本實用新型涉及一種高鹽廢水煙氣余熱蒸發(fā)濃縮系統(tǒng)，屬于環(huán)保水處理領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

在我國燃煤發(fā)電、鋼鐵、化工、垃圾發(fā)電、生物發(fā)電、玻璃窯爐等領(lǐng)域，存在大量的低溫?zé)煔馀欧?，這些煙氣末端排放溫度一般在110℃以上，一般來說，煙氣排放的溫度每升高10℃，鍋爐(或窯爐)熱損失占比到1％左右，我國低溫?zé)煔馀欧艑?dǎo)致的熱損失，占據(jù)鍋爐熱損失的7％左右，浪費的熱能資源很大，如何有效利用該部分余熱資源，提高工業(yè)節(jié)能效率，是當(dāng)前需要認(rèn)真思考的問題。

我國工業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)生大量高鹽廢水，隨著我國對高鹽廢水零排放處理要求的日益強化，我國高鹽廢水零排放已經(jīng)是今后的發(fā)展趨勢，我國高鹽廢水零排放項目基本技術(shù)路線是“預(yù)處理+膜濃縮減量+蒸發(fā)結(jié)晶”、其中蒸發(fā)結(jié)晶部分能耗占比到40％左右，所采用技術(shù)以消耗電能和高品質(zhì)蒸汽熱能為主，能源浪費極大。

如何降低蒸發(fā)結(jié)晶部分的能源消耗，降低企業(yè)廢水處理運行能耗、降低運行成本是當(dāng)前面臨的難題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對上述技術(shù)問題，本實用新型提供一種高鹽廢水煙氣余熱蒸發(fā)濃縮系統(tǒng)。

本實用新型解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下：一種高鹽廢水煙氣余熱蒸發(fā)濃縮系統(tǒng)，包括：相變換熱器、一效蒸發(fā)濃縮器、二效蒸發(fā)濃縮器、加熱器、換熱器、開式?jīng)鏊?、循環(huán)泵、鹽水循環(huán)泵、送料泵、補水泵、風(fēng)機、真空裝置一、真空裝置二；

富含高鹽、高硬度的高鹽水由鹽水循環(huán)泵前管路進入加熱器的第一進口、加熱器第一出口經(jīng)過管路與開式?jīng)鏊牡谝贿M口連通，開式?jīng)鏊牡诙M口與風(fēng)機連接、外界自然風(fēng)由此通入塔內(nèi)，開式?jīng)鏊牡谝怀隹谂c外界相通、作為外界風(fēng)外排口，開式?jīng)鏊ㄟ^第二出口與鹽水循環(huán)泵的進口連通，開式?jīng)鏊牡谌隹谂c送料泵的進口連通，鹽水循環(huán)泵的出口與加熱器的第一進口連接、形成高鹽水溶液在加熱器、開式?jīng)鏊?、與鹽水循環(huán)泵內(nèi)的大循環(huán)，加熱器的第二出口與真空裝置二的進口連接、加熱器的第二進口與二效蒸發(fā)濃縮器的第三出口通過管路連通、作為低溫蒸汽的管路。

加熱器的第三出口為冷凝水排出口。

開式?jīng)鏊牡谌隹谕ㄟ^連接的送料泵與換熱器的第一進口連接、換熱器的第二進口與二效蒸發(fā)濃縮器的第一出口連接，二效蒸發(fā)濃縮器的第二出口是高鹽廢水濃縮液的外排出口，二效蒸發(fā)濃縮器的第四出口與真空裝置二的進口連接。

換熱器的第一出口是冷凝水的外排出口、換熱器的第二出口與一效蒸發(fā)濃縮器的第一進口連接、一效蒸發(fā)濃縮器的第二進口與相變換熱器的第一出口通過管路連接，管內(nèi)流通蒸汽、一效蒸發(fā)濃縮器的第一出口與循環(huán)泵進口連接、一效蒸發(fā)濃縮器的第二出口與真空裝置一的進口連接、一效蒸發(fā)濃縮器的第三出口與二效蒸發(fā)濃縮器的第二進口通過管路連接、作為蒸汽流通的管路。

一效蒸發(fā)濃縮器的第四出口與二效蒸發(fā)濃縮器的第一進口通過管路連接、作為高鹽水的連通管路。

循環(huán)泵出口與相變換熱器的第一進口連接、相變換熱器的第二進口進入熱煙氣、第二出口為冷煙氣出口、相變換熱器的第二進口與補水泵連接、相變換熱器的第一出口與一效蒸發(fā)濃縮器的第二進口通過管路連接、管路內(nèi)流通蒸汽。

