CN107792907A - 一种利用烟气余热处理高浓废水的新型蒸发浓缩系统 - Google Patents

一种利用烟气余热处理高浓废水的新型蒸发浓缩系统 Download PDF

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张征
李京红
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曲艳春
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Abstract

本发明属于废水零排放技术领域，具体提供了一种利用烟气余热处理高浓废水的新型蒸发浓缩系统，所述蒸发浓缩系统包括烟气余热利用装置和蒸发浓缩装置，所述的烟气余热利用装置包括废水供水泵、中空管式气液换热器及相互连接的管道。所述的蒸发浓缩装置包括低温喷淋式蒸发器、清水循环泵及小型冷却塔。本发明提供的这种利用烟气余热来处理高浓废水的新型蒸发浓缩系统，使用了温度很高的废烟气作为热源，充分回收了烟气余热，达到了节能降耗的目的；同时新型的蒸发浓缩设备结构简单，制造成本低，清洗维护方便，大大降低了高浓废水对设备结垢、腐蚀等的风险，实现了低投资、低能耗条件下废水的零排放处理。

Description

一种利用烟气余热处理高浓废水的新型蒸发浓缩系统
技术领域
本发明属于废水零排放技术领域，具体涉及一种利用烟气余热来处理高浓废水的新型蒸发浓缩废水处理系统装置。
背景技术
农药、石化、电镀、冶金、电力等众多领域产生的高污染废水、高含盐废水、垃圾渗滤液、高COD废水等的外排对人类生活环境造成了很大的危害，如污染水体、破坏植被、土地盐碱化等，甚至制约到了经济的发展。近年来随着国家环保政策规定越来越细，监管也越来越严格。“节能减排、近零排放、零排放”成为火电企业未来发展的大趋势。经过几十年的发展，高浓废水处理技术有了很大的突破，日渐成熟。但是投资高、运行成本高等不利因素始终是制约该技术普及推广的难题之一。有鉴于此，本发明利用烟气余热处理高浓废水的新型蒸发浓缩系统充分利用烟气余热，不但能够回收能量，而且为火电厂处理脱硫废水、高含盐废水等高浓废水提供了一种低成本方法。
发明内容
本发明的目的是积极响应国家节能降耗的产业政策，回收利用高温烟气余热，针对现有高浓废水零排放领域存在的能耗高、结垢风险大、运行维护困难等问题，提供的一种利用烟气余热来处理高浓废水的新型蒸发浓缩系统。本发明专利提供的一种利用烟气余热处理高浓废水的新型蒸发浓缩系统，包括余热利用装置和蒸发浓缩装置；
所述的烟气余热利用装置包括废水供水泵、中空管式气液换热器及相互连接的管道；所述的蒸发浓缩装置包括低温喷淋式蒸发器、清水循环泵及小型冷却塔。
所述蒸发器包括密闭的本体，本体顶部装有带喷头的喷淋装置，内部装有斜板放置的纳米改性PVC蒸发冷填料，填料的下方一定距离布置有金属气体微孔孔板，底部设置有浓缩液收集池及纯水收集池，以及与蒸发器配套的风机。该种结构设计最大限度的加大了设备内部液相和气相的接触面积，有利于废水的大量快速蒸发。
作为本发明材质上的改进，所述余热利用装置中中空管式气液换热器的材质选用聚四氟乙烯材料。
作为本发明结构上的改进，所述蒸发浓缩装置的蒸发器设有清水循环泵与小型冷却塔连接，冷凝室底部55℃左右的纯水通过清水循环泵打入到风冷型小型冷却塔，经过降温后冷却为35℃左右的冷凝水进入冷凝室作为冷却用水。
作为本发明结构上的改进，所述蒸发浓缩装置内呈倾角50-60°倾斜放置有纳米改性的PVC蒸发冷填料，可以有效的增大与废水的接触面积，其独特的化学特性还有效降低了结垢的倾向。
作为本发明结构上的改进，所述的蒸发器在底部设置有专门的收集池用来收集不同的工质，在蒸发室底部，废水浓度增加，固体结晶析出，从废水中分离出固体后，剩余的废水重新进入系统循环处理；在冷凝室底部收集池内，当水位到达设定液位时，纯水外排出系统。
本发明的有益效果：本发明提供的这种利用烟气余热来处理高浓废水的新型蒸发浓缩系统，能耗低，使用了烟气余热作为热源，将废水加热到一定的温度后进入到蒸发浓缩系统中，无需消耗新鲜的蒸汽等热源，运行维护简单；蒸发浓缩系统原理简单，设备制造成本低，可实现温和条件下进行蒸发结晶，降低了设备的高腐蚀、高结垢风险；系统运行影响因素少，操作弹性大，装置的运行可适应废水中较宽的污染物浓度，对废水中的盐度和硬度完全没有要求，对腐蚀性、粘度、挥发性物质浓度几乎没有要求，当工厂扩建或废水成分发生改变，该设备仍能适应并运行良好，实现了低投资、低能耗条件下的废水末端处理。
附图说明
图1是本发明的示意图。
附图标记说明：1.废水供水泵2.中空管式气液换热器3.烟道4.低温喷淋式蒸发器4.1喷淋装置4.2填料4.3风机4.4浓缩液收集池4.5微孔孔板4.6纯水收集池5.清水循环泵6.小型冷却塔。
具体实施方式
下面结合附图和具体工作过程，进一步阐明本发明。
本实施例提供了一种利用烟气余热来处理高浓废水的蒸发浓缩系统，如图1所示，包括余热利用装置和蒸发浓缩装置。所述余热利用装置包括废水供水泵1、中空管式气液换热器2及各设备间相连的管道，废水通过供水泵1后作为冷媒进入中空管式气液换热器2，同时来自烟道3的高温烟气作为热媒进入到中空管式气液换热器2与废水进行热量交换，升温后的废水由热废水输出管道输出，换热后的低温烟气通过烟气循环管道回至烟道3；
所述的蒸发浓缩装置包括低温喷淋式蒸发器4、清水循环泵5及小型冷却塔6。为了实现蒸发浓缩装置的技术效果，所述低温喷淋式蒸发器4包括密闭的本体，本体顶部装有带喷头的喷淋装置4.1，内部装有斜板放置的纳米改性PVC蒸发冷填料4.2，填料的下方一定距离布置有金属气体微孔孔板4.5，气体通过配套的风机4.3鼓入金属气体微孔孔板4.5，底部分别设置有浓缩液收集池4.4及纯水收集池4.6，蒸发器本体自带压力表、温度计、液位计、流量计、电导仪等成套自动仪表，实现了无人值守的全自动运行。
低温喷淋式蒸发器4的结构设计最大限度的加大了设备内部液相和气相的接触面积，有利于液相内的水分大量蒸发进入气相，从而实现温和条件下的快速蒸发。
具体工作过程如下：
在烟道上设置旁路，抽取一定量的原烟气，经鼓风机送至中空管式气液换热器2内，利用换热器2将烟气温度降低，回收的热量用于加热高浓废水，降温后的烟气再被送回至烟道内。不同类型的高浓废水首先经过废水供水泵1后进入到中空管式气液换热器2进行加热，经过换热器后废水温度由15-25℃左右上升到50-80℃，然后进入低温喷淋式蒸发器4的进水管中，通过蒸发室顶部密集布置的喷淋装置4.1由上而下喷洒，并均匀进入到蒸发冷填料4.2中，同时来自风机4.3风速为3m/s的风通过金属气体微孔孔板4.5后形成细小的空气泡由下向上鼓入，这样液滴表面的水分被蒸发形成水蒸汽，并在鼓风机气流的作用下迅速移至蒸发室顶部并输送到冷凝室中，含有饱和水蒸汽的热空气与冷凝室内从顶部喷洒下来的温度为35℃左右的冷却水相遇，并重新凝结成水滴，从而产生纯水。部分纯水通过清水循环泵5进入小型冷却塔6，降温后作为冷却用水进入到冷凝室循环使用，当纯水收集池4.6里的水位到达设定的液位时，纯水外排输送至系统外。经蒸发后的废水流入蒸发室底部的浓缩液收集池4.4，随着浓度不断升高，达到饱和溶解度的盐从溶液中析出形成固体颗粒沉淀后外送，上清液再循环回至蒸发室内继续进行蒸发。

