CN110171859A - 石膏磁晶种阻垢除垢系统以及蒸发结晶系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及阻垢除垢技术领域，提供了石膏磁晶种阻垢除垢系统以及蒸发结晶系统，其中，石膏磁晶种阻垢除垢系统包括晶种循环子系统，所述晶种循环子系统通过管路与待处理设备连接形成晶种循环回路，所述晶种循环子系统包括磁场发生装置，所述磁场发生装置用于磁化流过所述磁场发生装置的石膏晶种以形成石膏磁晶种。蒸发结晶系统包括结晶器和所述的晶种循环子系统，所述晶种循环子系统通过管路与所述结晶器连接形成晶种循环回路。本发明通过磁化晶种对待处理设备进行阻垢除垢，磁化晶种在待处理设备与晶种循环子系统之间循环流动，稳定保持晶种的磁化状态，增强阻垢除垢效果。
Description
技术领域
本发明涉及阻垢除垢技术领域，特别是涉及石膏磁晶种阻垢除垢系统以及蒸发结晶系统。
背景技术
化工生产过程包括流体流动、传热、传质等过程，化工过程的进行需要化工设备的配合，化工设备长期运行容易出现结垢、堵塞等问题，结垢、堵塞等问题不仅影响设备的运行效率，还存在安全隐患。
设备结垢是指流体中的组分或杂质在与之相接触的表面上逐渐结晶或吸附而积累起来的一层固态物质，其中，换热设备污垢广泛存在于各种传热过程中。
根据对工业生产中各种类型的传热、换热设备的调查表明，都存在不同程度的污垢问题。换热面的结垢是一个非常严重的生产问题，它影响了换热设备的合理设计和正常运行。换热面上的污垢通常以固态混合物的形态存在，是热的不良导体，其导热系数低，严重影响设备的换热效率。
换热面上结晶或结垢不仅恶化换热设备的传热性能，增大了金属材料的消耗，而且污垢层增厚后减少了流体的流通截面积，增大了流体阻力，输送流体的泵或风机的功率也随之增大，增大设备运行能耗。
此外，换热面上污垢的聚集，常常会引起局部受热不均而导致机械性能下降，引发事故，也会引起换热面的局部腐蚀甚至穿孔，严重地威胁着化工设备的安全运行。
尤其是蒸发结晶过程，蒸发结晶过程的速率主要由传热速率控制，在实际生产过程中，结晶器的换热部位往往由于污垢的形成而使生产效率大大下降，有时必须停产清洗设备才能使生产恢复正常，给生产带来极大的不便，同时造成能量消耗、设备生产能力下降、生产成本上升。
在高盐废水零排放过程，高盐废水水质前期处理需进行化学药剂软化处理，处理过程需要停机，流程复杂、耗时长、成本高昂；传统的阻垢除垢方法一般针对特定硫酸钙垢，对污垢中其他组分的去除效果较差，使用范围受限，且设备出现不同程度腐蚀，设备使用寿命缩短，且设备清洗频繁、清洗工作繁杂。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一：(1)传统的阻垢除垢工作无法实时在线进行，需要停机清理，造成生产停滞，且设备出现不同程度腐蚀，设备使用寿命缩短，且设备清洗频繁、清洗工作繁杂；(2)对于高盐废水零排放过程，高盐废水水质前期处理需进行化学药剂软化处理，成本高昂，化学药剂对进行特定组分去除，使用范围受限。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供一种石膏磁晶种阻垢除垢系统，包括晶种循环子系统，所述晶种循环子系统通过管路与待处理设备连接形成晶种循环回路，所述晶种循环子系统包括磁场发生装置，所述磁场发生装置用于磁化流过所述磁场发生装置的石膏晶种以形成石膏磁晶种。
在一些技术方案中，所述晶种循环子系统还包括晶种容器和晶种循环泵，所述晶种容器和所述晶种循环泵均连接于所述晶种循环回路。
在一些技术方案中，所述磁场发生装置产生强交变磁场，所述磁场发生装置产生的磁场强度范围在5000-50000高斯。
在一些技术方案中，所述磁场发生装置包括感应电源、电磁感应线圈、磁场接收组件、流体输送管道和冷却循环系统，所述感应电源为所述电磁感应线圈通入交流电，所述电磁感应线圈缠绕于所述流体输送管道，所述磁场接收组件内置于所述流体输送管道，所述流体输送管道与所述晶种循环回路的管路连接，所述电磁感应线圈设为空心螺旋管，所述电磁感应线圈与所述冷却循环系统连接。
