一種連續(xù)從水中去除污染物的復(fù)合蒸發(fā)裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種連續(xù)從水中去除污染物的復(fù)合蒸發(fā)裝置，該裝置由機(jī)械壓縮蒸發(fā)和多效蒸發(fā)兩個(gè)基本單元組成。兩個(gè)單元可獨(dú)立、串聯(lián)、并聯(lián)或交互運(yùn)行。來料污水首先被濃縮液體和蒸發(fā)液體加熱，在回收能量的同時(shí)而部分去除了水中的污染物質(zhì)。接下來，污水將在分離器中被分成飽和蒸汽和預(yù)濃縮液，飽和蒸汽通過壓縮而升溫，預(yù)濃縮液被強(qiáng)制循環(huán)。從循環(huán)著的預(yù)濃縮液中抽出的部分或全部物流將進(jìn)入多效蒸發(fā)單元。預(yù)濃縮液首先被來自鍋爐的蒸汽換熱，產(chǎn)生的二次蒸汽進(jìn)入下一級(jí)的蒸發(fā)器，或返回機(jī)械壓縮蒸發(fā)單元作為熱源補(bǔ)充。由多效蒸發(fā)單元所產(chǎn)生的濃縮液或?qū)砹衔鬯M(jìn)行加熱以進(jìn)一步地回收能量和部分去除水中的污染物質(zhì)，或直接排出本發(fā)明的工藝界區(qū)。
【專利說明】一種連續(xù)從水中去除污染物的復(fù)合蒸發(fā)裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及污水處理【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種連續(xù)從水中去除污染物的復(fù)合蒸發(fā)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]通常而言，蒸發(fā)工藝是一種高效的分離方法，通過蒸發(fā)，我們可以得到純凈的蒸發(fā)水和含有大量非揮發(fā)性物質(zhì)的濃縮液。然而，蒸發(fā)工藝通常會(huì)出現(xiàn)一些問題，比如在溶液被蒸發(fā)的過程中，溶液含有的礦物質(zhì)或其它組份會(huì)污染蒸發(fā)設(shè)備甚至發(fā)生結(jié)垢。容易造成結(jié)垢的物質(zhì)通常包含鈣鎂硅等。一旦設(shè)備發(fā)生結(jié)垢，對(duì)設(shè)備的正常運(yùn)行將產(chǎn)生嚴(yán)重影響，從而使得傳統(tǒng)蒸發(fā)工藝難以實(shí)現(xiàn)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。
[0003]另一個(gè)會(huì)遇到的常見問題就是對(duì)需熱量的高要求。如果找不到一種有效的方法來回收熱量，那么所需熱量將等于在一定的壓力/溫度下完成水溶液蒸發(fā)所需的全部潛熱量。在這種情況下，如果采用傳統(tǒng)的蒸發(fā)工藝就很難適應(yīng)工業(yè)化條件下的污水處理。
[0004]此外，為了徹底解決污水蒸發(fā)工藝中出現(xiàn)的各種問題，還必須考慮其它必不可少的因素，主要有:蒸發(fā)系統(tǒng)中的熱傳遞率；濃縮液中特殊物質(zhì)的含量；相對(duì)飽和蒸汽溫度而言的濃縮液的最終沸點(diǎn)；濃縮液的過飽和度和沉淀程度；蒸發(fā)流的氣化度。
[0005]傳統(tǒng)廢水蒸發(fā)工藝中經(jīng)常出現(xiàn)結(jié)垢問題，原因是此類廢水通常含有較多數(shù)量的有機(jī)物、無機(jī)物和各種金屬離子。如何在保證不出現(xiàn)污潰化或者結(jié)垢的前提下，將蒸發(fā)工藝的熱負(fù)荷最大化和最大程度地回收能量，這些至關(guān)重要的問題并沒有得到較好的解決。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明提供了一種連續(xù)從水中去除污染物的復(fù)合蒸發(fā)裝置，它是一種最大限度地利用能源、減輕設(shè)備結(jié)垢程度、提高工藝適用范圍且在最大熱負(fù)荷條件下讓設(shè)備能長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行的水溶液蒸發(fā)工藝。
