CN105016555A - 一种垃圾飞灰水洗液蒸发脱盐系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种垃圾飞灰水洗液蒸发脱盐系统和方法，所述系统将蒸发浓缩和蒸发结晶分为两个相对独立的单元，所需热能由压缩机系统提供和维持平衡；蒸发浓缩单元包括预热器、降膜蒸发器和降膜分离器，通过对垃圾飞灰水洗液预热、反复蒸发，物料得到了浓缩；蒸发结晶单元包括强制循环分离器、强制循环蒸发器，浓缩物料经过进一步蒸发后，物料达到了饱和或过饱和状态，结晶盐开始析出；本发明后续设置稠厚器和离心机，通过稠厚器沉降浓缩和离心机分离后，垃圾飞灰水洗液中的盐得以最终分离。上述系统适应了垃圾飞灰水洗液成分复杂且含盐浓度高的特点，具有蒸发能力大，运行稳定和脱盐顺畅的特点，从而保证了垃圾飞灰水洗液得到规模化稳定处置。

Description

一种垃圾飞灰水洗液蒸发脱盐系统和方法

技术领域

本发明涉及蒸发脱盐技术领域，对成分复杂且浓度高的含盐水蒸发脱盐尤其适用，具体地讲，涉及一种垃圾飞灰水洗液蒸发脱盐系统和方法。

技术背景

垃圾飞灰是指在垃圾焚烧发电厂烟气净化系统收集而得的残余物，含有二恶英、呋喃等有机污染物和Pb、Cr等可溶性重金属，对环境和人体健康危害大，必须进行安全有效处置。根据垃圾飞灰成分特性，作为原料烧结水泥是一种有效处置垃圾飞灰的方法，但是垃圾飞灰中氯离子含量高，直接作为水泥原料会产生结皮和堵塞，影响水泥窑的正常运行，因此需要对垃圾飞灰进行预处理。

诸多研究和试验表明，水洗是一种有效的预处理方法，垃圾飞灰经过水洗预处理后，氯离子含量大幅度降低，满足并适合后续水泥窑处置，但是水洗产生的垃圾飞灰水洗液因含有较高浓度的氯盐需要进行蒸发脱盐处置。专利号为ZL201110031075.2的中国发明专利“一种从垃圾焚烧飞灰中提取钾钠盐的系统和方法”公开了一种从垃圾飞灰水洗液中提取钾钠盐单元，其主要包括预热器、蒸发器、闪蒸结晶器和蒸汽机械压缩器等，该单元实际上是一种非常简单的MVR(机械式蒸汽再压缩)系统，虽然相比传统蒸发方式具有节能效果明显的特点，但是由于垃圾飞灰水洗液中含有的盐包括氯化钠、氯化钾、碳酸钠、氯化钙等，成分复杂，且含盐浓度高，使得上述单元在实际运行中出现蒸发能力低、稳定性差和出盐不畅等问题，因此需要对该单元进行创新式改进。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种垃圾飞灰水洗液蒸发脱盐系统，以及利用该系统对垃圾飞灰水洗液进行蒸发脱盐的方法，从而适应了垃圾飞灰水洗液成分复杂且含盐浓度高的特点，保证垃圾飞灰水洗液得到规模化稳定处置。

为了实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：

一种垃圾飞灰水洗液蒸发脱盐系统，包括预热器、降膜蒸发器、降膜分离器、强制循环分离器、强制循环蒸发器、稠厚器、离心机、母液罐、压缩机系统和冷凝水罐，其中，预热器冷媒进口前安装有进料泵，预热器冷媒出口与降膜蒸发器进料口相连；降膜蒸发器出料口与降膜分离器进口连接；降膜分离器设有两个液体出口，其一液体出口通过循环泵与降膜蒸发器进料口连接，另一液体出口通过转料泵与强制循环分离器一液体进口连接；强制循环分离器设置有三个液体进口和两个液体出口，其中一个液体进口与强制循环蒸发器出料口相连，其中一个液体出口通过强制循环泵与强制循环蒸发器进料口相连，另一个液体出口通过出料泵与稠厚器进口相连，第二个液体进口通过母液泵与母液罐出口连接；稠厚器溢流口与母液罐一进口连接，稠厚器下料口与离心机进料口连接；离心机母液出口与母液罐另一进口连接；降膜分离器与强制循环分离器蒸汽出口经管道汇合后与压缩机系统蒸汽进口相连；压缩机系统蒸汽出口与强制循环蒸发器蒸汽进口连接；强制循环蒸发器蒸汽出口与降膜蒸发器蒸汽进口连接，强制循环蒸发器冷凝水出口与和冷凝水罐一进口连接，降膜蒸发器冷凝水出口与冷凝水罐另一进口连接；冷凝水罐出口通过冷凝水泵与预热器热媒进口连接。

