CN106730959B

CN106730959B - 处理废热溶液的顺流蒸发浓缩系统及方法

Info

Publication number: CN106730959B
Application number: CN201611198246.XA
Authority: CN
Inventors: 齐春华; 王鑫; 邢玉雷; 赵河立; 吕庆春
Original assignee: Tianjin Institute of Seawater Desalination and Multipurpose Utilization SOA
Current assignee: Tianjin Institute of Seawater Desalination and Multipurpose Utilization SOA
Priority date: 2016-12-21
Filing date: 2016-12-21
Publication date: 2018-02-02
Anticipated expiration: 2036-12-21
Also published as: CN106730959A

Abstract

本发明公开了处理废热溶液的顺流蒸发浓缩系统及方法，该系统包括第一蒸发组(I)、第二蒸发组(II)、冷凝器、淡水闪蒸罐、产品水平衡罐、浓盐水闪蒸罐、浓盐水平衡罐、原料水泵，冷却水泵，产品水泵，浓盐水泵，第一蒸发组进料泵、第二蒸发组进料泵，真空系统；本发明通过采用顺流分组进料的方式，提供了一种能够处理石化、钢铁企业含盐废热水的蒸发浓缩系统及方法；该系统对原料水进水水质要求低，并可就地取废热水中的热量作为热源，就地取废热水作为淡化的原料水源，回收热量达到能源充分利用，浓缩后废热水减量甚是“零排放”，同时生产出一定量的低成本淡水供生产使用。

Description

处理废热溶液的顺流蒸发浓缩系统及方法

技术领域

本发明涉及蒸馏淡化及石化、钢铁行业废热溶液蒸发浓缩领域。

背景技术

近年来工业用水日益紧张，石油化工、钢铁等行业作为耗水和排水大户，持续开展节能减排措施最终实现污水“零排放”势在必行。石化、钢铁企业含盐污水是一种难处理的特种污水，一直是制约石化、钢铁企业“零排放”的瓶颈问题。多效蒸发技术以其设备简单、可利用工厂中的低温废热等优点，成为一种广泛被采用的脱盐技术。

多效蒸发工艺是由多个蒸发器组合而成的操作过程。多效蒸发时后效的操作压力和溶液的沸点均较前效低。引入前效的二次蒸汽作为后效的加热介质，即后效的加热室成为前效二次蒸汽的冷凝器。多效蒸发流程只在第一效使用了蒸汽，故节约了蒸汽的需求量，有效地利用了二次蒸汽中的热量，降低了生产成本，提高了经济效益。按照操作流程，多效蒸发可分为顺流进料流程、逆流进料流程与平流进料流程。其中，顺流流程具有显著的特点：高浓度盐水处于低温区，有利于减轻结垢，三种流程中，顺流具有最好的抗结垢性能；各效蒸发器压力逐渐减低，可以利用效间压差，物料溶液输送泵选择较小扬程，节省泵功；由于各效温度也是依次降低，故料液在效间流动时发生闪蒸，这样也可以产生一些蒸汽，提高造水比。

顺流分组进料是将顺流和平流结合起来的进料方式。即将蒸发器分为若干个蒸发组，原料水首先进入到最前面的蒸发组，平行进入到此组的各效蒸发器喷淋蒸发；此组蒸发器剩余的浓盐水汇总，经效间泵打入后一个蒸发组，依此类推。这种进料方式有效避免由于喷淋不均出现的干壁而导致结垢现象的发生。另外，还避免了每一效都会出现的高浓水现象，可将浓度高的浓水只集中在某几效，其他效浓水盐度引起的沸点升温度降低，从而减小了结垢倾向，传热系数降低幅度小，节约预热传热面积，提高传热管润湿率。

目前投入应用的蒸馏法淡化装置多是以商品蒸汽作为热量来源，这样就需要消耗大量的化石燃料来满足淡化装置的能量需求，从而导致蒸馏法淡化的造水成本较高。如果采用石化、钢铁等行业的废热水等余热作为淡化装置的热源，替代商品蒸汽，将大大降低蒸馏淡化的造水成本。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种能就地取石化、钢铁企业废热水中的热量作为热源，同时就地取废热水作为淡化的原料水源，回收热量达到能源充分利用，浓缩后废热水减量甚是“零排放”的处理废热溶液的顺流蒸发浓缩系统。

