申请日2019.07.02
公开(公告)日2019.09.10
IPC分类号C02F1/04; B01D1/26; B01D1/30
摘要
本发明涉及一种自动化废水三效蒸发浓缩系统，其包括依次相连的进水系统、蒸发系统、冷凝系统、真空系统和冷却系统，蒸发系统包括若干结构相同的蒸发器，且各蒸发器根据位置关系分别为一效蒸发器、二效蒸发器和三效蒸发器，各蒸发器均包括换热器和气液分离器，一效蒸发器中的气液分离器上设置有一级液位感应器，一效蒸发器中，其气液分离器的出料端和换热器的进料端之间设置有一级循环泵，一级循环泵和一效蒸发器换热器的进料端之间设置有二效进料阀，二效进料阀与二效蒸发器中的换热器进料端连接，一级循环泵和二效进料阀均电连接有PLC控制器，PLC控制器与一级液位感应器电连接。本发明具有提高自动化控制程度以实现能耗降低的效果。
权利要求书
1.一种自动化废水三效蒸发浓缩系统，包括依次相连的进水系统(1)、蒸发系统(2)、冷凝系统(3)、真空系统(4)和冷却系统(5)，其特征在于：所述蒸发系统(2)包括若干结构相同的蒸发器(6)，且各所述蒸发器(6)根据位置关系分别为一效蒸发器(21)、二效蒸发器(22)和三效蒸发器(23)，各所述蒸发器(6)均包括换热器(61)和气液分离器(62)，废水从通过进水系统(1)进入至换热器(61)中并在换热器(61)内蒸发浓缩，浓缩后的废水进入至气液分离器(62)中，所述气液分离器(62)中所产生的二次蒸汽通过管道运输至下一级蒸发器(6)中，其特征在于：所述一效蒸发器(21)中的气液分离器(62)上设置有一级液位感应器(211)，所述一效蒸发器(21)中，其气液分离器(62)的出料端和换热器(61)的进料端之间设置有一级循环泵(212)，所述一级循环泵(212)和所述一效蒸发器(21)换热器(61)的进料端之间设置有二效进料阀(213)，所述二效进料阀(213)与二效蒸发器(22)中的换热器(61)进料端连接，所述一级循环泵(212)和二效进料阀(213)均电连接有PLC控制器(7)，所述PLC控制器(7)与一级液位感应器(211)电连接。
2.根据权利要求1所述的一种自动化废水三效蒸发浓缩系统，其特征在于：所述二效蒸发器(22)中的气液分离器(62)上设置有二级液位感应器(221)，所述二效蒸发器(22)中，其气液分离器(62)的出料端和换热器(61)的进料端之间设置有二级循环泵(222)，所述二级循环泵(222)和二效蒸发器(22)中换热器(61)的进料端之间设置有三效进料阀(223)，所述三效进料阀(223)与三效蒸发器(23)中的换热器(61)进料端连接，所述二级液位感应器(221)、二级循环泵(222)和三效进料阀(223)均与PLC控制器(7)电连接。
3.根据权利要求2所述的一种自动化废水三效蒸发浓缩系统，其特征在于：所述三效蒸发器(23)中的气液分离器(62)上设置有三级液位感应器(231)，所述三效蒸发器(23)中，其气液分离器(62)的出料端和换热器(61)的进料端之间设置有三级循环泵(232)，所述三级循环泵(232)和三效蒸发器(23)中换热器(61)的进料端之间设置有出料调节阀(233)，所述三级液位感应器(231)、三级循环泵(232)和出料调节阀(233)均与PLC控制器(7)电连接。
4.根据权利要求3所述的一种自动化废水三效蒸发浓缩系统，其特征在于：所述三级循环泵(232)和出料调节阀(233)之间设置有取样口(234)，所述取样口(234)连接有密度传感仪(235)，所述密度传感仪(235)与PLC控制器(7)电连接，所述出料调节阀(233)沿其出料方向连接有废液增稠器(236)。
5.根据权利要求4所述的一种自动化废水三效蒸发浓缩系统，其特征在于：各所述蒸发器(6)中的换热器(61)上均设置有一级压力传感器(611)，各所述蒸发器(6)中的气液分离器(62)上均设置有二级压力传感器(621)，所述一级压力传感器(611)和二级压力传感器(621)均与PLC控制器(7)电连接。
6.根据权利要求5所述的一种自动化废水三效蒸发浓缩系统，其特征在于：各所述蒸发器(6)中的换热器(61)上均设置有一级温度传感器(612)，各所述蒸发器(6)中的气液分离器(62)上均设置有二级温度传感器(622)，所述一级温度传感器(612)和二级温度传感器(622)均与PLC控制器(7)电连接，所述PLC控制器(7)电连接有图形处理芯片(71)，所述图形处理芯片(71)电连接有显示屏(72)。
