CN215505517U - 蒸汽机械再压缩蒸发系统和废盐再利用系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及MVR蒸发技术领域，公开了一种蒸汽机械再压缩蒸发系统和废盐再利用系统，该蒸汽机械再压缩蒸发系统包括：稀原料蒸发设备，该稀原料蒸发设备设置为能够接收并加热稀原料以至少由该稀原料分离产生蒸汽和富集液；富集液蒸发设备，该富集液蒸发设备的进料口连接至所述稀原料蒸发设备的富集液排放口，以能够接收并加热由该稀原料蒸发设备产生的所述富集液，以至少由该富集液分离产生蒸汽和结晶物料。本实用新型中的该蒸汽机械再压缩蒸发系统能够循环利用自身的能源，并且能够有效和合理的对该系统中的设备进行升温，提高了能源的利用率，降低了整个系统的能耗。

Description

蒸汽机械再压缩蒸发系统和废盐再利用系统

技术领域

本实用新型涉及MVR蒸发技术领域，具体地涉及一种蒸汽机械再压缩蒸发系统和废盐再利用系统。

背景技术

目前，应用于固废或危废处理行业中的含高有机物的废盐(氯化钠废盐)焚烧处理后的盐渣溶解过滤后进行MVR蒸发结晶时，结晶盐的洗涤水量偏高，导致系统的洗涤过的盐水重复蒸发造成不必要的浪费和杂盐的存在导致物料沸点升高值较大致使MVR蒸发系统难以有效蒸发，其中，高盐水蒸发过程中，溶液浓度越高，溶液的沸点升高值增加呈几何增加，因此，蒸发系统中的总温升过高，给蒸发系统增加温度的设备不仅电能损耗较大，而且不能够合理和有效的控制温度。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了克服现有技术存在的不能合理和有效地控制蒸发装置中的温度的问题，提供一种蒸汽机械再压缩蒸发系统和废盐再利用系统，该蒸汽机械再压缩蒸发系统能够循环利用自身的能源，并且能够有效和合理的对该系统中的设备进行升温，提高了能源的利用率，降低了整个系统的能耗。

为了实现上述目的，本实用新型一方面提供一种蒸汽机械再压缩蒸发系统，包括：稀原料蒸发设备，该稀原料蒸发设备设置为能够接收并加热稀原料以至少由该稀原料分离产生蒸汽和富集液；富集液蒸发设备，该富集液蒸发设备的进料口连接至所述稀原料蒸发设备的富集液排放口，以能够接收并加热由该稀原料蒸发设备产生的所述富集液，以至少由该富集液分离产生蒸汽和结晶物料；以及，一级蒸汽压缩机，所述一级蒸汽压缩机设置为能够接收由所述稀原料蒸发设备和所述富集液蒸发设备产生的所述蒸汽，并对该蒸汽加温加压后至少部分地通入所述稀原料蒸发设备以用于加热所述稀原料；二级蒸汽压缩机，该二级蒸汽压缩机的进气口连接至所述一级蒸汽压缩机的排气口，以能够接收由所述一级蒸汽压缩机加温加压后的所述蒸汽，并对该蒸汽进一步加温加压后通入所述富集液蒸发设备以用于加热所述富集液。

可选地，所述稀原料蒸发设备和所述富集液蒸发设备各自分别包括加热器、结晶分离器和循环泵，所述一级蒸汽压缩机和所述二级蒸汽压缩机排出的所述蒸汽通入所述加热器以加热所述稀原料/所述富集液，所述结晶分离器产生的所述蒸汽通入所述一级蒸汽压缩机/所述二级蒸汽压缩机，所述循环泵设置为能够使所述稀原料/所述富集液循环流过所述加热器和所述结晶分离器。

可选地，所述稀原料蒸发设备和所述富集液蒸发设备各自分别包括依次连接的出料泵、稠厚器、离心机、离心母液罐和母液泵，所述出料泵连接至所述结晶分离器，所述母液泵设置为能够使由所述离心母液罐分离出来的所述富集液至少部分地流回所述结晶分离器。

