CN202880938U - 基于低温能源利用的液体零排放系统 - Google Patents
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Abstract
一种基于低温能源利用的液体零排放系统，其特征是它主要由低温蒸汽发生装置（LTE）和液体零排放装置（ZLD）组成，所述的低温蒸汽发生装置的输入端与低温能源的输出端相连通，低温蒸汽发生装置的蒸汽输出端与液体零排放装置的用气设备的输入端相连通，液体零排放装置的用气设备的冷凝水出水口通过管道与低温蒸汽发生装置的给水端相连通，液体零排放装置的出水口也通过连接管道与低温蒸汽发生装置的给水端相连通。本实用新型在回收利用工厂低温余热产生低压蒸汽的同时，为液体零排放提供了能源供给，从而达到了大幅度降低液体零排放的运行成本或者近乎零能耗，真正实现了节能减排。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种污水处理与余热利用的综合技术，尤其是一种利用低温余热作为液体零排放动力的系统，具体地说是一种基于低温能源利用的液体零排放系统简称LTE-ZLD。
背景技术
液体零排放（ZLD，Zero Liquid Discharge），是指通过特定的工艺技术将液体污水浓缩，产生可供循环利用的回用水，将废水的排放量尽量减少到最低，将废水中的盐分与杂质进行浓缩至接近固体。液体零排放技术综合应用了物理、化学、生化、以及膜分离，蒸发结晶和/或干燥等过程，实现水的回收与利用。
液体零排放技术可以最大限度地回收水资源，实现最小的环境污染。然而，在液体零排放系统的蒸发、结晶和干燥等需要产生相变分离水的过程中，需要大量的能源供给。因此导致上述过程的运行费用较高，限制了液体零排放技术的大规模应用。
低温能源（LTE，Low Temperature Energy）广泛存在于石油化工、电力、煤化工、钢铁等行业的大量低温余热中。低温余热一般泛指150~200℃以下的工艺物流余热，120℃以下的低压蒸汽和450℃以下的烟气余热。据资料统计，冶金、化工、炼油、造纸、建材、食品加工等六大耗能工业，低于100℃的余热占总排弃热量的42%，100~200℃的余热占21.6 % , 合计达63.6 %。而在化学工业中低于180℃的低温余热占排弃总热量的一半以上。就目前的余热利用情况来看，300℃以上的余热基本可以实现有效的回收利用，尤其是低温余热发电技术的应用。然而，低于180℃的低温能源的回收利用一方面技术难度较大，另一方面回收的经济性较差。为此，要从总体用能系统考虑低温余热的产生、回收和利用。
将低温差蒸汽发生装置应用到低温能源的回收利用中，解决了低温能源利用的技术问题；同时，产生的低压蒸汽可以作为液体零排放的能源供给。如此，实现了节能和减排的有机结合，为液体零排放技术的大规模应用提供了新的思路。
发明内容
本实用新型的目的是针对现有的低温余热利用效率低，浪费大的问题，提供一种通过低温差蒸汽发生装置将低温能源转化为蒸汽，然后用于液体零排放系统的蒸汽供给的基于低温能源利用的液体零排放系统。
本实用新型的技术方案是：
一种基于低温能源利用的液体零排放系统，其特征是它主要由低温蒸汽发生装置和液体零排放装置组成，所述的低温蒸汽发生装置的输入端与低温能源的输出端相连通，低温蒸汽发生装置的蒸汽输出端与液体零排放装置的用气设备（如除氧器，蒸发器，结晶器，下同）的输入端相连通，液体零排放装置的用气设备的冷凝水出水口通过管道与低温蒸汽发生装置的给水端相连通，液体零排放装置的出水口也通过连接管道与低温蒸汽发生装置的给水端相连通。
