CN216403969U - 一种低成本工业水自诱导固碳结晶软化装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种低成本工业水自诱导固碳结晶软化装置，包括进水管道、总出水管道、辅出水管道、气体蒸发换热器、反应器、二氧化碳存储罐、晶种投加单元、加酸调控单元、第一常规药剂投加单元、第二常规药剂投加单元、颗粒排放和收集单元、加气溶解罐、补水流量计、气体计量仪表、现场控制单元、安全监控单元、PLC控制模块和水处理中控单元，所述进水管道右端螺纹连接气体蒸发换热器，所述气体蒸发换热器前侧右端设有进水在线检测计量单元，所述进水在线检测计量单元右侧通过管路连接进水流量调节阀，涉及工业水处理技术领域，提升了低成本的固碳减排效应能力，缓解了软化工业原水或废水时的效率不足问题。

Description

一种低成本工业水自诱导固碳结晶软化装置

技术领域

本实用新型涉及工业水处理技术领域，具体为一种低成本工业水自诱导固碳结晶软化装置。

背景技术

当前世界，水资源是人类生产、生活的重要组成部分，特别是工业企业，水像企业的血液一样发挥着重要的作用。工业企业日常生产过程中对水资源的消耗量巨大，因而世界各国都在不停的研发新技术，以实现节水减排的目的。其中水质软化领域出现了结晶造粒软化技术，该技术最早研发自国外，在工业企业和居民供水方面发挥重要的作用。最近几年，该技术也陆续引入国内，在不同的生产场景开展相关深入研究和工业应用试验，该技术相对传统工艺来看，优势明显，效率也较高，但是在实际工业企业应用场景里，仍然存在一些问题。

传统的工业水自诱导固碳结晶软化综合处理装置在应用时存在：1.综合处理装置整体运行时固碳和软化成本均较高的问题。2.综合处理装置在软化工业原水或废水时效率与需求对比不足的问题。

实用新型内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种低成本工业水自诱导固碳结晶软化装置，提升了低成本的固碳减排效应能力，缓解了软化工业原水或废水时的效率不足问题。

(二)技术方案

为实现以上目的，本实用新型通过以下技术方案予以实现：一种低成本工业水自诱导固碳结晶软化装置，包括进水管道、总出水管道、辅出水管道、气体蒸发换热器、反应器、二氧化碳存储罐、晶种投加单元、加酸调控单元、第一常规药剂投加单元、第二常规药剂投加单元、颗粒排放和收集单元、加气溶解罐、补水流量计、气体计量仪表、现场控制单元、安全监控单元、PLC 控制模块和水处理中控单元，所述进水管道右端螺纹连接气体蒸发换热器，所述气体蒸发换热器前侧右端设有进水在线检测计量单元，所述进水在线检测计量单元右侧通过管路连接进水流量调节阀，所述进水流量调节阀右侧通过管路连接反应器，所述反应器后侧左端通过管路连接出水监测单元，所述出水监测单元左端设有辅出水管道，所述辅出水管道左端设有PH值检测仪表，所述PH值检测仪表左端设有总出水管道；

所述气体蒸发换热器后侧右端设有计量表，所述计量表前端右侧通过管路连接二氧化碳注入调节装置，所述二氧化碳注入调节装置右端通过管路连接反应器，所述加气溶解罐左侧设有二氧化碳加气阀，所述二氧化碳加气阀左端通过管路连接计量表，所述第一常规药剂投加单元左端设有第一加药泵开度阀，所述第二常规药剂投加单元左端设有第二加药泵开度阀，所述第一加药泵开度阀左端设有第一常规药剂管路，所述第二加药泵开度阀左端设有第二常规药剂管路，所述第一常规药剂管路和第二常规药剂管路左端均固定连接反应器；

