CN104724776A - 压力蒸发二次蒸汽掺入压力水中的装置及其方法 - Google Patents
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Abstract
一种压力蒸发二次蒸汽掺入压力水中的装置及方法，含盐污水进入液-液换热器与高温冷凝水换热，然后进入到循环泵，再进入汽-液换热器与乏蒸汽换热变成高温含盐污水，然后进入闪蒸罐，闪蒸压力低于乏蒸汽压力，高于锅炉喂水泵出口压力，乏蒸汽换热后成为高温冷凝水，闪蒸罐闪蒸产生的二次蒸汽通过汽-水混合器与从水罐来的锅炉喂水混合而变成凝结水，并使喂水温度提高，再由高压泵打入锅炉，闪蒸后形成的浓度较高、温度较低的含盐污水或直接或经分离处理脱盐后再返回汽-液换热器受热再利用。本发明能够对含盐污水先除氧和二氧化碳后蒸发，在进入闪蒸之前进行大面积换热，蒸发产生的二次蒸汽通过汽水混合器变为高温水直接利用。
Description
技术领域
本发明涉及一种蒸发含盐水处理装置及方法，具体的，涉及一种压力蒸发二次蒸汽掺入压力水中的装置及其方法。
背景技术
目前国内外超稠油高效开发手段之一为SAGD方式开发。该开发方式产生大量的压力在0.4～1MPa乏蒸汽，同时，锅炉用水需要软化或除盐，软化和除盐的过程中就要产生高含盐废水；循环流化床锅炉在运行中需要排污，排污又产生一部分高含盐废水。处理高含盐废水的常用方法有多效蒸发，机械压缩蒸发，蒸汽射流引射蒸发等，多效蒸发第一效蒸发压力一般在0.3MPa左右，逐效蒸发压力降低，末效为负压，该蒸发工艺设备多，能耗高，需要大量冷却水。机械压缩蒸发和蒸汽引射蒸发又分微正压蒸发、常压蒸发、微负压蒸发；多效蒸发第一效蒸发压力一般在0.3MPa左右，逐效蒸发压力降低，末效为负压。目前蒸发工艺蒸发产生的二次蒸汽，均在装置中变为冷凝水后出装置利用。现有的蒸发工艺单效传热温差小，换热器面积大。多效蒸发，设备多，能耗高，需要大量冷却水；机械压缩蒸发需要采用是蒸汽压缩机，耗电量大；蒸汽射流引射蒸发，省去了压缩机，但需要大量冷却水，如没有足够的冷源，就需要上风冷，把热量排到了大气，造成无效能耗。SAGD开发，锅炉用水与锅炉排污产生的高含盐水的比例大致为10：1，本发明专利就是针对这一的特定条件而设计的，也适于其它锅炉排污水及软化再生废液的蒸发处理。
发明内容
本发明的目的在于提出一种压力蒸发二次蒸汽掺入压力水中冷凝装置及其方法，以解决上述问题。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种压力蒸发二次蒸汽掺入压力水中的装置，包括液-液换热器、循环泵、汽-液换热器、闪蒸罐、喂水泵、汽-水混合器和凝结水罐，
其中，所述液-液换热器包括冷流介质管路和热流介质管路以进行液-液换热，其中所述冷流介质管路的入口通入含盐污水，出口连接循环泵，所述热流介质管路的入口连接汽-液换热器的热流介质管路的出口，出口连接凝结水罐，从而实现所述含盐污水和汽-液换热器流出的高温冷凝水之间的热交换，得到较高温度的含盐污水；所述循环泵的入口连接液-液换热器的所述冷流介质管路的出口，并将闪蒸罐中部出料和液-液换热器换热后所述较高温度的含盐污水组成混合液泵入汽-液换热器冷流介质管路；所述汽-液换热器也包括冷流介质管路和热流介质管路以进行汽-液换热，所述冷流介质管路的入口连接所述循环泵，出口连接闪蒸罐上部的入口，所述热流介质管路的入口连接乏蒸汽，出口连接所述液-液换热器的热流介质管路的入口，从而实现乏蒸汽与所述较高温度的含盐污水之间的热交换，所述乏蒸汽成为高温冷凝水并进入所述液-液换热器，所述较高温度的含盐污水成为高温含盐污水，并被接入闪蒸罐上部的入口；所述闪蒸罐上部的入口接入所述高温含盐污水，所述高温含盐水内的部分水分闪蒸产生低于乏蒸汽压力而高于锅炉喂水泵出口压力的二次蒸汽，所述二次蒸汽通过所述闪蒸罐顶部的出口与所述汽-水混合器连接，所述闪蒸罐中部的出料与循环泵的入口连接，未蒸发的盐水落入闪蒸罐中部，形成盐分较高、温度较低的高含盐水溶液，所述高含盐水溶液上部盐分浓度较低的盐水通过闪蒸罐中部的出料进入循环泵与所述较高温度的含盐污水组成混合液并循环使用。