所述预热器为板式换热器。

所述降膜蒸发器上部设有布液盘。

所述离心机为两级活塞推料离心机或卧螺离心机。

所述强制循环分离器为正循环切向进料蒸发器。

为了实现上述目的，本发明采用的另一个技术方案为：

一种垃圾飞灰水洗液蒸发脱盐方法，包括如下步骤：

1)将预处理后的垃圾飞灰水洗液用泵打入预热器进行加热，加热热媒为换热后的冷凝水；

2)预热后物料进入降膜蒸发器进行蒸发浓缩，控制降膜蒸发器内的蒸发温度为103-107℃；

3)蒸发浓缩接近饱和状态的物料进入降膜分离器进行气液分离，分离后蒸汽进入压缩机系统，分离后一部分液体通过泵返回降膜蒸发器继续蒸发，另一部分液体由泵打入强制循环分离器；

4)强制循环分离器内物料通过外接的强制循环蒸发器进行深度蒸发浓缩，控制强制循环分离器内液相温度为108-112℃；

5)强制循环分离器内物料达到饱和或过饱和后迅速气液分离，分离后蒸汽进入压缩机系统，分离后液体有小颗粒结晶盐析出，结晶盐下落至强制循环分离器底部后由泵送入稠厚器；

6)含有结晶盐物料在稠厚器内沉降后，上清液溢流至母液罐，浓缩物料进入离心机分离后得到结晶盐，而离心母液进入母液罐，母液罐物料由泵打入强制循环分离器内继续蒸发浓缩；

7)进入压缩机系统的蒸汽经过加压升温至116-118℃后，进入强制循环蒸发器和降膜蒸发器加热物料，经过换热的冷凝水进入冷凝水罐后由泵送至预热器对垃圾飞灰水洗液进行加热。

进一步的，垃圾飞灰水洗液经过预热器加热后进行第二次加热。

进一步的，第二次加热热媒为生蒸汽，加热方式为板式换热器加热。

进一步的，含有结晶盐物料经过稠厚器沉降后体积固液比≥30％。

进一步的，经过加压加温后蒸汽先进入强制循环蒸发器后进入降膜蒸发器加热物料。

本发明为了适应垃圾飞灰水洗液成分复杂且含盐浓度高特点，将蒸发浓缩和蒸发结晶分为两个相对独立的单元，利用MVR蒸发技术，热能由压缩机系统提供和维持平衡；蒸发浓缩单元包括预热器、降膜蒸发器和降膜分离器，通过对垃圾飞灰水洗液预热、反复蒸发，物料得到了浓缩但未达到饱和状态；蒸发结晶单元包括强制循环分离器、强制循环蒸发器，蒸发浓缩物料经过此单元进一步蒸发后，物料达到了饱和或过饱和状态，结晶盐开始析出；本发明后续设置稠厚器和离心机，首先将含有结晶盐物料进一步沉降浓缩，达到离心分离要求后，通过离心机有效分离后，结晶盐最终排到系统之外。

