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晶系統，預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晶罐連接，固液分離設備連接在結晶罐的物料輸出端上。本發明運用現階段不能熱量回收的高溫水為熱源介質，回收其熱量，用此熱量將含鹽廢水提濃結晶；再此過程中采用降膜閃蒸蒸發器和特殊管件及相關設備布置要求，減少了機械運行設備，從而完成熱量回收、節能減排、減少運行成本等一系列節能過程。不僅大大地減少了運行過程中的電耗，而且也幫助工廠回收能量低、質量少的散熱，并且幫助工廠完成節能減排，而傳統工藝完全不能實現此過程。
權利要求書
1.一種低溫余熱回收及含鹽廢水提濃結晶系統，其特征是：所述的系統包括預熱器（1）、閃蒸器、濃縮罐（9）、凈水罐（10）、濃縮泵（11）、結晶罐（13）和固液分離設備（14），預熱器（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）與結晶罐（13）連接，固液分離設備（14）連接在結晶罐（13）的物料輸出端上。
2.根據權利要求1所述的低溫余熱回收及含鹽廢水提濃結晶系統，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.根據權利要求2所述的低溫余熱回收及含鹽廢水提濃結晶系統，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.根據權利要求1所述的低溫余熱回收及含鹽廢水提濃結晶系統，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，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）進入二級閃蒸器（3）內，一級閃蒸器（2）的熱質輸出端與預熱器（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）的熱質輸出端與凈水罐（10）連接。
5.根據權利要求1所述的低溫余熱回收及含鹽廢水提濃結晶系統，其特征是：所述的預熱器（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.根據權利要求1所述的低溫余熱回收及含鹽廢水提濃結晶系統，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）采用液封設備，液封設備包括容腔和連接管段，連接管段端頭插入至容腔內部，進液口連接在容腔上。
7.一種采用如權利要求1至6中任意一項所述的低溫余熱回收及含鹽廢水提濃結晶系統的低溫余熱回收及含鹽廢水提濃結晶方法，其特征是：所述的方法包括下述步驟：步驟S1、預熱：含鹽廢水通過外界輔助設施或靠介質自身的壓力進入預熱器（1），對其進行預熱，通過預熱器（1）與降溫后的高溫水間接換熱，使含鹽廢水溫度升高至80℃后進入閃蒸器；步驟S2、換熱：高溫介質通過外界輔助設施或靠介質自身的壓力進入閃蒸器（2），換熱降溫至90℃后進入預熱器（1），再次降溫至40℃變為低溫介質，排除系統；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℃后濃縮進入濃縮罐（9）；步驟S4、分離：通過濃縮泵（11）將濃縮罐（9）內的含鹽廢水抽吸進入結晶罐（13），隨后將結晶罐（13）內的濃縮含鹽廢水流入固液分離設備（14），通過固液分離設備（14）將濃縮后的含鹽廢水利用離心結晶的方法結晶為含鹽廢水及鹽結晶，并對其進行分離；步驟S5、冷凝：閃蒸器出來的氣相部分進入凈水罐（10），再通過安裝在凈水罐（10）上方的冷凝器（15）后，凝結成干凈的水溶液，干凈水溶液通過凈水輸送泵（12）排除系統；步驟S6、排放：濃縮罐（9）與凈水罐（10）內的氣相部分通過真空泵（16）抽吸后排出。
8.根據權利要求7所述的低溫余熱回收及含鹽廢水提濃結晶方法，其特征是：所述的含鹽廢水溫度≥30℃。
9.根據權利要求7所述的低溫余熱回收及含鹽廢水提濃結晶方法，其特征是：所述的高溫介質為溫度≥100℃的液體介質。