在一些技术方案中，还包括晶种浆液分离与采出子系统，晶种浆液分离与采出子系统连接于所述待处理设备，所述晶种浆液分离与采出子系统包括分层器、晶种增稠器、沉降器、第一固液分离机和第一母液缓冲罐，所述分层器连接所述待处理设备，所述分层器的晶种浆液出口、所述晶种增稠器、所述沉降器、所述第一固液分离机依次连接，所述分层器的母液出口、所述晶种增稠器的母液出口、所述沉降器的母液出口、所述第一固液分离机的母液出口均连接所述待处理设备和/或所述第一母液缓冲罐，所述第一母液缓冲罐连接所述待处理设备。
本发明还提供一种蒸发结晶系统，包括结晶器，包括所述的晶种循环子系统，所述晶种循环子系统通过管路与所述结晶器连接形成晶种循环回路。
在一些技术方案中，所述结晶器中石膏晶种的添加浓度设为20～25g/L，所述结晶器中石膏晶种排出浓度设为30-40g/L。
在一些技术方案中，所述结晶器上还连接有盐浆液分离与采出子系统，所述盐浆液分离与采出子系统包括盐浆增稠器、第二固液分离机、第二母液缓冲罐，所述盐浆增稠器连接所述结晶器，所述盐浆增稠器的盐浆出口连接所述第二固液分离机，所述盐浆增稠器的浆液出口、所述第二固液分离机的浆液出口连接所述第二母液缓冲罐和/或结晶器，所述第二母液缓冲罐连接所述结晶器。
在一些技术方案中，还包括加热器以及蒸汽压缩子系统，所述结晶器的蒸汽出口连接所述蒸汽压缩子系统，所述蒸汽压缩子系统的热源出口连接所述加热器的热源侧进口，所述加热器的冷源侧与所述结晶器连接形成结晶循环回路。
在一些技术方案中，所述结晶器设为轴向反循环型式，所述结晶器包括蒸发段、结晶段、盐腿段，所述结晶器内设有循环液出口管和除沫器，所述循环液出口管伸入所述蒸发段，所述除沫器设于所述蒸发段且位于所述循环液出口管的上方，所述结晶段设有晶种采样口，所述盐腿段设有盐浓度采样口和反冲口。
(三)有益效果
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)向待处理设备中提供石膏磁晶种，且石膏磁晶种在待处理设备与晶种循环子系统中循环流动，使石膏晶种持续保持在磁化状态，增强阻垢除垢效果。并且石膏磁晶种在晶种循环子系统中进行循环的过程中，向晶种循环子系统中加入新的石膏晶种，石膏磁晶种磁化新的石膏晶种并且混合后流入待处理设备进行阻垢除垢。
(2)运行过程无需药剂成本、无需停机处理、极大降低阻垢除垢成本，解决了传统高盐废水零排放过程需要前期对水质进行软化处理，处理流程复杂、成本高以及腐蚀设备的问题。
(3)适用于硫酸钙、碳酸钙等多种类型的水质阻垢除垢，使用范围广，解决了传统晶种法阻垢除垢仅针对特定硫酸钙垢，强化了晶种法阻垢除垢的效率，同时也拓展了阻垢除垢的范围，可有效去除包括碳酸钙垢在内的其他垢层组分，由于蒸发系统中晶种颗粒的存在，晶种颗粒在与换热壁面的碰撞的过程中，加速了碳酸钙等垢层的去除，进一步提高其他类型垢层去除效率。
(4)适用于蒸发结晶设备，可在设备运行中实时进行，极大降低了蒸发设备结垢风险，解决了传统阻垢除垢工作无法做到实时在线、且设备清洗频繁、清洗工作繁杂、清洗成本高等问题。
(5)并且结晶器的二次蒸汽余热循环利用，蒸发设备高效节能，可广泛用于高盐废水零排放蒸发结晶过程，尤其适用于电厂脱硫废水零排放的蒸发过程。
附图说明
图1为本发明石膏磁晶种阻垢除垢系统的一优选实施例的结构示意图；
图2为本发明蒸发结晶系统的一优选实施例的结构示意图；
图3为本发明蒸发结晶系统的磁场发生装置的一优选实施例的结构示意图；
图4为本发明蒸发结晶系统的晶种浆液分离与采出子系统一优选实施例的内部结构示意图；
图5为本发明蒸发结晶系统的盐浆液分离与采出子系统一优选实施例的结构示意图；
图6为本发明蒸发结晶系统的蒸汽压缩子系统一优选实施例的结构示意图；
图7为本发明蒸发结晶系统的结晶器一优选实施例的结构示意图；
图中，1、晶种容器；2、磁场发生装置；3、晶种循环泵；4、晶种浆液分离与采出子系统；5、蒸发循环泵；6、盐浆液分离与采出子系统；7、蒸汽压缩子系统；8、结晶器；9、加热器；10、冷凝水罐。
201、聚磁管芯；202、流体输送管道；203、管道保温层；204、电磁感应线圈；205、密封保温罩；206、第一调节阀门；207、冷却水泵；208、冷却循环水箱；209、排污管路；210、换热盘管；211、控制柜；212、第一压力传感器；213、第一温度传感器；214、第一流量传感器；215、第一液位传感器；216、感应电源；217、第二温度传感器。
401、分层器；402、晶种增稠器；403、沉降器；404、第一固液分离机；405、第一母液缓冲罐。
