CN209242784U - 利用纯碱生产化工废热增浓浓海水的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种利用纯碱生产化工废热增浓浓海水的装置，海水供入再沸器，再沸器、预热器Ⅰ、预热器Ⅱ、闪蒸器、三效蒸发器、二效蒸发器、一效蒸发器；一效蒸发器依次相连；所述再沸器、二效蒸发器和一效蒸发器热介质入口与重灰炉气相连；再沸器、一效蒸发器和二效蒸发器的出气通过管道连接引风机总管；一效蒸发器、二效蒸发器、三效蒸发器以及再沸器的凝结水通过管道与冷凝水罐相连，本实用新型采用高温碱渣固液混合介质预热浓海水，然后将预热的浓海水送往重灰车间，引入一定量的废热重灰炉气，采用一系列串联的降膜蒸发器设备，多次的蒸发和冷凝，从而使浓海水得到增浓，处理后的海水浓度增浓近三倍。

Description

利用纯碱生产化工废热增浓浓海水的装置

技术领域

本实用新型属于纯碱生产技术领域，具体是一种利用化工废热增浓浓海水的装置。

背景技术

2011年底我公司成功将浓海水用于纯碱生产中化盐及精制使用，利用浓海水中的氯化钠、硝盐和水，降低了纯碱生产消耗，同时也在一定程度上解决了排废浓海水对周边海洋环境的影响。但是现有技术生产中受化盐用水量的限制，制约了浓海水的利用量。若进一步增加浓海水用量，可提高效益，因此，将对海水进行增浓处理是纯碱生产中一个有价值的技术课题。

氨碱法纯碱生产过程中尚有很多难以回收的低品位热能，这些热能主要来源于中间生产过程中产生的废热和废液。一是蒸馏工序碱渣废液因易结疤而未被有效利用。二是我公司共有5台重灰炉，它们排出的炉气经引风机排空，炉气经洗涤塔换热后温度仍在90℃左右，这部分炉气直接排放不仅造成热能的浪费，高温汽体也会影响周边环境。同时造成设备等的腐蚀。另外这些废气主要含30％空气和水蒸气，重灰炉气因富含空气难被回收利用到原生产中。因此，如何将生产中这些低品位的热能回收利用也是本厂生产中比较有价值的研究课题。

实用新型内容

本实用新型旨在解决背景技术存在的问题，提供一种回收纯碱生产中化工废热来增浓浓海水的装置，产出的浓海水能有效降低纯碱生产的消耗。

为达到上述目的，本实用新型提供的技术方案是：

一种利用纯碱生产化工废热增浓浓海水的装置，包括再沸器、预热器Ⅰ、预热器Ⅱ、闪蒸器、三效蒸发器、二效蒸发器、一效蒸发器、冷凝水罐、新海水储罐、引风机，海水供入再沸器，再沸器、预热器Ⅰ、预热器Ⅱ、闪蒸器、三效蒸发器、二效蒸发器、一效蒸发器；一效蒸发器依次相连；所述再沸器、二效蒸发器和一效蒸发器热介质入口与重灰炉气相连；再沸器、一效蒸发器和二效蒸发器的出气通过管道连接引风机总管；一效蒸发器、二效蒸发器、三效蒸发器以及再沸器的凝结水通过管道与冷凝水罐相连；

所述三效蒸发器包括三效分离室、三效加热室和三效循环泵，其中三效分离室与闪蒸器相连，三效分离室与三效循环泵相连，三效循环泵与三效加热室相连，三效加热室与三效分离室相连，形成三效蒸发器的自循环；

所述二效蒸发器包括A蒸发器、B蒸发器；B蒸发器包括二效B分离室、二效B加热器和二效B循环泵，二效B分离室通过二效B进料泵与预热器I相连，二效B分离室、二效B 循环泵、二效B加热器依次相连形成自循环；A蒸发器包括二效A分离室、二效A加热器和二效A循环泵，二效A分离室通过二效A进料泵与二效B分离室相连、二效A分离室、二效 A循环泵、二效A加热器依次相连形成自循环；

