申请日2018.02.28
公开(公告)日2018.10.09
IPC分类号C02F1/12; C02F1/16
摘要
本发明公开一种低质余热驱动高盐废水喷雾蒸发盐水分离全回收的方法和设备，用于高盐废水处理，包括高盐废水循环部分、循环气体循环部分、吸收式制冷循环部分、蒸发室、冷凝室、结晶盐回收部分和PLC控制部分。根据高盐废水喷雾蒸发和吸收式制冷强制冷凝回收洁净水，实现盐水分离。本发明将低质余热作为高盐废水处理的能量来源，将喷雾蒸发和吸收制冷技术耦合，实现能量与资源的综合利用。采用该方法水盐分离效果好，对低质余热充分利用，能耗低，最大限度的降低了处理成本;回收液体水质高达蒸馏标准，回收的固体物质可资源化利用，实现了零排放;避免了结垢和高温腐蚀。
权利要求书
1.一种低质余热驱动的高盐废水喷雾蒸发盐水分离全回收设备，其特征在于包括：
蒸发室(201)，
喷雾装置(3)，
蒸发室(201)下方的浓缩池(13)，
冷凝器(102)，
余热资源加热器(7)，
除水器(6)，
节流阀(103)，
蒸发器(104)，
吸收器(105)，
工质循环泵(106)，
发生器(101)，
高盐废水循环泵(11)，
风机(8)，
冷凝室(202)，
净水收集池(5)，
除雾器(4)，
其中：
高盐废水进入蒸发室(201)，经喷雾装置(3)雾化，雾化后的高盐废水与热的循环气体进行热交换，使高盐废水中的水分蒸发为水蒸气，未蒸发的高盐废水进入浓缩池(13)，经循环泵(11)进入下一循环的喷雾蒸发，
循环气体在冷凝器(102)中被预热，然后进入余热资源加热器(7)被加热，加热后的循环气体被风机(8)送进蒸发室(201)，与雾状的高盐废水接触和换热，使高盐废水中的水分蒸发，然后循环气体携带水蒸气进入冷凝室(202)，在冷凝室内(202)被吸收式制冷中的蒸发器(104)强制冷凝，使循环气体携带的水蒸气凝结为洁净水，落入冷凝室(202)下方的净水收集池(5)，
从冷凝室(202)出来的循环气体进入除水器(6)，从而被除去循环气体中的洁净水的小水滴，
从除水器(6)出来的循环气体被吸收式制冷中的冷凝器(102)预热，完成一次循环气体循环，
低质余热加热发生器(101)中的工质对，从而产生制冷剂蒸汽，该制冷剂蒸汽进入冷凝器(102)被凝结成制冷剂液体，制冷剂液体然后进入节流阀(103)被减压，然后进入蒸发器(104)蒸发吸热产生制冷效应，最后进入吸收器(105)被吸收，从而完成一个吸收制冷循环。
2.根据权利要求1所述的低质余热驱动的高盐废水喷雾蒸发盐水分离全回收设备，其特征在于进一步包括：
PLC控制部分，包括用于进行实时监控的质量流量检测装置、风量检测装置、温度检测装置、湿度检测装置，
结晶盐分离回收部分(12)，
其中，被浓缩的高盐废水在浓缩池(13)中析出结晶盐，结晶盐分离回收部分(12)用于根据浓缩池(13)中的结晶物性质的不同，将不同结晶物分别分离出来。
3.根据权利要求1所述的低质余热驱动的高盐废水喷雾蒸发盐水分离全回收设备，其特征在于：
所述工质对中的制冷剂是从氨系、水系、醇系、氟系中选出的一种。
4.根据权利要求1所述的低质余热驱动的高盐废水喷雾蒸发盐水分离全回收设备，其特征在于：
所述的循环气体为从空气、氮气或氦气中选出的一种。
5.根据权利要求1所述的低质余热驱动的高盐废水喷雾蒸发盐水分离全回收设备，其特征在于进一步包括：
进风风帽(9)，
布风板(10)，
其中，
