CN104761090B - 废水零排放多效机械压缩组合蒸发装置及工艺 - Google Patents

Abstract

废水零排放多效机械压缩组合蒸发装置及工艺，包括:机械蒸汽压缩机、蒸汽/液体分离器、热交换器、冷却/进料预热交换器、真空泵、离心循环泵、数台输送泵、数台冷凝泵、浓缩液排放泵,所述机械蒸汽压缩机一与机械蒸汽压缩机二串联连接，冷却/进料预热交换器经输送泵与热交换器三液体进口连接，热交换器一、二、三均与各自的分离器连接，分离器一、三的蒸汽出口与机械蒸汽压缩机一、二的进口连接，分离器二的蒸汽出口与热交换器三的蒸汽进口连接，机械蒸汽压缩机二的出口与热交换器一、热交换器二的蒸汽进口连接，本发明的优点是通过将多效蒸发方式与MVR机械压缩工艺优化整合，达到运行费用最低，操作最简便，帮助企业解决生产与零排放的矛盾。

Description

废水零排放多效机械压缩组合蒸发装置及工艺

技术领域

本发明涉及一种环保设备,特别涉及一种废水零排放多效机械压缩组合蒸发装置及工艺。

背景技术

随着国家对环保的重视，目前很多在内陆缺水或无排放水源地区新建的化工、钢铁等大型项目都要求零排放，对这些用水大户来说深度回用最终产生的高盐高COD含量的浓水的成为难题，处理工艺复杂，并且运行费用高。在保证生产同时，如何节省零排放部分的处理费用成为企业关注的热点。在处理方式上，目前最多使用的为热法蒸发。传统蒸发存在耗能，运行费用高的问题。多效、MVR（机械压缩蒸发）是目前用的最多的两种方式。其中多效蒸发装置由多个蒸发器串联而成，由新蒸汽加热第一效产生的蒸汽不进入冷凝器，而是作为第二效的加热介质得以再次利用。这样可以将新蒸汽消耗有效降低约50%。重复利用此原理，进一步降低新蒸汽消耗。MVR机械压缩蒸发是利用蒸发器中产生的二次蒸汽，经压缩机压缩后再次使用，回收潜热，提高了热效率降低能耗。这两种运行方式多效主要利用的是蒸汽，MVR机械压缩主要利用的是电能。虽然从一定程度上提高了能源的利用效率，但总体运行费用上还是很高。

发明内容

本发明的目的是针对已有技术中存在的缺陷,提供一种废水零排放多效机械压缩组合蒸发装置。本发明由三组热交换器与分离器，两台机械蒸汽压缩机组成。包括：机械蒸汽压缩机、分离器、热交换器、冷却/进料预热交换器、真空泵、循环泵、输送泵、冷凝泵、浓缩液排放泵。机械蒸汽压缩机是本系统的核心，对从蒸汽/液体分离器分离出来的蒸汽进行压缩，提高其温度后返回到热交换器作为加热蒸汽，本系统采用两台机械 蒸汽压缩机串联的方式。分离器起到液体与气体的分离作用，内部还带有一个除雾器，可将气体中残留的盐分滤去，拦截住盐分防止其到MVR压缩机中。冷却/进料预热交换器能对进料进行预热，冷凝后的蒸汽排出时还带有一定的余热，通过预加热器可以充分利用其余热，冷凝同时加热。采用板式换热方式。真空泵能维持整个系统的真空度，从装置中抽出部分空气、不凝气体以及溶液带入的气体，以达到系统稳定的蒸发状态。离心循环泵负责分离器与加热元件间的液体的不断循环，输送泵负责将前一级部分浓缩的液体打到下一级的循环中，冷凝泵负责将加热器的蒸汽冷凝水抽出，浓缩液排放泵负责将最后的浓缩液排出。