本发明的有益效果是：(1)采用降膜蒸发器和强制循环蒸发器对物料进行蒸发浓缩，适应了垃圾飞灰水洗液料性，并且具有节能效果更为显著的特点；(2)垃圾飞灰水洗液经过预热、蒸发和深度蒸发步骤，蒸发能力大，且系统运行非常稳定；(3)采用稠厚器和离心机使结晶盐得到了分离，分离效率高且出盐顺畅；(4)对垃圾飞灰水洗液含盐浓度波动大特点具有很好的适应性，含盐浓度适应范围可为0-10％；(5)本发明创新性强，具有很好的操作灵活性、设备工作弹性和长期稳定性

附图说明

图1为垃圾飞灰水洗液蒸发脱盐系统工艺流程框图。

图中：1-预热器；2-降膜蒸发器；3-降膜分离器；4-强制循环分离器；5-强制循环蒸发器；6-稠厚器；7-离心机；8-母液罐；9-压缩机系统；10-冷凝水罐。

具体实施方式

本发明的技术方案之一为一种垃圾飞灰水洗液蒸发脱盐系统，下面结合附图对其作详细说明。

如图1所示，一种垃圾飞灰水洗液蒸发脱盐系统，包括预热器1、降膜蒸发器2、降膜分离器3、强制循环分离器4、强制循环蒸发器5、稠厚器6、离心机7、母液罐8、压缩机系统9和冷凝水罐10.

上述系统中，预热器1冷媒进口前安装进料泵，通过进料泵将经过除钙等处理后的垃圾飞灰水洗液打入与冷凝水换热，预热器1冷媒出口与降膜蒸发器2进料口相连，降膜蒸发器2上部设有布液盘，通过布液盘的分散作用，垃圾飞灰水洗液均匀进入降膜蒸发器2的管程列管中，从上而下缓缓流下中与降膜蒸发器2的壳程蒸汽换热，达到了沸点形成了蒸发状态。

降膜蒸发器2出料口与降膜分离器3进口连接，经过降膜蒸发器2蒸发后物料进入降膜分离器3进行气液分离，降膜分离器3设有两个液体出口，其一液体出口通过循环泵与降膜蒸发器2进料口连接，使物料在降膜蒸发器2中反复蒸发，另一液体出口通过转料泵与强制循环分离器4一液体进口连接，从而使经过气液分离后的高浓液体转向结晶单元。

强制循环分离器4设置有三个液体进口和两个液体出口，其中一个液体进口与强制循环蒸发器5出料口相连，其中一个液体出口通过强制循环泵与强制循环蒸发器5进料口相连，另一个液体出口通过出料泵与稠厚器6进口相连，第二个液体进口通过母液泵与母液罐8出口连接；强制循环分离器4是结晶单元非常重要的设备，垃圾飞灰水洗液浓缩液通过在强制循环蒸发器5中进一步蒸发，在强制循环分离器4达到饱和或过饱和，从而使结晶盐析出。

稠厚器6溢流口与母液罐8一进口连接，稠厚器6下料口与离心机7进料口连接；离心机7母液出口与母液罐8另一进口连接；含有结晶盐的物料在稠厚器6沉降后，稠厚器6上清液进入母液罐8，底部浓液体积固液比达到30％后，进入到两级活塞推料离心机或卧螺离心机中进行固液分离，从而得到了结晶盐，而离心分离母液进入母液罐8与稠厚器6上清液一起返回至强制循环分离器4进行再次蒸发。

降膜分离器3与强制循环分离器4蒸汽出口经管道汇合后与压缩机系统9蒸汽进口相连，通过压缩机系统9加压提温作用，蒸汽温度得以升高，满足蒸发换热要求；压缩机系统9蒸汽出口与强制循环蒸发器5蒸汽进口连接；强制循环蒸发器5蒸汽出口与降膜蒸发器2蒸汽进口连接，强制循环蒸发器5冷凝水出口与和冷凝水罐10一进口连接，降膜蒸发器2冷凝水出口与冷凝水罐10另一进口连接，即强制循环蒸发器5和降膜蒸发器2换热后的高温冷凝水都进入冷凝水罐10；冷凝水罐10出口通过冷凝水泵与预热器1热媒进口连接，通过预热器1换热，冷凝水温度降至40℃左右。