余热资源加热器(7)加热后的循环气体在风机(8)的输送下经进风风帽(9)进蒸发室(201)，再经过布风板(10)，从而使热循环气体在蒸发室(201)中均匀分布，
循环气体从蒸发室(201)通过管道进入冷凝室(202)再依次经过除水器(6)、冷凝器(102)、余热资源加热器(7)、风机(8)再进入蒸发室(201)的通路是密闭的。
6.一种低质余热驱动的高盐废水喷雾蒸发盐水分离全回收方法，其特征在于包括：
使高盐废水进入蒸发室(201)，并被喷雾装置(3)雾化，
使雾化后的高盐废水与热的循环气体进行热交换，使高盐废水中的水分蒸发为水蒸气，
使未蒸发的高盐废水进入浓缩池(13)，经循环泵(11)进入下一循环的喷雾蒸发，
使循环气体在冷凝器(102)中被预热并随后被余热资源加热器(7)加热，
使加热后的循环气体被风机(8)送进蒸发室(201)，与雾状的高盐废水接触和换热，从而使高盐废水中的水分蒸发成水蒸气，
使携带所述水蒸气的循环气体进入冷凝室(202)并在冷凝室内被吸收式制冷中的蒸发器(104)强制冷凝，从而使所述水蒸气凝结为洁净水并落入冷凝室(202)下方的净水收集池(5)，
使从冷凝室(202)出来的循环气体进入除水器(6)，从而被除去循环气体中的洁净水的小水滴，
使从除水器(6)出来的循环气体被吸收式制冷中的冷凝器(102)预热，从而完成一次循环气体循环，
用低质余热首先加热发生器(101)中的工质对，从而产生制冷剂蒸汽，
使所述制冷剂蒸汽进入冷凝器(102)被凝结成制冷剂液体，
使所述制冷剂液体进入节流阀(103)被减压，再进入蒸发器(104)蒸发吸热产生制冷效应，再进入吸收器(105)被吸收，从而完成一个吸收制冷循环。
7.根据权利要求6所述的低质余热驱动的高盐废水喷雾蒸发盐水分离全回收方法，其特征在于进一步包括：
使未蒸发的高盐废水在浓缩池(13)中浓缩从而析出结晶盐，
用结晶盐分离回收部分(12)，根据浓缩池(13)中的结晶物性质的不同，将不同结晶物分别分离出来，以进行资源化利用。
8.根据权利要求6所述的低质余热驱动的高盐废水喷雾蒸发盐水分离全回收方法，其特征在于：
所述吸收式制冷根据工质对中的制冷剂分为氨系、水系、醇系、氟系，根据工程中选出的一种。
9.根据权利要求6所述的低质余热驱动的高盐废水喷雾蒸发盐水分离全回收方法，其特征在于：
所述的循环气体为从空气、氮气或氦气中选出的一种。
10.根据权利要求6所述的低质余热驱动的高盐废水喷雾蒸发盐水分离全回收方法，其特征在于：
循环气体从蒸发室(201)通过管道进入冷凝室(202)再依次经过除水器(6)、冷凝器(102)、余热资源加热器(7)、风机(8)再进入蒸发室(201)的通路是密闭的。
说明书
低质余热驱动的高盐废水喷雾蒸发盐水分离全回收设备和方法
技术领域
本发明涉及低质余热驱动的高盐废水喷雾蒸发盐水分离全回收设备和方法。
背景技术
在各行各业的工业生产和人民生活中，有很多方面需要水盐分离，例如大量的高盐的工业废水废液和生活污水，以及具有微量放射性的核工业废水。但常规的热法处理中的多效蒸馏、多级闪蒸、压汽蒸馏中存在热源和废水存在间壁式换热，设备容易产生结垢和腐蚀，增大换热热阻，尤其高盐废水，增加能耗。膜法处理中，离子交换法要求进水水质高，例如要求高盐废水的含盐量小于300mg/L和含油量小于2mg/L;电渗析除盐效果只能达到50%～90%，不能完全出除去;反渗透技术只能回收高盐废水中75%的水资源，此外25%的浓缩盐水无法处理，而且反渗透膜易污染，处理能力和渗透膜的寿命大大降低。生物法处理中，嗜盐菌的培养难度较大，周期长、参数不易控制，而且生物法处理高盐废水含盐量不能处理10%，存在处理极限。虽然生物处理和物理化学处理相结合的方法，对高盐废水中的污染物进行降解分化处理，处理后的水达标排放，但是这种处理方式成本昂贵，处理效果不理想，对其中具有回收利用价值的污染物，只是进行降解处理没有回收利用造成了资源的极大浪费。