10.根據權利要求7所述的低溫余熱回收及含鹽廢水提濃結晶方法，其特征是：所述的高溫介質通過外界輔助設施或靠介質自身的壓力進入一級閃蒸器（2），在一級閃蒸器（2）內與預熱后的含鹽廢水進行熱交換，熱交換后的高溫介質在一級閃蒸器（2）內被降溫至90℃進入預熱器（1），在負壓狀態下利用高溫熱水提供的熱量進行蒸發，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）底部的液體通道進入二級閃蒸器（3）的殼體內，一級濃縮含鹽廢水進入二級閃蒸器（3）內，在負壓狀態下利用80℃飽和蒸汽在二級閃蒸器（3）換熱管內提供的熱量進行蒸發，形成70℃飽和蒸汽和二級濃縮含鹽廢水，而換熱管內的飽和蒸汽凝結成飽和水離開二級閃蒸器（3），預熱后的含鹽廢水在一級閃蒸器（2）內通過負壓低溫換熱降膜閃蒸，其中的氣相部分進入二級閃蒸器（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）進入二級閃蒸器（3）內，并在二級閃蒸器（3）中通過負壓低溫換熱降膜閃蒸，二級濃縮含鹽廢水從二級閃蒸器（3）底部的液體通道進入三級閃蒸器（4）的殼體內，二級濃縮含鹽廢水進入三級閃蒸器（4）內，在負壓狀態下利用70℃飽和蒸汽在三級閃蒸器（4）換熱管內提供的熱量進行蒸發，形成60℃飽和蒸汽和三級濃縮含鹽廢水，換熱管內的飽和蒸汽凝結成飽和水離開三級閃蒸器（4），二級閃蒸器（3）通過負壓低溫換熱降膜閃蒸后，其中的氣相部分進入三級閃蒸器（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）進入三級閃蒸器（4）內，并在三級閃蒸器（4）中通過負壓低溫換熱降膜閃蒸，三級濃縮含鹽廢水從三級閃蒸器（4）底部的液體通道進入四級閃蒸器（5）的殼體內，三級濃縮含鹽廢水進入四級閃蒸器（5）內，在負壓狀態下利用60℃飽和蒸汽在四級閃蒸器（5）換熱管內提供的熱量進行蒸發，形成50℃飽和蒸汽和四級濃縮含鹽廢水，而換熱管內的飽和蒸汽凝結成飽和水離開四級閃蒸器（5），三級閃蒸器（4）通過負壓低溫換熱降膜閃蒸后，其中的氣相部分進入四級閃蒸器（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）進入四級閃蒸器（5）內，并在四級閃蒸器（5）中通過負壓低溫換熱降膜閃蒸，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，在凈水罐（10）的氣相管口后設置不凝氣冷卻器（15）及真空泵（16），凈水罐（10）中的氣相系統通過不凝氣冷卻器（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）排至安全地點排放。
發明內容
針對上述提到的現有技術中的高溫水直接排放，造成不必要的浪費的缺點，本發明提供一種低溫余熱回收及含鹽廢水提濃結晶系統和方法，其利用降膜閃蒸蒸發器和特殊管件回收熱量，用此熱量將含鹽廢水提濃結晶，可減少能源的浪費。
本發明解決其技術問題采用的技術方案是：一種低溫余熱回收及含鹽廢水提濃結晶系統，系統包括預熱器、閃蒸器、濃縮罐、凈水罐、濃縮泵、結晶罐和固液分離設備，預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晶罐連接，固液分離設備連接在結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晶方法，該方法包括下述步驟：步驟S1、預熱：含鹽廢水通過外界輔助設施或靠介質自身的壓力進入預熱器，對其進行預熱，通過預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℃后進入閃蒸器；步驟S2、換熱：高溫介質通過外界輔助設施或靠介質自身的壓力進入閃蒸器，換熱降溫至90℃后進入預熱器，再次降溫至40℃變為低溫介質，排除系統；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℃后濃縮進入濃縮罐；步驟S4、分離：通過濃縮泵將濃縮罐內的含鹽廢水抽吸進入結晶罐，隨后將結晶罐內的濃縮含鹽廢水流入固液分離設備，通過固液分離設備將濃縮后的含鹽廢水利用離心結晶的方法結晶為含鹽廢水及鹽結晶，并對其進行分離；步驟S5、冷凝：閃蒸器出來的氣相部分進入凈水罐，再通過安裝在凈水罐上方的冷凝器后，凝結成干凈的水溶液，干凈水溶液通過凈水輸送泵排除系統；步驟S6、排放：濃縮罐與凈水罐內的氣相部分通過真空泵抽吸后排出。