优选地，所述装置还包括喂水泵、水罐和高压泵，所述汽-水混合器和喂水泵连接，所述喂水泵分别列连接水罐和所述汽-水混合器，将所述水罐中的水通过所述喂水泵泵入所述汽-水混合器，所述汽-水混合器的出口连接所述高压泵，所述高压泵连接高压锅炉，所述二次蒸汽通过汽-水混合器与从水罐来的锅炉喂水混合而变成凝结水，并使喂水温度提高，再由高压泵打入锅炉作为锅炉来水使用。
优选地，在所述液-液换热器和循环泵中间还具有热力真空除氧器，所述热力真空除氧器连接循环泵的入口。
优选地，还具有出料泵、离心分离机、固体盐罐、母液罐和母液泵，所述出料泵连接闪蒸罐的底部，出口连接离心分离机，所述离心分离机的两个出口分别连接固体盐罐和母液罐，所述母液泵连接所述母液罐，并将其泵入到循环泵，在闪蒸罐底部的盐分浓度很高无法直接再循环利用的溶液从闪蒸罐底部排出进入所述离心分离机进行分离，将部分盐分除去形成盐分浓度较低的母液和固体盐，所述固体盐进入所述固体盐罐，所述母液进入母液罐并经母液泵输送到循环泵前与较高温度含盐污水和闪蒸罐中部出料管排出的溶液形成混合液再次泵入汽-液换热器受热重新利用。
优选地，汽-液换热器外置或内置于闪蒸罐内。
本发明还公开了一种压力蒸发二次蒸汽掺入压力水中的方法，包括：首先含盐污水进入液-液换热器与高温冷凝水换热，所述高温冷凝水冷却成低温冷凝水排入到凝结水罐，回收高温冷凝水显热，同时含盐污水吸收高温冷凝水释放的热量而温度升高成为较高温度含盐污水；
所述较高温度含盐污水进入到循环泵，再进入汽-液换热器与乏蒸汽换热变成高温含盐污水，然后进入闪蒸罐，闪蒸压力低于乏蒸汽压力，高于锅炉喂水泵出口压力，使得所述高温含盐污水内部分水分闪蒸产生低于乏蒸汽压力而高于锅炉喂水泵出口压力的二次蒸汽，所述二次蒸汽通过汽-水混合器与从水罐来的锅炉喂水混合而变成凝结水，并使喂水温度提高，再由高压泵打入锅炉。
优选地，所述含盐污水进入液-液换热器与高温冷凝水换热后，进入到循环泵前，还要经过热力真空除氧器，以除氧和二氧化碳。
优选地，闪蒸压力低于乏蒸汽压力0.1MPa￣0.5MP，而高于汽-水混合器内的喂水压力。
优选地，所述汽-液换热器的换热为大温差换热，即所述汽-液换热器的乏蒸汽温度和循环泵打入的所述较高温度含盐污水的温度的换热温度差在10～40℃。
优选地，高温含盐废水在闪蒸罐内一部分闪蒸成二次蒸汽并排出后，一部分变成盐分浓度更高含盐水而沉积于闪蒸罐中下部，下部浓度较高的物料排出后经出料泵进入离心分离机内将部分盐分分离出并形成固体盐而进入固体盐罐，而除盐后的母液缓存在母液罐内，然后通过母液泵输送至循环泵的入口，与从闪蒸罐中部排出的盐浓度较低可直接进行再循环的料液混合，然后通过循环泵输送至汽-液换热器再次加热循环利用。
本发明能够对含盐污水先除氧和二氧化碳后蒸发，在进入闪蒸之前进行大面积换热，蒸发产生的二次蒸汽通过汽水混合器变为高温水直接利用。
附图说明
图1是根据本发明具体实施例的压力蒸发二次蒸汽掺入压力水中的装置。
图中的附图标记所分别指代的技术特征为：
1、液-液换热器；2、热力真空除氧器；3、循环泵；4、汽-液换热器；5、闪蒸罐；6、喂水泵；7、汽-水混合器；8、水罐；9、高压泵；10、高压锅炉；11、凝结水罐；12、出料泵；13、离心分离机；14、固体盐罐；15、母液罐；16、母液泵；a、含盐污水；b、高温冷凝水；c、乏蒸汽；d、高温含盐污水；e、二次蒸汽；f、锅炉喂水；g、低温凝结水；h、闪蒸罐底部出料；i、固体盐；j、母液；k、闪蒸罐中部出料。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