601、盐浆增稠器；602、第二固液分离机；603、第二母液缓冲罐。
701、压缩机；702、气液分离器；703、油箱；704、蒸汽过滤器；705、水箱；706、供水泵；707、供水过滤器；708、第二液位传感器；709、第二调节阀；710、第三调节阀；711、第三温度传感器；712、供油泵；713、供油过滤器。
801、上锥体；802、除沫器；803、循环液出口管；804、蒸发段；805、循环液入口；806、结晶段；807、盐腿段；808、反冲口。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
为了解决化工生产中设备结垢的问题，尤其是电厂的高盐废水零排放系统设备的阻垢结垢，采用现有的化学处理方式，需要进行水质软化，除垢过程复杂、成本高，影响生产进度以及生产成本。本发明提供一种无需添加化学试剂、无需停机、操作简便且成本低的阻垢除垢系统。
本发明提供一种石膏磁晶种阻垢除垢系统，结合图1-图7所示，包括晶种循环子系统，晶种循环子系统通过管路与待处理设备连接形成晶种循环回路，含有石膏晶种的溶液在晶种循环回路内流动，晶种循环子系统包括磁场发生装置2，磁场发生装置2用于产生磁场，磁场发生装置2产生的磁场用于磁化流过磁场发生装置2的石膏晶种，石膏晶种在流动过程中受磁场作用而形成石膏磁晶种。
石膏晶种受磁场作用而形成石膏磁晶种，石膏磁晶种相对于石膏晶种优化了结晶习性，石膏磁晶种能够高效诱导溶液中的硫酸钙附着于其上形成结晶，阻止硫酸钙向设备壁面附着，来避免硫酸钙附着于设备壁面而结垢，并且利用石膏磁晶种去除待处理设备壁面结垢的处理效率高。石膏磁晶种能够快速准确去除溶液中的硫酸钙垢，解决了现有技术中硫酸钙垢顽固难去除的问题，尤其是对于脱硫废水、制盐卤水等硫酸钙垢含量较高的溶液。
石膏磁晶种去除溶液中硫酸钙的同时，磁场发生装置同时磁化溶液中的水，磁场改变了水的渗透压和表面张力等，可使得垢层变疏松，容易从壁面脱落，用于去除碳酸钙、二氧化硅等含量较低的垢，多种组分的垢同时去除，由于蒸发系统中晶种颗粒的存在，晶种颗粒在与换热壁面的碰撞的过程中，加速了碳酸钙等垢层的去除，进一步提高其他类型垢层去除效率。
与此同时，本技术方案中的晶种循环子系统能够与设备同时运行，不需要停机处理，不影响正常的生产，并且无需添加其他化学组分，不会增加杂质。相对于传统的除垢方法需要在10-15天进行一次停机除垢的方式，减少停机损失，提高生产效益；并且利用本技术方案中的除垢方式除垢后，除垢频率降低至6-8个月一次，降低除垢成本。
本技术方案，适用于多种设备，待处理设备可以为结晶器、蒸发器、加热器、换热器等。
需要说明的是，晶种优选为石膏晶种，形成石膏磁晶种主要去除顽固的硫酸钙垢。对于不同种类垢的去除，可以选用不同种类的晶种，晶种需要选择与结垢成分同组分的材料，经过磁场作用磁化的晶种诱导与其同组分的结垢成分附着于其上，而阻止结垢成分附着于待处理设备的壁面形成垢层，达到阻垢除垢的目的。本技术方案中的石膏磁晶种阻垢除垢系统还适用于其他种类的晶种磁化后进行阻垢除垢的系统中，不限于应用石膏晶种，也不限于用于去除硫酸钙垢。
待处理设备中的石膏晶种可以通过待处理设备上的加料口加入到待处理设备内，还可以加入到晶种循环子系统中，再通过晶种循环子系统加入到待处理设备中。
如图1所示，以结晶器8作为待处理设备进行说明。
进一步的，晶种循环子系统还包括晶种容器1和晶种循环泵3，晶种容器1和晶种循环泵3均连接于晶种循环回路，待处理设备、晶种循环泵3、磁场发生装置2、晶种容器1、待处理设备连接形成循环回路，且各个设备依次通过管路连接。待处理设备中携带有石膏晶种的溶液在晶种循环泵3的作用下向磁场发生装置2流动，并流入晶种容器1，在晶种容器1中进行缓存或通过晶种容器1回流到待处理设备中。
晶种容器1上还可以设有添加口，石膏晶种通过添加口加入到晶种容器1中，晶种容器1中的石膏磁晶种对新加入的石膏晶种进行磁化并一起流入待处理设备。
晶种容器1内设置搅拌器，促进晶种循环回路内的石膏磁晶种浆液与新加入的石膏晶种混合，搅拌器由变频电机驱动，实现变速调节，搅拌速度在0-20r/min。待处理设备上设置晶种循环采出口和晶种浆液回流口，晶种循环采出口的位置距离待处理设备的液位面以下0.5m左右，晶种浆循环回流口设置在液位面以上，距离液位面0.5m左右。晶种循环子系统通过晶种循环采出口、晶种浆液回流口与待处理设备连接形成晶种循环回路。
