CN104773777A - 一种高浓盐水蒸发结晶的方法和设备 - Google Patents

一种高浓盐水蒸发结晶的方法和设备 Download PDF

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本发明是一种高浓盐水蒸发结晶的方法和设备,将低温物料的余热用低温热回收装置进行收集,制备低于95℃的低温热水;再用低温热水来加热浓盐水和空气,加热加压后的浓盐水和空气进入蒸发结晶装置的蒸发器,雾化喷头将高浓盐水雾化为粒径为微小的液滴后与热空气混合,液滴蒸发,形成盐的微粒;盐微粒经除尘器分离,通过旋转阀排出并收集,过滤后的清洁空气通过排风机排入大气。本发明的优点:比蒸发塘的占地面积方法小很多,环境污染的风险更低;设备在常温常压下运行,运行过程中的风险大大降低;设备可以采用非金属的防腐材料,运行时间长,维护成本低;建设成本低,维护方便;利用企业废弃的余热作为蒸发用热源,整体能耗低。

Description

一种高浓盐水蒸发结晶的方法和设备
技术领域
[0001] 本发明涉及一种污水处理末端的零排放的方法,具体是一种高浓盐水蒸发结晶的方法和设备。
背景技术
[0002] 国家环保对污水的排放要求,尤其是对大型联合石油、化工企业,越来越严格,污水零排放的要求也越来越普遍。对于大型联合石油、化工企业的污水零排放,主要采用蒸发结晶的方法。蒸发结晶目前主要有蒸发塘、多效蒸发、降膜式机械压缩蒸发结晶等几种方法。蒸发塘占地大,受自然条件限制较大,有蒸发塘渗漏引起地下水污染的风险,目前受国家环保法规限制,使用方面受限很大。多效蒸发,需要高品位的蒸汽作为热源,属于压力系统,需要考虑采用耐腐蚀的金属,系统较为复杂,造价较高。降膜式机械压缩蒸发结晶的方法,几乎不需要额外热量,需要一定的电耗,属于压力系统,需要考虑采用耐腐蚀的金属,系统复杂,造价高。
[0003] 炼油、石化、煤化工等大型联合企业的工艺生产过程中,高温工艺物料降温过程中,虽然进行了热回收,但仍然还存在大量的低温物料需要通过空冷器和循环水系统继续冷却,其低温余热没有得到充分的利用。
发明内容
[0004] 本发明的目是为实现大型联合石油、化工企业的污水零排放,本发明提供了一种回收低温余热用于加热空气和污水处理后形成的高浓盐水,再将热空气和雾化的高浓盐水直接混合,将污水浓缩后形成的高浓盐水中的水分全部蒸发,形成固体结晶盐微粒,采用高效率的除尘器将混合空气进行过滤,将盐微粒分离并收集,过滤后的空气直接排放,从而实现污水零排放。
[0005] 为了实现上述目的,本发明采用的技术方案是:
一种高浓盐水蒸发结晶的方法,其特征在于:包括以下步骤:
(1)将低温物料的余热进行收集,制备低于95°c的低温热水;
(2)用低温热水分别加热高浓盐水和空气;
(3)将加热后的高浓盐水雾化,并与加热后的空气混合,形成盐的微粒;
(4)将盐的微粒与空气分离,收集盐的微粒,空气排入大气,实现零排放的目的。
[0006] 一种实施所述的高浓盐水蒸发结晶的方法的设备,其特征在于:包括低温热回收装置(A)、浓盐水加压装置(B)、空气加热气装置(C)、蒸发结晶装置(D)和除尘装置(E),低温热回收装置(A)将低温物料的余热进行收集,制备低于95°C的低温热水,将该低温热水循环流经加热浓盐水加压装置(B)和空气加热气装置(C),对高浓盐水和空气分别加热;浓盐水加压装置(B)的输出端与蒸发结晶装置(D)的雾化喷头(D2)的输入端连接,空气加热气装置(C)的输出端与蒸发结晶装置(D)的气体入口连接,蒸发结晶装置(D)的输出端与除尘装置(E)的输入端连接,除尘装置(E)将结晶后的盐尘与空气分离。