本发明的第二个目的提供一种处理废热溶液的顺流蒸发浓缩方法。

本发明的技术方案概述如下：

处理废热溶液的顺流蒸发浓缩系统，包括第一蒸发组I、第二蒸发组II、冷凝器8、淡水闪蒸罐、产品水平衡罐16、浓盐水闪蒸罐、浓盐水平衡罐21、第一蒸发组进料泵17，冷却水泵23，冷却水排放泵24、产品水泵25，浓盐水泵26，第二蒸发组进料泵27，真空系统18；第一蒸发组I包括有N个蒸发器；第二蒸发组II包括M个蒸发器；淡水闪蒸罐为N+M个；浓盐水闪蒸罐为M-1个；第一蒸发组进料泵17通过进料管分别与第一蒸发组I的N个蒸发器连接；第一蒸发组I的N个蒸发器分别通过管道与第二蒸发组进料泵27连接；第二蒸发组进料泵27通过进料管分别与第二蒸发组II的M个蒸发器连接；第一蒸发组I的首个蒸发器1通过管道与首个淡水闪蒸罐9连接，首个淡水闪蒸罐9通过管道与首效凝结水平衡罐22连接后通过首效冷凝水返回泵28返回至用户；冷却水泵23通过冷却水进料管与冷凝器8连接，冷凝器8通过管道与冷却水排放泵24连接；首效凝结水平衡罐22通过不凝气管道与第一蒸发组I的首个蒸发器连接；第一蒸发组I的蒸发器、第二蒸发组II的蒸发器和冷凝器8，分别通过不凝气管道与真空系统18连接；第一蒸发组I的首个蒸发器1通过二次蒸汽管道依次与相邻的蒸发器连接后，再与第二蒸发组II的蒸发器依次连接，再与冷凝器8连接；各个淡水闪蒸罐通过管道与对应的蒸发器连接；产品水平衡罐16通过管道与冷凝器8连接；浓盐水平衡罐21通过管道与冷凝器8连接；废热溶液余热热源29通过管道与第一蒸发组I的首个蒸发器1连接；从第一蒸发组I的次个蒸发器起的所有蒸发器通过产品水管道分别与对应的淡水闪蒸罐连接；冷凝器8通过产品水管道与产品水平衡罐16连接；相邻的淡水闪蒸罐之间通过管道连接；末效淡水闪蒸罐15经产品水管道与产品水平衡罐16连接后再与产品水泵25连接；第二蒸发组II的首个蒸发器通过管道与首个浓盐水闪蒸罐连接，相邻的浓水闪蒸罐之间通过管道连接；各个浓盐水闪蒸罐通过管道与对应的蒸发器相邻的下一个蒸发器连接；第一蒸发组I进料管和第二蒸发组II的进料管之间通过设置有第一阀门30的管道连接；冷却水进料管和第二蒸发组II的进料管之间通过设置有第二阀门31的管道连接；末效浓盐水闪蒸罐20经浓水管道与浓盐水平衡罐21连接后再与浓盐水泵26连接；N＝2～5个，M＝2～5个。

