CN212769943U - 一种高盐废水烟气余热蒸发浓缩系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种高盐废水烟气余热蒸发浓缩系统，包括：相变换热器、一效蒸发浓缩器、二效蒸发浓缩器、加热器、换热器、开式凉水塔、循环泵、盐水循环泵、送料泵、补水泵、风机、真空装置一、真空装置二。本实用新型采用低温烟气热能实现对高盐废水进行蒸发浓缩减量，充分利用废弃烟气余热资源的低品位热能，达到低成本处理高盐废水的目的。

Description

一种高盐废水烟气余热蒸发浓缩系统

技术领域

本实用新型涉及一种高盐废水烟气余热蒸发浓缩系统，属于环保水处理领域。

背景技术

在我国燃煤发电、钢铁、化工、垃圾发电、生物发电、玻璃窑炉等领域，存在大量的低温烟气排放，这些烟气末端排放温度一般在110℃以上，一般来说，烟气排放的温度每升高10℃，锅炉(或窑炉)热损失占比到1％左右，我国低温烟气排放导致的热损失，占据锅炉热损失的7％左右，浪费的热能资源很大，如何有效利用该部分余热资源，提高工业节能效率，是当前需要认真思考的问题。

我国工业生产产生大量高盐废水，随着我国对高盐废水零排放处理要求的日益强化，我国高盐废水零排放已经是今后的发展趋势，我国高盐废水零排放项目基本技术路线是“预处理+膜浓缩减量+蒸发结晶”、其中蒸发结晶部分能耗占比到40％左右，所采用技术以消耗电能和高品质蒸汽热能为主，能源浪费极大。

如何降低蒸发结晶部分的能源消耗，降低企业废水处理运行能耗、降低运行成本是当前面临的难题。

实用新型内容

针对上述技术问题，本实用新型提供一种高盐废水烟气余热蒸发浓缩系统。

本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：一种高盐废水烟气余热蒸发浓缩系统，包括：相变换热器、一效蒸发浓缩器、二效蒸发浓缩器、加热器、换热器、开式凉水塔、循环泵、盐水循环泵、送料泵、补水泵、风机、真空装置一、真空装置二；

富含高盐、高硬度的高盐水由盐水循环泵前管路进入加热器的第一进口、加热器第一出口经过管路与开式凉水塔的第一进口连通，开式凉水塔的第二进口与风机连接、外界自然风由此通入塔内，开式凉水塔的第一出口与外界相通、作为外界风外排口，开式凉水塔通过第二出口与盐水循环泵的进口连通，开式凉水塔的第三出口与送料泵的进口连通，盐水循环泵的出口与加热器的第一进口连接、形成高盐水溶液在加热器、开式凉水塔、与盐水循环泵内的大循环，加热器的第二出口与真空装置二的进口连接、加热器的第二进口与二效蒸发浓缩器的第三出口通过管路连通、作为低温蒸汽的管路。

加热器的第三出口为冷凝水排出口。

开式凉水塔的第三出口通过连接的送料泵与换热器的第一进口连接、换热器的第二进口与二效蒸发浓缩器的第一出口连接，二效蒸发浓缩器的第二出口是高盐废水浓缩液的外排出口，二效蒸发浓缩器的第四出口与真空装置二的进口连接。

换热器的第一出口是冷凝水的外排出口、换热器的第二出口与一效蒸发浓缩器的第一进口连接、一效蒸发浓缩器的第二进口与相变换热器的第一出口通过管路连接，管内流通蒸汽、一效蒸发浓缩器的第一出口与循环泵进口连接、一效蒸发浓缩器的第二出口与真空装置一的进口连接、一效蒸发浓缩器的第三出口与二效蒸发浓缩器的第二进口通过管路连接、作为蒸汽流通的管路。

一效蒸发浓缩器的第四出口与二效蒸发浓缩器的第一进口通过管路连接、作为高盐水的连通管路。

循环泵出口与相变换热器的第一进口连接、相变换热器的第二进口进入热烟气、第二出口为冷烟气出口、相变换热器的第二进口与补水泵连接、相变换热器的第一出口与一效蒸发浓缩器的第二进口通过管路连接、管路内流通蒸汽。