所述预热器1为板式换热器，具有换热速度快、换热效率高的特点。

所述强制循环分离器4为正循环切向进料蒸发器，有利于结晶盐析出并增大，满足后续离心脱盐要求。

本发明的另一技术方案是一种垃圾飞灰水洗液蒸发脱盐方法，下面通过实例对其作详细说明。

实例1

一种垃圾飞灰水洗液蒸发脱盐方法，包括如下步骤：

1)开启进料泵，将预处理后的含盐浓度8％的垃圾飞灰水洗液打入预热器进行加热，加热热媒为换热后的冷凝水，控制加热后物料温度≥95°；

2)预热后物料进入降膜蒸发器进行蒸发浓缩，控制降膜蒸发器内的蒸发温度为103-104℃；

3)蒸发浓缩后含盐浓度20-27％的物料进入降膜分离器进行气液分离，分离后蒸汽进入压缩机系统，分离后一部分液体通过循环泵返回降膜蒸发器继续蒸发，另一部分液体由转料泵打入强制循环分离器；

4)强制循环分离器内物料通过外接的强制循环蒸发器进行深度蒸发浓缩，控制强制循环分离器内液相温度为108-109℃；

5)强制循环分离器内物料达到饱和或过饱和后迅速气液分离，分离后蒸汽进入压缩机系统，分离后液体有小颗粒结晶盐析出，结晶盐下落至强制循环分离器底部后由出料泵送入稠厚器；

6)含有结晶盐物料在稠厚器内沉降后，控制浓缩物料体积固液比≥30％，上清液溢流至母液罐，浓缩物料进入离心机分离后得到结晶盐，而离心母液进入母液罐，母液罐物料由母液泵打入强制循环分离器内继续蒸发浓缩；

7)进入压缩机系统的蒸汽经过加压升温至116℃后，先进入强制循环蒸发器后进入降膜蒸发器加热物料，经过换热的冷凝水进入冷凝水罐后由冷凝水泵送至预热器对垃圾飞灰水洗液进行加热。

实例2

一种垃圾飞灰水洗液蒸发脱盐方法，包括如下步骤：

1)开启进料泵，将预处理后的含盐浓度10％的垃圾飞灰水洗液打入预热器进行加热，加热热媒为换热后的冷凝水，控制加热后物料温度≥95°；

2)预热后物料进入降膜蒸发器进行蒸发浓缩，控制降膜蒸发器内的蒸发温度为105-106℃；

3)蒸发浓缩后含盐浓度20-27％的物料进入降膜分离器进行气液分离，分离后蒸汽进入压缩机系统，分离后一部分液体通过循环泵返回降膜蒸发器继续蒸发，另一部分液体由转料泵打入强制循环分离器；

4)强制循环分离器内物料通过外接的强制循环蒸发器进行深度蒸发浓缩，控制强制循环分离器内液相温度为110-111℃；

5)强制循环分离器内物料达到饱和或过饱和后迅速气液分离，分离后蒸汽进入压缩机系统，分离后液体有小颗粒结晶盐析出，结晶盐下落至强制循环分离器底部后由出料泵送入稠厚器；

6)含有结晶盐物料在稠厚器内沉降后，控制浓缩物料体积固液比≥40％，上清液溢流至母液罐，浓缩物料进入离心机分离后得到结晶盐，而离心母液进入母液罐，母液罐物料由母液泵打入强制循环分离器内继续蒸发浓缩；

7)进入压缩机系统的蒸汽经过加压升温至117℃后，先进入强制循环蒸发器后进入降膜蒸发器加热物料，经过换热的冷凝水进入冷凝水罐后由冷凝水泵送至预热器对垃圾飞灰水洗液进行加热。

Claims (10)

