CN1837104A

CN1837104A - 凝结水处理系统

Info

Publication number: CN1837104A
Application number: CN 200610066006
Authority: CN
Inventors: 杨宇程
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2006-03-21
Filing date: 2006-03-21
Publication date: 2006-09-27
Anticipated expiration: 2026-03-21
Also published as: CN100378013C

Abstract

本发明涉及一种凝结水处理系统，包括原水箱、至少一个超微过滤器、至少一个纤维吸附罐、净水箱、在线水质甄别系统、DCS集散控制系统、管道和阀，其特征在于：在凝结水不降至常温的条件下进行处理，去除凝结水中的油、高价金属离子以及颗粒物，处理后进入所述净水箱的凝结水的温度≥85℃；采用半再生的方法用160－ 250℃的蒸汽对系统进行再生。本发明还涉及基于该系统的凝结水处理方法。

Description

凝结水处理系统

技术领域

本发明涉及一种凝结水处理系统，具体而言是涉及在凝结水不降至常温的条件下去除凝结水中的油、高价金属离子以及颗粒物的系统，本发明还涉及基于该系统的凝结水处理方法。

背景技术

为了充分利用能源和水资源，凝结水回收利用越来越受到人们的重视，在许多领域中得到广泛的应用。但是，通常凝结水中含有油、各种高价金属离子以及颗粒物等，需处理后才能使用。

所谓油在本文中指烃类及其衍生物，它在水中一般有四种存在形式：游离态油、机械分散态油、乳化油、溶解油。凝结水中油的危害表现为：油质附着在管壁上，受热的时候就会分解生成热导率很低的附着物，严重影响管壁的传热，造成管壁金属的变形，危及炉管安全；给水中的油会使炉水形成泡沫且极易生成水中漂浮的水渣，促使蒸汽水质的恶化；油沫水滴会被蒸汽带到过热器中，受热分解产生热导率很低的附着物，导致过热器管的过热损坏。锅炉给水中的铁、铜等高价金属离子，一般来源于凝结水、补给水以及生产用水系统，它们是作为评价热力系统金属腐蚀程度的依据之一。锅炉给水中含有铁和铜等金属离子时，会对锅炉及管路系统造成以下危害：在金属受热面上形成铁垢和铜垢，引起金属的局部腐蚀，这种腐蚀一般是坑蚀，容易造成金属穿孔或爆裂；金属的腐蚀产物被蒸汽带到汽轮机等后续用汽设备中，导致汽轮机、过热器积盐，严重影响安全经济运行。凝结水中颗粒物可能在管道或设备中沉积引起阻塞，从而导致管道或设备失效而引起安全问题。

目前凝结水处理技术有：重力除油，重力沉降所能分离的油滴的最小直径存在一个极限，因此对于直径很小、呈乳化状态稳定分布的油水混合物，重力沉降是无能为力的，此种方法适用于水中油含量较大的情况；活性炭、焦炭除油，活性炭有大孔、中孔和微孔，起作用的主要是微孔，由于其孔径小且居于里层，因而难以再生；高密度纤维除油，由于在高压下运行，纤维老化迅速，寿命短，且高压运行较危险，存在安全隐患；纤维球除油，由于其孔径大，因此过滤相对粗糙，处理后水中油含量大，而且再生需用油，增加了处理难度；类萃取除油，该方法长期运行无再生系统，油污染树脂影响吸附效果；覆盖过滤器除铁，因铺膜不能保证绝对均匀，因而过滤效果不稳定，而且使用过的树脂不能再生必须弃去，因此运行成本高；离子交换树脂法，离子树脂不耐高温，操作以及再生复杂，成本高；电磁过滤器，凝结水中含有的油会附着在钢丝棉等磁性填料上，难以去除，影响处理效果，而且不耐高温等。

由上可看出现有凝结水处理技术存在效果差、不耐高温、降温引起的二次污染、存在安全隐患、成本高、操作和再生困难等问题。

针对上述问题，本发明者发明了一种凝结水处理系统成功解决了上述问题，使处理后的凝结水达到锅炉的进水标准。

发明内容

本发明的目的在于提供一种凝结水处理系统，该系统包括：原水箱、至少一个超微过滤器、至少一个纤维吸附罐、净水箱、在线水质甄别系统、DCS集散控制系统、管道和阀，其特征在于：在凝结水不降至常温的条件下进行处理，去除凝结水中的油、高价金属离子以及颗粒物，处理后的进入所述净水箱的凝结水的温度≥85℃。