本发明为蒸汽多效利用与MVR机械压缩工艺优化整合。热交换器二分离出来的蒸汽作为热交换器三的加热蒸汽；两台机械蒸汽压缩机利用蒸汽/液体分离器一与蒸汽/液体分离器三输出的蒸汽经两台压缩机机械压缩升温后作为热交换器一与热交换器二的加热蒸汽。本发明包括:数台机械蒸汽压缩机、数台蒸汽/液体分离器、数台热交换器、冷却/进料预热交换器、真空泵、数台离心循环泵、数台输送泵、数台冷凝泵、浓缩液排放泵,其特征在于所述机械蒸汽压缩机一与机械蒸汽压缩机二为串联方式连接，冷却/进料预热交换器的冷料入口为液体进料口，冷却/进料预热交换器出口经管道与输送泵三进口连接，输送泵三出口经管道与热交换器三的液体进口连接，热交换器三的出口经管道与蒸汽/液体分离器三的液体进口连接。热交换器分为液体侧与蒸汽侧，蒸汽通过同时对液体加热，同时对蒸汽起自身冷凝的作用，热交换器采用壳管式换热方式，管内通盐水，管外通蒸汽。蒸汽/液体分离器三的蒸汽出口经管道与机械蒸汽压缩机一进口连接，蒸汽/液体分离器三的液体出口经管道与离心循环泵三的进口连接，离心循环泵三的出口经管道与热交换器三进口以及输送泵二进口、输送泵三出口连接，机械蒸汽压缩机一出口经管道与下一级机械蒸汽压缩机二进口 连接，机械蒸汽压缩机二的出口经管道与热交换器一的蒸汽进口、热交换器二的蒸汽进口连接，热交换器一、热交换器二的出口分别经管道与蒸汽/液体分离器一、蒸汽/液体分离器二进口连接，蒸汽/液体分离器一的蒸汽出口经管道与机械蒸汽压缩机一进口连接，蒸汽/液体分离器一的液体出口经管道与离心循环泵一进口连接，离心循环泵一的出口经管道与热交换器一的进口以及输送泵一的出口、浓缩液排放泵连接，浓缩液排放泵负责将最后的浓缩液排出。蒸汽/液体分离器二的蒸汽出口经管道与热交换器三的进口连接，蒸汽/液体分离器二的液体出口经管道与离心循环泵二进口连接，离心循环泵负责蒸汽/液体分离器与加热元件间的液体的不断循环，输送泵负责将前一级部分浓缩的液体打到下一级的循环中。离心循环泵二出口与热交换器二的进口以及输送泵一的进口、输送泵二的出口连接，热交换器三的冷凝水出口与冷凝泵一连接，热交换器一、热交换器二的冷凝水出口均与冷凝泵二连接，冷凝泵一、冷凝泵二的出口均与冷却/进料预热交换器的热料进口连接，冷凝泵负责将加热器的蒸汽冷凝水抽出。冷凝后的蒸汽排出时还带有一定的余热，通过预加热器可以充分利用其余热，冷凝同时加热进料。冷却/进料预热交换器采用板式换热方式。热交换器一、热交换器二、热交换器三的抽真空口与真空泵连接。真空泵能维持整个系统的真空度，从装置中抽出部分空气、不凝气体以及溶液带入的气体，以达到系统稳定的蒸发状态。

所述冷却/进料预热交换器入口前设有软化处理装置进行除硬处理，用于去除易结垢物质及悬浮物，将潜在影响蒸发装置传热易结垢物质钙、镁及其他物质去除，换热器具有较高的热效率。

所述机械蒸汽压缩机二的出口设有可添加高温蒸汽的蒸汽补充阀门。

所述蒸汽/液体分离器一、蒸汽/液体分离器二、蒸汽/液体分离器三的内部各设有一将气体中残留的盐分滤去的除雾器，除雾器可将气体中残留 的盐分滤去，拦截住盐分防止其到MVR压缩机中。

所述本发明的液体循环路径为：

进料→热交换器三→蒸汽/液体分离器三→热交换器二→蒸汽/液体分离器二→热交换器一→蒸汽/液体分离器一→排放。

废水零排放多效机械压缩组合蒸发装置工艺,包括下列步骤：

A.废水经冷却/进料预热交换器预热后输入热交换器三加热；

B.经热交换器三加热后的液体输入蒸汽/液体分离器三进行蒸汽与液体分离；

C.蒸汽/液体分离器三分离出的蒸汽被输入到机械蒸汽压缩机一的进口，经两级机械蒸汽压缩机压缩加热输送给热交换器一、热交换器二，蒸汽/液体分离器三分离出的液体一部分继续返回热交换器三循环，其余被输送到热交换器二的进口；