Claims (13)

1.一种利用烟气余热来处理高浓废水的新型蒸发浓缩系统，其特征在于：所述的一种利用烟气余热来处理高浓废水的新型蒸发浓缩系统主要包括烟气余热利用装置和蒸发浓缩装置。
2.所述的烟气余热利用装置包括废水供水泵1、中空管式气液换热器2及相互连接的管道。
3.所述的蒸发浓缩装置包括低温喷淋式蒸发器4、清水循环泵5及小型冷却塔6。
4.自烟道抽取一定量的原烟气，送至中空管式气液换热器2内，利用烟气余热将废水升温后由上而下喷洒入低温喷淋式蒸发器进行浓缩，浓缩液固形物含量大于65%，产水含盐量小于200mg/L，水回收率大于90%。
5.如权利要求1所述的一种利用烟气余热来处理高浓废水的新型蒸发浓缩系统，其特征在于：所述的中空管式气液换热器2利用气液换热原理进行热交换，且中空换热管材质选用聚四氟乙烯材料，管径以10-15mm为宜。
6.在结构上换热器整体柔性设计，在底部设有集灰斗，换热器烟气侧设有在线高压水冲洗装置，水侧有酸洗接口，运行时烟气侧总体阻力控制在400Pa以内，水侧总体阻力控制在100kPa以内。
7.热媒烟气在换热器内的空壳流速约5-6 m/s，经换热后烟气温度由110-130℃冷却至70-90℃，高浓水温度由15-25℃升至50-80℃。
8.如权利要求1所述的一种利用烟气余热来处理高浓废水的新型蒸发浓缩系统，其特征在于：所述的低温喷淋式蒸发器4为一体化设备，通过独特的设计实现气液充分高效的接触，液体由液相转移到气相，从而实现液体蒸发浓缩。
9.该设备在60-80℃左右运行，采用常压喷淋技术，壳体选用玻璃钢材质，蒸发器配套设置风机，由风机带动的热循环气流吸收5-15%向下流动的水后循环进入到冷凝室，在冷凝室内冷凝成纯水收集至底部收集池。
10.如权利要求1所述的一种利用烟气余热来处理高浓废水的新型蒸发浓缩系统，其特征在于：所述的低温喷淋式蒸发器4内根据废水实际情况可设置多级串联的蒸发区和冷凝区，并在各级底部设置有不同功能的收集池。
11.如权利要求1所述的一种利用烟气余热来处理高浓废水的新型蒸发浓缩系统，其特征在于：所述的低温喷淋式蒸发器4的蒸发冷凝室内呈50-60°倾角倾斜放置纳米改性的PVC蒸发冷填料。
12.废水顺着一定角度倾斜的平板流动，在空化作用下，空气从平板下方进入流动的废水中，更有利于饱和水蒸汽的形成。
13.并且纳米PVC材料疏水性好，更有利于废水中水分的蒸发，大大降低结垢及腐蚀的风险。
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