根据本发明，超微过滤器包含耐高温陶瓷过滤元件，过滤元件为内部有微孔，并且经过化学物质处理，在过微孔内形成膜，是吸附、表面过滤、深层过滤相结合的一种过滤方式。

根据本发明，处理超微过滤器的化学物质选自含有异噻唑啉酮5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮(CIT)、2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮(MIT)、乙二醇单硬脂酸酯、乙二醇苯醚或十二烷基硫酸钠、或其任意组合等的集合。

根据本发明还提供超微过滤器的半再生方法，用160-250℃的蒸汽对超微过滤器进行反向清洗，以使超微过滤器得以再生。

根据本发明，优选至少提供两个超微过滤器，在一个超微过滤器进行再生的时候，其余超微过滤器继续工作，对纤维吸附罐供水。

根据本发明，纤维吸附罐包含作为主要过滤元件的碳纤维吸附毡，所述碳纤维吸附毡具有细孔结构密集和比表面积巨大、吸附能力强等特点，其比表面积至少为1400m²/g、吸苯量≥60wt％、吸碘值≥1500mg/g，并且经化学物质处理而带有官能团，这些官能团可以根据凝结水的不同水质情况而选择不同的化学物质。

根据本发明，处理碳纤维吸附毡的化学物质选自含有十六烷基三甲基溴化铵、油醇聚氧乙烯醚、两性咪唑啉、脂肪醇聚氧乙烯醚或烷基酚聚氧乙烯醚、或其任意组合等的集合。

根据本发明还提供纤维吸附罐的半再生方法，用160-250℃的蒸汽对纤维吸附罐进行反向清洗，以使纤维吸附罐得以再生。

根据本发明，优选至少提供两个纤维罐，在一个纤维吸附罐进行再生的时候，其余纤维吸附罐继续正常工作。

根据本发明，在线水质甄别系统，主要由探头、电缆、信号线和工控机组成，工控机中装有模糊控制平台程序，各探头在此程序控制下运行。各单元均可根据各自的运行情况来进行自动控制，灵敏可靠。探头用于检测温度、压力、流量、油、高价金属离子含量、硬度、PH值和电导率等。

根据本发明，高价金属离子具体包括Fe²⁺、Fe³⁺、Cu²⁺、Mg²⁺、Ca²⁺、Al³⁺、Cr³⁺、Mn²⁺、Mn⁴⁺、Zn²⁺、Ni²⁺等。

根据本发明，优选至少在原水箱出水管道上以及纤维吸附罐出水管道上安装所述探头。

根据本发明，DCS集散控制系统包括具有氢导增效(离子交换柱保护)的在线电导检测系统、模拟人工智能的模糊控制平台和可靠的DCS控制系统。

本发明还提供一种基于该系统的凝结水处理方法，包括下列步骤：I、将高温凝结水引入所述原水箱进行初步处理；II、处理后的凝结水经过所述在线水质甄别系统和所述DCS集散控制系统检测分析，不合格后经管道排出系统，或者合格后经管道进入所述超微过滤器，进行吸附过滤处理；III、处理后的凝结水通过管道进入所述纤维吸附罐；进行吸附过滤处理；IV、处理后的凝结水经过所述在线水质甄别系统和所述DCS集散控制系统检测分析，合格后经管道进入所述净水箱，或者不合格后经管道再进入所述超微过滤器，重复过程II、III、IV直至检测合格。

本发明运用超微过滤和复合碳纤维的吸附作用，能够有效的去除凝结水中处于乳化态、溶解态的各种油。同时在超微过滤膜和复合碳纤维所带官能团的作用下，脱除水中的高价金属离子，使油、铁、硬度等含量达到锅炉进水要求。装置采用160-250℃的蒸汽反吹再生，再生容易且成本低。选用耐高温过滤元件，因此在凝结水不降至常温的条件下就可进行处理，避免了二次污染，回收了热量。采用DCS控制系统和在线甄别系统，装置可按检测指标自动清洗截留物，无需人工操作，管理简便，保证了安全，降低了劳动强度。

附图说明

图1是本发明的凝结水处理系统示意图；

图2是本发明的原水箱结构示意图；和

图3是本发明的超微过滤器和纤维吸附罐的再生流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。附图中相同的标注数字表示相同的结构元件。

图1是根据本发明一个实施方案的凝结水处理系统示意图。在图中，101是原水箱、201是超微过滤器、301是纤维吸附罐、401是净水箱、501是在线水质甄别系统、601是DCS集散控制系统、701是原水箱输出管道、702是纤维吸附罐输出管道、703是净水箱输入管道、704是不合格水返回管道和801是电磁阀。

