱管中，一級濃縮含鹽廢水從一級閃蒸器（2）底部的液體通道進(jìn)入二級閃蒸器（3）的殼體內(nèi)，一級濃縮含鹽廢水進(jìn)入二級閃蒸器（3）內(nèi)，在負(fù)壓狀態(tài)下利用80℃飽和蒸汽在二級閃蒸器（3）換熱管內(nèi)提供的熱量進(jìn)行蒸發(fā)，形成70℃飽和蒸汽和二級濃縮含鹽廢水，而換熱管內(nèi)的飽和蒸汽凝結(jié)成飽和水離開二級閃蒸器（3），預(yù)熱后的含鹽廢水在一級閃蒸器（2）內(nèi)通過負(fù)壓低溫?fù)Q熱降膜閃蒸，其中的氣相部分進(jìn)入二級閃蒸器（3），作為二級閃蒸器（3）的降膜閃蒸的熱源，液相部分通過第一特殊管件（6）進(jìn)入二級閃蒸器（3）內(nèi)，并在二級閃蒸器（3）中通過負(fù)壓低溫?fù)Q熱降膜閃蒸，二級濃縮含鹽廢水從二級閃蒸器（3）底部的液體通道進(jìn)入三級閃蒸器（4）的殼體內(nèi)，二級濃縮含鹽廢水進(jìn)入三級閃蒸器（4）內(nèi)，在負(fù)壓狀態(tài)下利用70℃飽和蒸汽在三級閃蒸器（4）換熱管內(nèi)提供的熱量進(jìn)行蒸發(fā)，形成60℃飽和蒸汽和三級濃縮含鹽廢水，換熱管內(nèi)的飽和蒸汽凝結(jié)成飽和水離開三級閃蒸器（4），二級閃蒸器（3）通過負(fù)壓低溫?fù)Q熱降膜閃蒸后，其中的氣相部分進(jìn)入三級閃蒸器（4），作為三級閃蒸器（4）的降膜閃蒸的熱源，液相部分通過第二特殊管件（7）進(jìn)入三級閃蒸器（4）內(nèi)，并在三級閃蒸器（4）中通過負(fù)壓低溫?fù)Q熱降膜閃蒸，三級濃縮含鹽廢水從三級閃蒸器（4）底部的液體通道進(jìn)入四級閃蒸器（5）的殼體內(nèi)，三級濃縮含鹽廢水進(jìn)入四級閃蒸器（5）內(nèi)，在負(fù)壓狀態(tài)下利用60℃飽和蒸汽在四級閃蒸器（5）換熱管內(nèi)提供的熱量進(jìn)行蒸發(fā)，形成50℃飽和蒸汽和四級濃縮含鹽廢水，而換熱管內(nèi)的飽和蒸汽凝結(jié)成飽和水離開四級閃蒸器（5），三級閃蒸器（4）通過負(fù)壓低溫?fù)Q熱降膜閃蒸后，其中的氣相部分進(jìn)入四級閃蒸器（5），作為四級閃蒸器（5）的降膜閃蒸的熱源，液相部分通過第三特殊管件（8）進(jìn)入四級閃蒸器（5）內(nèi)，并在四級閃蒸器（5）中通過負(fù)壓低溫?fù)Q熱降膜閃蒸，50℃飽和蒸汽通過四級閃蒸器（5）尾部的氣體通道除雜后，與四級閃蒸器（5）換熱管離開的飽和水一起進(jìn)入凈水罐（10）中，凈水罐（10）底部的凈水通過凈水輸送泵（12）離開系統(tǒng)，在凈水罐（10）的氣相管口后設(shè)置不凝氣冷卻器（15）及真空泵（16），凈水罐（10）中的氣相系統(tǒng)通過不凝氣冷卻器（15）后將冷凝水返回凈水罐（10），而不能冷凝的氣相通過真空泵（16）排至安全地點(diǎn)排放。
發(fā)明內(nèi)容
針對上述提到的現(xiàn)有技術(shù)中的高溫水直接排放，造成不必要的浪費(fèi)的缺點(diǎn)，本發(fā)明提供一種低溫余熱回收及含鹽廢水提濃結(jié)晶系統(tǒng)和方法，其利用降膜閃蒸蒸發(fā)器和特殊管件回收熱量，用此熱量將含鹽廢水提濃結(jié)晶，可減少能源的浪費(fèi)。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是：一種低溫余熱回收及含鹽廢水提濃結(jié)晶系統(tǒng)，系統(tǒng)包括預(yù)熱器、閃蒸器、濃縮罐、凈水罐、濃縮泵、結(jié)晶罐和固液分離設(shè)備，預(yù)熱器物料輸出端與閃蒸器連接，閃蒸器的物料輸出端與濃縮罐連接，閃蒸器的氣體輸出端與凈水罐連接，濃縮罐的物料輸出端通過濃縮泵與結(jié)晶罐連接，固液分離設(shè)備連接在結(jié)晶罐的物料輸出端上。