相变换热器内的封闭换热水在相变换热器的第一出口、一效蒸发浓缩器的第二进口、第一出口、循环泵的进出口以及之间连接的管路、形成汽态到液态的相变的封闭循环管路。

本实用新型的有益效果是：

1提出采用相变换热器与烟气充分换热，具备换热效率高、动力消耗低、占地空间小、所产生蒸汽输出稳定、换热器与烟气接触部分受热均匀、有效降低壁面露点腐蚀等优点，同时换热管壁涂有耐腐蚀、耐磨损、高效传热的石墨烯纳米材料，从而避免了烟气露点腐蚀换热器不在有泄露、破损现象的发生。

相对于现有的盘管式低温省煤器等，换热效率进一步提高，而动能消耗减少，使用寿命延长。

2提出了蒸发浓缩器、换热器、加热器均采用防结垢技术、确保即使是过饱和硬度的高盐废水蒸发浓缩、也不会出现结垢、污堵的现象，相比现有的蒸发浓缩设备、可保持长期稳定运行、同时保证换热效率保持在额定运行状态、整体换热效率比现有设备提高10％以上，减少了停机维护的成本，提高了蒸发效率。

防结垢换热技术的出现，打破了高硬度废水蒸发浓缩、无法采用高硬度高盐水与蒸发浓缩产生的冷凝水换热结垢、无法正常换热的技术难题。

3、提出了蒸发浓缩器的末端蒸汽冷凝部分采用大气式开式冷却塔技术，提出利用待处理高盐废水与防结垢加热器换热、进入防结垢加热器的末端蒸汽与高盐水换热、蒸汽液化为冷凝水，同时高盐废水经过升温后、喷淋到开式塔，通过在塔内高盐水与大气直接接触式换热、空气增湿、高盐水降低到常温，空气带走部分盐水中水分，起到减少高盐水量、浓缩减量的目的。

该技术出现，打破了高硬度高盐废水不能作为末端冷却水的行业难题。

4采用低温烟气余热，实现余热高效利用，消耗的能源仅仅考虑运行的电费即可，因此相比传统多效蒸发浓缩设备、比现有MVR蒸发浓缩技术运行成本得到明显降低，相比现有类似烟气低温闪蒸技术、解决了结垢难题、浓缩倍率低的难题、提高了盐水浓缩倍率、提高了换热效率和废水蒸发量、降低了初投资、相比降低了运行电耗。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的一种高盐废水烟气余热蒸发浓缩系统的的连接及工艺原理图；

图2为本实用新型实施例提供的加热器和换热器的结构原理图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。

图1为本实用新型实施例提供的一种高盐废水烟气余热蒸发浓缩系统的的连接及工艺原理图，如图1所示，整套装置主要由相变换热器A、一效蒸发浓缩器C、二效蒸发浓缩器D、加热器E、换热器W、开式凉水塔F、循环泵B、盐水循环泵H、送料泵G、补水泵L、风机I、真空装置L、真空装置K,下面分别对每个组成设备进行介绍：

1、相变换热器A、

相变换热器在我国工业、发电领域多有应用，其主要由两部分组成：一是蒸发段，二是冷凝段。蒸发段是与烟气接触部分、采用翅片管接触烟气换热、或宽流道板式接触换热，蒸发段上部分具备一定的汽液分离空间，空间内真空度结合实际可调整成负压、近真空状态、通过调整真空度、控制换热器内水的蒸发温度，蒸发产生的蒸汽进入一效蒸发浓缩器的加热器壳程内，一效加热器作为相变换热器的冷凝段。由于换热面是属于自然蒸发模式、因此配置的循环泵仅仅将冷凝段的冷凝水打回蒸发段内，因此消耗的动能少，节约了电耗。

蒸发段与烟气接触部分、采用耐腐蚀、耐磨损、具备高效传热的防腐蚀含石墨烯的防腐热传导涂层，从而彻底解决烟气换热的壁面露点腐蚀的难题。

2、一效蒸发浓缩器C、二效蒸发浓缩器D

蒸发浓缩器均采用防结垢蒸发浓缩器，其中基本的原理是在加热器段采用防结垢技术、盐溶液在加热器内形成惰性颗粒的扰动、流化、冲击的效应，破坏加热器壁面结垢的临界生成状态，达到防结垢的目的，其采用的技术原理见图2描述