处理废热溶液的顺流蒸发浓缩的方法，包括如下步骤：

1)使用上述处理废热溶液的顺流蒸发浓缩系统；

2)将石化、钢铁厂产生的废热溶液经过预热后被加热到70±2℃；预热后的废热溶液通过第一蒸发组进料泵17被平行分配至第一蒸发组I的各个蒸发器中；同时，将废热溶液源29闪蒸产生的蒸汽进到第一蒸发组I的首个蒸发器1中，首个蒸发器1产生的二次蒸汽进入与其相邻的下一个蒸发器中，如此向末个蒸发器操作，呈温度阶梯流动；经第一蒸发组I的各个蒸发器蒸发后的浓盐水汇集，通过第二蒸发组进料泵27平行分配至第二蒸发组II的各个蒸发器中；第二蒸发组II的首个蒸发器蒸发后产生的浓盐水流入浓盐水闪蒸罐19，闪蒸出的蒸汽进入相邻后一效的蒸发器内，剩余浓盐水进入相邻后一效的浓盐水闪蒸罐20中，如此向末个浓盐水闪蒸罐操作，呈温度阶梯流动并逐级闪蒸冷却，末个浓盐水闪蒸罐闪蒸后剩余的浓盐水输入浓盐水平衡罐21中，从浓盐水平衡罐21排出的浓盐水经浓盐水泵26排出；第一蒸发组I的首个蒸发器1的冷凝液输入首个淡水闪蒸罐9中，闪蒸产生的蒸汽进入首个蒸发器1，闪蒸后剩余的冷凝液分为两股，一股进入首效凝结水平衡罐22，再通过首效冷凝水返回泵28返回至锅炉，另一股与相邻的后一效蒸发器2的产品水汇集进入后一效蒸发器的淡水闪蒸罐10中，闪蒸产生的蒸汽进入蒸发器2中，蒸发后剩余的产品水与和它相邻的后一效蒸发器3的产品水汇集进入相邻的后一效的蒸发器淡水闪蒸罐11中，如此依次向末个效组操作，呈温度阶梯流动并逐级闪蒸冷却，末个淡水闪蒸罐15蒸发后剩余的产品水和冷凝器8产生的凝液经产品水平衡罐16后用产品水泵25输送至用户，产品水平衡罐16的不凝气进入冷凝器8中；首效凝结水平衡罐22的不凝气进入第一蒸发组(I)的首个蒸发器1中；冷却水经过冷却水泵23进入冷凝器8被加热后通过冷却水排放泵24排放；浓盐水平衡罐21的不凝气进入冷凝器8中，不凝气通过真空系统18从与各个蒸发器、冷凝器8连接的不凝气管路中抽出。

本发明的优点：

1)就地取材低成本生产淡水。就地取废热水中的热量作为热源；就地取废热水作为淡化的原料水源，回收热量达到能源充分利用，浓缩后废热水减量甚是“零排放”。

2)抗垢。在工艺流程中，含盐量高的浓水处于温度较低的区域，有利于避开硫酸钙结晶析出，减轻结垢，故顺流流程具有最好的抗结垢性。

3)省功。各效蒸发器的操作压力逐渐降低，可以利用效间压差，物料溶液输送泵选择较小扬程，节省泵功。

4)提高造水比。虽然由于物料溶液的不断蒸发会使其浓度逐渐升高，造成沸点有所升高，但是由于浓度变化引起的沸点升高远远小于效间压差的作用，因此，物料在效间流动时会发生闪蒸，提高造水性能。

本发明专利可就地取废热水中的热量作为热源，同时就地取废热水作为淡化的原料水源，回收热量达到能源充分利用，浓缩后废热水减量甚是“零排放”，同时生产出一定量的淡水供生产使用。

附图说明

图1为处理废热溶液的顺流蒸发浓缩系统示意图。

图示：

1～7—蒸发器 8—冷凝器 9～15—淡水闪蒸罐 16—产品水平衡罐 17—第一蒸发组进料泵 18—真空系统 19～20—浓盐水闪蒸罐 21—浓盐水平衡罐 22—首效凝结水平衡罐 23—冷却水泵 24—冷却水排放泵 25—产品水泵 26—浓盐水泵 27—第二蒸发组进料泵 28—首效冷凝水返回泵 29—废热溶液余热热源 30—第一阀门 31—第二阀门