相變換熱器內(nèi)的封閉換熱水在相變換熱器的第一出口、一效蒸發(fā)濃縮器的第二進口、第一出口、循環(huán)泵的進出口以及之間連接的管路、形成汽態(tài)到液態(tài)的相變的封閉循環(huán)管路。

本實用新型的有益效果是：

1提出采用相變換熱器與煙氣充分換熱，具備換熱效率高、動力消耗低、占地空間小、所產(chǎn)生蒸汽輸出穩(wěn)定、換熱器與煙氣接觸部分受熱均勻、有效降低壁面露點腐蝕等優(yōu)點，同時換熱管壁涂有耐腐蝕、耐磨損、高效傳熱的石墨烯納米材料，從而避免了煙氣露點腐蝕換熱器不在有泄露、破損現(xiàn)象的發(fā)生。

相對于現(xiàn)有的盤管式低溫省煤器等，換熱效率進一步提高，而動能消耗減少，使用壽命延長。

2提出了蒸發(fā)濃縮器、換熱器、加熱器均采用防結(jié)垢技術(shù)、確保即使是過飽和硬度的高鹽廢水蒸發(fā)濃縮、也不會出現(xiàn)結(jié)垢、污堵的現(xiàn)象，相比現(xiàn)有的蒸發(fā)濃縮設(shè)備、可保持長期穩(wěn)定運行、同時保證換熱效率保持在額定運行狀態(tài)、整體換熱效率比現(xiàn)有設(shè)備提高10％以上，減少了停機維護的成本，提高了蒸發(fā)效率。

防結(jié)垢換熱技術(shù)的出現(xiàn)，打破了高硬度廢水蒸發(fā)濃縮、無法采用高硬度高鹽水與蒸發(fā)濃縮產(chǎn)生的冷凝水換熱結(jié)垢、無法正常換熱的技術(shù)難題。

3、提出了蒸發(fā)濃縮器的末端蒸汽冷凝部分采用大氣式開式冷卻塔技術(shù)，提出利用待處理高鹽廢水與防結(jié)垢加熱器換熱、進入防結(jié)垢加熱器的末端蒸汽與高鹽水換熱、蒸汽液化為冷凝水，同時高鹽廢水經(jīng)過升溫后、噴淋到開式塔，通過在塔內(nèi)高鹽水與大氣直接接觸式換熱、空氣增濕、高鹽水降低到常溫，空氣帶走部分鹽水中水分，起到減少高鹽水量、濃縮減量的目的。

該技術(shù)出現(xiàn)，打破了高硬度高鹽廢水不能作為末端冷卻水的行業(yè)難題。

4采用低溫?zé)煔庥酂?，實現(xiàn)余熱高效利用，消耗的能源僅僅考慮運行的電費即可，因此相比傳統(tǒng)多效蒸發(fā)濃縮設(shè)備、比現(xiàn)有mvr蒸發(fā)濃縮技術(shù)運行成本得到明顯降低，相比現(xiàn)有類似煙氣低溫閃蒸技術(shù)、解決了結(jié)垢難題、濃縮倍率低的難題、提高了鹽水濃縮倍率、提高了換熱效率和廢水蒸發(fā)量、降低了初投資、相比降低了運行電耗。

附圖說明

圖1為本實用新型實施例提供的一種高鹽廢水煙氣余熱蒸發(fā)濃縮系統(tǒng)的的連接及工藝原理圖；

圖2為本實用新型實施例提供的加熱器和換熱器的結(jié)構(gòu)原理圖。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖對本實用新型的原理和特征進行描述，所舉實例只用于解釋本實用新型，并非用于限定本實用新型的范圍。

圖1為本實用新型實施例提供的一種高鹽廢水煙氣余熱蒸發(fā)濃縮系統(tǒng)的的連接及工藝原理圖，如圖1所示，整套裝置主要由相變換熱器a、一效蒸發(fā)濃縮器c、二效蒸發(fā)濃縮器d、加熱器e、換熱器w、開式?jīng)鏊、循環(huán)泵b、鹽水循環(huán)泵h、送料泵g、補水泵l、風(fēng)機i、真空裝置l、真空裝置k,下面分別對每個組成設(shè)備進行介紹：