在一些技术方案中，结合图1和图4所示，石膏磁晶种阻垢除垢系统还包括晶种浆液分离与采出子系统4，待处理设备中的石膏磁晶种通过晶种浆液分离与采出子系统4进行固液分离和采出，以便与待处理设备中的组分分离，以及便于石膏晶种利用。其中，图4以石膏晶种为例进行说明。
晶种浆液分离与采出子系统4包括分层器401、晶种增稠器402、沉降器403、第一固液分离机404和第一母液缓冲罐405，分层器401连接待处理设备，待处理设备内的石膏晶种浆液进入分层器401，石膏晶种浆液在分层器401内分层，分为石膏晶种浆液和母液，石膏晶种浆液继续进行分离和采出，母液回流到待处理设备中。
分层器401的晶种浆液出口、晶种增稠器402、沉降器403、第一固液分离机404依次连接，分层器401中石膏晶种浆液通过晶种浆液出口依次流入晶种增稠器402、沉降器403、第一固液分离机404进行多次分离，第一固液分离机404分离得到的石膏晶种收集利用。各个设备中分离得到的母液再回流到待处理设备中，具体的，分层器401的母液出口、晶种增稠器402的母液出口、沉降器403的母液出口、第一固液分离机404的母液出口均连接待处理设备和/或第一母液缓冲罐405，第一母液缓冲罐405连接待处理设备。分离得到的母液通过第一母液缓冲罐405缓冲后回流到待处理设备或直接回流到待处理设备，以便母液继续利用。
待处理设备与分层器401通过连接管路连接，连接管路连接分层器401的一端高度低于连接待处理设备的一端，以便连接管路倾斜延伸，以便浆液顺利流出。其中，连接管路的倾斜角度设为5-10°。
其中，沉降器403设为斜管沉降器。
晶种浆液分离与采出子系统4将石膏晶种从母液中回收，以便石膏晶种回收利用，同时母液回流到待处理设备中，再次处理或利用。
在一些技术方案中，磁场发生装置2产生强交变磁场，高强磁场强度使流体的磁化作用增强，有助于流体流动，进而减少流体中杂质在管路的壁面上积聚而结垢的问题。优选的，磁场发生装置2产生的磁场强度范围在5000-50000高斯，高强磁场对石膏晶种充分磁化，提高石膏磁晶种的阻垢除垢效果。
其中，磁场强度范围在5000-50000高斯的高强磁场，通过交变电源产生，交变电源的频率为2000Hz-20000Hz的中/高频电源，中/高频电源是通过普通工频50Hz交流电转换成几千乃至几万赫兹的。
更进一步的，结合图1和图2所示，磁场发生装置2包括感应电源216、电磁感应线圈204、磁场接收组件、流体输送管道202和冷却循环系统。其中，感应电源216为电磁感应线圈204通入交流电，感应电源216为电磁感应线圈204通入频率为2000Hz-20000Hz的中/高频电源，以便产生满足设备需要的磁场强度。流体输送管道202能够与晶种循环子系统的管路相互对接，对接方式可以为螺纹连接、法兰连接等多种结构形式。
电磁感应线圈204缠绕于流体输送管道202，流体输送管道202与电磁感应线圈204之间留有预设间隙，防止流体输送管道202与电磁感应线圈204接触导致短路，同时实现电磁感应系统的匹配。
磁场接收组件内置于流体输送管道202，磁场接收组件包括聚磁管芯201和管芯支撑架，具体为聚磁管芯201内置于流体输送管道202，管芯支撑架用来固定聚磁管芯201与流体输送管道202，实现对流体输送管道202内流体介质的磁化作用。
聚磁管芯201设为实心柱体，聚磁管芯201与流体输送管道202同轴，即聚磁管芯201安装在流体输送管道202中心，起到吸引和均布磁场的目的。聚磁管芯201设为柱体材料便于磁场的均化，实心材料对磁场的吸收效果好。
优选的，流体输送管道202上设有管道保温层203，管道保温层203夹在电磁感应线圈204和流体输送管道202之间，起到对管道保温作用，还起到隔离垫护电磁感应线圈204的作用。具体的，流体输送管道202与电磁感应线圈204之间的预设间隙可以为2mm-5mm，避免流体输送管道202热量的散失。
流体输送管道202上连接有密封保温罩205，电磁感应线圈204设置于管道保温层203和密封保温罩205之间，保护电磁感应线圈204，减少磁场的发散损耗。
进一步的，电磁感应线圈204设为空心螺旋管，电磁感应线圈204与冷却循环系统连接。冷却循环系统包括冷却循环水箱208、冷却水泵207，冷却循环水箱208中的冷却流体在电磁感应线圈204与冷却循环水箱208中循环流动，进行换热降温，起到保护电磁感应线圈204的作用。冷却水泵207设置在冷却循环水箱208的冷却流体出口，冷却水泵207给冷却流体提供流动动力，保证冷却流体循环流动。