具体实施方式

以下通过附图对本发明作进一步的说明。

以第一蒸发组I为4个蒸发器(N＝4)，第二蒸发组II为3个蒸发器(M＝3)为例。

在图1中第一蒸发组I的4个蒸发器分别为1、2、3、4；第二蒸发组II为3个蒸发器分别为5、6、7；

淡水闪蒸罐为7个，在图1中分别为9、10、11、12、13、14、15；

浓盐水闪蒸罐为2个，在图1中分别为19、20。

处理废热溶液的顺流蒸发浓缩系统，包括第一蒸发组I、第二蒸发组II、冷凝器8、淡水闪蒸罐、产品水平衡罐16、浓盐水闪蒸罐、浓盐水平衡罐21、第一蒸发组进料泵17，冷却水泵23，冷却水排放泵24、产品水泵25，浓盐水泵26，第二蒸发组进料泵27，真空系统18；第一蒸发组I包括有4个蒸发器；第二蒸发组II包括3个蒸发器；淡水闪蒸罐为7个；浓盐水闪蒸罐为2个；第一蒸发组进料泵17通过进料管分别与第一蒸发组I的4个蒸发器连接；第一蒸发组I的4个蒸发器分别通过管道与第二蒸发组进料泵27连接；第二蒸发组进料泵27通过进料管分别与第二蒸发组II的3个蒸发器连接；第一蒸发组I的首个蒸发器1通过管道与首个淡水闪蒸罐9连接，首个淡水闪蒸罐9通过管道与首效凝结水平衡罐22连接后通过首效冷凝水返回泵28返回至用户；冷却水泵23通过冷却水进料管与冷凝器8连接，冷凝器8通过管道与冷却水排放泵24连接；首效凝结水平衡罐22通过不凝气管道与第一蒸发组I的首个蒸发器连接；第一蒸发组I的蒸发器、第二蒸发组II的蒸发器和冷凝器8，分别通过不凝气管道与真空系统18连接；第一蒸发组I的首个蒸发器1通过二次蒸汽管道依次与相邻的蒸发器连接后，再与第二蒸发组II的蒸发器依次连接，再与冷凝器8连接；各个淡水闪蒸罐通过管道与对应的蒸发器连接；产品水平衡罐16通过管道与冷凝器8连接；浓盐水平衡罐21通过管道与冷凝器8连接；废热溶液余热热源29通过管道与第一蒸发组I的首个蒸发器1连接；从第一蒸发组I的次个蒸发器起的所有蒸发器通过产品水管道分别与对应的淡水闪蒸罐连接；冷凝器8通过产品水管道与产品水平衡罐16连接；相邻的淡水闪蒸罐之间通过管道连接；末效淡水闪蒸罐15经产品水管道与产品水平衡罐16连接后再与产品水泵25连接；第二蒸发组II的首个蒸发器通过管道与首个浓盐水闪蒸罐连接，相邻的浓水闪蒸罐之间通过管道连接；各个浓盐水闪蒸罐通过管道与对应的蒸发器相邻的下一个蒸发器连接；第一蒸发组I进料管和第二蒸发组II的进料管之间通过设置有第一阀门30的管道连接；冷却水进料管和第二蒸发组II的进料管之间通过设置有第二阀门31的管道连接；末效浓盐水闪蒸罐20经浓水管道与浓盐水平衡罐21连接后再与浓盐水泵26连接。

N还可以是2、3或5个，M＝2、4、5个。

处理废热溶液的顺流蒸发浓缩的方法，包括如下步骤：

1)使用上述处理废热溶液的顺流蒸发浓缩系统；

以上所述的具体实施方式对本发明进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.处理废热溶液的顺流蒸发浓缩系统，包括第一蒸发组(I)、第二蒸发组(II)、冷凝器(8)、淡水闪蒸罐、产品水平衡罐(16)、浓盐水闪蒸罐、浓盐水平衡罐(21)、第一蒸发组进料泵(17)，冷却水泵(23)，冷却水排放泵(24)、产品水泵(25)，浓盐水泵(26)，第二蒸发组进料泵(27)，真空系统(18)；第一蒸发组(I)包括有N个蒸发器；第二蒸发组(II)包括M个蒸发器；淡水闪蒸罐为(N+M)个；浓盐水闪蒸罐为(M-1)个；其特征是，第一蒸发组进料泵(17)通过进料管分别与第一蒸发组(I)的N个蒸发器连接；第一蒸发组(I)的N个蒸发器分别通过管道与第二蒸发组进料泵(27)连接；第二蒸发组进料泵(27)通过进料管分别与第二蒸发组(II)的M个蒸发器连接；第一蒸发组(I)的首个蒸发器(1)通过管道与首个淡水闪蒸罐(9)连接，首个淡水闪蒸罐(9)通过管道与首效凝结水平衡罐(22)连接后通过首效冷凝水返回泵(28)返回至用户；冷却水泵(23)通过冷却水进料管与冷凝器(8)连接，冷凝器(8)通过管道与冷却水排放泵(24)连接；首效凝结水平衡罐(22)通过不凝气管道与第一蒸发组(I)的首个蒸发器连接；第一蒸发组(I)的蒸发器、第二蒸发组(II)的蒸发器和冷凝器(8)，分别通过不凝气管道与真空系统(18)连接；第一蒸发组(I)的首个蒸发器(1)通过二次蒸汽管道依次与相邻的蒸发器连接后，再与第二蒸发组(II)的蒸发器依次连接，再与冷凝器(8)连接；各个淡水闪蒸罐通过管道与对应的蒸发器连接；产品水平衡罐(16)通过管道与冷凝器(8)连接；浓盐水平衡罐(21)通过管道与冷凝器(8)连接；废热溶液余热热源(29)通过管道与第一蒸发组(I)的首个蒸发器(1)连接；从第一蒸发组(I)的次个蒸发器起的所有蒸发器通过产品水管道分别与对应的淡水闪蒸罐连接；冷凝器(8)通过产品水管道与产品水平衡罐(16)连接；相邻的淡水闪蒸罐之间通过管道连接；末效淡水闪蒸罐(15)经产品水管道与产品水平衡罐(16)连接后再与产品水泵(25)连接；第二蒸发组(II)的首个蒸发器通过管道与首个浓盐水闪蒸罐连接，相邻的浓盐水闪蒸罐之间通过管道连接；各个浓盐水闪蒸罐通过管道与对应的蒸发器相邻的下一个蒸发器连接；第一蒸发组(I)进料管和第二蒸发组(II)的进料管之间通过设置有第一阀门(30)的管道连接；冷却水进料管和第二蒸发组(II)的进料管之间通过设置有第二阀门(31)的管道连接；末效浓盐水闪蒸罐(20)经浓水管道与浓盐水平衡罐(21)连接后再与浓盐水泵(26)连接；N＝2～5个，M＝2～5个。