[0007] 所述的低温热回收装置(A)包括低温热水泵(Al)和工艺换热器(A2),低温热水泵(Al)与工艺换热器(A2)通过管道连接成循环回路,工艺换热器(A2)将低温物料的余热进行收集,用于加热循环回路的水。
[0008] 所述的浓盐水加压装置(B)包括通过管道依次连接的浓盐水箱(BI)、浓盐水泵(B2 )和浓盐水加热器(B3 ),浓盐水加热器(B3 )为换热器,其加热回路串联在所述的低温热回收装置(A)的循环回路中,该浓盐水加热器(B3)的盐水输出端与所述的蒸发结晶装置(D )的对应端连接。
[0009] 所述的空气加热气装置(C)包括空气加热器(Cl)和送风机(C2),空气加热器(Cl)为换热器,其加热回路串联在所述的低温热回收装置(A)的循环回路中,加热后的空气通过送风机(C2)送到所述的蒸发结晶装置(D)的气体入口 ;在该送风机(C2)的出口装有旁通阀(C3),ο
[0010] 所述的蒸发结晶装置(D)包括蒸发器(Dl)和雾化喷头(D2),在蒸发器(Dl)内装有多个雾化喷头(D2),每一路雾化喷头(D2)的输入端均与该浓盐水加热器(B3)的盐水输出端连接;在每一路雾化喷头(D2)的输入端连接有控制阀(D4)和压力调节阀(D5)。
[0011] 在所述的蒸发器(Dl)设有伴热(D3),由低温热回收装置(A)提供循环的低温热水。
[0012] 所述的除尘装置(E)包括除尘器(El)和排风机(E5),除尘器(El)顶端的排放口与排风机(E5)的输入端连接,除尘器(El)的中部输入口与所述的蒸发器(Dl)的输出端连接,在该除尘器(El)的底端设有旋转阀(E3);该除尘器(El)为固体-气体分离器。
[0013] 在所述的除尘器(El)与排风机(E5)之间的管道上装有湿度传感器(E4);
在所述的除尘器(El)设有伴热(E2),由低温热回收装置(A)提供循环的低温热水。
[0014] 本发明的主要装置在常温常压下运行,可以采用非金属的防腐材料;虽然占地比多效蒸发、降膜式机械压缩蒸发结晶的方法大一些,但比蒸发塘的方法小很多;虽然蒸发装置本身的电耗较大,但考虑全厂减少了空冷器和循环水装置的电耗,则整体的电耗不大,而且设备简单,全部采用常规设备,运行安全,维护方便,造价低廉。在企业有大量低温余热可利用的场合下,有相当的推广价值。采用本发明的方法时,其投资可以从降低各装置的空冷器、循环水的投资等方面进行抵销,使整体投资造价和运行费用进一步降低。
[0015]与其它浓盐水蒸发结晶的方法相比,本发明具有以下优点:比蒸发塘的占地面积方法小很多,环境污染的风险更低;设备在常温常压下运行,运行过程中的安全风险大大降低;设备可以采用非金属的防腐材料,运行时间长,维护成本低;由于采用的全部设备皆为成熟可靠的常规设备,建设成本低,维护方便;利用企业废弃的余热作为蒸发用热源,整体能耗低。
附图说明
[0016] 图1是本发明的流程和设备构成示意图。
具体实施方式
[0017] 如图1所示,一种高浓盐水蒸发结晶的方法,其特征在于:包括以下步骤:
(I)将低温物料的余热进行收集,制备低于95°c的低温热水; (2)用低温热水分别加热高浓盐水和空气;
(3)将加热后的高浓盐水雾化,并与加热后的空气混合,形成盐的微粒;
(4)将盐的微粒与空气分离,收集盐的微粒,空气排入大气,实现零排放的目的。