可选地，所述离心机能够接收和分离由所述稠厚器排出的溶液，其中，从所述离心机分离出来的结晶打包和从所述离心机分离出来的溶液至少部分回流至结晶分离器。

可选地，所述蒸汽机械再压缩蒸发系统包括凝水预热器、连接至所述凝水预热器并用于再次预热所述稀原料的蒸汽预热器、用于接收凝水的凝水罐和用于接收并分离由蒸发装置中的不凝气的汽水分离罐；其中，所述蒸汽预热器设置为能够接收该蒸汽机械再压缩蒸发系统外的外部蒸汽和/或接收由所述一级蒸汽压缩机/所述二级蒸汽压缩机排出的所述蒸汽。

可选地，多套所述稀原料蒸发设备并联布置，并且多套所述稀原料蒸发设备与所述富集液蒸发设备串联。

可选地，所述二级蒸汽压缩机的过气量小于所述一级蒸汽压缩机的过气量。

可选地，所述一级蒸汽压缩机和所述二级蒸汽压缩机排出的所述蒸汽被所述蒸汽机械再压缩蒸发系统中的凝水和/或工业用水消除过度热，以使得所述蒸汽达到饱和温度。

本实用新型第二方面提供一种废盐再利用系统，包括上述的蒸汽机械再压缩蒸发系统。

通过上述技术方案，本实用新型的有益效果如下：

一级蒸汽压缩机和二级蒸汽压缩机回收并加热蒸汽机械再压缩蒸发系统中排出的蒸汽，进一步提升该蒸汽的温度；其次，一级蒸汽压缩机和二级蒸汽压缩机排布的方式可以将蒸汽加热到不同的温度，并将不同温度的蒸汽送至适合该蒸汽温度的设备，以保证蒸汽机械再压缩蒸发系统的蒸发效率；蒸汽机械再压缩蒸发系统实现能源(热能)的循环利用，节约了大量的水资源，节省了运行成本，其中，蒸汽机械再压缩蒸发系统不仅能够减少电能使用，而且还能够合理和有效的控制蒸汽的温度，提高了电能的利用率。

本实用新型的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

在附图中：

附图是用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本实用新型，但并不构成对本实用新型的限制。

附图说明

图1是本实用新型一种优选实施方式的蒸汽机械再压缩蒸发系统的原理图。

附图标记说明

1-凝水预热器、2-汽水分离罐、3-不凝气预热器、4-凝水泵、5-凝水罐、6-第一循环泵、7-第一加热器、8-第一结晶分离器、9-第一出料泵、10-第一稠厚器、11-第一离心机、12-第一离心母液罐、13-第一离心母液泵、14-第二加热器、15-第二结晶分离器、16-第二循环泵、17-第二出料泵、18-第二稠厚器、19-第二离心机、20-第二离心母液罐、21-第二离心母液泵、22-第一蒸汽压缩机、23-第二蒸汽压缩机、24-第三加热器、25-第三结晶分离器、26-第三循环泵、27-第三出料泵、28-第三稠厚器、29-第三离心机、30-第三离心母液罐、31-第三离心母液泵。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。

在本实用新型中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、左、右”通常是指如图1所示的方向。

如图1所示，本实用新型的蒸汽机械再压缩蒸发系统包括：凝水预热器1、汽水分离罐2、蒸汽预热器3、稀原料蒸发设备、富集液蒸发设备、一级蒸汽压缩机22、二级蒸汽压缩机23和凝水罐5以及用于连接上述各个设备之间的管路，各个设备的具体作用如下：

凝水预热器1是最先对稀原料进行预热，以提升稀原料的温度，其中，凝水预热器1是用蒸汽机械再压缩蒸发系统回收和收集的凝水对稀原料进行预热，减少蒸汽机械再压缩蒸发系统中的能量的浪费，提高该系统的资源利用率。

汽水分离罐2主要是用于接收并分离由蒸发装置中的不凝气，将分离出的气体送至指定的工厂进行处理，还能将分离出的凝水通入凝水罐5，循环利用凝水，以减少工业用水的浪费。

蒸汽预热器3是利用蒸汽机械再压缩蒸发系统排出的不凝气对稀原料进行再次预热，以提升稀原料的温度，减少能源的浪费，其中，主要是利用一级蒸汽压缩机22和二级蒸汽压缩机23排出的蒸汽以及外部蒸汽。