图2是原水箱101结构示意图。在图中，102是布水装置、103是溢流堰。

高温凝结水首先进入原水箱101，原水箱101也可称为油水分离器。凝结水从布水装置102进入原水箱，布水装置102有两个作用：一是使进水均布；二是降低水的湍流速度，延长凝结水在原水箱内的有效停留时间，使游离态和机械分散态油更易与水分离；然后溢流堰103利用物理沉降作用，将大部分游离态及机械分散态油除去，使水中油含量降到50ppm以下。

在线甄别系统501与DCS集散控制系统601双向通讯，通过DCS集散控制系统601来控制，DCS集散控制系统601采用了计算机集成控制系统，包括具有氢导增效(离子交换柱保护)的在线电导检测系统、模拟人工智能的模糊控制平台和可靠的DCS控制系统。采用逻辑时序及程序控制，各单元既可以根据各自的运行情况来进行自动控制，又可以在运行时相互配合、协同作战、统一成一个完整的系统。这样保证了装置的安全，同时降低了劳动强度。

当在管道701中凝结水检测指标高于超出设置标准时，在线甄别控制系统501的探头就会在数秒钟内检测出来，并迅速转换成电信号，命令控制系统将严重污染的原水切换出系统，提高了装置的抗冲击性，保证了装置的安全。可以根据实际情况来确定探头的布置类型、个数、位置以及线甄别控制系统的设置标准值等。

凝结水经过管道701后，再流入超微过滤器201，图1中为三个超微过滤器201并联连接，也可以根据需要来确定超微过滤器201的个数、连接方式等。超微过滤器201包含耐高温陶瓷过滤元件，过滤元件内部有微孔，并且经过化学处理，在过微孔内形成膜，是吸附、表面过滤、深层过滤相结合的一种过滤方式，过滤机理主要是络合、惯性冲撞、扩散和截留等。经过超微过滤器201后，可一次性截留粒径Φ≥0.1μm的全部微粒，截留至少95％的胶体微粒(0.001≤Φ≤0.1μm)，截留至少90％的高价金属离子，例如Fe²⁺、Fe³⁺、Cu²⁺、Mg²⁺、Ca²⁺、Al³⁺、Cr³⁺、Mn²⁺、Mn⁴⁺、Zn²⁺、Ni²⁺等离子，并且去除机械分散态油和部分乳化油，使水中油含量降至低于6ppm。

经超微过滤器201处理后，凝结水流入纤维吸附罐301，图1中为三个纤维吸附罐301并联连接，可以根据需要来确定纤维吸附罐301的个数、连接方式等。纤维吸附罐属精密过滤装置，主要过滤元件为带有大量官能团的纤维吸附毡。经过纤维吸附罐301后，可去除剩余的油和高价金属离子，使水中油含量降至1ppm以下，总铁含量降至低于50μg/l。

凝结水经纤维吸附罐301后排出并流经管道702，在管道702上设置有在线甄别系统501的探头，检测处理后凝结水的水质，如水质符合预期标准，则凝结水经电磁阀801流入管道703从而进入净水箱401，如水质不符合预期标准，则凝结水经电磁阀801流入管道704从而再进入超微过滤器201进行处理，如此循环直到水质合格。可以根据实际情况来确定探头的布置类型、个数、位置以及线甄别控制系统的设置标准值等。

下表1是锅炉进水部分指标，表2是本发明一个实施例中经本发明处理系统处理后凝结水的一些指标。

表1

锅炉给水指标	溶解氧	铁	铜	油
锅炉给水指标	溶解氧	铁	铜	油	单位	μg/l	μg/l	μg/l	mg/l
中压炉给水标准	≤15	≤50	≤10	＜1.0	单位	μg/l	μg/l	μg/l	mg/l
中压炉给水标准	≤15	≤50	≤10	＜1.0	高压炉给水标准	≤7	≤30	≤5	＜0.3

表2

指标	总铁含量	硬度	油含量	化学需氧量(COD)	温度
指标	总铁含量	硬度	油含量	化学需氧量(COD)	温度	单位	mg/l	μmol/l	mg/l	mg/l	℃
本发明系统处理前	2	50	80	50	120	单位	mg/l	μmol/l	mg/l	mg/l	℃
本发明系统处理前	2	50	80	50	120	本发明系统处理后	0.02	0	0.2	≤2	90

从表1和2中可看出，本发明凝结水处理系统处理效果非常显著，凝结水中总铁和油含量等指标满足中压以及高压锅炉的进水标准，并且处理后凝结水的温度道高达90℃，这节约了能量并且有利于凝结水的处理。

图3是本发明的超微过滤器和纤维吸附罐的再生流程示意图。在图中，101是原水箱、201是超微过滤器、301是纤维吸附罐、401是净水箱、802、803、804、805、806、807、808、809、810、811、812、813、814和815是截止阀。