所述补水流量计前后两端均设有补水调节阀，所述辅出水管道右端前侧通过管路连接补水调节阀，所述加气溶解罐后端通过管路连接补水调节阀，所述气体计量仪表前后两端均设有计量调节阀门，所述辅出水管道左端前侧通过管路连接计量调节阀门，所述气体蒸发换热器后端通过管路连接计量调节阀门。

优选的，所述反应器右侧靠近前端处通过管路连接颗粒排放和收集单元，所述加气溶解罐前侧右端设有固碳水量调节阀，所述固碳水量调节阀右端通过管路连接反应器。

优选的，所述晶种投加单元前端通过管路连接晶种投加阀，所述晶种投加阀右侧通过管路连接反应器。

优选的，所述加酸调控单元左端设有加药调整装置，所述加药调整装置前端通过管路连接辅出水管道。

优选的，所述现场控制单元和安全监控单元均线性连接PLC控制模块，所述PLC控制模块线性连接水处理中控单元。

优选的，所述二氧化碳存储罐右端固定连接减压装置，所述减压装置右端通过管路连接气体蒸发换热器。

(三)有益效果

本实用新型提供了一种低成本工业水自诱导固碳结晶软化装置。具备以下有益效果：

(1)、该种低成本工业水自诱导固碳结晶软化装置，通过针对不同的企业原水情况或废水情况，由进水管道，把待处理的原水打入反应器内，通过添加常规药剂对原水进行软化处理，同时二氧化碳存储罐通过二氧化碳加气阀和二氧化碳注入调节装置的配合，通过精准调控，把一定量的二氧化碳导入加气溶解罐内，把反应器出口的碱性水，少量引入加气溶解罐中，通过加压把二氧化碳溶解在水中，通过固碳水量调节阀注入到反应器底部，从而实现二氧化碳替代常规药剂推动软化反应进行，根据出水监测单元和PH值检测仪表共同配合，可以持续监测PH值、硬度、碱度及钙离子浓度，实施调控常规药剂投加单元和固碳水量的注入量，反应器在总出水管道前，通过二氧化碳减压气化后传输辅出水管道，把一定量的二氧化碳注入到碱性出水中，实现出水PH值的准确调控，同时实现固碳减排效果，借助反应器出水的碱性特点，通过引入加气溶解罐中，大幅提高二氧化碳的溶解度，形成固碳水，打入反应器加药混合区域，实现固碳水的充分反应，为部分永硬水提供充足的碳酸根，进而实现低成本高效率的脱除钙镁离子，实现水质的软化，同时实现固碳资源化和碳减排，通过设计的两路固碳工艺，企业的副产品二氧化碳充分的进行利用，大幅降低结晶软化系统的运行成本，最终提升了低成本的固碳，推进了企业的节水减排和固碳减排的工作，通过相关结构零部件相互配合运作，所以提升了低成本的固碳减排效应能力。

(2)、该种低成本工业水自诱导固碳结晶软化装置，通过整个系统现场在线仪表和PLC控制模块实现自动调控，现场的控制信息均会接入企业的水处理中控单元，待整个系统运行一定时间后，通过PLC控制单元，对反应器底部结晶体进行少量排放，回收利用至企业脱硫系统，随后再通过晶种投加单元，补入一定量的原始晶种，以保障整个系统的高效稳定运行，以上整个反应调控过程均在安全监控单元的实时监控下完成，以保障设备和人员的安全，在设计加气溶解固碳及注入固碳水参与自诱导结晶软化反应过程外，也设计了旁路可以直接把减压后的一定流量的二氧化碳加入到反应器的混合区内，以实现气、液、固三相流化反应状态，最大化的实现固碳的同时，实现水质呈现负硬水的特征，加快钙镁离子和碳酸根离子的碰撞结合反应析出，并强化诱导晶体的流化反应，实现自诱导结晶反应的高速进行，在完成固碳脱硬软化工艺后的管路，设置有出水监测单元，对出水水质PH值、碱度、硬度、钙离子等进行检测，同时将检测信号输入PLC控制模块，实现对进水加药系统和固碳系统的精准调控，以实现较高的软化效率，通过相关结构零部件相互配合运作，所以缓解了软化工业原水或废水时的效率不足问题。