所述的低温蒸汽发生装置由下联箱管1、蒸发器管排2、上联箱管3和汽包4及管路6和耐热箱体5组成，下联箱管1的进口端与低温水或通过下降管6-2与汽包4的底部相连通，下联箱管1的出口端与安装在密闭箱体5中的蒸发器管排2的进口端相连通，低温热源从前面进后面出或从后面进前面出将蒸发器管排表面2加热，蒸发器管排2内的水转变成水蒸汽，通过上部的上联箱管3收集后经过上升管6-1引入汽包4中，汽包的蒸汽出气口与液体零排放装置的用气设备的输入端相连通。
所述的低温蒸汽发生装置由下水箱蒸发器303、下降管305、上升管306和汽包4组成，低温能源从下水箱入口管箱1的一端进入下水箱中第一换热管301内与其管外的水进行热交换后从另一端管箱7流出，水箱中的水受热变成水汽后通过上升管306引入汽包4中，汽包4底部的水通过下降管305引入下水箱，汽包4的水汽通过内部水汽分离器分离出蒸汽，蒸汽输出端与液体零排放装置的用气设备的输入端相连通。
所述的低温蒸汽发生装置由汽包4、汽液分离器10和水箱11组成，低温热源通过进口端管箱13与安装在水箱中的第二换热管12的进口端相连通，第二换热管12的出口端与出口端管箱14相连通，出口端管箱将经过热交换的低温热源输出水箱外，低温热源流经第二换热管12的过程中与第二换热管12外表面的、水箱中的水进行热交换产生蒸汽，产生的蒸汽进入安装在水箱上部的汽液分离器10分离后产生的蒸汽通过管道引入汽包4中，分离后产生的水回流到水箱中，汽包中的蒸汽通过管道送入液体零排放装置的用气设备中作为工作动力。
所述的第一换热管301为T形槽热管、翅片式热管或高效热管。
所述的第二换热管12为T形槽热管、翅片式热管或高效热管。
本实用新型的有益效果：
本实用新型在回收利用工厂低温余热产生低压蒸汽的同时，为液体零排放提供了能源供给，从而达到了大幅度降低液体零排放的运行成本或者近乎零能耗，真正实现了节能减排。
附图说明
图1是本实用新型的系统图。
图2是本实用新型的低温蒸汽发生装置的结构示意图之一。
图3是本实用新型的低温蒸汽发生装置的结构示意图之二。
图4是本实用新型的低温蒸汽发生装置的结构示意图之三。图4中14为支撑板。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明。
实施例一。
如图1、2所示。
一种基于低温能源利用的液体零排放系统，它主要由低温蒸汽发生装置和液体零排放装置组成，所述的低温蒸汽发生装置的输入端与低温能源的输出端相连通，低温蒸汽发生装置的蒸汽输出端与液体零排放装置的用气设备（如除氧器，蒸发器，结晶器，下同）的输入端相连通，液体零排放装置的用气设备的冷凝水出水口通过管道与低温蒸汽发生装置的给水端相连通，液体零排放装置的出水口也通过连接管道与低温蒸汽发生装置的给水端相连通。如图1所示，具体实施时，低温蒸汽发生装置可由下联箱管1、蒸发器2、上联箱管3和汽包4组成（如图2所示），下联箱管1的进口端与低温热源相连通，下联箱管1的出口端与安装在密闭箱体5中的蒸发器2的进口端相连通，低温热源将蒸发器2加热，蒸发器2将其表面的水转变成蒸汽，通过箱体4上部的上联箱管3收集后经过上升管6引入汽包中，汽包的蒸汽出气口与液体零排放装置的用气设备的输入端相连通。
实施例二。
如图1、3所示。