3、开式凉水塔F、

凉水塔的工作原理：利用吹进来的风与由上洒下来的水形成对流，把热源排走，一部分水在对流中蒸发，带走了相应的蒸发潜热、从而降低水的温度。凉水塔由塔体、喷淋器、内顶部除雾器组成。

所述凉水塔是一种大气式混凝式凉水塔。开式凉水塔F实现将二效蒸发浓缩器D出口蒸汽冷却成水，蒸汽潜热通过开式凉水塔F被风带走，同时通过对流方式蒸发掉部分高盐废水，实现对高盐废水的浓缩减量。

凉水塔内顶部除雾器采用高效丝网除雾器或折流板除雾器等，除掉空气中液滴效率达到99％以上。

4、加热器E、换热器W、

均采用列管式防结垢换热器，其防结垢的原理如图2所示。

盐溶液从进口进入，换热器管程内颗粒与盐溶液在底部混合后向上流动，实现了溶液在加热管内的固态、气态、液态三相流动状态，实现了颗粒的扰动和摩擦、冲击效应、破坏了壁面结垢的临界状态、从而达到防止结垢的目的，颗粒在加热管、颗粒贮存区、分离区后实现固液分离、颗粒在重力作用下通过颗粒循环管重新到底部，与溶液混合，循环使用。

本实用新型的凡是换热部分，均采用此方案，确保换热部分不结垢、保持高效换热。

5、循环泵B、盐水循环泵H、送料泵G、补水泵L、

泵类过流件采用耐腐蚀的316L、2205双相钢或钛材等耐腐蚀金属材料。

6、风机I、

采用普通增压风机、风机将自然界空气，通过增压，将一定流量的空气吹入开式凉水塔F。

7、真空装置N、

维持系统真空度的作用、采用罗茨水循环真空机组或蒸汽喷射式真空泵等，维持系统内设定的真空度。

该装置的工作原理如下：

相变换热器A、一效蒸发浓缩器C、二效蒸发浓缩器D、加热器E、换热器W、开式凉水塔F、循环泵B、盐水循环泵H、送料泵G、补水泵L、风机I、真空装置L、真空装置K。

含高盐、高硬度的废水首先经过盐水循环泵H的前段连接管路与管内盐溶液混合后进入加热器E的1口进入，加热器E内来自二效蒸发浓缩器D的19口的蒸汽与进入加热器E的盐水进行换热、保持换热温差5℃左右，蒸汽变成冷凝水外排，换热后盐水温度升高，经加热器E的2口与开式凉水塔F的3口连接，盐水进入开式凉水塔F，在凉水塔内，盐水与来自风机的I的外界自然风进行直接接触、换热、风被增湿、增温、风由开式凉水塔F的顶部5开口外排，由于风带走了水分，因此相应对浓盐水进行了浓缩减量，浓盐水通过盐水循环泵H、加热器E、开式凉水塔F以及连接的管路形成闭路的循环，加热器E内的蒸汽与盐水不断换热、冷凝成水。

加热器E通过39端口与真空装置K连接，维持一定真空度，保持低温换热状态。

开式凉水塔F的底部7口出一定的量的浓盐水，通过送料泵G进入换热器W的12口，在换热器W内，浓盐水与来自二效蒸发浓缩器D的16端口的冷凝水进行换热，换热后冷凝水由13口外排，升温后的盐水进入一效蒸发浓缩器C的23进口，盐水在一效蒸发浓缩器C进行低温蒸发、蒸发产生的二次蒸汽通过一效蒸发浓缩器C的25口出，通过蒸汽管路连接的22口进入二效蒸发浓缩器D内的加热器，蒸汽作为二效蒸发浓缩器D的加热热源。一效蒸发浓缩器C的蒸发浓缩后的盐溶液通过24口、经由连接的管路进入二效蒸发浓缩器D的20端口，进行二次蒸发浓缩。