附图说明

图1为本实用新型整体流程图。

图中：进水管道-1、气体蒸发换热器-2、进水在线检测计量单元-3、进水流量调节阀-4、第一加药泵开度阀-5、第一常规药剂投加单元-6、第一常规药剂管路-7、第二加药泵开度阀-8、第二常规药剂管路-9、第二常规药剂投加单元-10、颗粒排放和收集单元-11、二氧化碳存储罐-12、减压装置-13、计量表-14、二氧化碳加气阀-15、加气溶解罐-16、二氧化碳注入调节装置-17、固碳水量调节阀-18、补水调节阀-19、补水流量计-20、计量调节阀门-21、气体计量仪表-22、晶种投加单元-23、晶种投加阀-24、反应器-25、出水监测单元-26、加酸调控单元-27、加药调整装置-28、辅出水管道-29、PH值检测仪表-30、总出水管道-31、现场控制单元-32、安全监控单元-33、PLC控制模块-34、水处理中控单元-35。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1，本实用新型实施例提供一种技术方案：一种低成本工业水自诱导固碳结晶软化装置，包括进水管道1、总出水管道31、辅出水管道29、气体蒸发换热器2、反应器25、二氧化碳存储罐12、晶种投加单元23、加酸调控单元27、第一常规药剂投加单元6、第二常规药剂投加单元10、颗粒排放和收集单元11、加气溶解罐16、补水流量计20、气体计量仪表22、现场控制单元32、安全监控单元33、PLC控制模块34和水处理中控单元35，所述进水管道1右端螺纹连接气体蒸发换热器2，所述气体蒸发换热器2前侧右端设有进水在线检测计量单元3，所述进水在线检测计量单元3右侧通过管路连接进水流量调节阀4，所述进水流量调节阀4右侧通过管路连接反应器25，所述反应器25后侧左端通过管路连接出水监测单元26，所述出水监测单元 26左端设有辅出水管道29，所述辅出水管道29左端设有PH值检测仪表30，所述PH值检测仪表30左端设有总出水管道31，工业原水或废水通过进水管道1进入气体蒸发换热器2，利用减压蒸发后的二氧化碳对待处理的原水或废水进行降温处理，以回收二氧化碳的冷源能源，之后原水或废水通过进水在线检测计量单元3，对进水水质进行分析，主要检测进水PH值、硬度、碱度、钙离子浓度、电导率等，同时检测进水流量及时调控进水流量调节阀4，以便于控制反应器25的流速在最佳流速和最佳反应条件，待处理的原水或废水自反应器底部向上快速通过反应器25，随后在反应器25底部加药，启动第一常规药剂投加单元6的药品，通过第一加药泵开度阀5进行第一种药品的添加和调控，之后根据水质情况，必要时启动第二常规药剂投加单元10的药品，通过第二常规药剂管路9进行第二种药品的添加和调控；

所述气体蒸发换热器2后侧右端设有计量表14，所述计量表14前端右侧通过管路连接二氧化碳注入调节装置17，所述二氧化碳注入调节装置17右端通过管路连接反应器25，所述加气溶解罐16左侧设有二氧化碳加气阀15，所述二氧化碳加气阀15左端通过管路连接计量表14，所述第一常规药剂投加单元6左端设有第一加药泵开度阀5，所述第二常规药剂投加单元10左端设有第二加药泵开度阀8，所述第一加药泵开度阀5左端设有第一常规药剂管路 7，所述第二加药泵开度阀8左端设有第二常规药剂管路9，所述第一常规药剂管路7和第二常规药剂管路9左端均固定连接反应器25，减压后的二氧化碳气体通过计量表14，进而通过二氧化碳加气阀15后，进入加气溶解罐16，同时反应器25的出水通过总出水管道31向外流动，在总出水管道31上设置辅出水管道补水进入加气溶解罐16；