我国可利用余热资源丰富，广泛存在于各行各业工业生产中，其中高品位余热(≥300℃)的利用技术已经逐步成熟，但是对低品位(60℃～300℃)回收利用比较少。低温蒸发是在常压范围相对于高温蒸发、沸腾蒸发的一种方法，采用该方法对高盐废水处理，不仅可以避免高盐废水中水以外的污染物蒸发产生夹带或者发生化学反应，还可以避免对高品位热源要求，实现低品位余热资源的回收利用。
吸收式制冷以热能作为驱动能源，在制冷的同时还可以产生制热的双重效果。吸收式制冷除了可以利用燃料产生的热能以及锅炉产生的高温蒸汽外，还可以使用余热、废热、太阳能等低品位热能。吸收式制冷机组除了泵和阀件外，大部分都是换热器，运转振动小，无噪音，结构简单运转方便。因此，将低温蒸发和吸收式制冷相耦合应用于高盐废水处理，是一种既节约能源又高效处理高盐废水有益探索，即该领域的开发一直是业界高度期待的。
发明内容
针对现有高盐废水处理存在的问题，本发明提出一种全新的高盐废水处理的方法和设备。
根据本发明的低质余热驱动的高盐废水喷雾蒸发盐水分离全回收设备包括：高盐废水循环部分、循环气体循环部分、吸收式制冷循环部分、蒸发室、冷凝室、结晶盐回收部分、PLC控制部分，依据高盐废水雾状喷入蒸发室与热循环气体进行热交换，高盐废水水分蒸发为水蒸气，高盐废水浓缩至结晶盐析出，回收结晶盐资源化利用;循环气体带出水蒸气从蒸发室进入冷凝室，被冷凝为洁净水并予以回收，实现零排放，其中：
在所述的高盐废水循环设备中，高盐废水首先进入沉淀池除去可沉淀杂质，然后进入过滤设备除去悬浮固体，进入蒸发室经喷雾装置雾化高盐废水，与热的循环气体循环进行热交换，高盐废水中的水分快速蒸发为水蒸气，未蒸发的高盐废水进入浓缩池，经循环泵进入下一次喷雾蒸发，直至高盐废水浓缩至结晶盐析出;
在所述的循环气体设备中，循环气体在吸收式制冷系统中冷凝器中被预热，然后进入余热资源加热器被加热，加热后的循环气体经风机和进风装置再进入蒸发室，再经过布风板使热循环气体均匀分布蒸发室，与雾状的高盐废水更好地换热，促进高盐废水蒸发，循环气体携带水蒸气进入冷凝室，在冷凝室内被吸收式制冷循环部分中的蒸发器强制冷凝，使水蒸气凝结为洁净水得到回收，最后循环气体经过除水器除去洁净水的小水滴，进入吸收式部分中的冷凝器，完成一次循环气体循环;
在所述的吸收式制冷循环设备中，低质余热加热吸收式制冷发生器中的工质对，产生制冷剂蒸汽，制冷剂蒸汽进入冷凝器被冷却凝结为制冷剂液体，制冷剂液体进入节流阀被减压至蒸发压力，制冷剂液体然后进入蒸发器蒸发吸热产生制冷效应，最后制冷剂蒸汽进入吸收器被吸收，完成一个吸收制冷循环;
在所述的蒸发室中，在蒸发室内高盐废水经喷雾装置雾化后，在重力作用下自上而下蒸发室中流动，与加热后的自下而上循环气体逆流换热，使高盐废水蒸发为水蒸气，然后循环气体携带水蒸气经除雾器除去未蒸发的高盐废水的小液滴，流向冷凝室;
在所述的冷凝室中，从蒸发室流出的循环气体携带大量水蒸气进入冷凝室，由于吸收式制冷部分中的蒸发器吸热产生制冷效应，冷凝室温度降低，循环气体携带的水蒸气凝结为洁净水，落入净水收集池;