[0007]本發(fā)明是把之前通常單獨(dú)存在或使用的兩個(gè)蒸發(fā)概念或工藝流程進(jìn)行了完美的結(jié)合，并成功解決了相互之間的協(xié)同作用。
[0008]下面三個(gè)公式大致描述了在水溶液蒸發(fā)體系中最基本的熱傳遞關(guān)系:
[0009]Q(總)=KA Λ T.................................?①
[0010]Q(顯熱廠mCP(Τ1_Τ2)............................②
[0011]Q(潛熱)一mH.......................................(3)
[0012]公式中:
[0013]Q:熱負(fù)荷(kw)
[0014]K:總傳熱系數(shù)(kw/m2/°C )
[0015]A:傳熱面積(m2)
[0016]AT:對(duì)數(shù)溫差
[0017]M:物流量(kg/s)[0018]Cp:比熱(kj/s/°C )
[0019]V T2:流體進(jìn)入和流出系統(tǒng)的溫度
[0020]H:潛熱(kj/kg)
[0021]為了得到效率較高的蒸發(fā)系統(tǒng)，上述公式中的Q應(yīng)最大化，而同時(shí)又要遵循其它參數(shù)的實(shí)際取值范圍來防止設(shè)備結(jié)垢。對(duì)一個(gè)特定的流體或者熱交換設(shè)備而言，諸如Q、Cp、H等這些變量相對(duì)來說是恒定的。因此，為了克服污水蒸發(fā)過程中出現(xiàn)的問題，必須對(duì)A、Q/Α、Δ T、m、Tl、Τ2這些變量進(jìn)行謹(jǐn)慎細(xì)致的取值。
[0022]正是基于對(duì)上述水溶液蒸發(fā)體系中最基本的熱傳遞關(guān)系的深刻理解，本發(fā)明將一種具有獨(dú)特配置的強(qiáng)制對(duì)流熱傳遞與熱回收的蒸汽機(jī)械再壓縮流程和一種常規(guī)的單效或多效蒸發(fā)工藝相結(jié)合，由此既可以獲得傳熱效率最大化，也能維持強(qiáng)制對(duì)流效果，這樣就不會(huì)出現(xiàn)在此之前那些傳統(tǒng)蒸發(fā)工藝中經(jīng)常容易發(fā)生的高能耗及嚴(yán)重結(jié)垢現(xiàn)象。
[0023]本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0024]本發(fā)明的連續(xù)從水中去除污染物的復(fù)合蒸發(fā)裝置由機(jī)械壓縮蒸發(fā)和多效蒸發(fā)兩個(gè)基本單元組成，兩個(gè)基本單元之間既可各自獨(dú)立運(yùn)行，也可串聯(lián)運(yùn)行，也可并聯(lián)運(yùn)行，也可交互運(yùn)行。
[0025]所述的機(jī)械壓縮蒸發(fā)基本單元包括蒸發(fā)罐、I個(gè)以上的板式換熱器、蒸汽壓縮機(jī)和泵，其中，蒸發(fā)罐包括設(shè)備本身及其與蒸汽壓縮機(jī)、板式換熱器、泵相連接的管道；板式換熱器具有兩個(gè)以上相互不可連通的流體通道，這些通道可以與蒸發(fā)罐、蒸汽壓縮機(jī)、泵以及來自多效蒸發(fā)部分的物料進(jìn)行管道連接；蒸汽壓縮機(jī)能夠使蒸汽升溫，并直接與板式換熱器和蒸發(fā)罐相連；泵的進(jìn)口與蒸發(fā)罐相連，其出口與板式換熱器相連。
[0026]所述的多效蒸發(fā)基本單元包括蒸汽發(fā)生器、閃蒸罐、I個(gè)以上的立式蒸發(fā)罐及濃液泵，其中，蒸汽發(fā)生器是鍋爐，并能與立式蒸發(fā)器和機(jī)械壓縮蒸發(fā)部分的板式換熱器連接；閃蒸罐與立式蒸發(fā)罐和濃液泵相連，或與機(jī)械壓縮蒸發(fā)部分的蒸汽壓縮機(jī)相連；立式蒸發(fā)罐由管式換熱器和分離器及其與蒸汽發(fā)生器、閃蒸罐、濃液泵相連接的管道所組成；濃液的進(jìn)口與閃蒸罐或立式蒸發(fā)罐相連，其出口與機(jī)械壓縮蒸發(fā)部分的板式換熱器相連。