所述补水流量计20前后两端均设有补水调节阀19，所述辅出水管道29 右端前侧通过管路连接补水调节阀19，所述加气溶解罐16后端通过管路连接补水调节阀19，所述气体计量仪表22前后两端均设有计量调节阀门21，所述辅出水管道29左端前侧通过管路连接计量调节阀门21，所述气体蒸发换热器2后端通过管路连接计量调节阀门21，在补水过程中，通过补水流量计20 的数据，调整两道调节阀19，调节补水流量，在加气溶解罐16内补水加气后的固碳水，通过固碳水量调节阀18打入反应器25的混合区进行反应，实现固碳水的充分反应，为部分永硬水提供充足的碳酸根。

所述反应器25右侧靠近前端处通过管路连接颗粒排放和收集单元11，所述加气溶解罐16前侧右端设有固碳水量调节阀18，所述固碳水量调节阀18 右端通过管路连接反应器25，在设计加气溶解固碳及注入固碳水参与自诱导结晶软化反应过程外，也设计了调节装置，可以直接把减压后的一定流量的二氧化碳加入到自诱导反应器的混合区内，以实现气、液、固三相流化反应状态，最大化的实现固碳的同时，实现水质呈现负硬水的特征，加快钙镁离子和碳酸根离子的碰撞结合反应析出，并强化诱导晶体的流化反应，实现自诱导结晶反应的高速进行。

所述晶种投加单元23前端通过管路连接晶种投加阀24，所述晶种投加阀 24右侧通过管路连接反应器25，工业水在反应器25内发生结晶软化反应，水中的钙镁离子等被晶体吸附，在水流流动下，流化翻滚碰撞长大，最终形成一定直径的颗粒，通过颗粒排放和收集单元11进行排放和收集，回用到企业的烟气脱硫工段，实现副产物的资源化回收。随后再通过晶种投加单元23 和晶种投加阀24，补入一定量的原始晶种，以保障整个系统的高效稳定运行。

所述加酸调控单元27左端设有加药调整装置28，所述加药调整装置28 前端通过管路连接辅出水管道29，设计有常规的加酸调控单元27，加盐酸或是硫酸，根据企业后续工艺需求选择，通过加药调整装置28调整适当的加药量，以满足企业后续工艺指标的要求。

所述现场控制单元32和安全监控单元33均线性连接PLC控制模块34，所述PLC控制模块34线性连接水处理中控单元35，整个装置设置有现场控制单元32，可以在整个二氧化碳存储气化加气溶解固碳和直接注入反应器或是加入出水管道等工艺环节，为了保障系统的安全稳定，整个系统通过现场控制单元32及安全监控单元33，同PLC控制模块34实现自动调控，同时通过通讯接口将现场控制信息接入企业的水处理中控单元35，实现对进水加药系统和固碳系统的精准调控，针对性的安全性监控单元33，可以实现对整个固碳结晶软化系统的安全运行管控和异常状态的安全预警及安全处置。

所述二氧化碳存储罐12右端固定连接减压装置13，所述减压装置13右端通过管路连接气体蒸发换热器2，系统启动后储存在二氧化碳存储罐12内的液体二氧化碳可以通过减压装置13进入气体蒸发换热器2与软化设备进水进行换热。