1.一种垃圾飞灰水洗液蒸发脱盐系统，其特征在于：该系统包括预热器、降膜蒸发器、降膜分离器、强制循环分离器、强制循环蒸发器、稠厚器、离心机、母液罐、压缩机系统和冷凝水罐，其中，预热器冷媒进口前安装有进料泵，预热器冷媒出口与降膜蒸发器进料口相连；降膜蒸发器出料口与降膜分离器进口连接；降膜分离器设有两个液体出口，其一液体出口通过循环泵与降膜蒸发器进料口连接，另一液体出口通过转料泵与强制循环分离器一液体进口连接；强制循环分离器设置有三个液体进口和两个液体出口，其中一个液体进口与强制循环蒸发器出料口相连，其中一个液体出口通过强制循环泵与强制循环蒸发器进料口相连，另一个液体出口通过出料泵与稠厚器进口相连，第二个液体进口通过母液泵与母液罐出口连接；稠厚器溢流口与母液罐一进口连接，稠厚器下料口与离心机进料口连接；离心机母液出口与母液罐另一进口连接；降膜分离器与强制循环分离器蒸汽出口经管道汇合后与压缩机系统蒸汽进口相连；压缩机系统蒸汽出口与强制循环蒸发器蒸汽进口连接；强制循环蒸发器蒸汽出口与降膜蒸发器蒸汽进口连接，强制循环蒸发器冷凝水出口与和冷凝水罐一进口连接，降膜蒸发器冷凝水出口与冷凝水罐另一进口连接；冷凝水罐出口通过冷凝水泵与预热器热媒进口连接。

2.根据权利要求1所述的一种垃圾飞灰水洗液蒸发脱盐系统，其特征在于：所述预热器为板式换热器。

3.根据权利要求1所述的一种垃圾飞灰水洗液蒸发脱盐系统，其特征在于：所述降膜蒸发器上部设有布液盘。

4.根据权利要求1所述的一种垃圾飞灰水洗液蒸发脱盐系统，其特征在于：所述离心机为两级活塞推料离心机或卧螺离心机。

5.根据权利要求1或2或3或4所述的一种垃圾飞灰水洗液蒸发脱盐系统，其特征在于：所述强制循环分离器为正循环切向进料蒸发器。

6.一种垃圾飞灰水洗液蒸发脱盐方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：

1)将预处理后的垃圾飞灰水洗液用泵打入预热器进行加热，加热热媒为换热后的冷凝水；

2)预热后物料进入降膜蒸发器进行蒸发浓缩，控制降膜蒸发器内的蒸发温度为103-107℃；

3)蒸发浓缩接近饱和状态的物料进入降膜分离器进行气液分离，分离后蒸汽进入压缩机系统，分离后一部分液体通过泵返回降膜蒸发器继续蒸发，另一部分液体由泵打入强制循环分离器；

4)强制循环分离器内物料通过外接的强制循环蒸发器进行深度蒸发浓缩，控制强制循环分离器内液相温度为108-112℃；

5)强制循环分离器内物料达到饱和或过饱和后迅速气液分离，分离后蒸汽进入压缩机系统，分离后液体有小颗粒结晶盐析出，结晶盐下落至强制循环分离器底部后由泵送入稠厚器；

6)含有结晶盐物料在稠厚器内沉降后，上清液溢流至母液罐，浓缩物料进入离心机分离后得到结晶盐，而离心母液进入母液罐，母液罐物料由泵打入强制循环分离器内继续蒸发浓缩；

7)进入压缩机系统的蒸汽经过加压升温至116-118℃后，进入强制循环蒸发器和降膜蒸发器加热物料，经过换热的冷凝水进入冷凝水罐后由泵送至预热器对垃圾飞灰水洗液进行加热。

7.根据权利要求6所述的一种垃圾飞灰水洗液蒸发脱盐方法，其特征在于：垃圾飞灰水洗液经过预热器加热后进行第二次加热。

8.根据权利要求7所述的一种垃圾飞灰水洗液蒸发脱盐方法，其特征在于：第二次加热热媒为生蒸汽，加热方式为板式换热器加热。

9.根据权利要求6所述的一种垃圾飞灰水洗液蒸发脱盐方法，其特征在于：含有结晶盐物料经过稠厚器沉降后体积固液比≥30％。

10.根据权利要求6-9任一项所述的一种垃圾飞灰水洗液蒸发脱盐方法，其特征在于：经过加压加温后蒸汽先进入强制循环蒸发器后进入降膜蒸发器加热物料。