1、相變換熱器a、

相變換熱器在我國工業(yè)、發(fā)電領(lǐng)域多有應(yīng)用，其主要由兩部分組成：一是蒸發(fā)段，二是冷凝段。蒸發(fā)段是與煙氣接觸部分、采用翅片管接觸煙氣換熱、或?qū)捔鞯腊迨浇佑|換熱，蒸發(fā)段上部分具備一定的汽液分離空間，空間內(nèi)真空度結(jié)合實際可調(diào)整成負(fù)壓、近真空狀態(tài)、通過調(diào)整真空度、控制換熱器內(nèi)水的蒸發(fā)溫度，蒸發(fā)產(chǎn)生的蒸汽進入一效蒸發(fā)濃縮器的加熱器殼程內(nèi)，一效加熱器作為相變換熱器的冷凝段。由于換熱面是屬于自然蒸發(fā)模式、因此配置的循環(huán)泵僅僅將冷凝段的冷凝水打回蒸發(fā)段內(nèi)，因此消耗的動能少，節(jié)約了電耗。

蒸發(fā)段與煙氣接觸部分、采用耐腐蝕、耐磨損、具備高效傳熱的防腐蝕含石墨烯的防腐熱傳導(dǎo)涂層，從而徹底解決煙氣換熱的壁面露點腐蝕的難題。

2、一效蒸發(fā)濃縮器c、二效蒸發(fā)濃縮器d

蒸發(fā)濃縮器均采用防結(jié)垢蒸發(fā)濃縮器，其中基本的原理是在加熱器段采用防結(jié)垢技術(shù)、鹽溶液在加熱器內(nèi)形成惰性顆粒的擾動、流化、沖擊的效應(yīng)，破壞加熱器壁面結(jié)垢的臨界生成狀態(tài)，達到防結(jié)垢的目的，其采用的技術(shù)原理見圖2描述

3、開式?jīng)鏊、

涼水塔的工作原理：利用吹進來的風(fēng)與由上灑下來的水形成對流，把熱源排走，一部分水在對流中蒸發(fā)，帶走了相應(yīng)的蒸發(fā)潛熱、從而降低水的溫度。涼水塔由塔體、噴淋器、內(nèi)頂部除霧器組成。

所述涼水塔是一種大氣式混凝式?jīng)鏊?。開式?jīng)鏊實現(xiàn)將二效蒸發(fā)濃縮器d出口蒸汽冷卻成水，蒸汽潛熱通過開式?jīng)鏊被風(fēng)帶走，同時通過對流方式蒸發(fā)掉部分高鹽廢水，實現(xiàn)對高鹽廢水的濃縮減量。

涼水塔內(nèi)頂部除霧器采用高效絲網(wǎng)除霧器或折流板除霧器等，除掉空氣中液滴效率達到99％以上。

4、加熱器e、換熱器w、

均采用列管式防結(jié)垢換熱器，其防結(jié)垢的原理如圖2所示。

鹽溶液從進口進入，換熱器管程內(nèi)顆粒與鹽溶液在底部混合后向上流動，實現(xiàn)了溶液在加熱管內(nèi)的固態(tài)、氣態(tài)、液態(tài)三相流動狀態(tài)，實現(xiàn)了顆粒的擾動和摩擦、沖擊效應(yīng)、破壞了壁面結(jié)垢的臨界狀態(tài)、從而達到防止結(jié)垢的目的，顆粒在加熱管、顆粒貯存區(qū)、分離區(qū)后實現(xiàn)固液分離、顆粒在重力作用下通過顆粒循環(huán)管重新到底部，與溶液混合，循環(huán)使用。

本實用新型的凡是換熱部分，均采用此方案，確保換熱部分不結(jié)垢、保持高效換熱。

5、循環(huán)泵b、鹽水循環(huán)泵h、送料泵g、補水泵l、

泵類過流件采用耐腐蝕的316l、2205雙相鋼或鈦材等耐腐蝕金屬材料。

6、風(fēng)機i、

采用普通增壓風(fēng)機、風(fēng)機將自然界空氣，通過增壓，將一定流量的空氣吹入開式?jīng)鏊。

7、真空裝置n、

維持系統(tǒng)真空度的作用、采用羅茨水循環(huán)真空機組或蒸汽噴射式真空泵等，維持系統(tǒng)內(nèi)設(shè)定的真空度。

該裝置的工作原理如下：

相變換熱器a、一效蒸發(fā)濃縮器c、二效蒸發(fā)濃縮器d、加熱器e、換熱器w、開式?jīng)鏊、循環(huán)泵b、鹽水循環(huán)泵h、送料泵g、補水泵l、風(fēng)機i、真空裝置l、真空裝置k。