[0027]所述的板式換熱器為可拆卸結(jié)構(gòu)。
[0028]所述的蒸汽壓縮機(jī)由天然氣或電拖動(dòng)。
[0029]所述的蒸汽發(fā)生器為固定式或移動(dòng)式結(jié)構(gòu)。
[0030]所述的立式蒸發(fā)罐的物料進(jìn)口位于罐的頂部。
[0031]本發(fā)明的連續(xù)從水中去除污染物的復(fù)合蒸發(fā)方法的具體步驟如下:
[0032]( I)首先對(duì)原料進(jìn)行初始加熱，除去溶液含有的部分污染物，同時(shí)從蒸汽凝液和濃縮液回收能量；
[0033](2)將步驟(1)加熱后的原料通入一個(gè)受熱的分離器中進(jìn)行再次加熱，得到蒸汽和預(yù)濃縮液 ；
[0034](3)對(duì)來自受熱分離器的蒸汽進(jìn)行壓縮以便在重沸換熱組件中獲得溫差；
[0035](4)讓壓縮后的蒸汽與重沸換熱組件接觸從而得到冷凝液；
[0036](5)在重沸換熱組件和受熱的分離器之間對(duì)部分或全部的預(yù)濃縮液進(jìn)行循環(huán)；
[0037](6)抽出部分或全部預(yù)濃縮液至單效/多效蒸發(fā)單元；
[0038](7)預(yù)濃縮液在立式蒸發(fā)器中被再次濃縮，得到不含污染物的冷凝液和可供結(jié)晶用的濃縮液，由立式蒸發(fā)器產(chǎn)生的二次蒸汽返回至機(jī)械再壓縮蒸發(fā)單元。
[0039]本發(fā)明的積極效果如下:
[0040]本發(fā)明的連續(xù)從水中去除污染物的復(fù)合蒸發(fā)裝置及其方法能夠除去水中的有機(jī)物、無機(jī)物、金屬離子及其它物質(zhì)，并且能在不出現(xiàn)任何設(shè)備結(jié)垢的前提下獲得不含有污染物質(zhì)的純凈水。本發(fā)明適用于多種行業(yè)中的污水處理，諸如煉油、石化、造紙、食品、礦產(chǎn)、汽車、運(yùn)輸業(yè)、機(jī)械制造業(yè)等。此外，還可用于垃圾滲濾液處理、除鹽、地下水修復(fù)、井水清潔、礁湖修復(fù)、油田廢水回用及任何形式的鍋爐用水和稀溶液提濃等。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0041]圖1是本發(fā)明實(shí)施例1的連續(xù)從水中去除污染物的復(fù)合蒸發(fā)裝置的示意圖。
[0042]其中附圖標(biāo)記:1分離器、2第一換熱器、3第二換熱器、4第三換熱器、5蒸汽壓縮機(jī)、6第一多效蒸發(fā)器、7第二多效蒸發(fā)器、8閃蒸罐、9蒸汽發(fā)生器、10 —號(hào)泵、11 二號(hào)泵、12三號(hào)泵、13四號(hào)泵。
[0043]圖2是本發(fā)明實(shí)施例2的連續(xù)從水中去除污染物的復(fù)合蒸發(fā)裝置的示意圖。
[0044]其中附圖標(biāo)記:1分離器、2第一換熱器、3第二換熱器、4蒸汽壓縮機(jī)、5立式蒸發(fā)罐、6閃蒸罐、7蒸汽發(fā)生器、8 —號(hào)泵、9 二號(hào)泵、10三號(hào)泵。
【具體實(shí)施方式】
[0045]下面的實(shí)施例是對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0046]實(shí)施例1
[0047]如圖1所示，本發(fā)明的連續(xù)從水中去除污染物的復(fù)合蒸發(fā)裝置由分離器1、第一換熱器2、第二換熱器3、第三換熱器4、蒸汽壓縮機(jī)5、第一多效蒸發(fā)器6、第二多效蒸發(fā)器7、閃蒸罐8、蒸汽發(fā)生器9、一號(hào)泵10、二號(hào)泵11、三號(hào)泵12和四號(hào)泵13組成。