二效蒸发浓缩器D的21口通过管路与真空装置K的6口连接。

一效蒸发浓缩器C的26口与真空装置L连接，维持一效蒸发浓缩器C与相变换热器A之间密闭连接的管路以及容器内的真空度。

相变换热器A的32口进入热烟气、在相变换热器内进行换热后，降温后冷烟气由31口外出，相变换热器A的蒸汽管路29口与一效蒸发浓缩器C的28口连接、经过在一效蒸发浓缩器C加热器内换热后，蒸汽变成冷凝水，由一效蒸发浓缩器C的27口排出，进入循环泵B的35口，循环泵B的出口34与相变换热器A的33口连接，冷凝水重新返回相变换热器A，实现了蒸汽加热、冷凝水回的由汽态到液态闭路相变模式，其闭路循环进行，持续不断的将烟气热能转化成蒸汽，实现对高盐废水的蒸发浓缩，其中相变蒸汽温度可以根据实际需求动态调整，操作灵活。

相变换热器A需要定情补充一部分洁净水，以达到补充真空泵抽真空导致的水量损失。

真空泵装置L与真空泵装置K起到维持整个系统真空度的作用，维持系统负压状态。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种高盐废水烟气余热蒸发浓缩系统，其特征在于，包括：相变换热器、一效蒸发浓缩器、二效蒸发浓缩器、加热器、换热器、开式凉水塔、循环泵、盐水循环泵、送料泵、补水泵、风机、真空装置一、真空装置二；

富含高盐、高硬度的高盐水由盐水循环泵前管路进入加热器的第一进口、加热器第一出口经过管路与开式凉水塔的第一进口连通，开式凉水塔的第二进口与风机连接、外界自然风由此通入塔内，开式凉水塔的第一出口与外界相通、作为外界风外排口，开式凉水塔通过第二出口与盐水循环泵的进口连通，开式凉水塔的第三出口与送料泵的进口连通，盐水循环泵的出口与加热器的第一进口连接、形成高盐水溶液在加热器、开式凉水塔、与盐水循环泵内的大循环，加热器的第二出口与真空装置二的进口连接、加热器的第二进口与二效蒸发浓缩器的第三出口通过管路连通、作为低温蒸汽的管路；

加热器的第三出口为冷凝水排出口；

开式凉水塔的第三出口通过连接的送料泵与换热器的第一进口连接、换热器的第二进口与二效蒸发浓缩器的第一出口连接，二效蒸发浓缩器的第二出口是高盐废水浓缩液的外排出口，二效蒸发浓缩器的第四出口与真空装置二的进口连接；

换热器的第一出口是冷凝水的外排出口、换热器的第二出口与一效蒸发浓缩器的第一进口连接、一效蒸发浓缩器的第二进口与相变换热器的第一出口通过管路连接，管内流通蒸汽、一效蒸发浓缩器的第一出口与循环泵进口连接、一效蒸发浓缩器的第二出口与真空装置一的进口连接、一效蒸发浓缩器的第三出口与二效蒸发浓缩器的第二进口通过管路连接、作为蒸汽流通的管路；

一效蒸发浓缩器的第四出口与二效蒸发浓缩器的第一进口通过管路连接、作为高盐水的连通管路；

循环泵出口与相变换热器的第一进口连接、相变换热器的第二进口进入热烟气、第二出口为冷烟气出口、相变换热器的第二进口与补水泵连接、相变换热器的第一出口与一效蒸发浓缩器的第二进口通过管路连接、管路内流通蒸汽；

相变换热器内的封闭换热水在相变换热器的第一出口、一效蒸发浓缩器的第二进口、第一出口、循环泵的进出口以及之间连接的管路、形成汽态到液态的相变的封闭循环管路。

2.根据权利要求1所述的一种高盐废水烟气余热蒸发浓缩系统，其特征在于，所述烟气换热采用相变换热器。

3.根据权利要求1所述的一种高盐废水烟气余热蒸发浓缩系统，其特征在于，所述一效蒸发浓缩器和二效蒸发浓缩器采用防结垢蒸发浓缩器。

4.根据权利要求1所述的一种高盐废水烟气余热蒸发浓缩系统，其特征在于，所述开式凉水塔由塔体、顶部高效除雾器组成。

5.根据权利要求1所述的一种高盐废水烟气余热蒸发浓缩系统，其特征在于，所述换热器采用列管式防结垢换热器、所述加热器采用列管式防结垢加热器。

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