在所述的PLC(可编程逻辑控制器)控制部分中，通过质量流量检测装置、风量检测装置、温度检测装置、湿度检测装置进行实时监控，使低质余热的热量与蒸发单元、冷凝单元和循环气体的热量相耦合，系统高效稳定、低能耗运行;
在所述的结晶盐回收部分中，根据结晶物自身性质不同，将不同结晶物分别分离出来，以资源化利用。
根据本发明的一个方面，提供了一种低质余热驱动的高盐废水喷雾蒸发盐水分离全回收设备，其特征在于包括：
蒸发室，
喷雾装置，
蒸发室下方的浓缩池，
冷凝器，
余热资源加热器，
除水器，
节流阀，
蒸发器，
吸收器，
工质循环泵，
发生器，
高盐废水循环泵，
风机，
冷凝室，
净水收集池，
除雾器，
其中：
高盐废水进入蒸发室，经喷雾装置雾化，雾化后的高盐废水与热的循环气体进行热交换，使高盐废水中的水分蒸发为水蒸气，未蒸发的高盐废水进入浓缩池，经循环泵进入下一循环的喷雾蒸发，
循环气体在冷凝器中被预热，然后进入余热资源加热器被加热，加热后的循环气体被风机送进蒸发室，与雾状的高盐废水接触和换热，使高盐废水中的水分蒸发，然后循环气体携带水蒸气进入冷凝室，在冷凝室内被吸收式制冷中的蒸发器强制冷凝，使循环气体携带的水蒸气凝结为洁净水，落入冷凝室下方的净水收集池，
从冷凝室出来的循环气体进入除水器，从而被除去循环气体中的洁净水的小水滴，
从除水器出来的循环气体被吸收式制冷中的冷凝器预热，完成一次循环气体循环，
低质余热加热发生器中的工质对，从而产生制冷剂蒸汽，该制冷剂蒸汽进入冷凝器被凝结成制冷剂液体，制冷剂液体然后进入节流阀被减压，然后进入蒸发器蒸发吸热产生制冷效应，最后进入吸收器被吸收，从而完成一个吸收制冷循环。
根据本发明的另一个方面，提供了一种低质余热驱动的高盐废水喷雾蒸发盐水分离全回收方法，其特征在于包括：
使高盐废水进入蒸发室，并被喷雾装置雾化，
使雾化后的高盐废水与热的循环气体进行热交换，使高盐废水中的水分蒸发为水蒸气，
使未蒸发的高盐废水进入浓缩池，经循环泵进入下一循环的喷雾蒸发，
使循环气体在冷凝器中被预热并随后被余热资源加热器加热，
使加热后的循环气体被风机送进蒸发室，与雾状的高盐废水接触和换热，从而使高盐废水中的水分蒸发成水蒸气，
使携带所述水蒸气的循环气体进入冷凝室并在冷凝室内被吸收式制冷中的蒸发器强制冷凝，从而使所述水蒸气凝结为洁净水并落入冷凝室下方的净水收集池，
使从冷凝室出来的循环气体进入除水器，从而被除去循环气体中的洁净水的小水滴，
使从除水器出来的循环气体被吸收式制冷中的冷凝器预热，从而完成一次循环气体循环，
用低质余热首先加热发生器中的工质对，从而产生制冷剂蒸汽，
使所述制冷剂蒸汽进入冷凝器被凝结成制冷剂液体，
使所述制冷剂液体进入节流阀被减压，再进入蒸发器蒸发吸热产生制冷效应，再进入吸收器被吸收，从而完成一个吸收制冷循环。
根据本发明的低质余热驱动的高盐废水喷雾蒸发盐水分离全回收设备和方法具有以下优点：
(1)采用低质余热作为系统热源，将喷雾蒸发和吸收制冷技术耦合，实现了能量与资源的综合利用。
(2)采用喷雾蒸发，避免了传热面传热，进而避免了结垢腐蚀换热管。
(3)操作压力为常压，避免对对压力要求;操作温度40℃～95℃，易于使用低品位热能作为能源;设备装置简单，减少设备投资。
(4)可对高盐废水中淡水资源几乎100%回收，且回收水质高，达蒸馏标准;对其中含盐物质分类回收资源化利用，实现零排放。