[0048]來料污水首先被來自工藝內(nèi)部的濃縮液體和蒸發(fā)液體在第一換熱器2、第二換熱器3和第三換熱器4中加熱，在回收能量的同時(shí)而部分去除了水中的污染物質(zhì)。接下來，污水將在分離器I中被分成飽和蒸汽和預(yù)濃縮液兩部分，其中的飽和蒸汽通過蒸汽壓縮機(jī)5壓縮而升溫，預(yù)濃縮液被強(qiáng)制循環(huán)。從循環(huán)著的預(yù)濃縮液中抽出的部分或全部物流將進(jìn)入第一多效蒸發(fā)器6。預(yù)濃縮液首先被來自蒸汽發(fā)生器9的蒸汽換熱，所產(chǎn)生的二次蒸汽進(jìn)入第二多效蒸發(fā)器7，由第一多效蒸發(fā)器6所產(chǎn)生的濃縮液對(duì)來料污水進(jìn)行加熱以進(jìn)一步地回收能量和部分去除水中的污染物質(zhì)，由第二多效蒸發(fā)器7所產(chǎn)生的濃縮液直接排出本發(fā)明的工藝界區(qū)。
[0049]實(shí)施例2
[0050]如圖2所示，本發(fā)明的連續(xù)從水中去除污染物的復(fù)合蒸發(fā)裝置由分離器1、第一換熱器2、第二換熱器3、蒸汽壓縮機(jī)4、立式蒸發(fā)罐5、閃蒸罐6、蒸汽發(fā)生器7、一號(hào)泵8、二號(hào)泵9、三號(hào)泵10。
[0051]來料污水首先經(jīng)第一換熱器2和第二換熱器3被蒸汽及蒸汽凝液加熱，由此去除部分污染物，并使能量得到部分回收，然后進(jìn)入預(yù)濃縮液的強(qiáng)制循環(huán)流程。被一號(hào)泵8強(qiáng)制循環(huán)的預(yù)濃縮液在受熱的分離器I中將產(chǎn)生部分飽和蒸汽，該飽和蒸汽將進(jìn)入蒸汽壓縮機(jī)4而被升溫，并與由蒸汽發(fā)生器7和來自立式蒸發(fā)罐5的二次蒸汽混合依次進(jìn)入第一換熱器2和第二換熱器3。與此同時(shí)，將通過二號(hào)泵9抽出部分預(yù)濃縮液將進(jìn)入到立式蒸發(fā)罐5的頂部，該股物流將由上至下的流到罐底部，并經(jīng)一定時(shí)間的停留后進(jìn)入到閃蒸罐6，由閃蒸罐6出來的余熱蒸汽送至蒸汽供給回路，由閃蒸罐6出來的濃縮液經(jīng)三號(hào)泵10排至界區(qū)外的某個(gè)單元作進(jìn)一步的處置。
[0052]應(yīng)用本實(shí)施例的裝置和方法進(jìn)行高鹽油氣田污水的處理。
[0053]設(shè)從污染源需要回收每天200方的清潔蒸餾液體并需提供TDS不低于30%的濃縮液，則該實(shí)施例代表了本發(fā)明的基本做法。
[0054]相關(guān)數(shù)據(jù)如下:
[0055]一、來料污水水質(zhì)
[0056]1、外觀:淺黃色
[0057]2、氣味:有明顯臭味
[0058]3、色度:200 (倍)
[0059]4、PH 值:8.2
[0060]5、C0D:520(mg/L)
[0061]6、粘度:3.3 (mPa.s)
[0062]7, SS:650 (mg/L)
[0063]8、石油類:30 (mg/L)
[0064]9、TDS: 20，000 (mg/L)
[0065]二、凈化水水質(zhì)
[0066]1、外觀:無色
[0067]2、氣味:無明顯異味
[0068]3、色度:50 (倍)
[0069]4、PH 值:7.0
[0070]5、COD:48 (mg/L)
[0071]6、粘度:0.52 (mPa.s)
[0072]7、SS:3.0 (mg/L)
[0073]8、石油類:5.0 (mg/L)
[0074]9、TDS:50 (mg/L)
[0075]三、主換熱器
[0076]1、換熱面積:297.6 (m2)
[0077]2、類型:襯墊式板框換熱器
[0078]3、傳熱系數(shù):3074w/(m2.V )
[0079]4、修正的平均對(duì)數(shù)溫差:1.23 (°C )
[0080]5、熱負(fù)荷:5138.7 (kw)
[0081]6、17.88(kw/m2))
[0082]7、冷凝側(cè)
[0083]①進(jìn)料:121.1 (°C )、148.3(kpa)
[0084]②出料:110.9 (°C )、147.6 (kpa)
[0085]③飽和冷凝溫度:111.0 (°C )、148.3 (kpa)[0086]④蒸汽潛熱:2178.9 (kj/kg)
[0087]⑤蒸汽流量:8.33 (t/h)
[0088]⑥蒸汽脫熱量:93.1 (kw)
[0089]8、蒸發(fā)側(cè)
