CN210764425U - 一种含盐废水太阳能高温高压扩容闪蒸系统 - Google Patents

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Abstract

本实用新型实施例提供了一种含盐废水太阳能高温高压扩容闪蒸系统,包括蒸汽冷凝器、增压泵、热交换器、太阳能加热器、高压扩容闪蒸室、固液分离器和PLC控制器;该系统利用太阳能加热器收集太阳能,通过热交换器加热含盐废水,再通过增压泵增压,使含盐废水在高温高压下进入扩容闪蒸室进行闪蒸,蒸发后获得淡水和分离的结晶盐。该系统充分利用了作为低品位能源的太阳能,提高了资源利用率,降低了能耗;含盐废水在高温高压下进入扩容闪蒸室,高温为蒸发提供了充足的驱动力,提高蒸发效率,高压使含盐废水雾化成细小液滴,增大换热比表面积,加快蒸发,提高了汽化率;可回收高品质的淡水资源,同时实现了固体结晶盐的资源化利用。

Description

一种含盐废水太阳能高温高压扩容闪蒸系统
技术领域
本实用新型属于废水处理技术领域,特别涉及一种含盐废水太阳能高温高压扩容闪蒸系统,可处理含盐废水,实现淡水资源回收。
背景技术
近年来,随着我国经济的快速发展,电力、钢铁、纺织等行业在生产运行过程中排放出大量的高浓度含盐废水,这些废水中含有大量的无机盐离子,如Cl-、Na+、SO4 2-、Ca2+等,若未经处理直接排放,势必会对环境造成严重的污染,因此高浓度的含盐废水排放前必须经过无害化处理。
含盐废水的常规处理方法分为热法处理和膜法处理,但是这两种方法均存在诸多不足:热法处理中,多级闪蒸、多效蒸馏、压气蒸馏在一定程度均有设备腐蚀结垢等问题,同时造成耗电量增加,而膜法处理中的反渗透法对进口废水水质要求极高,需要进行预处理,否则容易造成膜污堵,影响废水处理效率,与此同时运行过程中使用的膜造价成本高,因而膜处理法存在投资大、运行维护费用高等问题。另外,由于我国是人口大国,淡水资源相对匮乏,人均可利用的淡水资源越来越少,通过处理废水进行淡水资源回收势在必行。因此,综上所述,当前亟需开发一种结构简单、投资及运行成本低、处理效率高,同时能够回收淡水以缓解部分地区用水困难的含盐废水处理装置。
实用新型内容
本实用新型针对现有含盐废水处理技术处理效率低、成本偏高等问题,提供了一种含盐废水太阳能高温高压扩容闪蒸系统,其利用太阳能将含盐废水处理为高品质的淡水,具有资源利用率高,能耗及成本低的特点。
为解决上述技术问题,本实用新型的实施例提供的一种含盐废水太阳能高温高压扩容闪蒸系统,包括废水箱、预热器、蒸汽冷凝器、增压泵、热交换器、太阳能加热器、高压扩容闪蒸室、固液分离器和PLC控制器,其中:
所述废水箱连通所述预热器,将含盐废水送入所述预热器中进行一级预热,一级预热后的含盐废水经给水泵送入所述蒸汽冷凝器的管程中进行二级预热;所述蒸汽冷凝器的管程通过所述增压泵连通所述热交换器的壳程,含盐废水送入所述热交换器的壳程中与换热介质进行换热;所述热交换器的管程通过换热介质循环管道连通所述太阳能加热器,由所述太阳能加热器加热换热介质,所述换热介质循环管道上设置驱动换热介质流动的循环油泵;所述热交换器的壳程通过高温高压管道连通所述高压扩容闪蒸室,将换热后的含盐废水送入所述高压扩容闪蒸室中进行蒸发,所述高温高压管道上设置压力变送器和温度传感器;所述高压扩容闪蒸室顶部通过蒸汽管道连通所述蒸汽冷凝器的壳程,将淡水蒸汽输入所述蒸汽冷凝器中冷凝得到淡水;所述高压扩容闪蒸室的下端出口连通排放管,所述排放管上安装盐度检测器检测排放的盐水的浓度;所述排放管在所述盐度检测器之后分为两路,一路通过第一控制阀后连通所述固液分离器,另一路通过第二控制阀后连通所述废水箱,所述第一控制阀和第二控制阀根据所述盐度检测器检测的盐水浓度控制开闭,达到过饱和浓度的盐水通过所述第一控制阀后排入所述固液分离器,未达到过饱和浓度的盐水通过所述第二控制阀后排入所述废水箱;所述固液分离器输出结晶盐,剩余的盐水与所述预热器排出的含盐废水混合后送入所述蒸汽冷凝器;所述PLC控制器连接所述压力变送器和所述增压泵,对所述增压泵进行压力反馈控制,所述PLC控制器连接所述温度传感器和所述太阳能加热器,对所述太阳能加热器进行温度反馈控制。