一种压力蒸发二次蒸汽掺入压力水中的装置，包括液-液换热器1、循环泵3、汽-液换热器4、闪蒸罐5、汽-水混合器7和凝结水罐11。
其中，所述液-液换热器1包括冷流介质管路和热流介质管路以进行液-液换热，其中所述冷流介质管路的入口通入含盐污水a，出口连接循环泵3，所述热流介质管路的入口连接汽-液换热器4的热流介质管路的出口，出口连接凝结水罐11，从而实现所述含盐污水a和汽-液换热器流出的高温冷凝水b之间的热交换，得到较高温度的含盐污水；所述循环泵3的入口连接液-液换热器1的所述冷流介质管路的出口，并将闪蒸罐5中部出料和液-液换热器换热后所述较高温度的含盐污水组成混合液泵入汽-液换热器4冷流介质管路；
所述汽-液换热器4也包括冷流介质管路和热流介质管路以进行汽-液换热，所述冷流介质管路的入口连接所述循环泵3的出口，出口连接闪蒸罐5上部的入口，所述热流介质管路的入口连接乏蒸汽c，出口连接所述液-液换热器1的热流介质管路的入口，从而实现乏蒸汽c与所述较高温度的含盐污水之间的热交换，所述乏蒸汽c成为高温冷凝水b并进入所述液-液换热器1，所述较高温度的含盐污水成为高温含盐污水d，并被接入闪蒸罐上部的入口.
所述闪蒸罐5上部的入口接入所述高温含盐污水d，所述高温含盐水内的部分水分闪蒸产生低于乏蒸汽压力而高于锅炉喂水泵出口压力的二次蒸汽e，所述二次蒸汽通过所述闪蒸罐5顶部的出口与所述汽-水混合器7连接，所述闪蒸罐中部的出料与循环泵3的入口连接，未蒸发的盐水落入闪蒸罐中部，形成盐分较高、温度较低的高含盐水溶液，所述高含盐水溶液上部盐分浓度较低的盐水通过闪蒸罐中部的出料k进入循环泵3与所述较高温度的含盐污水组成混合液并循环使用。
其中，所述装置还包括喂水泵6、水罐8和高压泵9，所述汽-水混合器和喂水泵6连接，所述喂水泵6分别列连接水罐8和所述汽-水混合器，将所述水罐8中的水通过所述喂水泵6泵入所述汽-水混合器7，所述汽-水混合器的出口连接所述高压泵9，所述高压泵连接高压锅炉10，所述二次蒸汽e通过汽-水混合器与从水罐来的锅炉喂水f混合而变成凝结水，并使喂水温度提高，再由高压泵打入锅炉作为锅炉来水使用。
其中，在所述液-液换热器1和循环泵3中间还具有热力真空除氧器2。所述热力真空除氧器2可以连接循环泵3的入口，均能够起到加入循环水路的作用。
其中，汽-液换热器4可外置或内置于闪蒸罐内。
其中，还具有出料泵12、离心分离机13、固体盐罐14、母液罐15和母液泵16，所述出料泵连接闪蒸罐5的底部，出口连接离心分离机13，所述离心分离机的两个出口分别连接固体盐罐14和母液罐15，所述母液泵16连接所述母液罐，并将其泵入到循环泵3，在闪蒸罐底部的盐分浓度很高无法直接再循环利用的溶液从闪蒸罐底部排出进入所述离心分离机进行分离，将部分盐分除去形成盐分浓度较低的母液和固体盐，所述固体盐进入所述固体盐罐，所述母液进入母液罐并经母液泵输送到循环泵前与较高温度含盐污水和闪蒸罐中部出料管排出的溶液形成混合液再次泵入汽-液换热器受热重新利用。
相应的，本发明还公开了一种压力蒸发二次蒸汽掺入压力水中的方法，首先含盐污水a进入液-液换热器1与高温冷凝水b换热，所述高温冷凝水b冷却成低温冷凝水g排入到凝结水罐11，回收高温冷凝水显热，同时含盐污水吸收高温冷凝水释放的热量而温度升高成为较高温度含盐污水；
所述较高温度含盐污水进入到循环泵，再进入汽-液换热器与乏蒸汽c换热变成高温含盐污水d，然后进入闪蒸罐，闪蒸压力低于乏蒸汽压力，高于锅炉喂水泵出口压力，使得所述高温含盐污水内部分水分闪蒸产生低于乏蒸汽压力而高于锅炉喂水泵出口压力的二次蒸汽e，所述二次蒸汽e通过汽-水混合器7与从水罐来的锅炉喂水f混合而变成凝结水，并使喂水f温度提高，再由高压泵9打入锅炉10。
进一步的，所述含盐污水a进入液-液换热器1与高温冷凝水b换热后，进入到循环泵3前，还要经过热力真空除氧器2，以除氧和二氧化碳。因为锅炉进水必须脱氧，若盐水中含有溶解氧，蒸发产生的二次蒸汽就有氧气，二次蒸汽是通过汽水混合器变成凝结水，因此最好在蒸发前脱氧。