本發明解決其技術問題采用的技術方案進一步還包括：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，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入二級閃蒸器內，一級閃蒸器的熱質輸出端與預熱器連接，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，四級閃蒸器的熱質輸出端與凈水罐連接。
所述的預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備，液封設備包括容腔和連接管段，連接管段端頭插入至容腔內部，進液口連接在容腔上。
所述的含鹽廢水溫度≥30℃。
所述的高溫介質為溫度≥100℃的液體介質。
所述的高溫介質通過外界輔助設施或靠介質自身的壓力進入一級閃蒸器，在一級閃蒸器內與預熱后的含鹽廢水進行熱交換，熱交換后的高溫介質在一級閃蒸器內被降溫至90℃進入預熱器，在負壓狀態下利用高溫熱水提供的熱量進行蒸發，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入二級閃蒸器的殼體內，一級濃縮含鹽廢水進入二級閃蒸器內，在負壓狀態下利用80℃飽和蒸汽在二級閃蒸器換熱管內提供的熱量進行蒸發，形成70℃飽和蒸汽和二級濃縮含鹽廢水，而換熱管內的飽和蒸汽凝結成飽和水離開二級閃蒸器，預熱后的含鹽廢水在一級閃蒸器內通過負壓低溫換熱降膜閃蒸，其中的氣相部分進入二級閃蒸器，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入二級閃蒸器內，并在二級閃蒸器中通過負壓低溫換熱降膜閃蒸，二級濃縮含鹽廢水從二級閃蒸器底部的液體通道進入三級閃蒸器的殼體內，二級濃縮含鹽廢水進入三級閃蒸器內，在負壓狀態下利用70℃飽和蒸汽在三級閃蒸器換熱管內提供的熱量進行蒸發，形成60℃飽和蒸汽和三級濃縮含鹽廢水，換熱管內的飽和蒸汽凝結成飽和水離開三級閃蒸器，二級閃蒸器通過負壓低溫換熱降膜閃蒸后，其中的氣相部分進入三級閃蒸器，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入三級閃蒸器內，并在三級閃蒸器中通過負壓低溫換熱降膜閃蒸，三級濃縮含鹽廢水從三級閃蒸器底部的液體通道進入四級閃蒸器的殼體內，三級濃縮含鹽廢水進入四級閃蒸器內，在負壓狀態下利用60℃飽和蒸汽在四級閃蒸器換熱管內提供的熱量進行蒸發，形成50℃飽和蒸汽和四級濃縮含鹽廢水，而換熱管內的飽和蒸汽凝結成飽和水離開四級閃蒸器，三級閃蒸器通過負壓低溫換熱降膜閃蒸后，其中的氣相部分進入四級閃蒸器，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入四級閃蒸器內，并在四級閃蒸器中通過負壓低溫換熱降膜閃蒸，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入凈水罐中，凈水罐底部的凈水通過凈水輸送泵離開系統，在凈水罐的氣相管口后設置不凝氣冷卻器及真空泵，凈水罐中的氣相系統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排放。
本發明的有益效果是：本發明運用現階段不能熱量回收的高溫水為熱源介質，回收其熱量，用此熱量將含鹽廢水提濃結晶；再此過程中采用降膜閃蒸蒸發器和特殊管件及相關設備布置要求，減少了機械運行設備，從而完成熱量回收、節能減排、減少運行成本等一系列節能過程。不僅大大地減少了運行過程中的電耗，而且也幫助工廠回收能量低、質量少的散熱，并且幫助工廠完成節能減排，而傳統工藝完全不能實現此過程。本發明投資小、易于實施，可廣泛應用于石化、冶金、食品等行業中。
（發明人：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）
