CN105836830A - 一种含固废液浓缩装置和处理含固废液的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种含固废液浓缩装置和处理含固废液的方法，该装置包括：形成闭合回路的换热器、闪蒸器和循环泵，其中，所述换热器的换热本体为石墨列管或石墨块孔。采用上述结构，可有效降低装置投资，并有效降低设备和管道结垢。

Description

一种含固废液浓缩装置和处理含固废液的方法
技术领域
本发明涉及废水处理领域，更具体地，涉及一种含固废液浓缩装置和处理含固废液的方法。
背景技术
我国是煤炭资源大国，目前部分行业，如电厂、石化、煤化工、焦化企业以煤为原料或燃料占据相当大的市场份额，但以煤为原料或燃料的企业排出的工业废水以及高盐废水等废水的达标处理是一个世界性的难题。
同时很多行业的装置生产均可能产生含酸、碱，具有有毒、易挥发性、易爆炸性、易结垢的含固废液，其处理难度很大。
对于含固废液，目前大部分企业均将这部分废液处理成高浓度废液不达标排放，或通过膜技术、生物降解技术、蒸发结晶技术等处理，投资大，成本高。
高浓度废液一般含酸、碱，具有有毒、易挥发、易爆炸、易结垢等特点，高盐废水目前主要采用的工艺有降膜蒸发、多级闪蒸、多效蒸发、机械式蒸汽再压缩等。
由于上述高浓度废液的特点，现有技术均具有以下特点：对设备材质提出较高的要求，一般均采用不锈钢甚至特种合金钢，装置投资大；工艺流程复杂，处理操作难度较大；易结垢，容易堵塞设备和管道。
面对高盐废水，可考虑从物理化学和生物两方面入手，主流处理手段有：①浓缩蒸发处理法、②膜渗透除盐法、③电解除盐法、④耐盐菌生化处理法。
其中，浓缩蒸发处理法的优势为：处理量大，对处理水质要求不高；劣势为：投资大、易结垢、运行成本高。膜渗透除盐法的优势为：原理简单，只适用于小量高盐废水处理；劣势为：设备娇贵，易堵易污染，无法大量处理废水。电解除盐法的优势为：原理简单，只适用于小量高盐废水处理；劣势为：只能处理废水中的含盐类，所含的其他物质会阻碍电解。耐盐菌生化处理法的优势为：成本较低，效果一般；劣势为：对处理水质要求苛刻，受废水中有机物影响较大。
目前的浓缩蒸发处理法由于采用特种不锈钢、不合理的设备结构型式及工艺，存在投资较大，设备和管道易结垢，运行费用高等缺陷。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的上述缺陷，提供一种含固废液浓缩装置和处理含固废液的方法。
为了实现上述目的，本发明提供一种含固废液浓缩装置，该装置包括：形成闭合回路的换热器、闪蒸器和循环泵，其中，所述换热器的换热本体为石墨列管或石墨块孔。
所述石墨列管或石墨块孔可以立式布置也可以水平布置。
根据本发明，所述换热器、闪蒸器和循环泵形成闭环回路的方式为：所述换热器顶部出口与闪蒸器下部入口相连，所述闪蒸器底部出口和所述换热器底部出口通过循环泵相连。
为降低循环泵功率、降低设备成本和减少结垢，换热器、闪蒸器和循环泵优选紧凑布置，从而使得闭合回路尽可能短。例如，换热器、闪蒸器和循环泵之间均可采用短接。所述短接的概念为本领域公知，是指两端带法兰的特殊管件。
根据本发明，所述循环泵优选为轴流式循环泵，能够进一步减少结垢和降低能耗。
根据本发明，所述换热器的外壳优选为碳钢，从而降低设备成本。
根据本发明，优选地，所述闪蒸器的本体包括三部分，上部本体为椭球体、中部本体为圆柱体，下部本体为倒锥体。如图4所示。中部本体用于提供满足闪蒸要求的空间。该设置便于水分蒸发和减少设备结垢。
根据本发明，所述闪蒸器可以为本领域常规的特种不锈钢闪蒸器。优选地，所述闪蒸器的本体为多层结构，所述闪蒸器的上部本体、中部本体和下部本体各自包括外部碳钢层和内部橡胶层(简称碳钢衬胶或衬胶层)。其中，中部本体和下部本体的内部橡胶层内优选还衬有耐磨耐腐板层，所述耐磨耐腐板层可为本领域常规的各种耐磨耐腐材质的板层，如石墨板层、碳砖板层或塑料板层。上述设置能够降低设备成本。其中，所述橡胶层的胶种一般为天然橡胶，橡胶层的总厚度一般为2-5mm、一至两层，硫化方式一般为自然硫化或本体加压硫化，衬胶完毕需进行电火花检查。衬胶合格后，再衬耐磨耐腐板层，衬板完成后进行砌缝等检查，直至合格。