[0018] 本发明的高浓盐水蒸发结晶的设备,包括低温热回收装置A、浓盐水加压装置B、空气加热气装置C、蒸发结晶装置D和除尘装置E,低温热回收装置A将低温物料的余热进行收集,制备低于95°C的低温热水,将该低温热水循环流经加热浓盐水加压装置B和空气加热气装置C,对高浓盐水和空气分别加热;浓盐水加压装置B的输出端与蒸发结晶装置D的雾化喷头D2的输入端连接,空气加热气装置C的输出端与蒸发结晶装置D的气体入口连接,蒸发结晶装置D的输出端与除尘装置E的输入端连接,除尘装置E将结晶后的盐尘与空气分离。通过旋转阀E3排出并收集,过滤后的清洁空气通过排风机E5排入大气。
[0019] 所述的低温热回收装置A由低温热水泵Al、工艺换热器A2、管路和控制装置组成。低温热水泵Al将低温热水回水送至各工艺换热器A2中冷却工艺物料,然后将升温后的低温热水送至浓盐水加压装置B的浓盐水加热器B3加热浓盐水、送至空气加热气装置C的空气加热器Cl加热空气,并用于蒸发结晶装置D的蒸发器Dl和除尘器El的伴热。降温后的低温热水再由低温热水泵Al加压送至各工艺换热器中换热,如此循环运行。
[0020] 浓盐水加压装置B由浓盐水箱B1、浓盐水泵B2、浓盐水加热器B3、管路和控制装置组成。污水经过处理形成的高浓盐水进入浓盐水箱BI,浓盐水由浓盐水泵B2加压后,进入浓盐水加热器B3加热升温,再送至蒸发结晶装置D的蒸发器Dl进行雾化。加热浓盐水的目的是为了减少蒸发用空气的流量,降低风机的能耗。
[0021] 空气加热气装置C由空气加热器Cl、送风机C2、旁通阀C3、管路和控制装置组成。室外空气经空气加热器Cl加热升温,加热后的空气由送风机C2送至蒸发结晶装置D的蒸发器Dl去蒸发雾化的浓盐水。送风机C2出风管路上设置旁通阀C3,在浓盐水量低于设计流量时调节旁通阀C3的开度,将多余的空气排空以减少进入蒸发结晶装置D的风量,同时相应降低除尘装置E中排风机E5风量以降低能耗,送风机C2的风量维持不变以保证低温热水的温降,从而保证工艺物料的冷却能够稳定运行。
[0022] 蒸发结晶装置D主要由蒸发器Dl和雾化喷头D2,以及管路和控制装置组成,除尘装置E主要由除尘器E1、排风机E5以及管路和控制装置组成。加压升温后的浓盐水分为若干支路进入蒸发器D1,蒸发器Dl内的每个支路上设有若干雾化喷头D2,蒸发器Dl外的支路上设置自立式压力调节阀D5和控制阀D4 ;压力调节阀D5用来维持雾化喷嘴的喷雾压力的恒定,以控制浓盐水雾化液体粒径的稳定;控制阀D4由除尘器El出风口处的湿度传感器E4控制开启和关闭,通过调节浓盐水支管上控制阀D4的开启数量,调节进入蒸发器Dl的浓盐水的流量,以控制进入除尘器El的含盐尘空气的相对湿度。雾化喷头D2将高浓盐水雾化为粒径为微小的液滴后,与经空气加热装置C加热加压后的空气在蒸发器Dl混合,液滴蒸发,形成盐的微粒。经雾化喷头D2雾化的浓盐水液滴的粒径需控制在适当的范围,粒径太小则结晶后盐尘的粒径太细小,除尘器El的收集效率下降,导致大气排放中的盐尘量增加;太大则导致需要加热蒸发的时间增长,风筒的长度需要加长,阻力相应增大,从而增加了占地和送风机C2的能耗。全部液滴蒸发后的含盐尘空气进入过滤效率高的除尘器E1,将盐尘从空气中分离出来,并通过旋转阀E3排出并收集;过滤后的清洁空气通过排风机E5排入大气。由于液滴蒸发过程中空气温度不断下降,为了保证合理的蒸发时间和避免含盐尘空气进入过滤器产生结露现象,热空气温度和质量流量与浓盐水的流量要保证一定的匹配关系,并要控制进入除尘器El的含盐尘空气的相对湿度;另外蒸发器Dl和除尘器El需要伴热(D3、E2),避免因室外温度的变化在蒸发器Dl和除尘器El内壁上出现结露问题。
[0023] 本发明将低温物料的余热用低温热回收装置进行收集,制备低于95°C的低温热水,再用低温热水来加热空气,将热空气直接与雾化后的高浓盐水直接混合,将高浓盐水中的水分蒸发,得到结晶盐的微粒,再将盐微粒从空气中过滤出来,从而实现零排放的目的。