进一步的，闪蒸压力低于乏蒸汽压力0.1MPa￣0.5MPa，而高于汽-水混合器内的喂水压力。具体视具体工况而定。闪蒸压力必须低于乏蒸汽压力，否则就没有温差了，就没法换热了。闪蒸压力越低，蒸发温差越大。闪蒸压力又取决于喂水泵的压力。喂水泵的压力越高，饱和温度越高，才能吸收更多的二次蒸汽热量。实际中可以根据现场具体情况，做出物料平衡计算。
进一步的，所述汽-液换热器的换热为大温差换热，即所述汽-液换热器的乏蒸汽温度和循环泵打入的盐水的温度，也是产生二次蒸汽的温度，的换热温度差在10～40℃。而在现有技术中，换热温差仅仅为3～10℃。
进一步的，高温含盐废水d在闪蒸罐内一部分闪蒸成二次蒸汽e并排出后，一部分变成盐分浓度更高含盐水而沉积于闪蒸罐5中下部，下部浓度较高的物料h排出后经出料泵12进入离心分离机13内将部分盐分分离出并形成固体盐i而进入固体盐罐14，而除盐后的母液j缓存在母液罐15内，然后通过母液泵16输送至循环泵3的入口，与从闪蒸罐中部排出的盐浓度较低可直接进行再循环的料液k混合，然后通过循环泵3输送至汽-液换热器4再次加热循环利用。
以下列出了两个实施例：
实施例1：
含盐水处理能力：15t/h
锅炉进水：150t/h
乏蒸汽：0.9MPa,
二次蒸汽：12t/h，压力0.6MPa,换热温差16.4℃
实施例2:
含盐水处理能力：13t/h
锅炉进水：130t/h
乏蒸汽：0.8MPa,
二次蒸汽：11t/h，压力0.4MPa,换热温差26.7℃
因此，本发明对进入蒸发器的含盐废水先与高温冷凝水换热；含盐废水在设定的温度下脱除氧气和二氧化碳等气体；含盐废水与乏蒸汽换热成为高温含盐废水；然后将高温含盐污水通入闪蒸罐内，在闪蒸罐内完成闪蒸，闪蒸压力低于乏蒸汽压力0.1MPa～0.5MPa，视具体工况而定；蒸发产生的二次蒸汽与锅炉喂水泵出口水通过汽水混合器混合，使二次蒸汽全部变为凝结水，使喂水温度提高，但掺混后的温度小于泵出口压力下的蒸汽饱和温度。
通过本发明可将乏蒸汽余热回收并用于含盐污水的处理，将含盐污水进行了减量化处理，降低了含盐污水的量，同时可使大部分含盐水中重新利用，实现了节能降耗，提高了资源利用率。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式仅限于此，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定保护范围。
Claims (10)
1.一种压力蒸发二次蒸汽掺入压力水中的装置，包括液-液换热器、循环泵、汽-液换热器、闪蒸罐、喂水泵、汽-水混合器和凝结水罐，
其中，所述液-液换热器包括冷流介质管路和热流介质管路以进行液-液换热，其中所述冷流介质管路的入口通入含盐污水，出口连接循环泵，所述热流介质管路的入口连接汽-液换热器的热流介质管路的出口，出口连接凝结水罐，从而实现所述含盐污水和汽-液换热器流出的高温冷凝水之间的热交换，得到较高温度的含盐污水；所述循环泵的入口连接液-液换热器的所述冷流介质管路的出口，并将闪蒸罐中部出料和液-液换热器换热后所述较高温度的含盐污水组成混合液泵入汽-液换热器冷流介质管路；
所述汽-液换热器也包括冷流介质管路和热流介质管路以进行汽-液换热，所述冷流介质管路的入口连接所述循环泵的出口，出口连接闪蒸罐上部的入口，所述热流介质管路的入口连接乏蒸汽，出口连接所述液-液换热器的热流介质管路的入口，从而实现乏蒸汽与所述较高温度的含盐污水之间的热交换，所述乏蒸汽成为高温冷凝水并进入所述液-液换热器，所述较高温度的含盐污水成为高温含盐污水，并被接入闪蒸罐上部的入口；