进一步的，感应电源216的内部也设有冷却管道，冷却循环水箱208中的冷却流体流入冷却管道，对感应电源216进行降温保护。冷却流体在电磁感应线圈204、冷却管道、冷却循环水箱208中循环流动。优选的，冷却循环水箱208内设有换热盘管210，换热盘管210与冷却循环水箱208中的冷却流体进行换热。换热盘管210设为金属盘管，优选为不锈钢。冷却循环水箱208上还连接有排污管路209。
优选的，电磁感应线圈204的材质可以为紫铜，电磁感应线圈204的匝矩和匝矩分布分局实际情况进行制作，电磁感应线圈204的匝矩设为等匝矩或沿入口端向出口端逐渐增大，即可以是稀疏等匝矩分布，也可以是密集等匝矩分布，或者前密后疏的变匝矩分布，等匝矩的空心螺旋管方便加工，加工成本低。其中变匝矩分布时，优选为匝矩沿电流入口端向电流出口端逐渐增大，减小出口端的热量积聚，符合磁场分布和传热特性。其中，电磁感应线圈204的横截面为圆形或矩形的空心圈。
更进一步的，磁场发生装置2还包括控制柜211，控制柜211上连接有第一压力传感器212、第一温度传感器213及第一流量传感器214，第一压力传感器212测量冷却循环系统的出口压力，第一温度传感器213测量冷却循环系统的出口温度，第一流量传感器214测量冷却循环系统的出口流量，对冷却循环系统的温度、压力、流量进行监控，以便对冷却循环系统的流动状态进行调节。
控制柜211还连接有第一液位传感器215，用于检测冷却循环水箱208的液位状态变化，确保液位在一定范围波动，以便及时补充和排放。控制柜211上还连接有第二温度传感器217，第二温度传感器217测量流体输送管道202的壁面温度，以便了解流体输送管道202的状态，以及电磁感应线圈204内的温度情况，及时发现问题，调节冷却流体流量。
冷却循环系统中还设有第一调节阀门206，第一调节阀门206连接在循环管路上，第一调节阀门206的开度可调节以调节冷却流体的流量，第一调节阀门206连接到控制柜211，控制柜211能够根据需要远程调节第一调节阀门206。
具体的，控制柜211内设有PLC控制系统，冷却循环系统上的第一调节阀门206和冷却水泵207均连接在PLC控制系统上，PLC控制系统内置有PID控制程序，对该装置运行中各个部分的工艺参数进行实时监测和智能控制。控制柜211与感应电源216连接控制感应电源216的电流频率。控制柜211实现对各个传感器的信息采集，根据编写的控制逻辑实现连锁、反馈、保护功能。
上述技术方案中，通过磁场发生装置2对晶种循环回路内的石膏晶种进行磁化，并且对磁场发生装置2的运行实现自动控制，保证石膏晶种磁化过程的顺利进行，进而保证阻垢除垢效果。
本发明还提供一种蒸发结晶系统，结合图1-图7所示，包括结晶器8和上述的晶种循环子系统，晶种循环子系统通过管路与结晶器8连接形成晶种循环回路，晶种循环子系统中的石膏晶种用于去除结晶器8中的硫酸钙垢。晶种循环子系统安装到结晶器8上，对结晶器8进行阻垢除垢，结晶过程与阻垢除垢过程同步进行，无需停机。
采用石膏磁晶种进行阻垢除垢，相对于现有的化学除垢，无需停机、简化流程、降低成本，成本缩减高达90％，效果显著。
石膏磁晶种阻垢除垢系统的技术方案可直接应用于蒸发结晶系统，即石膏磁晶种阻垢除垢系统中的待处理设备替换为本技术方案中的结晶器8。上述的蒸发结晶系统适用于多种工况下的蒸发结晶过程，尤其适用于对于含硫废水、工业卤水等硫酸钙垢含量较高的化工处理过程，有助于诱导溶液中的无机盐结晶，减少结晶中的杂质。
进一步的，结晶器8中石膏晶种的添加浓度设为20～25g/L，结晶器8中石膏晶种排出浓度设为30-40g/L，以维持结晶过程的正常运行。结晶器8中石膏晶种是通过结晶循环子系统的晶种容器1添加。
在一些技术方案中，结合图2和图4所示，晶种浆液分离与采出子系统4连接到结晶器8，分层器401连接结晶器8以便含有石膏晶种的浆液进入分层器401，含有石膏晶种的浆液在分层器401内分离形成石膏晶种浆液和母液(一般情况，石膏晶种浆液向分层器401的上层上升，母液向分层器401的下层下沉)，分层器401的母液出口连接结晶器8和/或第一母液缓冲罐405，以便母液回流到结晶器8；石膏晶种浆液通过分层器401的浆液出口连接到晶种增稠器402，再次进行分离，分离得到的石膏晶种浆液通过晶种增稠器402的浆液出口进入沉降器403，分离得到的母液通过晶种增稠器402的母液出口流入结晶器8和/或第一母液缓冲罐405；同理，石膏晶种浆液在固液分离机内再次进行分离。