工作原理：整个装置设置有现场控制单元32，主要包括进水调节、加药调节、CO2调控、蒸发降温、加气溶解、固碳调节、PH调控、晶种添加、颗粒排放、水质监测等功能，以上功能组成一整套工业水自诱导固碳结晶软化综合处理系统，该系统主要对工业企业的相关原水或废水进行深度处理，采取以废治废的理念，用工业企业生产过程中的副产物(废气CO2)，代替常规的酸碱物质，在反应器内部实现自诱导反应，实现水质的软化，同时实现固碳效果和碳减排效应，主要反应过程是：通过针对不同的企业原水情况或废水情况，由进水管道1，把待处理的原水打入反应器25内，通过添加常规药剂对原水进行软化处理，同时二氧化碳存储罐12通过二氧化碳加气阀15和二氧化碳注入调节装置17的配合，通过精准调控，把一定量的二氧化碳导入加气溶解罐16内，把反应器25出口的碱性水，少量引入加气溶解罐16中，通过加压把二氧化碳溶解在水中，通过固碳水量调节阀18注入到反应器25 底部，从而实现二氧化碳替代常规药剂推动软化反应进行，根据出水监测单元26和PH值检测仪表30共同配合，可以持续监测PH值、硬度、碱度及钙离子浓度，减压后的二氧化碳气体通过计量表14，进而通过二氧化碳加气阀 15后，进入加气溶解罐16，同时反应器25的出水通过总出水管道31向外流动，在总出水管道31上设置辅出水管道补水进入加气溶解罐16，反应器25 在总出水管道31前，通过二氧化碳减压气化后传输辅出水管道29，把一定量的二氧化碳注入到碱性出水中，实现出水PH值的准确调控，同时实现固碳减排效果，借助反应器25出水的碱性特点，通过引入加气溶解罐16中，大幅提高二氧化碳的溶解度，形成固碳水，打入反应器加药混合区域，实现固碳水的充分反应，为部分永硬水提供充足的碳酸根，整个系统现场在线仪表和 PLC控制模块34实现自动调控，现场的控制信息均会接入企业的水处理中控单元35，待整个系统运行一定时间后，通过PLC控制单元34，对反应器25 底部结晶体进行少量排放，回收利用至企业脱硫系统，随后再通过晶种投加单元，补入一定量的原始晶种，以保障整个系统的高效稳定运行，以上整个反应调控过程均在安全监控单元33的实时监控下完成，在完成固碳脱硬软化工艺后的管路，设置有出水监测单元26，对出水水质PH值、碱度、硬度、钙离子等进行检测，同时将检测信号输入PLC控制模块34，实现对进水加药系统和固碳系统的精准调控，以实现较高的软化效率和低成本的固碳减排效应。

本实用新型的：进水管道-1、气体蒸发换热器-2、进水在线检测计量单元-3、进水流量调节阀-4、第一加药泵开度阀-5、第一常规药剂投加单元-6、第一常规药剂管路-7、第二加药泵开度阀-8、第二常规药剂管路-9、第二常规药剂投加单元-10、颗粒排放和收集单元-11、二氧化碳存储罐-12、减压装置-13、计量表-14、二氧化碳加气阀-15、加气溶解罐-16、二氧化碳注入调节装置-17、固碳水量调节阀-18、补水调节阀-19、补水流量计-20、计量调节阀门-21、气体计量仪表-22、晶种投加单元-23、晶种投加阀-24、反应器 -25、出水监测单元-26、加酸调控单元-27、加药调整装置-28、辅出水管道 -29、PH值检测仪表-30、总出水管道-31、现场控制单元-32、安全监控单元 -33、PLC控制模块-34、水处理中控单元-35，部件均为通用标准件或本领域技术人员知晓的部件，其结构和原理都为本技术人员均可通过技术手册得知或通过常规实验方法获知，本实用新型解决的问题是1.传统的工业水自诱导固碳结晶软化综合处理装置在应用时存在综合处理装置整体运行时固碳和软化成本均较高的问题，2.传统的工业水自诱导固碳结晶软化综合处理装置在应用时存在综合处理装置在软化工业原水或废水时效率与需求对比不足的问题，本实用新型通过上述部件的互相组合，提升了低成本的固碳减排效应能力，缓解了软化工业原水或废水时的效率不足问题。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点,对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (6)