2.处理废热溶液的顺流蒸发浓缩的方法，包括如下步骤：

1)使用权利要求1的处理废热溶液的顺流蒸发浓缩系统；

2)将石化、钢铁厂产生的废热溶液经过预热后被加热到70±2℃；预热后的废热溶液通过第一蒸发组进料泵(17)被平行分配至第一蒸发组(I)的各个蒸发器中；同时，将废热溶液源(29)闪蒸产生的蒸汽进到第一蒸发组(I)的首个蒸发器(1)中，首个蒸发器(1)产生的二次蒸汽进入与其相邻的下一个蒸发器中，如此向末个蒸发器操作，呈温度阶梯流动；经第一蒸发组(I)的各个蒸发器蒸发后的浓盐水汇集，通过第二蒸发组进料泵( 27) 平行分配至第二蒸发组(II)的各个蒸发器中；第二蒸发组(II)的首个蒸发器蒸发后产生的浓盐水流入浓盐水闪蒸罐(19)，闪蒸出的蒸汽进入相邻后一效的蒸发器内，剩余浓盐水进入相邻后一效的浓盐水闪蒸罐(20)中，如此向末个浓盐水闪蒸罐操作，呈温度阶梯流动并逐级闪蒸冷却，末个浓盐水闪蒸罐闪蒸后剩余的浓盐水输入浓盐水平衡罐(21)中，从浓盐水平衡罐(21)排出的浓盐水经浓盐水泵(26)排出；第一蒸发组(I)的首个蒸发器(1)的冷凝液输入首个淡水闪蒸罐(9)中，闪蒸产生的蒸汽进入第一蒸发组(I)的首个蒸发器(1)，闪蒸后剩余的冷凝液分为两股，一股进入首效凝结水平衡罐(22)，再通过首效冷凝水返回泵(28)返回至锅炉，另一股与相邻的后一效蒸发器(2)的产品水汇集进入后一效蒸发器的淡水闪蒸罐(10)中，闪蒸产生的蒸汽进入后一效蒸发器(2)中，蒸发后剩余的产品水与和它相邻的再后一效蒸发器(3)的产品水汇集进入再后一效的蒸发器(3)淡水闪蒸罐(11)中，如此依次向末个效组操作，呈温度阶梯流动并逐级闪蒸冷却，末个淡水闪蒸罐(15)蒸发后剩余的产品水和冷凝器(8)产生的凝液经产品水平衡罐(16)后用产品水泵(25)输送至用户，产品水平衡罐(16)的不凝气进入冷凝器(8)中；首效凝结水平衡罐(22)的不凝气进入第一蒸发组(I)的首个蒸发器(1)中；冷却水经过冷却水泵(23)进入冷凝器(8)被加热后通过冷却水排放泵(24)排放；浓盐水平衡罐(21)的不凝气进入冷凝器(8)中，不凝气通过真空系统(18)从与各个蒸发器、冷凝器(8)连接的不凝气管路中抽出。