一种基于低温能源利用的液体零排放系统，它主要由低温蒸汽发生装置和液体零排放装置组成，所述的低温蒸汽发生装置的输入端与低温能源的输出端相连通，低温蒸汽发生装置的蒸汽输出端与液体零排放装置的用气设备（如除氧器，蒸发器，结晶器，下同）的输入端相连通，液体零排放装置的用气设备的冷凝水出水口通过管道与低温蒸汽发生装置的给水端相连通，液体零排放装置的出水口也通过连接管道与低温蒸汽发生装置的给水端相连通。如图1所示，具体实施时，所述的低温蒸汽发生装置可下水箱蒸发器303、下降管305、上升管306和汽包4组成，低温能源从下水箱入口管箱1的一端进入下水箱中第一换热管301（可采用T形槽热管、翅片式热管或高效热管）内与其管外的水进行热交换后从另一端管箱7流出，水箱中的水受热变成水汽后通过上升管306引入汽包4中，汽包4底部的水通过下降管305引入下水箱，汽包4的水汽通过内部水汽分离器分离出蒸汽，蒸汽输出端与液体零排放装置的用气设备的输入端相连通。（图3），低温能源从下水箱7的一端进入下水箱中与其中的水进行热交换后从另一端流出，下水箱中的水变成受热汽化后通过导管9引入汽包4中，汽包4的输出端与液体零排放装置的用气设备的输入端相连通。
实施例三。
如图1、4所示。、
一种基于低温能源利用的液体零排放系统，它主要由低温蒸汽发生装置和液体零排放装置组成，所述的低温蒸汽发生装置的输入端与低温能源的输出端相连通，低温蒸汽发生装置的蒸汽输出端与液体零排放装置的用气设备（如除氧器，蒸发器，结晶器，下同）的输入端相连通，液体零排放装置的用气设备的冷凝水出水口通过管道与低温蒸汽发生装置的给水端相连通，液体零排放装置的出水口也通过连接管道与低温蒸汽发生装置的给水端相连通。如图1所示，具体实施时，所述的低温蒸汽发生装置可由汽包4、汽液分离器10和水箱11组成（图4），低温热源通过进口端管箱13与安装在水箱中的第二换热管12（可采用T形槽热管、翅片式热管或高效热管）的进口端相连通，第二换热管12的出口端与出口端管箱14相连通，出口端管箱将经过热交换的低温热源输出水箱外，低温热源流经第二换热管12的过程中与第二换热管12外表面的、水箱中的水进行热交换产生蒸汽，产生的蒸汽进入安装在水箱上部的汽液分离器10分离后产生的蒸汽通过管道引入汽包4中，分离后产生的水回流到水箱中，汽包中的蒸汽通过管道送入液体零排放装置的用气设备中作为工作动力。根据换热管12的结构形式的不同本实施例可拓展成T型槽道管蒸汽发生装置、翅片管蒸汽发生装置、热管蒸汽发生装置或者所述装置的组合体。
一种基于低温能源利用的液体零排放方法，它利用低温能源经蒸汽发生装置产生的蒸汽的进入液体零排放装置需要蒸汽的设备，蒸汽经过换热冷凝后，再返回作为蒸汽发生装置的给水；同时，液体零排放装置回收水的一部分也用作蒸汽发生装置的补水，另一部分用于其它用途。所述的利用低温能源产生蒸汽的蒸汽发生装置是低温差蒸汽发生装置，该装置在1℃以内进行小温差传热。可利用低温能源产生蒸汽的蒸汽发生装置，可以是如图2、3、4所示的T型槽道管蒸汽发生装置，翅片管蒸汽发生装置，热管蒸汽发生装置，或者上述的组合体。所述的液体零排放装置中至少包含一种外部供给蒸汽的热法零排放设备。所述的低温能源是不高于180℃的低温能源，并可获得不低于120℃的蒸汽。
实例1。
某工厂需要液体零排放系统对工厂的38 t/h流量的高含盐废水进行零排放处理，同时，该厂有经过烟气热回收后的180℃的排放烟气，采用T型槽道管蒸汽发生装置和翅片管蒸汽发生装置产生蒸汽，用于液体零排放系统中蒸发器的加热蒸汽，实现了节能减排，结果见表1。
表1
| 排放烟气温度 ℃ | 180 |
| 排放烟气流量 Nm3/h | 1200000 |
| 生成蒸汽温度 ℃ | 142 |
| 生成蒸汽流量 kg/h | 49500 |
| 零排放回收水量 kg/h | 36800 |
实例2。