1.一种低成本工业水自诱导固碳结晶软化装置，其特征在于：包括进水管道(1)、总出水管道(31)、辅出水管道(29)、气体蒸发换热器(2)、反应器(25)、二氧化碳存储罐(12)、晶种投加单元(23)、加酸调控单元(27)、第一常规药剂投加单元(6)、第二常规药剂投加单元(10)、颗粒排放和收集单元(11)、加气溶解罐(16)、补水流量计(20)、气体计量仪表(22)、现场控制单元(32)、安全监控单元(33)、PLC控制模块(34)和水处理中控单元(35)，所述进水管道(1)右端螺纹连接气体蒸发换热器(2)，所述气体蒸发换热器(2)前侧右端设有进水在线检测计量单元(3)，所述进水在线检测计量单元(3)右侧通过管路连接进水流量调节阀(4)，所述进水流量调节阀(4)右侧通过管路连接反应器(25)，所述反应器(25)后侧左端通过管路连接出水监测单元(26)，所述出水监测单元(26)左端设有辅出水管道(29)，所述辅出水管道左端设有PH值检测仪表(30)，所述PH值检测仪表(30)左端设有总出水管道(31)；

所述气体蒸发换热器(2)后侧右端设有计量表(14)，所述计量表(14)前端右侧通过管路连接二氧化碳注入调节装置(17)，所述二氧化碳注入调节装置(17)右端通过管路连接反应器(25)，所述加气溶解罐(16)左侧设有二氧化碳加气阀(15)，所述二氧化碳加气阀(15)左端通过管路连接计量表(14)，所述第一常规药剂投加单元(6)左端设有第一加药泵开度阀(5)，所述第二常规药剂投加单元(10)左端设有第二加药泵开度阀(8)，所述第一加药泵开度阀(5)左端设有第一常规药剂管路(7)，所述第二加药泵开度阀(8)左端设有第二常规药剂管路(9)，所述第一常规药剂管路(7)和第二常规药剂管路(9)左端均固定连接反应器(25)；

所述补水流量计(20)前后两端均设有补水调节阀(19)，所述辅出水管道(29)右端前侧通过管路连接补水调节阀(19)，所述加气溶解罐(16)后端通过管路连接补水调节阀(19)，所述气体计量仪表(22)前后两端均设有计量调节阀门(21)，所述辅出水管道(29)左端前侧通过管路连接计量调节阀门(21)，所述气体蒸发换热器(2)后端通过管路连接计量调节阀门(21)。

2.根据权利要求1所述的一种低成本工业水自诱导固碳结晶软化装置，其特征在于：所述反应器(25)右侧靠近前端处通过管路连接颗粒排放和收集单元(11)，所述加气溶解罐(16)前侧右端设有固碳水量调节阀(18)，所述固碳水量调节阀(18)右端通过管路连接反应器(25)。

3.根据权利要求1所述的一种低成本工业水自诱导固碳结晶软化装置，其特征在于：所述晶种投加单元(23)前端通过管路连接晶种投加阀(24)，所述晶种投加阀(24)右侧通过管路连接反应器(25)。

4.根据权利要求1所述的一种低成本工业水自诱导固碳结晶软化装置，其特征在于：所述加酸调控单元(27)左端设有加药调整装置(28)，所述加药调整装置(28)前端通过管路连接辅出水管道(29)。

5.根据权利要求1所述的一种低成本工业水自诱导固碳结晶软化装置，其特征在于：所述现场控制单元(32)和安全监控单元(33)均线性连接PLC控制模块(34)，所述PLC控制模块(34)线性连接水处理中控单元(35)。

6.根据权利要求1所述的一种低成本工业水自诱导固碳结晶软化装置，其特征在于：所述二氧化碳存储罐(12)右端固定连接减压装置(13)，所述减压装置(13)右端通过管路连接气体蒸发换热器(2)。

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