对超微过滤器201再生时，截止阀802、804、810和814打开，截止阀803、805、808、809和815关闭，160-250℃的蒸汽如图所示进入超微过滤器201，进行反向清洗再生，清洗流如图所述排出。一般24小时再生一次，也可以根据具体情况来定。清洗的同时，其它元件可正常地工作。

对纤维吸附罐301再生时，截止阀802、803、814和815打开，截止阀806、810和813关闭，160-250℃的蒸汽如图所示进入纤维吸附罐301，进行反向清洗再生，清洗流如图所述排出。一般24小时再生一次，也可以根据具体情况来定。清洗的同时，其它元件可正常地工作。

同样，可以同时再生超微过滤器201和纤维吸附罐301，此时截止阀802、803、804、810、814和815打开，截止阀805、808、809、813和815关闭。根据同样的原理可以对其它的超微过滤器201和/或纤维吸附罐301进行再生。

综上所述，本发明凝结水处理系统具有耐高温、节约热能、避免二次污染、装置组合灵活、处理效果好、安全、操作方便等特点，使得凝结水的利用变得更加安全、经济可行。

虽然通过说明以及具体实施方式描述了本发明公开内容，但是应该理解，上述说明和实施例仅是说明性的而非限制性的，对本领域技术人员而言，可以作出许多其它的修改、变化和安排而不偏离本发明的精神和范围。

Claims

1.一种凝结水处理系统，包括原水箱、至少一个超微过滤器、至少一个纤维吸附罐、净水箱、在线水质甄别系统、DCS集散控制系统、管道和阀，其特征在于：在凝结水不降至常温的条件下进行处理，去除凝结水中的油、高价金属离子以及颗粒物，处理后进入所述净水箱的凝结水温度≥85℃。

2.根据权利要求1所述的凝结水处理系统，其特征在于，所述超微过滤器包含耐高温并且经过化学物质处理的陶瓷过滤元件，所述化学物质选自含有异噻唑啉酮、5-氯-2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮(CIT)、2-甲基-4-异噻唑啉-3-酮(MIT)、乙二醇单硬脂酸酯、乙二醇苯醚或十二烷基硫酸钠、或其任意组合的集合。

3.根据权利要求1所述的凝结水处理系统，其特征在于，所述纤维吸附罐包含经过化学物质处理的碳纤维吸附毡，所述碳纤维吸附毡比表面积≥1400m²/g、吸苯量≥60wt％、吸碘值≥1500mg/g。

4.根据权利要求3所述的凝结水处理系统，其特征在于，所述化学物质选自含有十六烷基三甲基溴化铵、油醇聚氧乙烯醚、两性咪唑啉、脂肪醇聚氧乙烯醚或烷基酚聚氧乙烯醚、或其任意组合的集合。

5.根据前述权利要求中任意一项所述的凝结水处理系统，其特征在于，所述超微过滤器和/或纤维吸附罐采用半再生的方法再生，用160-250℃的蒸汽对所述超微过滤器和/或纤维吸附罐进行反向清洗再生。

6.根据权利要求1所述的凝结水处理系统，其特征在于，所述在线水质甄别系统由探头、电缆、信号线和工控机组成，所述探头检测指标包括温度、压力、流量、油、高价金属离子含量、硬度、PH值和电导率。

7.根据前述权利要求中任意一项所述的凝结水处理系统，其特征在于，所述高价金属离子包括Fe²⁺、Fe³⁺、Cu²⁺、Mg²⁺、Ca²⁺、Al³⁺、Cr³⁺、Mn²⁺、Mn⁴⁺、Zn²⁺、Ni²⁺。

8.根据权利要求1所述的凝结水处理系统，其特征在于，至少在所述原水箱出水管道以及所述纤维吸附罐出水管道上安装所述探头。

9.根据权利要求1所述的凝结水处理系统，其特征在于，所述DCS集散控制系统包括具有氢导增效(离子交换柱保护)的在线电导检测系统、模拟人工智能的模糊控制平台和可靠的DCS控制系统。

10.一种基于权利要求1所述的凝结水处理系统的凝结水处理方法，包括步骤：I、将高温凝结水引入所述原水箱进行初步除油处理；II、处理后的凝结水经过所述在线水质甄别系统和所述DCS集散控制系统检测分析，不合格后经管道排出系统，或者合格后经管道进入所述超微过滤器，进行吸附过滤处理；III、处理后的凝结水通过管道进入所述纤维吸附罐；进行吸附过滤处理；IV、处理后的凝结水经过所述在线水质甄别系统和所述DCS集散控制系统检测分析，合格后经管道进入所述净水箱，或者不合格后经管道再进入所述超微过滤器，重复过程II、III、IV直至检测分析合格，然后进入所述净水箱。