根据本发明，优选地，所有的管道、换热器上部接头、换热器下部接头也均采用碳钢衬胶，代替现有技术的特种不锈钢，从而降低设备成本。
根据本发明，本领域技术人员可以根据需要设置其他设备，例如，所述含固废液浓缩装置还包括以下装置和系统中的至少一种：
除沫分离器，所述除沫分离器设置于闪蒸器的下游；
蒸汽压缩机，闪蒸器顶部出口通过所述蒸汽压缩机与所述换热器相连；
含固废液换热系统；
尾气吸收系统和真空系统。
根据本发明一种优选实施方式，当闪蒸器顶部排出的气体含有有机物等易造成雾沫夹带时，所述含固废液浓缩装置优选还包括除沫分离器，所述除沫分离器设置于闪蒸器的下游，即，闪蒸器顶部出口与除沫分离器上部连接，除沫分离器底部连接至闪蒸器和循环泵之间的管线。
根据本发明一种优选实施方式，所述含固废液浓缩装置还优选包括蒸汽压缩机，闪蒸器顶部出口通过所述蒸汽压缩机与所述换热器相连，闪蒸器排出的气体可作为含固废液的热源，从而进一步降低运行能耗。当存在除沫分离器时，如图1所示，除沫分离器顶部出口通过所述蒸汽压缩机与所述换热器相连。
根据本发明一种优选实施方式，所述含固废液浓缩装置还优选包括含固废液换热系统，所述含固废液换热系统包括废液预热器和冷凝液回收槽，如图1所示。从换热器出来的冷凝液通过废液预热器预热含固废液后进入冷凝液回收槽，冷凝液回收槽得到的冷凝液排至装置外，冷凝液回收槽的尾气进入真空系统抽出。
根据本发明一种优选实施方式，当闪蒸器顶部排出气体含有有回收价值或有毒成分时，所述含固废液浓缩装置还优选包括尾气吸收系统和真空系统。具体如图2所示，所述尾气吸收系统和真空系统包括尾气吸收罐、浓缩冷凝器、蒸汽喷射器和浓缩液封槽，闪蒸器顶部排出气体经过尾气回收或洗涤，最后通过蒸汽喷射器抽真空。
本发明还提供利用上述含固废液浓缩装置处理含固废液的方法。
含固废液可从换热器和闪蒸器之间的管道通入(也可从循环泵进口加入，或经废液预热器进入)，循环液通过闪蒸器闪蒸气体后通过循环泵在换热器和闪蒸器之间循环，浓缩的含固废液(或称浓缩循环液)从循环泵和换热器之间的管道抽出(也可从闪蒸器中下部抽出)，低压蒸汽(或蒸汽压缩机压缩气体)从换热器上部加入，换热器下部排出蒸汽冷凝液，该蒸汽冷凝液可进入废液预热器预热含固废液。
根据本发明，优选地，所述换热器内的循环液进出换热器的温差范围为2-10℃。可有效防止结垢。
根据本发明，换热器可采用中压蒸汽或低压蒸汽作为换热热源，也可用热水或电等作为加热热源。
根据本发明，优选地，闪蒸器循环液进口从中部本体沿切线方向进入，以降低设备结垢。
闪蒸器的负压可通过真空系统实现，所述真空系统可采用蒸汽喷射真空系统，也可采用真空泵抽真空。
根据本发明，所述闪蒸罐负压可为5-100KPa，便于水分蒸发并减少雾沫夹带。
本发明的优势在于：
(1)换热器的换热本体采用石墨列管或石墨块孔代替特种不锈钢，外壳为碳钢，降低设备造价；
(2)换热器、闪蒸器和循环泵组成最短闭合回路，降低造价并减少结垢；
(3)闪蒸器优选采用碳钢衬胶加耐磨耐腐板层代替特种不锈钢，降低造价；
(4)管道材料优选选用碳钢衬胶代替特种不锈钢，降低造价；
(5)循环泵优选采用轴流式循环泵，循环液采用大流量小温差，减少设备和管道结垢并有效降低循环泵功率消耗。
采用上述结构，可有效降低装置投资，并有效降低设备和管道结垢。本发明的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
通过结合附图对本发明示例性实施方式进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显。
图1示出了本发明一种优选实施方式的装置和方法流程图。
图2示出了本发明另一种优选实施方式的装置和方法流程图。
图3示出了本发明一种优选实施方式中所用的换热器的结构示意图。
图4示出了本发明一种优选实施方式中所用的闪蒸器的结构示意图，其中，无规则曲线框出的部分为局部结构示意图。
附图标记说明
1 换热器 2 闪蒸器 3 循环泵 4 除沫分离器
5 蒸汽压缩机 6 废液预热器 7 冷凝液回收槽
8 含固废液 9 尾气 10 冷凝液 11 浓缩含固废液