某苯乙烯生产工厂需要液体零排放系统对工厂的20 t/h流量的高含盐废水进行零排放处理，同时，该厂有170℃的热工艺流体余热可以利用。采用T型槽道管蒸汽发生装置产生蒸汽，用于液体零排放系统中蒸发器的加热蒸汽，实现了节能减排，结果见表2。
表2
| 热工艺流体温度 ℃ | 170 |
| 热工艺流体流量 kg/h | 19100 |
| 生成蒸汽温度 ℃ | 151 |
| 生成蒸汽流量 kg/h | 28650 |
| 零排放回收水量 kg/h | 19400 |
本实用新型未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。
Claims (6)
1.一种基于低温能源利用的液体零排放系统，其特征是它主要由低温蒸汽发生装置（LTE）和液体零排放装置（ZLD）组成，所述的低温蒸汽发生装置的输入端与低温能源的输出端相连通，低温蒸汽发生装置的蒸汽输出端与液体零排放装置的用气设备的输入端相连通，液体零排放装置的用气设备的冷凝水出水口通过管道与低温蒸汽发生装置的给水端相连通，液体零排放装置的出水口也通过连接管道与低温蒸汽发生装置的给水端相连通。
2.根据权利要求1所述的基于低温能源利用的液体零排放系统，其特征是所述的低温蒸汽发生装置由下联箱管（1）、蒸发器管排（2）、上联箱管（3）和汽包（4）及管路（6）和耐热箱体（5）组成，下联箱管（1）的进口端与低温水或通过下降管（6-2）与汽包（4）的底部相连通，下联箱管（1）的出口端与安装在密闭箱体（5）中的蒸发器管排（2）的进口端相连通，低温热源从前面进后面出或从后面进前面出将蒸发器管排表面（2）加热，蒸发器管排（2）内的水转变成水蒸汽，通过上部的上联箱管（3）收集后经过上升管（6-1）引入汽包（4）中，汽包的蒸汽出气口与液体零排放装置的用气设备的输入端相连通。
3.根据权利要求1所述的基于低温能源利用的液体零排放系统，其特征是所述的低温蒸汽发生装置由下水箱蒸发器（303）、下降管（305）、上升管（306）和汽包（4）组成，低温能源从下水箱入口管箱（1）的一端进入下水箱中第一换热管（301）内与其管外的水进行热交换后从另一端管箱（7）流出，水箱中的水受热变成水汽后通过上升管（306）引入汽包（4）中，汽包（4）底部的水通过下降管（305）引入下水箱，汽包（4）的水汽通过内部水汽分离器分离出蒸汽，蒸汽输出端与液体零排放装置的用气设备的输入端相连通。
4.根据权利要求1所述的基于低温能源利用的液体零排放系统，其特征是所述的低温蒸汽发生装置由汽包（4）、汽液分离器（10）和水箱（11）组成，低温热源通过进口端管箱（13）与安装在水箱中的第二换热管（12）的进口端相连通，第二换热管（12）的出口端与出口端管箱（14）相连通，出口端管箱将经过热交换的低温热源输出水箱外，低温热源流经第二换热管（12）的过程中与第二换热管（12）外表面的、水箱中的水进行热交换产生蒸汽，产生的蒸汽进入安装在水箱上部的汽液分离器（10）分离后产生的蒸汽通过管道引入汽包（4）中，分离后产生的水回流到水箱中，汽包中的蒸汽通过管道送入液体零排放装置的用气设备中作为工作动力。
5.根据权利要求3所述的基于低温能源利用的液体零排放系统，其特征是所述的第一换热管（301）为T形槽热管、翅片式热管或高效热管。
6.根据权利要求3所述的基于低温能源利用的液体零排放系统，其特征是所述的第二换热管（12）为T形槽热管、翅片式热管或高效热管。
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Granted publication date: 20130417 Termination date: 20211023 |