含高鹽、高硬度的廢水首先經(jīng)過鹽水循環(huán)泵h的前段連接管路與管內(nèi)鹽溶液混合后進入加熱器e的1口進入，加熱器e內(nèi)來自二效蒸發(fā)濃縮器d的19口的蒸汽與進入加熱器e的鹽水進行換熱、保持換熱溫差5℃左右，蒸汽變成冷凝水外排，換熱后鹽水溫度升高，經(jīng)加熱器e的2口與開式?jīng)鏊的3口連接，鹽水進入開式?jīng)鏊，在涼水塔內(nèi)，鹽水與來自風(fēng)機的i的外界自然風(fēng)進行直接接觸、換熱、風(fēng)被增濕、增溫、風(fēng)由開式?jīng)鏊的頂部5開口外排，由于風(fēng)帶走了水分，因此相應(yīng)對濃鹽水進行了濃縮減量，濃鹽水通過鹽水循環(huán)泵h、加熱器e、開式?jīng)鏊以及連接的管路形成閉路的循環(huán)，加熱器e內(nèi)的蒸汽與鹽水不斷換熱、冷凝成水。

加熱器e通過39端口與真空裝置k連接，維持一定真空度，保持低溫?fù)Q熱狀態(tài)。

開式?jīng)鏊的底部7口出一定的量的濃鹽水，通過送料泵g進入換熱器w的12口，在換熱器w內(nèi)，濃鹽水與來自二效蒸發(fā)濃縮器d的16端口的冷凝水進行換熱，換熱后冷凝水由13口外排，升溫后的鹽水進入一效蒸發(fā)濃縮器c的23進口，鹽水在一效蒸發(fā)濃縮器c進行低溫蒸發(fā)、蒸發(fā)產(chǎn)生的二次蒸汽通過一效蒸發(fā)濃縮器c的25口出，通過蒸汽管路連接的22口進入二效蒸發(fā)濃縮器d內(nèi)的加熱器，蒸汽作為二效蒸發(fā)濃縮器d的加熱熱源。一效蒸發(fā)濃縮器c的蒸發(fā)濃縮后的鹽溶液通過24口、經(jīng)由連接的管路進入二效蒸發(fā)濃縮器d的20端口，進行二次蒸發(fā)濃縮。

二效蒸發(fā)濃縮器d的21口通過管路與真空裝置k的6口連接。

一效蒸發(fā)濃縮器c的26口與真空裝置l連接，維持一效蒸發(fā)濃縮器c與相變換熱器a之間密閉連接的管路以及容器內(nèi)的真空度。

相變換熱器a的32口進入熱煙氣、在相變換熱器內(nèi)進行換熱后，降溫后冷煙氣由31口外出，相變換熱器a的蒸汽管路29口與一效蒸發(fā)濃縮器c的28口連接、經(jīng)過在一效蒸發(fā)濃縮器c加熱器內(nèi)換熱后，蒸汽變成冷凝水，由一效蒸發(fā)濃縮器c的27口排出，進入循環(huán)泵b的35口，循環(huán)泵b的出口34與相變換熱器a的33口連接，冷凝水重新返回相變換熱器a，實現(xiàn)了蒸汽加熱、冷凝水回的由汽態(tài)到液態(tài)閉路相變模式，其閉路循環(huán)進行，持續(xù)不斷的將煙氣熱能轉(zhuǎn)化成蒸汽，實現(xiàn)對高鹽廢水的蒸發(fā)濃縮，其中相變蒸汽溫度可以根據(jù)實際需求動態(tài)調(diào)整，操作靈活。

相變換熱器a需要定情補充一部分潔凈水，以達到補充真空泵抽真空導(dǎo)致的水量損失。

真空泵裝置l與真空泵裝置k起到維持整個系統(tǒng)真空度的作用，維持系統(tǒng)負(fù)壓狀態(tài)。

以上所述僅為本實用新型的較佳實施例，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。

技術(shù)特征：

1.一種高鹽廢水煙氣余熱蒸發(fā)濃縮系統(tǒng)，其特征在于，包括：相變換熱器、一效蒸發(fā)濃縮器、二效蒸發(fā)濃縮器、加熱器、換熱器、開式?jīng)鏊?、循環(huán)泵、鹽水循環(huán)泵、送料泵、補水泵、風(fēng)機、真空裝置一、真空裝置二；