一種低溫余熱回收及含鹽廢水提濃結(jié)晶方法，該方法包括下述步驟：步驟S1、預(yù)熱：含鹽廢水通過外界輔助設(shè)施或靠介質(zhì)自身的壓力進(jìn)入預(yù)熱器，對其進(jìn)行預(yù)熱，通過預(yù)熱器與降溫后的高溫水間接換熱，使含鹽廢水溫度升高至80℃后進(jìn)入閃蒸器；步驟S2、換熱：高溫介質(zhì)通過外界輔助設(shè)施或靠介質(zhì)自身的壓力進(jìn)入閃蒸器，換熱降溫至90℃后進(jìn)入預(yù)熱器，再次降溫至40℃變?yōu)榈蜏亟橘|(zhì)，排除系統(tǒng)；步驟S3、濃縮：含鹽廢水通過四級閃蒸器溫度由80℃分別降至70℃、60℃、50℃后濃縮進(jìn)入濃縮罐；步驟S4、分離：通過濃縮泵將濃縮罐內(nèi)的含鹽廢水抽吸進(jìn)入結(jié)晶罐，隨后將結(jié)晶罐內(nèi)的濃縮含鹽廢水流入固液分離設(shè)備，通過固液分離設(shè)備將濃縮后的含鹽廢水利用離心結(jié)晶的方法結(jié)晶為含鹽廢水及鹽結(jié)晶，并對其進(jìn)行分離；步驟S5、冷凝：閃蒸器出來的氣相部分進(jìn)入凈水罐，再通過安裝在凈水罐上方的冷凝器后，凝結(jié)成干凈的水溶液，干凈水溶液通過凈水輸送泵排除系統(tǒng)；步驟S6、排放：濃縮罐與凈水罐內(nèi)的氣相部分通過真空泵抽吸后排出。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題采用的技術(shù)方案進(jìn)一步還包括：所述的凈水罐上方安裝有冷凝器，冷凝器的氣體輸出端上連接有真空泵，冷凝器采用板式換熱器、套管換熱器、管殼換熱器或石墨換熱器中的一種。
所述的濃縮罐的氣體輸出端與真空泵連接。
所述的閃蒸器包括一級閃蒸器、二級閃蒸器、三級閃蒸器和四級閃蒸器，預(yù)熱器物料輸出端與一級閃蒸器第一輸入端連接，一級閃蒸器的第二輸入端用于輸入高溫介質(zhì)，一級閃蒸器的氣體輸出端與二級閃蒸器第一輸入端連接，一級閃蒸器的液體輸出端與第一特殊管件連接，通過第一特殊管件與二級閃蒸器第二輸入端連接，液相部分通過第一特殊管件進(jìn)入二級閃蒸器內(nèi)，一級閃蒸器的熱質(zhì)輸出端與預(yù)熱器連接，二級閃蒸器的氣體輸出端與三級閃蒸器第一輸入端連接，二級閃蒸器的液體輸出端與第二特殊管件連接，通過第二特殊管件與三級閃蒸器第二輸入端連接，二級閃蒸器的熱質(zhì)輸出端與三級閃蒸器第一輸入端連接，三級閃蒸器的氣體輸出端與四級閃蒸器第一輸入端連接，三級閃蒸器的液體輸出端與第三特殊管件連接，通過第三特殊管件與四級閃蒸器第二輸入端連接，三級閃蒸器的熱質(zhì)輸出端與四級閃蒸器第一輸入端連接，四級閃蒸器的氣體輸出端與凈水罐連接，四級閃蒸器的液體輸出端與濃縮罐連接，四級閃蒸器的熱質(zhì)輸出端與凈水罐連接。
所述的預(yù)熱器采用板式換熱器、套管換熱器、管殼換熱器或石墨換熱器中的一種。
所述的第一特殊管件、第二特殊管件和第三特殊管件采用液封設(shè)備，液封設(shè)備包括容腔和連接管段，連接管段端頭插入至容腔內(nèi)部，進(jìn)液口連接在容腔上。
所述的含鹽廢水溫度≥30℃。
所述的高溫介質(zhì)為溫度≥100℃的液體介質(zhì)。