优选地,所述预热器为换热器,所述废水箱中的含盐废水送入所述换热器的壳程中,通过所述第一控制阀的达到过饱和浓度的盐水先经过所述换热器的管程后再排入所述固液分离器中,管程中的达到过饱和浓度的盐水作为热源对壳程中的含盐废水进行一级预热。
优选地,所述蒸汽冷凝器壳程的底部连通淡水箱,冷凝出的淡水从底部的液体出口流入淡水箱中收集。
优选地,所述高压扩容闪蒸室内自上而下依次设置有蒸汽收集器、除雾器和喷雾器,位于顶部的所述蒸汽收集器连通所述蒸汽管道排出淡水蒸汽,所述热交换器的壳程通过所述高温高压管道连通所述喷雾器,含盐废水经所述喷雾器雾化后进入所述高压扩容闪蒸室内进行蒸发。
优选地,所述高压扩容闪蒸室的底部连接冲洗装置,对沉积在高压扩容闪蒸室底部的结晶盐进行冲洗。
优选地,所述太阳能加热器为塔式太阳能聚光器,采用间接照射式接收器维持换热介质循环管道内换热介质的温度。
优选地,所述高温高压管道上还安装有电磁流量计和节流阀,根据所述电磁流量计所测的流量反馈控制所述节流阀,保持送入高压扩容闪蒸室的含盐废水流量的稳定。
本实用新型实施例的上述技术方案利用太阳能通过热交换器加热含盐废水,通过增压泵提升废水流压强,使含盐废水在高温高压下进入扩容闪蒸室进行蒸发,技术方案的有益效果如下:
1. 充分利用了作为低品位能源的太阳能,提高了资源利用率,降低了能耗;
2. 当前市场上存在的含盐废水处理系统大部分是通过常压下加热、真空环境中蒸发来获取淡水,本系统工作时,含盐废水在高温高压下进入扩容闪蒸室进行蒸发,高温为蒸发提供了充足的驱动力,提高蒸发效率,高压使含盐废水雾化成细小液滴,增大换热比表面积,加快蒸发,提高了进入高压扩容闪蒸室内废水的汽化率;
3. 设置热交换器加热含盐废水,由热交换器内的导热油作为换热介质对含盐废水进行间接加热,有效避免高腐蚀性的含盐废水对系统内部元件的直接腐蚀,提高了太阳能加热器的使用寿命;
4. 可回收高品质的淡水资源,同时实现了固体结晶盐的资源化利用。
附图说明
图1为本实用新型实施例提供的含盐废水太阳能高温高压扩容闪蒸系统的系统图。
[主要元件符号说明]
1-废水箱;2-预热器;21-给水泵;
3-蒸汽冷凝器;31-增压泵;32-蒸汽管道;33-淡水箱;
4-热交换器;41-太阳能加热器;42-换热介质循环管道;43-循环油泵;
5-高温高压管道;51-压力变送器;52-温度传感器;53-电磁流量计;
6-高压扩容闪蒸室;61-喷雾器;62-除雾器;63-蒸汽收集器;64-冲洗装置;
7-盐度检测器;71-第一控制阀;72-第二控制阀;
8-固液分离器;9-PLC控制器。
具体实施方式
为使本实用新型要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
本实用新型针对现有的问题,提供一种含盐废水太阳能高温高压扩容闪蒸系统,利用太阳能将含盐废水处理为高品质的淡水,具有资源利用率高,能耗及成本低的特点。
如图1所示的一种含盐废水太阳能高温高压扩容闪蒸系统,包括废水箱1、预热器2、蒸汽冷凝器3、增压泵31、热交换器4、太阳能加热器41、高压扩容闪蒸室6、固液分离器8和PLC控制器9,其中:
废水箱1连通预热器2,将含盐废水送入预热器2中进行一级预热;作为一种较佳的实施方式,如图1所示的预热器2为换热器,废水箱1中的含盐废水送入换热器的壳程中进行一级预热。
一级预热后的含盐废水经给水泵21送入蒸汽冷凝器3的管程中进行二级预热;蒸汽冷凝器3的管程通过增压泵31连通热交换器4的壳程,含盐废水送入热交换器4的壳程中与换热介质进行换热;热交换器4的管程通过换热介质循环管道42连通太阳能加热器41,由太阳能加热器41加热换热介质,换热介质循环管道42上设置驱动换热介质流动的循环油泵43;热交换器4的壳程连通高压扩容闪蒸室6,将换热后的含盐废水送入高压扩容闪蒸室6中进行蒸发;作为较佳的实施方式,太阳能加热器41为塔式太阳能聚光器,采用间接照射式接收器使管内换热介质的温度维持在200~400°C,管内承压能达到12MPa以上;换热介质为导热油,由太阳能聚光器吸收太阳的辐射能并将其转化为热能,加热换热介质循环管道42内的导热油,随后高温导热油通过热交换器4对含盐废水进行加热处理,提高含盐废水进入高压扩容闪蒸室6时的温度。
热交换器4的壳程通过高温高压管道5连通高压扩容闪蒸室6,高温高压管道5上设置压力变送器51和温度传感器52;PLC控制器9连接压力变送器51和增压泵31,对增压泵31进行压力反馈控制,PLC控制器9连接温度传感器52和太阳能加热器41,对太阳能加热器41进行温度反馈控制,通过PLC控制器9控制,使高温高压管道5中的含盐废水保持设定的压力和温度,以达到进入高压扩容闪蒸室6蒸发的要求;作为较佳的实施方式,如图1所示,高温高压管道5上还安装有电磁流量计53和节流阀,根据电磁流量计53所测的流量反馈控制节流阀,保持送入高压扩容闪蒸室6的含盐废水流量的稳定。
高压扩容闪蒸室6顶部通过蒸汽管道32连通蒸汽冷凝器3的壳程,将淡水蒸汽输入蒸汽冷凝器3中冷凝得到淡水,较佳的,高压扩容闪蒸室6采用是大气式扩容闪蒸室,其内部压力为一个大气压;高压扩容闪蒸室6内自上而下依次设置有蒸汽收集器63、除雾器62和喷雾器61,位于顶部的蒸汽收集器63连通蒸汽管道32排出淡水蒸汽,热交换器4的壳程通过高温高压管道5连通喷雾器61,含盐废水经喷雾器61雾化后进入高压扩容闪蒸室6内进行蒸发,蒸汽冷凝器3壳程的底部连通淡水箱33,冷凝出的淡水从底部的液体出口流入淡水箱33中进行收集;高压扩容闪蒸室6的下端出口连通排放管,排放管上安装盐度检测器7检测排放的盐水的浓度;排放管在盐度检测器7之后分为两路,一路通过第一控制阀71后连通固液分离器8,另一路通过第二控制阀72后连通废水箱1,第一控制阀71和第二控制阀72根据盐度检测器7检测的盐水浓度控制开闭,达到过饱和浓度的盐水通过第一控制阀71后排入固液分离器8,未达到过饱和浓度的盐水通过第二控制阀72后排入废水箱1;作为较佳的实施方式,如图1所示,通过第一控制阀71的达到过饱和浓度的盐水先经过换热器的管程后再排入固液分离器8中,管程中的达到过饱和浓度的盐水作为热源对壳程中的含盐废水进行一级预热;高压扩容闪蒸室6的底部连接冲洗装置64,对沉积在高压扩容闪蒸室6底部的结晶盐进行冲洗。
固液分离器8输出结晶盐,剩余的盐水与预热器2排出的含盐废水混合后送入蒸汽冷凝器3的管程中。
前述实施例所述的含盐废水太阳能高温高压扩容闪蒸系统工作具体过程如下:
首先含盐废水箱1中的含盐废水流入预热器2进行一级预热,一级预热后的含盐废水经给水泵21送入蒸汽冷凝器3,蒸汽冷凝器3管程内为含盐废水,管外为淡水蒸汽,管程内的含盐废水在冷凝淡水蒸汽的同时对自身进行二级预热,提高了含盐废水进入高压扩容闪蒸室6的整体温度;二级预热后的含盐废水通过增压泵31增压后进入热交换器4的壳程,热交换器4管程内为导热油,管外为二级预热后的含盐废水。