富含高鹽、高硬度的高鹽水由鹽水循環(huán)泵前管路進入加熱器的第一進口、加熱器第一出口經(jīng)過管路與開式?jīng)鏊牡谝贿M口連通，開式?jīng)鏊牡诙M口與風(fēng)機連接、外界自然風(fēng)由此通入塔內(nèi)，開式?jīng)鏊牡谝怀隹谂c外界相通、作為外界風(fēng)外排口，開式?jīng)鏊ㄟ^第二出口與鹽水循環(huán)泵的進口連通，開式?jīng)鏊牡谌隹谂c送料泵的進口連通，鹽水循環(huán)泵的出口與加熱器的第一進口連接、形成高鹽水溶液在加熱器、開式?jīng)鏊?、與鹽水循環(huán)泵內(nèi)的大循環(huán)，加熱器的第二出口與真空裝置二的進口連接、加熱器的第二進口與二效蒸發(fā)濃縮器的第三出口通過管路連通、作為低溫蒸汽的管路；

加熱器的第三出口為冷凝水排出口；

開式?jīng)鏊牡谌隹谕ㄟ^連接的送料泵與換熱器的第一進口連接、換熱器的第二進口與二效蒸發(fā)濃縮器的第一出口連接，二效蒸發(fā)濃縮器的第二出口是高鹽廢水濃縮液的外排出口，二效蒸發(fā)濃縮器的第四出口與真空裝置二的進口連接；

換熱器的第一出口是冷凝水的外排出口、換熱器的第二出口與一效蒸發(fā)濃縮器的第一進口連接、一效蒸發(fā)濃縮器的第二進口與相變換熱器的第一出口通過管路連接，管內(nèi)流通蒸汽、一效蒸發(fā)濃縮器的第一出口與循環(huán)泵進口連接、一效蒸發(fā)濃縮器的第二出口與真空裝置一的進口連接、一效蒸發(fā)濃縮器的第三出口與二效蒸發(fā)濃縮器的第二進口通過管路連接、作為蒸汽流通的管路；

一效蒸發(fā)濃縮器的第四出口與二效蒸發(fā)濃縮器的第一進口通過管路連接、作為高鹽水的連通管路；

循環(huán)泵出口與相變換熱器的第一進口連接、相變換熱器的第二進口進入熱煙氣、第二出口為冷煙氣出口、相變換熱器的第二進口與補水泵連接、相變換熱器的第一出口與一效蒸發(fā)濃縮器的第二進口通過管路連接、管路內(nèi)流通蒸汽；

相變換熱器內(nèi)的封閉換熱水在相變換熱器的第一出口、一效蒸發(fā)濃縮器的第二進口、第一出口、循環(huán)泵的進出口以及之間連接的管路、形成汽態(tài)到液態(tài)的相變的封閉循環(huán)管路。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高鹽廢水煙氣余熱蒸發(fā)濃縮系統(tǒng)，其特征在于，所述煙氣換熱采用相變換熱器。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高鹽廢水煙氣余熱蒸發(fā)濃縮系統(tǒng)，其特征在于，所述一效蒸發(fā)濃縮器和二效蒸發(fā)濃縮器采用防結(jié)垢蒸發(fā)濃縮器。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高鹽廢水煙氣余熱蒸發(fā)濃縮系統(tǒng)，其特征在于，所述開式?jīng)鏊伤w、頂部高效除霧器組成。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高鹽廢水煙氣余熱蒸發(fā)濃縮系統(tǒng)，其特征在于，所述換熱器采用列管式防結(jié)垢換熱器、所述加熱器采用列管式防結(jié)垢加熱器。

技術(shù)總結(jié)

本實用新型涉及一種高鹽廢水煙氣余熱蒸發(fā)濃縮系統(tǒng)，包括：相變換熱器、一效蒸發(fā)濃縮器、二效蒸發(fā)濃縮器、加熱器、換熱器、開式?jīng)鏊?、循環(huán)泵、鹽水循環(huán)泵、送料泵、補水泵、風(fēng)機、真空裝置一、真空裝置二。本實用新型采用低溫?zé)煔鉄崮軐崿F(xiàn)對高鹽廢水進行蒸發(fā)濃縮減量，充分利用廢棄煙氣余熱資源的低品位熱能，達到低成本處理高鹽廢水的目的。

技術(shù)研發(fā)人員：馬嘯陽;韓志剛;劉昱彤;劉濱華;鐘子怡

受保護的技術(shù)使用者：天津天大清能環(huán)境工程有限公司

技術(shù)研發(fā)日：2020.06.22

技術(shù)公布日：2021.03.23