稀原料蒸发设备，该稀原料蒸发设备设置为能够接收并加热稀原料以至少由该稀原料分离产生蒸汽和富集液。

富集液蒸发设备，该富集液蒸发设备的进料口连接至所述稀原料蒸发设备的富集液排放口，以能够接收并加热由该稀原料蒸发设备产生的所述富集液，以至少由该富集液分离产生蒸汽和结晶物料。

一级蒸汽压缩机22，所述一级蒸汽压缩机22设置为能够接收由所述稀原料蒸发设备和所述富集液蒸发设备产生的所述蒸汽，并对该蒸汽加温加压后至少部分地通入所述稀原料蒸发设备以用于加热所述稀原料。

二级蒸汽压缩机23，该二级蒸汽压缩机23的进气口连接至所述一级蒸汽压缩机22的排气口，以能够接收由所述一级蒸汽压缩机22加温加压后的所述蒸汽，并对该蒸汽进一步加温加压后通入所述富集液蒸发设备以用于加热所述富集液。

凝水罐5适用于接收和储存蒸汽机械再压缩蒸发系统中循环利用的凝水。

其中，稀原料蒸发设备和富集液蒸发设备各自分别包括加热器、结晶分离器、循环泵、出料泵、稠厚器、离心机、离心母液罐和母液泵；所述一级蒸汽压缩机22和所述二级蒸汽压缩机23排出的所述蒸汽通入所述加热器以加热所述稀原料/所述富集液；所述结晶分离器产生的所述蒸汽通入所述一级蒸汽压缩机22/所述二级蒸汽压缩机23；所述循环泵设置为能够使所述稀原料/所述富集液循环流过所述加热器和所述结晶分离器；所述稀原料蒸发设备和所述富集液蒸发设备各自分别包括依次连接的出料泵、稠厚器、离心机、离心母液罐和母液泵，所述出料泵连接至所述结晶分离器，所述母液泵设置为能够使由所述离心母液罐分离出来的所述富集液至少部分地流回所述结晶分离器。

本实用新型中的离心机能够接收和分离由所述稠厚器排出的溶液，其中，从所述离心机分离出来的结晶打包和从所述离心机分离出来的溶液至少部分回流至结晶分离器。

本实用新型中的稀原料蒸发设备可以布置多套，通过工艺管线的切换组成，即可实现稀原料蒸发设备的并联、串联或者并联与串联混合的方式等等，其中进料的方式可以是并流形式，也可以是顺流形式；其次，富集液蒸发设备串联在稀原料蒸发设备之后，根据实际实际情况，可以将所有的稀原料蒸发设备之后串联一个富集液蒸发设备，也可以是每一个稀原料蒸发设备的后面都设置一个富集液蒸发设备，如果富集液蒸发设备排出的液体还有可利用的价值，还可以在富集液蒸发设备之后在串联多个富集液蒸发设备，根据需要进行个数的选择，其中，不同的物料可以进入不同的稀原料蒸发设备，让多个设备同时运作；但是，本实用新型中的优选方式是两个稀原料蒸发设备并联，将两个并联后的稀原料蒸发设备串联一个富集液蒸发设备。

如果稀原料蒸发设备和富集液蒸发设备都是串联设置，会有如下缺陷：各级(即，各个设备)之间因效率损失，导致整体电能转化成热能的转化效率低下和能耗偏高；其次，稀原料蒸发设备和富集液蒸发设备的制造成本偏高，在两者的开机运行过程中，难以控制，如果工况变化时，容易导致风机喘振，从而导致系统无法运行；比如，在高盐水蒸发过程中，高盐水的浓度升高会导致沸点升高值，尤其是浓度较高时，沸点值的上升呈几何增加，因此，各个设备之间串联时，总温升过高，从而导致电能损耗较大，温度分配不合理。