12 低压蒸汽 13 蒸汽冷凝液 14 尾气吸收系统
15 浓缩冷凝器 16 蒸汽喷射器 17 液封水 18 中压蒸汽
19 浓缩液封槽 20 液封水出口 21 换热器本体
22 换热器循环液出口 23 换热器循环液进口
24 低压蒸汽进口 25 冷凝液出口 26 上部封头 27 下部封头
28 闪蒸气出口 29 闪蒸器循环液出口
30 闪蒸器循环液进口 31 衬胶层 32 衬板层
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然附图中显示了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。
采用如图1所示的含固废液浓缩装置，该装置包括：形成闭合回路的换热器1、闪蒸器2和循环泵3，除沫分离器4，蒸汽压缩机5和含固废液换热系统；所述换热器1顶部出口与闪蒸器2中部入口相连，所述闪蒸器2底部出口和所述换热器1底部出口通过循环泵3相连，换热器1、闪蒸器2和循环泵3之间均为短接；闪蒸器2顶部出口与除沫分离器4上部连接，除沫分离器4底部与闪蒸器2下部短接连接；除沫分离器4顶部出口通过蒸汽压缩机5与换热器1上部相连；所述含固废液换热系统包括废液预热器6和冷凝液回收槽7，所述换热器1下部冷凝液出口25与废液预热器6相连，废液预热器6与冷凝液回收槽7形成闭合回路。
所述换热器1的换热本体为立式石墨列管，外壳为碳钢。如图3所示。
所述循环泵3为轴流式循环泵。
所述闪蒸器2的上部本体为椭球体，中部本体为圆柱体，下部本体为倒锥体。如图4所示。所述闪蒸器2的上部本体为碳钢衬胶，所述闪蒸器2的中部本体和下部本体从外到内依次为衬胶层31(碳钢层、橡胶层)和衬板层32(碳砖层)。
所有的管道、换热器上部封头26、换热器下部封头27均采用碳钢衬胶。
使用本发明的装置对含固废液(如高盐废水)进行处理。含固废液8通过废液预热器6预热后从换热器1和闪蒸器2之间的短接通入，通过闪蒸器2闪蒸气体后进入除沫分离器4，除沫分离器4顶端排出气体通过蒸汽压缩机5返回换热器1，从换热器1出来的冷凝液通过废液预热器6预热含固废液后进入冷凝液回收槽7，冷凝液回收槽7得到的冷凝液10排至装置外，冷凝液回收槽7的尾气9进入真空系统抽出，浓缩含固废液11从循环泵3和换热器1之间的管道抽出。
使用上述装置，相比现有技术投资降低30％以上，能耗降低15％以上。
以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。

Claims (10)

1.一种含固废液浓缩装置，其特征在于，该装置包括：形成闭合回路的换热器、闪蒸器和循环泵，其中，所述换热器的换热本体为石墨列管或石墨块孔。
2.根据权利要求1所述的含固废液浓缩装置，其中，换热器、闪蒸器和循环泵之间均为短接。
3.根据权利要求1所述的含固废液浓缩装置，其中，所述循环泵为轴流式循环泵。
4.根据权利要求1所述的含固废液浓缩装置，其中，所述换热器的外壳为碳钢。
5.根据权利要求1所述的含固废液浓缩装置，其中，所述闪蒸器的本体包括三部分，上部本体为椭球体，中部本体为圆柱体，下部本体为倒锥体。
6.根据权利要求1所述的含固废液浓缩装置，其中，所述闪蒸器的上部本体、中部本体和下部本体各自包括外部碳钢层和内部橡胶层。
7.根据权利要求6所述的含固废液浓缩装置，其中，中部本体和下部本体的内部橡胶层内还衬有耐磨耐腐板层，所述耐磨耐腐板层为石墨板层、碳砖板层或塑料板层。
8.根据权利要求1-7中任意一项所述的含固废液浓缩装置，其中，所述含固废液浓缩装置还包括以下设备和系统中的至少一种：
除沫分离器，所述除沫分离器设置于闪蒸器的下游；
蒸汽压缩机，闪蒸器顶部出口通过所述蒸汽压缩机与所述换热器相连；
含固废液换热系统；
尾气吸收系统和真空系统。
9.利用权利要求1-8中任意一项所述的含固废液浓缩装置处理含固废液的方法。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述换热器内的循环液进出换热器的温差范围为2-10℃。
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