所述一效蒸发器包括一效分离室、一效加热室和一效循环室，一效分离室通过管道与预热器I相连，一效分离室、一效循环泵、一效加热室依次相连形成自循环。

上述装置优选结构：

海水在供入再沸器前先进入废液换热器，废液换热器热介质入口与除砂器废液相连；所述废液换热器海水排出口与再沸器相连。

与废液换热器热介质入口相连的碱渣输送管道以及废液换热器均选用钛合金管，废液换热器为立式列管换。

一效分离室的二次蒸汽分别通过管道输送至二效A加热室、三效加热室作为其热源；二效A分离室、二效B分离室的二次蒸汽也通过管道输送至至三效加热室作为其热源；三效分离室和闪蒸器的二次蒸汽进入冷凝器，再与冷凝水罐相连。

再沸器与引风机总管的连接管道上还设有炉气换热器。

三效分离室和闪蒸器出气通过管道连接冷凝器。

一效加热室、再沸器、二效B加热室、炉气换热器经冷凝水管连接闪蒸罐Ⅰ，其中再沸器冷凝水和炉气换热器冷凝水进入闪蒸罐Ⅰa和闪蒸罐Ⅰb，出汽管联通二效B加热室，二效A加热室、三效加热室经冷凝水管连接真空闪蒸罐Ⅱ，出汽管联通三效加热室。冷凝器连接冷凝水罐。冷凝水罐出汽管联通冷凝器。

本方案采用高温碱渣固液混合介质预热浓海水，然后将预热的浓海水送往重灰车间，引入一定量的废热重灰炉气，采用一系列串联的降膜蒸发器设备，多次的蒸发和冷凝，从而使浓海水得到增浓，经本装置处理后的海水浓度增浓近三倍，同时产生大量的冷凝淡水，汽耗达到五效蒸发水平。

附图说明

图1为本实用新型装置整体处理过程示意图。

具体实施方式

1、氨碱法纯碱生产过程中产生的废液回收后仍有一定的热量，一般闪发后的碱渣废液温度仍在79.5℃左右，因易废液易结疤堵塞管道，在现有生产中未被利用，而是直接排放，会造成热能浪费。

2、我公司共有5台重灰炉，炉气经洗涤塔换热后温度仍在90℃左右，废气中主要含30％空气和水蒸汽，因空气含量高，现有技术中没有工序可以对这部分水蒸汽加收利用的条件，只能经引风机排空，热能的浪费也会影响周边环境。

本实用新型设计构思是利用上两点所述的碱渣废液和重灰炉炉气对海水进行增浓处理，增浓的海水用于纯碱生产，可显著降低生产能耗。下面结合图1对本实用新型的技术方案详细描述，图中，储桶1、出液泵2、废液交换器3、再沸器4、储罐5、预热器I 6、预热器II 7、闪蒸器8、三效分离室9、三效加热室10、三效循环泵11、闪蒸罐II 12、冷凝器13、冷凝水罐14、闪蒸罐Ia 15、闪蒸罐Ib 16、二效B进料泵17、二效B分离室18、二效B加热室19、二效b循环泵20、闪蒸罐I 21、二效B进料泵22、二效A分离室23、二效A加热室24、二效A循环泵25、闪蒸罐II 26、一效进料泵27、一效分离室28、一效加热室29、一效循环室30、新海水储罐30、炉气换热器32、引风机33。

提前说明的是，附图中所示为本实用新型的一种实施例，并不代表本实用新型的全部技术内容，不能作为本实用新型的限定。但附图作为申请文件的一部分，其记载的技术特征属于本技术方案的一部分。

本实用新型提供的具体技术方案为：

一种利用纯碱生产化工废热增浓浓海水的装置，它包括再沸器、预热器Ⅰ、预热器Ⅱ、闪蒸器、三效蒸发器、二效蒸发器、一效蒸发器、冷凝水罐、新海水储罐、引风机，海水供入再沸器，再沸器、预热器Ⅰ、预热器Ⅱ、闪蒸器、三效蒸发器、二效蒸发器、一效蒸发器；一效蒸发器依次相连；所述再沸器、二效蒸发器和一效蒸发器热介质入口与重灰炉气相连；再沸器、一效蒸发器和二效蒸发器的出气通过管道连接引风机总管；一效蒸发器、二效蒸发器、三效蒸发器以及再沸器的凝结水通过管道与冷凝水罐相连。