进一步的，结晶器8与分层器401通过连接管路连接，连接管路连接分层器401的一端高度低于连接结晶器8的一端，以便连接管路倾斜延伸，以便浆液顺利流出。其中，连接管路的倾斜角度设为5-10°。
结晶器8内含有石膏晶种的浆液经过多次分离，得到石膏晶种与母液，石膏晶种再次利用，母液回流到结晶器8中进行处理。
第一母液缓冲罐405可以直接连接到结晶器8上，还可以连接到加热器9上。结晶器8上连接加热器9，加热器9对结晶器8内的母液进行循环加热，第一母液缓冲罐405连接到加热器9上，可以通过加热器9加热后再回流到结晶器8，有助于保持结晶器8内的温度均衡，保证结晶效率。
在采用石膏晶种时，晶种浆液分离与采出子系统4对石膏晶种进行回收，且含有盐浆液的母液回流到结晶器8中继续进行结晶，保证盐浆液结晶过程的持续、高效进行。
优选地，晶种增稠器402的下锥体出口设置反冲口，采用进料作为反冲液，对石膏晶种浆液进行反冲清洗，反冲液轴向流速控制在5-10m/s，脱盐石膏晶种中的盐分控制在1％以内。
即，当晶种选用其他组分时，脱盐晶种中的盐分控制在1％以内。
沉降器403采用斜管沉降器403，斜管沉降器403优选采用蜂窝斜管型式，斜管长度1m，倾角60度，内切圆直径35-50mm之间，材质采用玻璃钢或聚氯乙烯。
第一固液分离机404优选采用卧式螺旋卸料沉降离心机，可过滤的固体颗粒直径的优选范围为0.01-3mm，离心机分离因数的优选范围为2000-4000。第一固液分离机404还可以选用压滤机进行石膏晶种脱水，压滤机采用箱式压滤机。
第一母液缓冲罐405上设置保温层，防止母液的温度骤降，引起母液析盐堵塞管路，保温层厚度优选为50-100mm。第一母液缓冲罐405设置搅拌器，搅拌器优选框式搅拌桨，搅拌速度控制在10-40r/min。且第一母液缓冲罐405的母液进口位置应低于晶种增稠器402、沉降器403、第一固液离心机的母液出口位置。
在一些技术方案中，结合图2和图5所示，结晶器8上还连接有盐浆液分离与采出子系统6，将盐浆液进行分离以得到固态盐产品。盐浆液分离与采出子系统6包括盐浆增稠器601、第二固液分离机602、第二母液缓冲罐603，盐浆增稠器601连接结晶器8，结晶器8中的盐浆液进入盐浆增稠器601进行固液分离，分离得到高浓度盐浆和母液，高浓度盐浆通过盐浆增稠器601的盐浆出口进入第二固液分离机602，再次进行固液分离，分离得到固态盐与母液。盐浆增稠器601的浆液出口、第二固液分离机602的浆液出口连接第二母液缓冲罐603和/或结晶器8，第二母液缓冲罐603连接结晶器8，母液直接回流到结晶器8或通过第二母液缓冲罐603缓冲后回流到结晶器8。
第二母液缓冲罐603可以直接连接到结晶器8或连接到加热器9，母液通过加热器9加热后再回流到结晶器8中。
具体地，盐浆增稠器601的下锥体出口设置反冲口，采用进料作为反冲液，对盐浆液进行反冲清洗，反冲液轴向流速控制在5-10m/s，盐浆增稠器601出口的盐浆固液比控制在50-70％。
第二固液分离机602优选采用卧式双级推料离心机，可过滤的固体颗粒直径的优选范围大于0.15mm，卧式双级推料离心机分离因数的优选范围为200-1200，分离后盐浆物料的含水率控制在5％以内。
第二母液缓冲罐603也设有搅拌器，搅拌器优选框式搅拌桨，搅拌速度控制在10-40r/min。第二母液缓冲罐603还设置保温层，防止母液的温度骤降，引起母液析盐堵塞管路，保温层厚度优选为50-100mm。第二母液缓冲罐603的母液进口位置应低于盐浆增稠器601、第二固液离心机的母液出口位置。
当结晶器8的盐浆出料量小于200kg/h时，优选采用四足式大翻盖型式离心机。
在一些技术方案中，结合图2和图6所示，蒸发结晶系统还包括加热器9以及蒸汽压缩子系统7，结晶器8的蒸汽出口连接蒸汽压缩子系统7，蒸汽压缩子系统7的热源出口连接加热器9的热源侧进口，加热器9的冷源侧与结晶器8连接形成结晶循环回路。结晶器8内的母液流入加热器9的冷源侧与加热器9的热源侧进行换热，再回流到结晶器8中，加热器9的热源侧的热量来自蒸汽压缩子系统7，蒸汽压缩子系统7将结晶器8流出的蒸汽进行加热后作为给母液加热的热源，充分利用结晶器8内流出的蒸汽的热量。加热器9的热源侧进口连接蒸汽压缩子系统7，加热器9的热源侧出口连接冷凝水罐10，热蒸汽在加热器9内换热后形成冷凝水，排入到冷凝水罐10中。