本实用新型中的一级蒸汽压缩机22具有较大的过气量，二级蒸汽压缩机23具有较小的过气量，一级蒸汽压缩机22和二级蒸汽压缩机23串联，降低了压缩机的运行能耗，而且解决了常规的MVR蒸发结晶装置为了克服杂盐、有机物的富集导致沸点值的上升，从而导致MVR蒸发器的强制循环加热器的有效传热温差降低的问题；其中，一级蒸汽压缩机22和二级蒸汽压缩机23主要是利用高能效蒸汽压缩机压缩蒸发产生的二次蒸汽，把电能转换成热能，提高二次蒸汽的焓，被提高热能的二次蒸汽打入稀原料蒸发设备和富集液蒸发设备，加热待加热物，以达到二次循环利用蒸汽已有的热能，从而可以不需要外部的蒸汽，依靠蒸汽机械再压缩蒸发系统自循环来实现蒸发浓缩的目的；通过一级蒸汽压缩机22提升温升后，给蒸发量最大的换热器部分换热，而串联分流二级蒸汽压缩机23(可高/低温升)给沸点升较高的富集液的换热器进行换热，达到能量的最合理化分配

本实用新型中的所述二级蒸汽压缩机23的过气量小于所述一级蒸汽压缩机22的过气量。其中，二级蒸汽压缩机23为离心式，一级蒸汽压缩机22可为离心式和容积式中的任意一种。

本实用新型中的所述一级蒸汽压缩机22和所述二级蒸汽压缩机23排出的所述蒸汽被所述蒸汽机械再压缩蒸发系统中的凝水和/或工业用水消除过度热，以使得所述蒸汽达到饱和温度。

其中，本实用新型中的一级蒸汽压缩机22优选为过汽量为30t/h，其中，该一级蒸汽压缩机22的入口蒸汽温度为90℃，温升16℃下的压缩机的轴功率为1085kW；二级蒸汽压缩机23优选为过汽量为4t/h，该二级蒸汽压缩机23的入口蒸汽温度为106℃，温升为6℃，此小过汽量的二级蒸汽压缩机23为50kW；则在上述工况下，采用单台温升为20℃的蒸汽压缩机的MVR蒸发器的工艺比采用2台不同温升的蒸汽压缩机串联的MVR蒸发器的电耗高约227kW。因此，采用一大一小的两台不同温升和过汽量不同的蒸汽压缩机串联的工艺有效节省了系统的运行成本。

本实用新型第二方面提供一种废盐再利用系统，包括上述的蒸汽机械再压缩蒸发系统。其中，废盐再利用系统包括两个并联的稀原料蒸发设备(即，第一稀原料蒸发设备和第二稀原料蒸发设备)、串联在两个稀原料蒸发设备并联后的富集液蒸发设备以及串联设置的第一蒸汽压缩机22和第二蒸汽压缩机23。该系统的工作过程如下：

(1)准备阶段

首先，对废盐再利用系统进料并进行开机前的预热，其中，将40℃的稀原料依次打入第一结晶分离器8、第二结晶分离器15和第三结晶分离器25中并到达合适液面位置后，开启第一循环泵6、第二循环泵16和第三循环泵26，使稀原料不断地循环(加热器、结晶分离器、循环泵)。

其次，将预热生蒸汽的阀门开启一定的开度(生蒸汽的管线位于附图1的左测，且从上至下的第二个管路)，对整个废盐再利用系统的管路进行暖管，维持预热15分钟后，开大气生蒸汽阀门的开度，对3套蒸发设备(两个稀原料蒸发设备和一个富集液蒸发设备)的内囤积的稀原料进行开机前的整体预热，经过一定时间后，3套蒸发设备内的稀原料均达到100℃时，MVR蒸发器系统的一级蒸汽压缩机22可以开机启动。

最后，启动一级蒸汽压缩机22并逐级提升运行频率，直至两个稀原料蒸发设备开始蒸发并运行稳定后，再启动二级蒸汽压缩机23并逐级提升运行频率，直至富集液蒸发设备开始蒸发并运行稳定，此时，两台蒸汽压缩机的运行频率在45～50HZ之间。