Claims (10)

1.一种高浓盐水蒸发结晶的方法,其特征在于:包括以下步骤: (1)将低温物料的余热进行收集,制备低于95°c的低温热水; (2)用低温热水分别加热高浓盐水和空气; (3)将加热后的高浓盐水雾化,并与加热后的空气混合,形成盐的微粒; (4)将盐的微粒与空气分离,收集盐的微粒,空气排入大气,实现零排放的目的。
2.一种实施权利要求1所述的高浓盐水蒸发结晶的方法的设备,其特征在于:包括低温热回收装置(A)、浓盐水加压装置(B)、空气加热气装置(C)、蒸发结晶装置(D)和除尘装置(E),低温热回收装置(A)将低温物料的余热进行收集,制备低于95°C的低温热水,将该低温热水循环流经加热浓盐水加压装置(B)和空气加热气装置(C),对高浓盐水和空气分别加热;浓盐水加压装置(B)的输出端与蒸发结晶装置(D)的雾化喷头(D2)的输入端连接,空气加热气装置(C)的输出端与蒸发结晶装置(D)的气体入口连接,蒸发结晶装置(D)的输出端与除尘装置(E)的输入端连接,除尘装置(E)将结晶后的盐尘与空气分离。
3.如权利要求2所述的该高浓盐水蒸发结晶的设备,其特征在于,所述的低温热回收装置(A)包括低温热水泵(Al)和工艺换热器(A2),低温热水泵(Al)与工艺换热器(A2)通过管道连接成循环回路,工艺换热器(A2)将低温物料的余热进行收集,用于加热循环回路的水。
4.如权利要求3所述的该高浓盐水蒸发结晶的方法,其特征在于,所述的浓盐水加压装置(B)包括通过管道依次连接的浓盐水箱(BI)、浓盐水泵(B2)和浓盐水加热器(B3),浓盐水加热器(B3)为换热器,其加热回路串联在所述的低温热回收装置(A)的循环回路中,该浓盐水加热器(B3)的盐水输出端与所述的蒸发结晶装置(D)的对应端连接。
5.如权利要求3所述的该高浓盐水蒸发结晶的方法,其特征在于,所述的空气加热气装置(C)包括空气加热器(Cl)和送风机(C2),空气加热器(Cl)为换热器,其加热回路串联在所述的低温热回收装置(A)的循环回路中,加热后的空气通过送风机(C2)送到所述的蒸发结晶装置(D)的气体入口 ;在该送风机(C2)的出口装有旁通阀(C3)。
6.如权利要求3所述的该高浓盐水蒸发结晶的方法,其特征在于,所述的蒸发结晶装置(D)包括蒸发器(Dl)和雾化喷头(D2),在蒸发器(Dl)内装有多个雾化喷头(D2),每一路雾化喷头(D2)的输入端均与该浓盐水加热器(B3)的盐水输出端连接;在每一路雾化喷头(D2)的输入端连接有控制阀(D4)和压力调节阀(D5)。
7.如权利要求6所述的该高浓盐水蒸发结晶的方法,其特征在于,在所述的蒸发器(Dl)设有伴热(D3),由低温热回收装置(A)提供循环的低温热水。
8.如权利要求3所述的该高浓盐水蒸发结晶的方法,其特征在于,所述的除尘装置(E)包括除尘器(El)和排风机(E5),除尘器(El)顶端的排放口与排风机(E5)的输入端连接,除尘器(El)的中部输入口与所述的蒸发器(Dl)的输出端连接,在该除尘器(El)的底端设有旋转阀(E3);该除尘器(El)为固体-气体分离器。
9.如权利要求8所述的该高浓盐水蒸发结晶的方法,其特征在于,在所述的除尘器(El)与排风机(E5)之间的管道上装有湿度传感器(E4)。
10.如权利要求8所述的该高浓盐水蒸发结晶的方法,其特征在于,在所述的除尘器(El)设有伴热(E2),由低温热回收装置(A)提供循环的低温热水。
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