D.经热交换器二加热的液体输入蒸汽/液体分离器二进行蒸汽与液体分离；

E.蒸汽/液体分离器二分离出的蒸汽被输入到热交换器三蒸汽的进口，蒸汽/液体分离器二分离出的液体一部分继续返回热交换器二循环，其余被输送到热交换器一的进口；

F.经热交换器一加热的液体输入蒸汽/液体分离器一进行蒸汽与液体分离；

G.蒸汽/液体分离器一分离出的蒸汽被输入到机械蒸汽压缩机一的进口，蒸汽/液体分离器一分离出的液体一部分继续返回热交换器一循环，其它浓缩液经浓缩液排放泵排出。

本发明的优点是通过将多效蒸发与MVR机械压缩蒸发工艺优化整合，达到运行费用最低，操作最简便，帮助企业解决生产与零排放的矛盾。

附图说明

图1本发明的系统结构框图。

图中：1机械蒸汽压缩机一、2机械蒸汽压缩机二、3热交换器三、4蒸汽/液体分离器三、5热交换器二、6蒸汽/液体分离器二、7热交换器一、8蒸汽/液体分离器一、9冷却/进料预热交换器、10输送泵三、11输送泵二、12输送泵一、13离心循环泵三、14离心循环泵二、15离心循环泵一、16浓缩液排放泵、17冷凝泵一、18冷凝泵二、19蒸汽补充阀门、20真空泵、21补充蒸汽汽源、22冷料入口、23冷凝液/蒸馏液输出、24浓缩液输出、25冷凝水出口、26抽真空口、27蒸汽/液体分离器一蒸汽/液体分离器三的蒸发气体、28压缩后的加热蒸汽、29热料进口。

具体实施方式

下面结合附图进一步说明本发明的实施例：

参见图1,机械蒸汽压缩机一1与机械蒸汽压缩机二2为串联方式连接，冷却/进料预热交换器9的冷料入口22为进料口，冷却/进料预热交换器9的出口经管道与输送泵三10进口连接，输送泵三10出口经管道与热交换器三3的液体进口连接，热交换器三3的出口经管道与蒸汽/液体分离器三4的液体进口连接，热交换器对液体加热，同时对蒸汽起冷凝的作用，分为液体侧与蒸汽侧，热交换器采用壳管式换热方式，管内通盐水，管外通蒸汽。蒸汽/液体分离器三4的蒸汽出口经管道与机械蒸汽压缩机一1的进口连接，蒸汽/液体分离器一8及蒸汽/液体分离器三4的蒸发气体27通过管道输送给机械蒸汽压缩机一1。蒸汽/液体分离器一8、蒸汽/液体分离器二6、蒸汽/液体分离器三4的内部各设有一将气体中残留的盐分滤去的除雾器。蒸汽/液体分离器三4的液体出口经管道与离心循环泵三13的进口连接，离心循环泵三13的出口经管道与热交换器三3的液体进口以及输送泵二2的进口连接，机械蒸汽压缩机一1的出口经管道与下一级机械蒸汽压缩机二2的进口连接，机械蒸汽压缩机二2的出口经管道与热交换器一7的蒸汽进口、热交换器二 5的蒸汽进口连接，压缩后的加热蒸汽28输送给热交换器二5、热交换器一7。热交换器一7、热交换器二5的出口分别经管道与蒸汽/液体分离器一8、蒸汽/液体分离器二6进口连接，蒸汽/液体分离器一8的蒸汽出口经管道与机械蒸汽压缩机一1进口连接，蒸汽/液体分离器一8的液体出口经管道与离心循环泵一15的进口连接，离心循环泵一15的出口经管道与热交换器一7的进口、浓缩液排放泵16连接，浓缩液排放泵16负责将最后的浓缩液排出。蒸汽/液体分离器二6的蒸汽出口经管道与热交换器三3的进口连接，蒸汽/液体分离器二6的液体出口经管道与离心循环泵二14的进口连接，离心循环泵负责蒸汽/液体分离器与加热元件间的液体的不断循环，输送泵负责将前一级部分浓缩的液体打到下一级的循环中。离心循环泵二14出口与热交换器二5的进口以及输送泵一12的进口、输送泵二11的出口连接，热交换器三4的冷凝水出口25与冷凝泵一17连接，热交换器一7、热交换器二5的冷凝水出口25均与冷凝泵二18连接，冷凝泵一17、冷凝泵二18的出口均与冷却/进料预热交换器的热料进口29连接，冷凝泵负责将加热器的蒸汽冷凝水抽出。冷凝后的蒸汽排出时还带有一定的余热，通过预加热器可以充分利用其余热，冷凝同时加热。冷却/进料预热交换器采用板式换热方式。热交换器一7、热交换器二5、热交换器三3的抽真空口26与真空泵20连接。真空泵20能维持整个系统的真空度，从装置中抽出部分空气、不凝气体以及溶液带入的气体，以达到系统稳定的蒸发状态。