[0090]①進(jìn)料:100.3 CC )、128.2 (kpa)
[0091]②出料:110.7 (°C )、111.0 (kpa)
[0092]③蒸發(fā)潛熱:2204.1 (kj/kg)
[0093]④預(yù)濃縮液循環(huán)量:84.08 (m3/h)
[0094]⑤蒸發(fā)熱負(fù)荷:5101.5(kw)
[0095]⑥顯熱負(fù)荷:37.1 (kw) [0096]四、立式蒸發(fā)器
[0097]1、一次蒸汽:125.8 (°C ) ,1.58 (t/h)
[0098]2、二次蒸汽:102.2 (°C )、1.32 (t/h)
[0099]3、濃縮液 TDS: 30% (W)
[0100]4、濃縮液量:0.6 (t/h)
[0101]盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以理解在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下可以對(duì)這些實(shí)施例進(jìn)行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求及其等同物限定。
【權(quán)利要求】
1.一種連續(xù)從水中去除污染物的復(fù)合蒸發(fā)裝置，其特征在于:所述的復(fù)合蒸發(fā)裝置由機(jī)械壓縮蒸發(fā)和多效蒸發(fā)兩個(gè)基本單元組成，兩個(gè)基本單元之間既可各自獨(dú)立運(yùn)行，也可串聯(lián)運(yùn)行，也可并聯(lián)運(yùn)行，也可交互運(yùn)行。
2.如權(quán)利要求1所述的復(fù)合蒸發(fā)裝置，其特征在于:所述的機(jī)械壓縮蒸發(fā)基本單元包括蒸發(fā)罐、I個(gè)以上的板式換熱器、蒸汽壓縮機(jī)和泵，其中，蒸發(fā)罐包括設(shè)備本身及其與蒸汽壓縮機(jī)、板式換熱器、泵相連接的管道；板式換熱器具有兩個(gè)以上相互不可連通的流體通道，這些通道可以與蒸發(fā)罐、蒸汽壓縮機(jī)、泵以及來自多效蒸發(fā)部分的物料進(jìn)行管道連接；蒸汽壓縮機(jī)能夠使蒸汽升溫，并直接與板式換熱器和蒸發(fā)罐相連；泵的進(jìn)口與蒸發(fā)罐相連，其出口與板式換熱器相連。
3.如權(quán)利要求2所述的復(fù)合蒸發(fā)裝置，其特征在于:所述的多效蒸發(fā)基本單元包括蒸汽發(fā)生器、閃蒸罐、I個(gè)以上的立式蒸發(fā)罐及濃液泵，其中，蒸汽發(fā)生器是鍋爐，并能與立式蒸發(fā)器和機(jī)械壓縮蒸發(fā)部分的板式換熱器連接；閃蒸罐與立式蒸發(fā)罐和濃液泵相連，或與機(jī)械壓縮蒸發(fā)部分的蒸汽壓縮機(jī)相連；立式蒸發(fā)罐由管式換熱器和分離器及其與蒸汽發(fā)生器、閃蒸罐、濃液泵相連接的管道所組成；濃液的進(jìn)口與閃蒸罐或立式蒸發(fā)罐相連，其出口與機(jī)械壓縮蒸發(fā)部分的板式換熱器相連。
4.如權(quán)利要求2所述的復(fù)合蒸發(fā)裝置，其特征在于:所述的板式換熱器為可拆卸結(jié)構(gòu)。
5.如權(quán)利要求2所述的復(fù)合蒸發(fā)裝置，其特征在于:所述的蒸汽壓縮機(jī)由天然氣或電拖動(dòng)。
6.如權(quán)利要求 2所述的復(fù)合蒸發(fā)裝置，其特征在于:所述的蒸汽發(fā)生器為固定式或移動(dòng)式結(jié)構(gòu)。
7.如權(quán)利要求3所述的復(fù)合蒸發(fā)裝置，其特征在于:所述的立式蒸發(fā)罐的物料進(jìn)口位于罐的頂部。
【文檔編號(hào)】C02F1/04GK103896351SQ201410130050
【公開日】2014年7月2日 申請(qǐng)日期:2014年4月2日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月2日
【發(fā)明者】馬小偉, 梅初果 申請(qǐng)人:陜西勝利高原環(huán)保科技有限公司