所述三效蒸发器包括三效分离室、三效加热室和三效循环泵，其中三效分离室与闪蒸器相连，三效分离室与三效循环泵相连，三效循环泵与三效加热室相连，三效加热室与三效分离室相连，形成三效蒸发器的自循环。

所述二效蒸发器包括A蒸发器、B蒸发器；B蒸发器包括二效B分离室、二效B加热器和二效B循环泵，二效B分离室通过二效B进料泵与预热器I相连，二效B分离室、二效B 循环泵、二效B加热器依次相连形成自循环；A蒸发器包括二效A分离室、二效A加热器和二效A循环泵，二效A分离室通过二效A进料泵与二效B分离室相连、二效A分离室、二效 A循环泵、二效A加热器依次相连形成自循环。

所述一效蒸发器包括一效分离室、一效加热室和一效循环室，一效分离室通过管道与预热器I相连，一效分离室、一效循环泵、一效加热室依次相连形成自循环。

本装置主要对海水加热蒸发的热源是重灰炉气，海水在进行处理前为常温，与重灰炉气温度差距大，本方案优选的用碱渣废液对海水先一步预热，具体结构为：海水在供入再沸器前先进入废液换热器，废液换热器热介质入口与除砂器废液相连；所述废液换热器海水排出口与再沸器相连。

本实用新型中，预热器I和预热器II的目的是将浓海水在进入三效蒸发系统之前进行再次预热，预热器I是利用二效A分离室的高温浓海水预热储罐出来的低温浓海水；预热器II 是利用三效分离室的高温浓海水预热从预热器I出来的低温浓海水，充分利用各级浓海水中的温度差，提高其在分离室内的蒸发效果。

高温炉气供入一效加热室、二效B加热室对海水加热后仍具备一定热量，本方案设计了充分的热量循环回收利的结构，使海水最大限度的吸收炉气热量，具体结构有：

一效分离室、二效A分离室、二效B分离室的闪发出汽引入三效分离室，其中的一效分离室闪发出汽还引入了二效A加热室。

上述结构将炉气反复利用，使海水冲充分与炉气换热。

本装置中，热交换后炉气产生冷凝，部分设备排气中具有热蒸汽，本方案不仅对各热交换设备中的的冷凝水回收，还提供了热蒸汽的回收，包括：

1.闪蒸器、三效分离室闪发出汽与冷凝器相连。

2.三效加热室与闪蒸罐相连，再与冷凝水罐相连。

3.再沸器与闪蒸罐相连，再与冷水罐相连。

4.再沸器与引风机总管的连接管道上还设有换热器,换热器与闪蒸罐连接，闪蒸罐与冷凝水罐连接。

上述所有闪蒸罐可以为分设的多台闪蒸罐设备，其功能相同，并且都与冷凝水罐相连。

各分离室液位，各蒸发器的蒸发室、加热室的液位不要控制的过低，更不能控制的过高，并且要维持液位的稳定，不能让液位大起大落，液位的高度一般以下视镜满，上视镜可见为准。过低很造成泵不上液，过高分离室出气带液，影响冷凝水成分。

上述装置按下列步骤处理浓海水：

(1)浓海水(约160m3/h)由再沸器顶部进入，同时重灰炉汽从上部进入再沸器壳程对管程内浓海水进行间壁预热，控制炉汽进汽量，使得浓海水温度达到70℃左右时，自流进入储罐。而炉汽产生的冷凝水自流进入套闪蒸罐Ia收集，不凝气由引风机引至热回收器用于采暖系统和加热脱盐水系统；

(2)经步骤1后的浓海水，由储罐出液泵将浓海水打入三效蒸发系统，浓海水先进入预热器I、预热器II，分别与一效和二效送来的海水进行预换热，然后进入闪蒸器,在闪蒸器中进行一级闪蒸，闪蒸罐内真空由水环真空泵提供；

(3)经步骤2的浓海水，进入三效分离室进行闪蒸，同时配套三效加热室进行自循环，三效加热室热源采用二效B分离室、二效A分离室、一效分离室闪蒸汽，而加热室壳程内产生的冷凝水进入闪蒸罐II收集。三效分离室内真空由水环真空泵提供；