结晶器8与加热器9的冷源侧之间通过管路连接，管路上连接有蒸发循环泵5，结晶器8内的母液物料在蒸发循环泵5的驱动下，输入至加热器9，母液物料在加热器9中完成换热，再返回结晶器8中完成闪蒸蒸发，实现浓缩结晶，以得到固体结晶盐。
在加热器9的冷源侧进出口设置采样口，采样口用于检测循环液中的石膏晶种浓度，达到指定的浓度后，结晶器8可通过晶种浆液分离与采出子系统4排出石膏晶种浆液。
加热器9的换热管内蒸发循环液的介质流速控制在1.0-2.5m/s，蒸发循环液的固液比控制在20-30％；当介质为氯离子无机盐溶液时，加热器9的换热管优选TA2材质。
蒸汽压缩子系统7包括压缩机701、气液分离器702、水箱705、供油泵712、油箱703、液体回路和油回路，结晶器8的二次蒸汽出口流出的蒸汽进入压缩机701，在压缩机701内压缩后进入气液分离器702，气液分离器702分离得到的二次蒸汽进入加热器9作为换热热源，气液分离器702分离得到的液体流入水箱705，通过水箱705上连接的液体回路流入压缩机701，再次进行压缩。压缩机701上连接油回路、供油泵712和油箱703，压缩机701内的压力油通过油回路流入油箱703、供油泵712，供油泵712对压力油进行增压后再流入压缩机701。
其中，压缩机701上还连接有蒸汽过滤器704，结晶器8的二次蒸汽出口流出的蒸汽先通过蒸汽过滤器704过滤后再进入压缩机701，延长压缩机701的寿命。水箱705与压缩机701之间的液体回路上还连接有供水泵706和供水过滤器707。供油泵712与压缩机701之间还连接有供油过滤器713。其中，供水过滤器707和供油过滤器713均可以选用Y型过滤器，过滤精度为80目。
在水箱705上安装有第二液位传感器708，在与水箱705连通的补水管道上安装有第二调节阀709，第二调节阀709根据第二液位传感器708的液位状态调节其开度，确保水箱705液位稳定。水箱705中回流到压缩机701中的水温不低于压缩机701的入口蒸汽温度。
其中，供油泵712的出口压力优选4bar-10bar。油箱703中的油温应不高于60℃。油箱703上设置冷却盘管，冷却盘管内输入冷却介质，对油箱703内的冷却油进行降温，冷却盘管可采用内外双盘管型式。油箱703采用冷却水作为冷却介质，在油箱703的进水管上安装有第三调节阀710和第三温度传感器711，第三调节阀710根据第三温度传感器711采集的温度控制其开度，确保冷却油的温度在合理范围。
优选的，当压缩机701的蒸汽流量小于100m3/min时，采用单螺杆型压缩机；当蒸汽流量介于50m3/min～500m3/min之间时，采用罗茨型式压缩机，当蒸汽流量高于在200m3/min时，采用离心式压缩机。
结合图2和图7所示，结晶器8设为轴向反循环型式，结晶器8包括蒸发段804、结晶段806、盐腿段807，结晶器8内设有循环液出口管803和除沫器802，循环液出口管803伸入蒸发段804，除沫器802设于蒸发段804且位于循环液出口管803上方的气相空间内。
循环液出口管803伸入蒸发段804的一端设为喇叭口型式，蒸发段804设为圆筒状的筒体，蒸发段804的顶部设有上锥体801；结晶段806设为锥形，循环液出口管803沿结晶段806伸出结晶器8，且结晶段806上设有循环液入口805，以便晶种循环子系统中分离得到的母液回路到结晶器8中；盐腿段807设为筒体结构且其截面积为蒸发段截面积的10-15％，盐腿段807上设有反冲口808，物料通过反冲口808流入结晶器8中，防止盐结晶在盐腿段807堵塞。
结晶器8的汽相空间高度设置2m以上，循环液出口管803伸入蒸发段的一端距离蒸发段内液面的距离设为0.5-1.0m，结晶器8的蒸发强度控制在1.0-1.5m3/m3。其中，除沫器802优选为丝网除沫器。
结晶段806设有晶种采样口，以便检测循环液中石膏晶种浓度，达到指定浓度后，外排高浓石膏晶种浆液。盐腿段807设有盐浓度采样口，以便检测盐浆液浓度，达到指定的浓度后，可外排高浓盐浆液。
蒸发段804的筒体应设置补强圈，补强圈沿筒体轴向方向每隔1m处设置1个，提高筒体强度。