太阳能聚光器吸收太阳能加热换热介质循环管道42内的导热油,随后高温导热油通过热交换器4对管外的含盐废水加热,进一步提高含盐废水进入高压扩容闪蒸室6时的温度。
高温高压管道5上的压力变送器51、温度传感器52和电磁流量计53分别进行压力、温度和流量检测,高温高压管道5中含盐废水的温度高于高压扩容闪蒸室6内大气压所对应的饱和温度,使得进入高压扩容闪蒸室6内的废水发生闪蒸,产生淡水蒸汽;含盐废水由喷雾器61雾化成细小液滴,增大换热比表面积,加快蒸发,提高淡水产率。
淡水蒸汽从高压扩容闪蒸室6顶部的蒸汽收集器63排出,经蒸汽管道32流入蒸汽冷凝器3的壳程,淡水蒸汽经蒸汽冷凝器3管程内的含盐废水冷却,冷凝成淡水,然后流入淡水箱33。
PLC控制器9连接温度传感器52和压力变送器51,定时采集高温高压管道5中流体的温度和压力参数,同时采集太阳能聚光器的集热情况(太阳辐射强度),通过调控太阳能聚光器吸光面积的大小进行反馈调节,使高温高压管道5中流体的工作温度维持在设定值;在高温高压管道5中流体温度达到设定值时,PLC控制器9启动增压泵31,再将高温高压管道5中流体的压力加压到设定值,使高温高压含盐废水进入高压扩容闪蒸室6进行闪蒸;含盐废水在闪蒸的过程中,高温高压管道5中流体的工作压力下降,增压泵31将根据压力变送器51提供的压力参数进行反馈调节,使高温高压管道5中流体的工作压力维持在设定值。
高压扩容闪蒸室6内未蒸发的浓盐水经下端出口排放,排放管上安装盐度检测器7对浓盐水进行盐度检测,未达到过饱和浓度的浓盐水通过第二控制阀72排入含盐废水箱1,与外部输入的含盐废水在含盐废水箱1中混合;达到过饱和浓度的浓盐水通过第一控制阀71排入预热器2的管程中,作为热源对含盐废水进行一级预热处理,降温后的浓盐水流入固液分离器8中进行固液分离,结晶的固体盐可以作为工业盐输出,分离出的含盐废水与预热器2出口的含盐废水混合,再次进入蒸汽冷凝器3的管程中;使用高压扩容闪蒸室6底部的冲洗装置64定期对沉积在闪蒸室底部的结晶盐进行冲洗。
对于上述的本实用新型的实施例,方案中公知的具体结构及特性等常识未作过多描述;各实施例采用递进的方式描述,各实施例中所涉及到的技术特征在彼此之间不构成冲突的前提下可以相互组合,各实施例之间相同相似部分互相参见即可。
在本实用新型的描述中,术语“上”、“下”、“顶”、“底”、“前”、“后”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实用新型和简化描述,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,不应理解为对本实用新型的限制;除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“连接”、“连通”均应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接,可以是直接相连或连通,也可以通过中间媒介间接相连或连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义;此外,术语“第一”、“第二”、“一级”、“二级”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
以上所述是本实用新型的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本实用新型所述原理的前提下,还可以作出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为落入本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种含盐废水太阳能高温高压扩容闪蒸系统,包括废水箱(1),其特征在于,还包括预热器(2)、蒸汽冷凝器(3)、增压泵(31)、热交换器(4)、太阳能加热器(41)、高压扩容闪蒸室(6)、固液分离器(8)和PLC控制器(9),其中:
所述废水箱(1)连通所述预热器(2),将含盐废水送入所述预热器(2)中进行预热,预热后的含盐废水经给水泵(21)送入所述蒸汽冷凝器(3)的管程中;所述蒸汽冷凝器(3)的管程通过所述增压泵(31)连通所述热交换器(4)的壳程;所述热交换器(4)的管程通过换热介质循环管道(42)连通所述太阳能加热器(41),由所述太阳能加热器(41)加热换热介质,所述换热介质循环管道(42)上设置驱动换热介质流动的循环油泵(43);
所述热交换器(4)的壳程中的含盐废水通过高温高压管道(5)送入所述高压扩容闪蒸室(6)进行蒸发,所述高温高压管道(5)上设置压力变送器(51)和温度传感器(52);淡水蒸汽由所述高压扩容闪蒸室(6)顶部通过蒸汽管道(32)输入所述蒸汽冷凝器(3)的壳程中进行冷凝;所述高压扩容闪蒸室(6)的下端出口连通排放管,所述排放管上安装盐度检测器(7)检测排放的盐水的浓度;所述排放管在所述盐度检测器(7)之后分为两路,一路通过第一控制阀(71)后连通所述固液分离器(8),另一路通过第二控制阀(72)后连通所述废水箱(1),所述第一控制阀(71)和第二控制阀(72)根据所述盐度检测器(7)检测的盐水浓度控制开闭,达到过饱和浓度的盐水通过所述第一控制阀(71)后排入所述固液分离器(8),未达到过饱和浓度的盐水通过所述第二控制阀(72)后排入所述废水箱(1);所述固液分离器(8)输出结晶盐,剩余的盐水与所述预热器(2)排出的含盐废水混合后送入所述蒸汽冷凝器(3);
所述PLC控制器(9)连接所述压力变送器(51)和所述增压泵(31),对所述增压泵(31)进行压力反馈控制;所述PLC控制器(9)连接所述温度传感器(52)和所述太阳能加热器(41),对所述太阳能加热器(41)进行温度反馈控制。
2.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述预热器(2)为换热器,所述废水箱(1)中的含盐废水送入所述预热器(2)的壳程中,通过所述第一控制阀(71)的达到过饱和浓度的盐水先经过所述预热器(2)的管程后再排入所述固液分离器(8)中。
3.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述蒸汽冷凝器(3)壳程的底部连通淡水箱(33)。
4.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述高压扩容闪蒸室(6)内自顶部而下依次设置有蒸汽收集器(63)、除雾器(62)和喷雾器(61),所述蒸汽收集器(63)连通所述蒸汽管道(32)排出淡水蒸汽,所述热交换器(4)的壳程通过所述高温高压管道(5)连通所述喷雾器(61),含盐废水经所述喷雾器(61)雾化后进入所述高压扩容闪蒸室(6)内。
5.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述高压扩容闪蒸室(6)的底部连接冲洗装置(64)。
6.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述太阳能加热器(41)为塔式太阳能聚光器。
7.根据权利要求1至6任一项所述的系统,其特征在于,所述高温高压管道(5)上还安装有电磁流量计(53)和节流阀,根据所述电磁流量计(53)所测的流量控制所述节流阀开闭。
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