(4)经步骤3的浓海水，进入二效B分离室进行闪蒸，同时配套二效B加热室进行自循环，二效B加热室热源采用重灰炉汽，炉汽从加热室上部进入，而炉汽产生的冷凝水自流进入闪蒸罐I收集，不凝气由引风机引至热回收器用于采暖系统和加热脱盐水系统，二效B分离室内真空由水环真空泵间接提供；

(5)经步骤4的浓海水，进入二效A分离室进行闪蒸，同时配套二效A加热室进行自循环，二效A加热室热源采用一效分离室闪蒸汽，而加热室壳程内产生的冷凝水进入闪蒸罐II收集。二效A分离室内真空由水环真空泵间接提供；

(6)经步骤5的浓海水，进入一效分离室进行闪蒸，同时配套一效加热室进行自身循环，一效加热室热源采用重灰炉汽，炉汽从加热室上部进入，而炉汽产生的冷凝水自流进入闪蒸罐I收集，不凝气由引风机引至热回收器用于采暖系统和加热脱盐水系统，二效B分离室内真空由水环真空泵间接提供；

(7)经步骤6的浓海水，最后进入新海水储罐，经过浓缩后的浓海水由浓海水出液泵送入下一工序；

(8)经步骤1、3、4、5、6步骤的冷凝水，最后汇集在冷凝水罐，由冷凝水泵送往其他工序使用。

本实用新型提供的装置设计对各种介质处理的结构包括：

一、碱渣废液预热浓海水系统：来自吸收工序缓存储桶的循环浓海水，利用浓海水泵加压输送至废液换热器。碱渣废液经泵输送至除砂器，其底流含砂废液返回废液泵坑，其顶部除砂废液进入废液换热器与循环海水间壁换热。换热后废液返回泵站前池(即一级泵站)，浓海水自压从顶部送入再沸器。

二、多效蒸发浓海水系统：重灰废热炉气从再沸器上部进入，海水经降膜间壁换热流入储罐，由储罐出液泵将浓海水打入多效蒸发系统(即分别进入三效蒸发器、二效蒸发器、一效蒸发器)。浓海水经预热器I、预热器Ⅱ进入闪蒸器，在闪蒸器中进行一级闪蒸，然后依次进入三效蒸发器、二效B蒸发器、二效A蒸发器、一效蒸发器继续加热浓缩，其中在三效、二效B、二效A、一效蒸发器中均有自循环。浓缩后的浓海水从一效蒸发分离室进入新海水储罐，再由浓海水出液泵送往盐水车间淡盐水桶。

三、多效蒸发废热炉气、二次蒸汽系统：本实用新型在研究阶段，基于5台重灰炉的废热炉气做供试验，重灰炉的废热为多效蒸发系统唯一热源，分别进入中再沸器、一效加热室、二效B加热室，余量进入引风机进口的短路。再沸器内废热炉气与浓海水换热后的炉气，进入换热器预热采暖系统循环回水，最后炉气并入引风机进口总管。废热炉气与一效加热室、二效B加热室内浓海水换热后的炉气直接进入引风机进口总管。引风机排出的废热炉气回收余热用于加热脱盐水并满足冬季采暖，热回收器出口不凝废气排空。一效分离室的二次蒸汽分别做为二效A加热室和三效加热室的热源；二效A和二效B分离室的二次蒸汽也做为三效加热室的热源；三效分离室和闪蒸器的二次蒸汽最后进入冷凝器，将其中的水蒸气间接冷凝，不凝气体由真空泵抽走排空。

四、多效蒸发冷凝水系统：一效加热室、再沸器、二效B加热室，排出的冷凝水收集进入常压闪蒸罐Ia、Ib，由冷凝水泵送入回收工序使用。也可以用调节阀控制闪蒸罐Ⅰ内液位，冷凝水自压进入真空冷凝水罐。二效A加热室、三效加热室排出的冷凝水汇入真空闪蒸罐Ⅱ收集，罐内冷凝水自压进入真空冷凝水罐。冷凝器冷凝水直接汇入冷凝水罐。冷凝水罐出汽管联通冷凝器，平衡冷凝水罐内压力。最后冷凝水罐内冷凝水送入其它工序使用。

本实用新型碱渣废液来自除砂器废液，用于向废液换热器输送碱渣废液的管道选用钛合金管。本实用新型选用的废液换热器为壁厚1.2mm立式列管换热器，下端有疏通阀门，解决了碱渣结疤、海水腐蚀的现象，延长了运行周期。