本实施例的液体循环路经为：进料→热交换器三3→蒸汽/液体分离器三4→热交换器二5→蒸汽/液体分离器二6→热交换器一7→蒸汽/液体分离器一8→排放。

本实施例的工艺包括下列步骤：

A.废水经冷却/进料预热交换器9预热后输入热交换器三3加热。废水经冷料入口22输入到冷却/进料预加热器9预加热后被输送泵三10输入 到热交换器三3的液体循环中，废水在热交换器三3中汇合热交换器三3中的循环液体经来自蒸汽侧蒸汽的加热后一起被输送到蒸汽/液体分离器三4。

B.经热交换器三3加热后的液体被输入到蒸汽/液体分离器三4进行蒸汽与液体分离。在蒸汽/液体分离器三4中蒸汽与液体分离，从蒸汽/液体分离器三4分离出的蒸汽穿过除雾器，去除盐分后输出。

C.经蒸汽/液体分离器三4分离出的蒸汽被输入到机械蒸汽压缩机一1的进口，经两级机械蒸汽压缩机压缩加热输送给热交换器一、热交换器二。分离出的液体一部分继续返回热交换器三3中循环，其余被输送到热交换器二5的进口。

D.经热交换器二5加热的液体被输入蒸汽/液体分离器二6进行蒸汽与液体分离。蒸汽/液体分离器二6分离出的蒸汽经除雾器拦截掉盐后输出。

E.蒸汽/液体分离器二6分离出的蒸汽被输入到热交换器三3进口，液体一部分继续返回热交换器二5循环，其余被输送到热交换器一7的进口。

F.经热交换器一7加热的液体输入蒸汽/液体分离器一8进行蒸汽与液体分离。

G.由蒸汽/液体分离器一8分离出的蒸汽穿过除雾器，去除盐分后输出到机械蒸汽压缩机一1的进口。分离出的液体一部分继续返回热交换器一7循环，其它浓缩液经浓缩液排放泵16排出。

本实施例中的热交换器一7、热交换器二5、热交换器三3的加热蒸汽加热同时被冷凝，由冷凝泵二18、冷凝泵一17输送到冷却/进料预热交换器的热料进口29，余热预热进料后排出。

本实施例的蒸汽多效利用：热交换器二6分离出来的蒸汽作为热交换器三3的加热蒸汽，蒸汽机械压缩利用：蒸汽/液体分离器一8与蒸汽/液体分 离器三4出来的蒸汽经机械蒸汽压缩机压缩升温后作为热交换器一7与热交换器二6的加热蒸汽。

假设进料中的的含盐量为2%，最终出水冷凝液中含盐量小于80ppm,最终浓缩液含盐量大于20%。具体级数温度变化如下表：

本实施例可实现蒸汽吨水耗量0.02吨，电量18kwh。吨水运行成本在煤化工等行业可以仅为机械压缩方式或多效方式一半。

Claims (5)