所述闪蒸罐上部的入口接入所述高温含盐污水，所述高温含盐水内的部分水分闪蒸产生低于乏蒸汽压力而高于锅炉喂水泵出口压力的二次蒸汽，所述二次蒸汽通过所述闪蒸罐顶部的出口与所述汽-水混合器连接，所述闪蒸罐中部的出料与循环泵的入口连接，未蒸发的盐水落入闪蒸罐中部，形成盐分较高、温度较低的高含盐水溶液，所述高含盐水溶液上部盐分浓度较低的盐水通过闪蒸罐中部的出料进入循环泵与所述较高温度的含盐污水组成混合液并循环使用。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：
所述装置还包括喂水泵、水罐和高压泵，所述汽-水混合器和喂水泵连接，所述喂水泵分别列连接水罐和所述汽-水混合器，将所述水罐中的水通过所述喂水泵泵入所述汽-水混合器，所述汽-水混合器的出口连接所述高压泵，所述高压泵连接高压锅炉，所述二次蒸汽通过汽-水混合器与从水罐来的锅炉喂水混合而变成凝结水，并使喂水温度提高，再由高压泵打入锅炉作为锅炉来水使用。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：
在所述液-液换热器和循环泵中间还具有热力真空除氧器，所述热力真空除氧器连接循环泵的入口。
4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：
还具有出料泵、离心分离机、固体盐罐、母液罐和母液泵，所述出料泵连接闪蒸罐的底部，出口连接离心分离机，所述离心分离机的两个出口分别连接固体盐罐和母液罐，所述母液泵连接所述母液罐，并将其泵入到循环泵，在闪蒸罐底部的盐分浓度很高无法直接再循环利用的溶液从闪蒸罐底部排出进入所述离心分离机进行分离，将部分盐分除去形成盐分浓度较低的母液和固体盐，所述固体盐进入所述固体盐罐，所述母液进入母液罐并经母液泵输送到循环泵前与较高温度含盐污水和闪蒸罐中部出料管排出的溶液形成混合液再次泵入汽-液换热器受热重新利用。
5.根据权利要求3或4所述的装置，其特征在于：
汽-液换热器外置或内置于闪蒸罐内。
6.一种压力蒸发二次蒸汽掺入压力水中的方法，包括：首先含盐污水进入液-液换热器与高温冷凝水换热，所述高温冷凝水冷却成低温冷凝水排入到凝结水罐，回收高温冷凝水显热，同时含盐污水吸收高温冷凝水释放的热量而温度升高成为较高温度含盐污水；
所述较高温度含盐污水进入到循环泵，再进入汽-液换热器与乏蒸汽换热变成高温含盐污水，然后进入闪蒸罐，闪蒸压力低于乏蒸汽压力，高于锅炉喂水泵出口压力，使得所述高温含盐污水内部分水分闪蒸产生低于乏蒸汽压力而高于锅炉喂水泵出口压力的二次蒸汽，所述二次蒸汽通过汽-水混合器与从水罐来的锅炉喂水混合而变成凝结水，并使喂水温度提高，再由高压泵打入锅炉。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：
所述含盐污水进入液-液换热器与高温冷凝水换热后，进入到循环泵前，还要经过热力真空除氧器，以除氧和二氧化碳。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：
闪蒸压力低于乏蒸汽压力0.1MPa～0.5MP，而高于汽-水混合器内的喂水压力。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：
所述汽-液换热器的换热为大温差换热，即所述汽-液换热器的乏蒸汽温度和循环泵打入的所述较高温度含盐污水的温度的换热温度差在10～40℃。
10.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于：
高温含盐废水在闪蒸罐内一部分闪蒸成二次蒸汽并排出后，一部分变成盐分浓度更高含盐水而沉积于闪蒸罐中下部，下部浓度较高的物料排出后经出料泵进入离心分离机内将部分盐分分离出并形成固体盐而进入固体盐罐，而除盐后的母液缓存在母液罐内，然后通过母液泵输送至循环泵的入口，与从闪蒸罐中部排出的盐浓度较低可直接进行再循环的料液混合，然后通过循环泵输送至汽-液换热器再次加热循环利用。
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