其中，随着3套蒸发设备的进行，稀原料逐渐被浓缩，第一结晶分离器8、第二结晶分离器15和第三结晶分离器25内的液位开始下降，此时，开始向3个结晶分离器连续不断的补充进料。首先，待蒸发的40℃的稀原料被凝水预热器1升温到75℃，然后再被不凝气预热器3升温到90℃后进入循环泵6的入口和循环泵16的入口，完成对两个稀原料蒸发设备的并流进料，始终使结第一结晶分离器8和第二结晶分离器15内的液位恒定在设定的液位值。其中，通过第一离心母液泵13和第二离心母液泵21将物料打入到富集液蒸发设备的第三加热器24的上管箱连接的循环管道上，并使第三结晶分离器25的液位恒定在设定的液位值。

(2)稳定运行阶段

上述过程维持运行一段时间后，第一结晶分离器8、第二结晶分离器15和第三结晶分离器25中的液相中的氯化钠溶液逐渐达到过饱和，从而氯化钠晶体逐渐析出。其中，第一结晶分离器8、第二结晶分离器15和第三结晶分离器25的气相温度在90℃左右，液相温度在98℃左右(此时沸点升搞为8℃)。然后，通过第一出料泵9将含有氯化钠晶浆的物料打入到第一稠厚器10内增稠，增稠后的物料达到固液比40％～50％左右时，排入第一离心机11中离心分离，离心母液和第一稠厚器10的溢流清液一同下流进入到第一离心母液罐12中，第一离心母液罐12中的母液被第一离心母液泵13打到第三加热器24上管箱处的循环管内一起参与富集液蒸发设备的强制循环蒸发。同样，通过第二出料泵17将含有氯化钠晶浆的物料打入到第二稠厚器18内增稠，增稠后的物料达到固液比40％～50％左右时，排入第二离心机19中离心分离，离心母液和第二稠厚器18的溢流清液一同下流进入到第二离心母液罐20中，第二离心母液罐20中的母液被第二离心母液泵21打到第三加热器24上管箱处的循环管内一起参与富集液蒸发设备的强制循环蒸发。

随着蒸发的继续进行，第三结晶分离器25中的液相随着有机物和杂盐的逐渐富集，沸点升高值逐渐增加。此时，通过第三出料泵27将含有氯化钠晶浆的物料打入到第三稠厚器28内增稠，增稠后的物料达到固液比40％～50％左右时，排入第三离心机29中离心分离，离心母液和第三稠厚器28的溢流清液一同下流进入到第三离心母液罐30中，第三离心母液罐30中的母液被第三离心母液泵31打出一部分外排处理，并始终使第三结晶分离器25内的液相维持在100℃左右(此时沸点升高为10℃)。

第一结晶分离器8、第二结晶分离器15和第三结晶分离器25中闪蒸出的90℃的二次蒸汽共同进入一级蒸汽压缩机22的入口，被一级蒸汽压缩机22压缩升温到106℃(被凝水泵4喷淋凝水消除过热度后的饱和温度)，该被压缩的二次蒸汽从一级蒸汽压缩机22的出口分成3股，其中2股分别进入第一加热器7和第二加热器14的壳侧对换热管内的无机盐盐溶液进行加热并冷凝释放潜热，其中，第3股106℃的二次蒸汽进入二级蒸汽压缩机23的入口被二级蒸汽压缩机23压缩升温到112℃(被凝水泵4喷淋凝水消除过热度后的饱和温度)后进入第三加热器24的壳侧对换热管内的无机盐盐溶液进行加热并冷凝释放潜热。第一加热器7、第二加热器14和第三加热器24的壳侧的凝水流入凝水罐5中暂存后，会被凝水泵4打出并通过凝水预热器1将40℃的进料预热到75℃。第一加热器7、第二加热器14和第三加热器24的壳侧的未完全冷凝的不凝气共同进入不凝气预热器3内对进料进行再次预热使物料温度从75℃升高到90℃。

第一离心母液泵13的出口1分成3股，第1股回到第一结晶分离器8内，第2股流到第二结晶分离器15内完成转料，第3股流到第三结晶分离器25内完成向转料，其中，第2股流向可用使稀原料进料的进料方式为顺流进料或平流进料。