1.一种废水零排放多效机械压缩组合蒸发装置,本装置由三套热交换器与分离器，两级机械蒸汽压缩机组成，包括:数台机械蒸汽压缩机、数台蒸汽/液体分离器、数台热交换器、冷却/进料预热交换器、真空泵、数台离心循环泵、数台输送泵、数台冷凝泵、浓缩液排放泵,其特征在于所述机械蒸汽压缩机一与机械蒸汽压缩机二为串联方式连接，冷却/进料预热交换器的冷料入口为进料口，冷却/进料预热交换器出口经管道与输送泵三的进口连接，输送泵三的出口经管道与热交换器三的进口连接，热交换器三的出口经管道与蒸汽/液体分离器三的进口连接，蒸汽/液体分离器三的蒸汽出口经管道与机械蒸汽压缩机一的进口连接，蒸汽/液体分离器三的液体出口经管道与离心循环泵三的进口连接，离心循环泵三的出口经管道与热交换器三的进口以及输送泵二的进口连接，机械蒸汽压缩机一的出口经管道与下一级机械蒸汽压缩机二的进口连接，机械蒸汽压缩机二的出口经管道与热交换器一的蒸汽进口、热交换器二的蒸汽进口连接，热交换器一、热交换器二的出口分别经管道与蒸汽/液体分离器一、蒸汽/液体分离器二的进口连接，蒸汽/液体分离器一的蒸汽出口经管道与机械蒸汽压缩机一的进口连接，蒸汽/液体分离器一的液体出口经管道与离心循环泵一的进口连接，离心循环泵一的出口经管道与热交换器一的进口、浓缩液排放泵连接，蒸汽/液体分离器二的蒸汽出口经管道与热交换器三的进口连接，蒸汽/液体分离器二的液体出口经管道与离心循环泵二的进口连接，离心循环泵二的出口与热交换器二的进口以及输送泵一的进口连接，热交换器三的冷凝水出口与冷凝泵一连接，热交换器一、热交换器二的冷凝水出口均与冷凝泵二连接，冷凝泵一、冷凝泵二的出口均与冷却/进料预热交换器的热料进口连接，热交换器一、热交换器二、热交换器三的抽真空口与真空泵连接。

2.根据权利要求1所述的废水零排放多效机械压缩组合蒸发装置，其特征在于所述冷却/进料预热交换器入口前设有软化处理装置。

3.根据权利要求1所述的废水零排放多效机械压缩组合蒸发装置，其特征在于所述机械蒸汽压缩机二的出口设有蒸汽补充阀门。

4.根据权利要求1所述的废水零排放多效机械压缩组合蒸发装置，其特征在于所述蒸汽/液体分离器一、蒸汽/液体分离器二、蒸汽/液体分离器三的内部各设有一将气体中残留的盐分滤去的除雾器。

5.用权利要求1的废水零排放多效机械压缩组合蒸发装置的废水处理工艺,包括下列步骤：

A.废水经冷却/进料预热交换器预热后输入热交换器三加热；

B.经热交换器三加热后的液体输入蒸汽/液体分离器三进行蒸汽与液体分离；

C.蒸汽/液体分离器三分离出的蒸汽被输入到机械蒸汽压缩机一的进口，经两级机械蒸汽压缩机压缩加热输送给热交换器一、热交换器二，蒸汽/液体分离器三分离出的液体一部分继续返回热交换器三循环，其余被输送到热交换器二的进口；

D.经热交换器二加热的液体输入蒸汽/液体分离器二进行蒸汽与液体分离；

E.蒸汽/液体分离器二分离出的蒸汽被输入到热交换器三蒸汽的进口，蒸汽/液体分离器二分离出的液体一部分继续返回热交换器二循环，其余被输送到热交换器一的进口；

F.经热交换器一加热的液体输入蒸汽/液体分离器一进行蒸汽与液体分离；

G.蒸汽/液体分离器一分离出的蒸汽被输入到机械蒸汽压缩机一的进口，蒸汽/液体分离器一分离出的液体一部分继续返回热交换器一循环，其它浓缩液经浓缩液排放泵排出。