所述的高溫介質(zhì)通過外界輔助設(shè)施或靠介質(zhì)自身的壓力進(jìn)入一級閃蒸器，在一級閃蒸器內(nèi)與預(yù)熱后的含鹽廢水進(jìn)行熱交換，熱交換后的高溫介質(zhì)在一級閃蒸器內(nèi)被降溫至90℃進(jìn)入預(yù)熱器，在負(fù)壓狀態(tài)下利用高溫?zé)崴峁┑臒崃窟M(jìn)行蒸發(fā)，形成80℃飽和蒸汽和一級濃縮含鹽廢水，80℃飽和蒸汽通過一級閃蒸器尾部的氣體通道除雜后進(jìn)入二級閃蒸器的換熱管中，一級濃縮含鹽廢水從一級閃蒸器底部的液體通道進(jìn)入二級閃蒸器的殼體內(nèi)，一級濃縮含鹽廢水進(jìn)入二級閃蒸器內(nèi)，在負(fù)壓狀態(tài)下利用80℃飽和蒸汽在二級閃蒸器換熱管內(nèi)提供的熱量進(jìn)行蒸發(fā)，形成70℃飽和蒸汽和二級濃縮含鹽廢水，而換熱管內(nèi)的飽和蒸汽凝結(jié)成飽和水離開二級閃蒸器，預(yù)熱后的含鹽廢水在一級閃蒸器內(nèi)通過負(fù)壓低溫?fù)Q熱降膜閃蒸，其中的氣相部分進(jìn)入二級閃蒸器，作為二級閃蒸器的降膜閃蒸的熱源，液相部分通過第一特殊管件進(jìn)入二級閃蒸器內(nèi)，并在二級閃蒸器中通過負(fù)壓低溫?fù)Q熱降膜閃蒸，二級濃縮含鹽廢水從二級閃蒸器底部的液體通道進(jìn)入三級閃蒸器的殼體內(nèi)，二級濃縮含鹽廢水進(jìn)入三級閃蒸器內(nèi)，在負(fù)壓狀態(tài)下利用70℃飽和蒸汽在三級閃蒸器換熱管內(nèi)提供的熱量進(jìn)行蒸發(fā)，形成60℃飽和蒸汽和三級濃縮含鹽廢水，換熱管內(nèi)的飽和蒸汽凝結(jié)成飽和水離開三級閃蒸器，二級閃蒸器通過負(fù)壓低溫?fù)Q熱降膜閃蒸后，其中的氣相部分進(jìn)入三級閃蒸器，作為三級閃蒸器的降膜閃蒸的熱源，液相部分通過第二特殊管件進(jìn)入三級閃蒸器內(nèi)，并在三級閃蒸器中通過負(fù)壓低溫?fù)Q熱降膜閃蒸，三級濃縮含鹽廢水從三級閃蒸器底部的液體通道進(jìn)入四級閃蒸器的殼體內(nèi)，三級濃縮含鹽廢水進(jìn)入四級閃蒸器內(nèi)，在負(fù)壓狀態(tài)下利用60℃飽和蒸汽在四級閃蒸器換熱管內(nèi)提供的熱量進(jìn)行蒸發(fā)，形成50℃飽和蒸汽和四級濃縮含鹽廢水，而換熱管內(nèi)的飽和蒸汽凝結(jié)成飽和水離開四級閃蒸器，三級閃蒸器通過負(fù)壓低溫?fù)Q熱降膜閃蒸后，其中的氣相部分進(jìn)入四級閃蒸器，作為四級閃蒸器的降膜閃蒸的熱源，液相部分通過第三特殊管件進(jìn)入四級閃蒸器內(nèi)，并在四級閃蒸器中通過負(fù)壓低溫?fù)Q熱降膜閃蒸，50℃飽和蒸汽通過四級閃蒸器尾部的氣體通道除雜后，與四級閃蒸器換熱管離開的飽和水一起進(jìn)入凈水罐中，凈水罐底部的凈水通過凈水輸送泵離開系統(tǒng)，在凈水罐的氣相管口后設(shè)置不凝氣冷卻器及真空泵，凈水罐中的氣相系統(tǒng)通過不凝氣冷卻器后將冷凝水返回凈水罐，而不能冷凝的氣相通過真空泵排至安全地點(diǎn)排放。
本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明運(yùn)用現(xiàn)階段不能熱量回收的高溫水為熱源介質(zhì)，回收其熱量，用此熱量將含鹽廢水提濃結(jié)晶；再此過程中采用降膜閃蒸蒸發(fā)器和特殊管件及相關(guān)設(shè)備布置要求，減少了機(jī)械運(yùn)行設(shè)備，從而完成熱量回收、節(jié)能減排、減少運(yùn)行成本等一系列節(jié)能過程。不僅大大地減少了運(yùn)行過程中的電耗，而且也幫助工廠回收能量低、質(zhì)量少的散熱，并且?guī)椭S完成節(jié)能減排，而傳統(tǒng)工藝完全不能實(shí)現(xiàn)此過程。本發(fā)明投資小、易于實(shí)施，可廣泛應(yīng)用于石化、冶金、食品等行業(yè)中。
（發(fā)明人：沈延順;高妍;張萬堯;周鐵樁;王辛幸;張帆;詹仲福;李盈海;秦軍;李晨光）