以上结合附图详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于此。在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，包括各个具体技术特征以任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。但这些简单变型和组合同样应当视为本实用新型所公开的内容，均属于本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种蒸汽机械再压缩蒸发系统，其特征在于，包括：

稀原料蒸发设备，该稀原料蒸发设备设置为能够接收并加热稀原料以至少由该稀原料分离产生蒸汽和富集液；

富集液蒸发设备，该富集液蒸发设备的进料口连接至所述稀原料蒸发设备的富集液排放口，以能够接收并加热由该稀原料蒸发设备产生的所述富集液，以至少由该富集液分离产生蒸汽和结晶物料；以及，

一级蒸汽压缩机(22)，所述一级蒸汽压缩机(22)设置为能够接收由所述稀原料蒸发设备和所述富集液蒸发设备产生的所述蒸汽，并对该蒸汽加温加压后至少部分地通入所述稀原料蒸发设备以用于加热所述稀原料；

二级蒸汽压缩机(23)，该二级蒸汽压缩机(23)的进气口连接至所述一级蒸汽压缩机(22)的排气口，以能够接收由所述一级蒸汽压缩机(22)加温加压后的所述蒸汽，并对该蒸汽进一步加温加压后通入所述富集液蒸发设备以用于加热所述富集液。

2.根据权利要求1所述的蒸汽机械再压缩蒸发系统，其特征在于，所述稀原料蒸发设备和所述富集液蒸发设备各自分别包括加热器、结晶分离器和循环泵，所述一级蒸汽压缩机(22)和所述二级蒸汽压缩机(23)排出的所述蒸汽通入所述加热器以加热所述稀原料/所述富集液，所述结晶分离器产生的所述蒸汽通入所述一级蒸汽压缩机(22)/所述二级蒸汽压缩机(23)，所述循环泵设置为能够使所述稀原料/所述富集液循环流过所述加热器和所述结晶分离器。

3.根据权利要求2所述的蒸汽机械再压缩蒸发系统，其特征在于，所述稀原料蒸发设备和所述富集液蒸发设备各自分别包括依次连接的出料泵、稠厚器、离心机、离心母液罐和母液泵，所述出料泵连接至所述结晶分离器，所述母液泵设置为能够使由所述离心母液罐分离出来的所述富集液至少部分地流回所述结晶分离器。

4.根据权利要求3所述的蒸汽机械再压缩蒸发系统，其特征在于，所述离心机能够接收和分离由所述稠厚器排出的溶液，其中，从所述离心机分离出来的结晶打包和从所述离心机分离出来的溶液至少部分回流至结晶分离器。

5.根据权利要求1所述的蒸汽机械再压缩蒸发系统，其特征在于，所述蒸汽机械再压缩蒸发系统包括凝水预热器（1）、连接至所述凝水预热器（1）并用于再次预热所述稀原料的蒸汽预热器（3）、用于接收凝水的凝水罐（5）和用于接收并分离由蒸发装置中的不凝气的汽水分离罐（2）；

其中，所述蒸汽预热器（3）设置为能够接收该蒸汽机械再压缩蒸发系统外的外部蒸汽和/或接收由所述一级蒸汽压缩机(22)/所述二级蒸汽压缩机(23)排出的所述蒸汽。

6.根据权利要求1所述的蒸汽机械再压缩蒸发系统，其特征在于，多套所述稀原料蒸发设备并联布置，并且多套所述稀原料蒸发设备与所述富集液蒸发设备串联。

7.根据权利要求1所述的蒸汽机械再压缩蒸发系统，其特征在于，所述二级蒸汽压缩机(23)的过气量小于所述一级蒸汽压缩机(22)的过气量。

8.根据权利要求1所述的蒸汽机械再压缩蒸发系统，其特征在于，所述一级蒸汽压缩机(22)和所述二级蒸汽压缩机(23)排出的所述蒸汽被所述蒸汽机械再压缩蒸发系统中的凝水和/或工业用水消除过度热，以使得所述蒸汽达到饱和温度。

9.一种废盐再利用系统，其特征在于，包括根据权利要求1-8中任意一项所述的蒸汽机械再压缩蒸发系统。

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