在上述方案中，加热器9和结晶器8还应进行保温设置，优选采用保温岩棉，或耐温在200℃以上的保温材料。
上述技术方案，可以应用在高盐废水零排放的蒸发过程及制盐行业蒸发结晶操作单元。具体的，尤其适用于脱硫废水零排放蒸发过程，农药废水零排放蒸发过程，其他高含盐废水蒸发处理过程，及制盐蒸发系统。上述技术方案，具有阻垢除垢效果好、应用范围宽、操作方便、运行成本低等优点，鉴于化工、制药等行业产生的高盐废水主要以碳酸钙和硫酸钙型垢为主，石膏磁晶种阻垢除垢可适用于绝大多数高盐废水水质，在高盐废水零排放蒸发系统中，有效抑制和去除硫酸钙型和碳酸钙型垢，尤其应用于电厂脱硫废水零排放蒸发过程，极大减少零排放前期除硬预处理药剂成本，阻垢除垢成本缩减90％，成本显著降低。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”、“多根”、“多组”的含义是两个或两个以上。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种石膏磁晶种阻垢除垢系统，其特征在于，包括晶种循环子系统，所述晶种循环子系统通过管路与待处理设备连接形成晶种循环回路，所述晶种循环子系统包括磁场发生装置，所述磁场发生装置用于磁化流过所述磁场发生装置的石膏晶种以形成石膏磁晶种。
2.根据权利要求1所述的石膏磁晶种阻垢除垢系统，其特征在于，所述晶种循环子系统还包括晶种容器和晶种循环泵，所述晶种容器和所述晶种循环泵均连接于所述晶种循环回路。
3.根据权利要求1所述的石膏磁晶种阻垢除垢系统，其特征在于，所述磁场发生装置产生强交变磁场，所述磁场发生装置产生的磁场强度范围在5000-50000高斯。
4.根据权利要求1所述的石膏磁晶种阻垢除垢系统，其特征在于，所述磁场发生装置包括感应电源、电磁感应线圈、磁场接收组件、流体输送管道和冷却循环系统，所述感应电源为所述电磁感应线圈通入交流电，所述电磁感应线圈缠绕于所述流体输送管道，所述磁场接收组件内置于所述流体输送管道，所述流体输送管道与所述晶种循环回路的管路连接，所述电磁感应线圈设为空心螺旋管，所述电磁感应线圈与所述冷却循环系统连接。
5.根据权利要求1-4任意一项所述的石膏磁晶种阻垢除垢系统，其特征在于，还包括晶种浆液分离与采出子系统，晶种浆液分离与采出子系统连接于所述待处理设备，所述晶种浆液分离与采出子系统包括分层器、晶种增稠器、沉降器、第一固液分离机和第一母液缓冲罐，所述分层器连接所述待处理设备，所述分层器的晶种浆液出口、所述晶种增稠器、所述沉降器、所述第一固液分离机依次连接，所述分层器的母液出口、所述晶种增稠器的母液出口、所述沉降器的母液出口、所述第一固液分离机的母液出口均连接所述待处理设备和/或所述第一母液缓冲罐，所述第一母液缓冲罐连接所述待处理设备。
6.一种蒸发结晶系统，包括结晶器，其特征在于，包括权利要求1-5任意一项所述的晶种循环子系统，所述晶种循环子系统通过管路与所述结晶器连接形成晶种循环回路。
7.根据权利要求6所述的蒸发结晶系统，其特征在于，所述结晶器中石膏晶种的添加浓度设为20～25g/L，所述结晶器中石膏晶种排出浓度设为30-40g/L。
8.根据权利要求6所述的蒸发结晶系统，其特征在于，所述结晶器上还连接有盐浆液分离与采出子系统，所述盐浆液分离与采出子系统包括盐浆增稠器、第二固液分离机、第二母液缓冲罐，所述盐浆增稠器连接所述结晶器，所述盐浆增稠器的盐浆出口连接所述第二固液分离机，所述盐浆增稠器的浆液出口、所述第二固液分离机的浆液出口连接所述第二母液缓冲罐和/或结晶器，所述第二母液缓冲罐连接所述结晶器。
9.根据权利要求6所述的蒸发结晶系统，其特征在于，还包括加热器以及蒸汽压缩子系统，所述结晶器的蒸汽出口连接所述蒸汽压缩子系统，所述蒸汽压缩子系统的热源出口连接所述加热器的热源侧进口，所述加热器的冷源侧与所述结晶器连接形成结晶循环回路。
10.根据权利要求6所述的蒸发结晶系统，其特征在于，所述结晶器设为轴向反循环型式，所述结晶器包括蒸发段、结晶段、盐腿段，所述结晶器内设有循环液出口管和除沫器，所述循环液出口管伸入所述蒸发段，所述除沫器设于所述蒸发段且位于所述循环液出口管的上方，所述结晶段设有晶种采样口，所述盐腿段设有盐浓度采样口和反冲口。
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