上述过程(3)中，闪蒸器气相压力-85～-75kPa(表压),真空泵入口压力-92～-80kPa, 废蒸汽风机进口压力-4～-1kPa。再沸器气相压力-4～-1kPa,进气量3.92t/h,蒸汽进口 DN600mm，不凝气出口DN400mm；一效加热器进气量12.59t/h,压力-4～-1kPa，蒸汽进口 DN500mm，不凝气出口DN400mm，一效分离室出气温度72～77℃；二效B加热室进气量27.51 t/h,压力-4～-1kPa，蒸汽进口DN1000mm，不凝气出口DN600mm，二效B分离室出气温度68～ 73℃；二效A加热室进气量3t/h,压力-68～-65kPa，蒸汽进口DN400mm，不凝气出口DN50mm，二效A分离室出气温度68～73℃；三效加热室进气量19.03t/h,压力-85～-75kPa，温度蒸汽进口DN900mm，不凝气出口DN100mm，三效分离室出气温度65～70℃。炉气量匹配科学无浪费，设备结构有效的避免富含空气难回收的问题。

本实用新型冷凝水系统的分开，将炉汽产生的冷凝水与闪蒸产生的冷凝水利用现有设备分开，避免了由于真空度的不同而带来的操作不便。

在非采暖期，脱盐水加热系统低负荷运行下，全部重灰炉满负荷作业，同时三效系统进行高真空(-85kpa)操作条件下，浓海水作业量160m³/h(氯离子浓度13ti)，从浓海水储桶1利用浓海水泵2加压输送至过滤器，再进入废液换热器3。碱渣废液温度79.5℃，经泵输送至除砂器，底流含砂废液返回废液泵坑，顶部除砂废液进入废液换热器3，与循环海水间壁换热。经换热器后，海水温度由36.3℃升至59.6℃。

进入再沸器4(压力3.297kpa)的海水温度60℃，重灰废热炉气(炉气温度92.09℃)从上部进入，降膜间壁换热，经换热后海水温度升至69.24℃。换热后的海水流入储罐，由储罐出液泵将浓海水打入三效蒸发系统，总管压力控制在-85kpa。浓海水经5预热器Ⅰ、6 预热器Ⅱ进入7闪蒸器,在7闪蒸器中进行一级闪蒸，然后依次进入三效蒸发(三效分离室气相压力-82.75kpa)、经11二效B进料泵依次打到二效B(包括二效B加热室和二效B分离室，二效B分离室出气压力-72kpa)、二效A蒸发(包括二效A加热室和二效A分离室，二效 A分离室出气压力-72kpa)，经19一效进料泵打到一效蒸发(包括一效加热室和一效分离室，一效分离室出气压力-70kpa)，其中在三效、二效B、二效A、一效蒸发器中均有自循环(每一效的分离室、加热室、循环泵形成自循环)。海水蒸发量量为47m³/h左右，产生冷凝水量 85.3m³/h，浓缩后的浓海水113m³/h左右从20一效分离室进入23新海水储罐，由浓海水出液泵送往盐水车间淡盐水桶。浓缩海水氯离子浓度30t(NaCl81.9g/l)左右，浓度增浓近三倍，年可回收氯化钠14吨。

重灰炉气(92℃)直接进入4再沸器、13二效B加热室(出气温度65℃)、21一效加热室(出气温度66℃)。一效分离室20、二效B分离室12、二效A分离室16产生的二次蒸汽 (65℃)进入9三效加热室作为热源，一效分离室20二次蒸汽(65℃)也进入17二效A加热室作为热源。8三效分离室和7闪蒸器产生的二次热源(57℃)进入冷凝器。

21一效加热室、13二效B加热室、4再沸器、30换热器排出的冷凝水进入25、26、27常压闪蒸罐Ⅰ(炉气和闪蒸气冷凝水分别进入不同的闪蒸罐回收)，再进入28冷凝水罐。17二效A加热室、9三效加热室产生的冷凝水进入24闪蒸罐Ⅱ，再进入28冷凝水罐。最后由 29冷凝水泵送入其他工序使用，冷凝水外送量85m³/h,年可回收58万m³。

本实用新型采用高温碱渣固液混合介质预热浓海水，然后将预热的浓海水送往重灰车间，引入一定量的废热重灰炉气，采用一系列串联的降膜蒸发器设备，多次的蒸发和冷凝，从而使浓海水得到增浓，经本装置处理后的海水浓度增浓近三倍，同时产生大量的冷凝淡水，汽耗达到五效蒸发水平。换热过程中，产生的冷凝水可以代替软水用于化工生产的其他工序。本实用新型对于废热、废汽的回收利用率非常大。

本领域技术人员不脱离本方案的实质和精神，可以有多种方案实现本实用新型技术方案，以上所述仅为本实用新型较佳可行的实施例而已，并非因此局限本实用新型的权利范围，凡运用本方案说明书及附图内容所作的等效变化，均包含于本方案的权利范围之内。

Claims (7)

1.一种利用纯碱生产化工废热增浓浓海水的装置，其特征在于：包括再沸器、预热器Ⅰ、预热器Ⅱ、闪蒸器、三效蒸发器、二效蒸发器、一效蒸发器、冷凝水罐、新海水储罐、引风机，海水供入再沸器，再沸器、预热器Ⅰ、预热器Ⅱ、闪蒸器、三效蒸发器、二效蒸发器、一效蒸发器；一效蒸发器依次相连；所述再沸器、二效蒸发器和一效蒸发器热介质入口与重灰炉气相连；再沸器、一效蒸发器和二效蒸发器的出气通过管道连接引风机总管；一效蒸发器、二效蒸发器、三效蒸发器以及再沸器的凝结水通过管道与冷凝水罐相连；

所述三效蒸发器包括三效分离室、三效加热室和三效循环泵，其中三效分离室与闪蒸器相连，三效分离室与三效循环泵相连，三效循环泵与三效加热室相连，三效加热室与三效分离室相连，形成三效蒸发器的自循环；

所述二效蒸发器包括A蒸发器、B蒸发器；B蒸发器包括二效B分离室、二效B加热器和二效B循环泵，二效B分离室通过二效B进料泵与预热器I相连，二效B分离室、二效B循环泵、二效B加热器依次相连形成自循环；A蒸发器包括二效A分离室、二效A加热器和二效A循环泵，二效A分离室通过二效A进料泵与二效B分离室相连、二效A分离室、二效A循环泵、二效A加热器依次相连形成自循环；

所述一效蒸发器包括一效分离室、一效加热室和一效循环室，一效分离室通过管道与预热器I相连，一效分离室、一效循环泵、一效加热室依次相连形成自循环。

2.如权利要求1所述利用纯碱生产化工废热增浓浓海水的装置，其特征在于：海水在供入再沸器前先进入废液换热器，废液换热器热介质入口与除砂器废液相连；所述废液换热器海水排出口与再沸器相连。

3.如权利要求2所述利用纯碱生产化工废热增浓浓海水的装置，其特征在于：与废液换热器热介质入口相连的碱渣输送管道以及废液换热器均选用钛合金管，废液换热器为立式列管换。

4.如权利要求3所述利用纯碱生产化工废热增浓浓海水的装置，其特征在于：一效分离室的二次蒸汽分别通过管道输送至二效A加热室、三效加热室作为其热源；二效A分离室、二效B分离室的二次蒸汽也通过管道输送至三效加热室作为其热源；三效分离室和闪蒸器的二次蒸汽进入冷凝器，再与冷凝水罐相连。

5.如权利要求4所述利用纯碱生产化工废热增浓浓海水的装置，其特征在于：再沸器与引风机总管的连接管道上还设有炉气换热器。

6.如权利要求5所述利用纯碱生产化工废热增浓浓海水的装置，其特征在于：三效分离室和闪蒸器出气通过管道连接冷凝器。

7.如权利要求6所述利用纯碱生产化工废热增浓浓海水的装置，其特征在于：一效加热室、再沸器、二效B加热室、炉气换热器经冷凝水管连接闪蒸罐Ⅰ，其中再沸器冷凝水和炉气换热器冷凝水进入闪蒸罐Ⅰa和闪蒸罐Ⅰb，出汽管联通二效B加热室，二效A加热室、三效加热室经冷凝水管连接真空闪蒸罐Ⅱ，出汽管联通三效加热室，冷凝器连接冷凝水罐，冷凝水罐出汽管联通冷凝器。