7.根据权利要求6所述的一种自动化废水三效蒸发浓缩系统，其特征在于：所述冷凝系统(3)包括冷凝器(31)，各所述蒸发器(6)中的换热器(61)上均设有不凝汽口(613)，各换热器(61)的不凝汽口(613)均与冷凝器(31)上的不凝气收集口(614)连接，各所述蒸发器(6)中的换热器(61)上均设置有冷凝液出口(615)，各换热器(61)的冷凝液出口(615)均与冷凝器(31)上的冷凝液收集口(311)连接，所述冷凝器(31)上设置有与冷凝液收集口(311)连通的冷凝液总出口(312)，所述冷凝液总出口(312)连通有冷凝液收集罐(32)，所述冷凝液收集罐(32)连通有冷凝水泵(33)。
8.根据权利要求7所述的一种自动化废水三效蒸发浓缩系统，其特征在于：所述冷却系统(5)包括相互连接的冷却塔(51)和冷却水泵(52)，所述冷凝器(31)顶部设置有冷却水出口(313)，所述冷却水出口(313)与冷却塔(51)连通，所述冷凝器(31)底部设置有冷却水进口(314)，所述冷却水进口(314)与冷却水泵(52)连通。
9.根据权利要求8所述的一种自动化废水三效蒸发浓缩系统，其特征在于：所述进水系统(1)包括依次连接的废水池(11)、进料泵(12)和一效进料阀(13)，所述废水池(11)与进料泵(12)之间相连的管道上设置有清洗水添加口(14)，所述进料泵(12)与一效进料阀(13)之间设置有初级杂质过滤器(15)。
说明书
一种自动化废水三效蒸发浓缩系统
技术领域
本发明涉及废水蒸发系统，尤其是涉及一种自动化废水三效蒸发浓缩系统。
背景技术
目前，在化工石油和天然气的采集加工等过程中，或者是在日常的生活排污过程中，容易产生大量的高盐废水，高盐废水是指总含盐量至少达到1%的废水，该种废水中含有较多的盐类和有机物等物质，一般的物理过滤方法难以对该种废水进行有效的处理，如果直接排放则非常容易对环境造成污染。
现有技术中，公告号为CN108862438A的中国发明专利公开了一种含盐废水的多效蒸发浓缩系统，包括蒸汽压缩机、多个依次设置的蒸发器，每个蒸发器上设有进液口、出液口、蒸汽输入口和出气口;最前面蒸发器的蒸汽输入口通过管道连通蒸汽压缩机的排出口，最后面蒸发器上的出气口通过管道连通蒸汽压缩机的吸入口及通过凝汽器连通密闭水罐，一真空泵连接通密闭水罐，蒸汽压缩机的吸入口还连通外来蒸汽管道;相邻蒸发器之间，后面蒸发器上的出液口通过管道连通前面蒸发器上的进液口;前面蒸发器上的出气口通过管道连通后面蒸发器上的蒸汽输入口;物料废水进水管连通最后面蒸发器上的进液口，最前面蒸发器上的出液口通过管道连通物料废水进水管并旁通有浓水出水管。本发明节能效果明显，能耗低。
上述现有技术方案存在以下缺陷：在实际使用过程中，该种含盐废水的多效蒸发浓缩系统虽然可以达到较好的废水蒸发浓缩效果，但是其缺少有效的自动化控制方案，废水的流动主要依靠经验来设置固定的阀门开闭时间来实现，导致整个废水处理过程中不可避免地出现能源的浪费，提高了整体的运行成本。
发明内容
本发明的目的是提供一种自动化废水三效蒸发浓缩系统，具有提高自动化控制程度以实现能耗降低的优点。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种自动化废水三效蒸发浓缩系统，包括依次相连的进水系统、蒸发系统、冷凝系统、真空系统和冷却系统，所述蒸发系统包括若干结构相同的蒸发器，且各所述蒸发器根据位置关系分别为一效蒸发器、二效蒸发器和三效蒸发器，各所述蒸发器均包括换热器和气液分离器，废水从通过进水系统进入至气液分离器中，随后废水转运至换热器中并在换热器内蒸发浓缩，浓缩后的废水流入至气液分离器中，所述气液分离器中所产生的二次蒸汽通过管道运输至下一级蒸发器中，所述一效蒸发器中的气液分离器上设置有一级液位感应器，所述一效蒸发器中，其气液分离器的出料端和换热器的进料端之间设置有一级循环泵，所述一级循环泵和所述一效蒸发器换热器的进料端之间设置有二效进料阀，所述二效进料阀与二效蒸发器中的换热器进料端连接，所述一级循环泵和二效进料阀均电连接有PLC控制器，所述PLC控制器与一级液位感应器电连接。
通过采用上述技术方案，在该种自动化废水三效蒸发浓缩系统启动前，先需要将该系统中的冷凝系统、真空系统和冷却系统完全开启，其中，冷凝系统用于实现蒸发浓缩过程中冷凝水的收集和循环回收利用，冷却系统用于实现各设备的循环冷却，真空系统用于实现系统中各设备的内部低压状态以降低蒸发所需温度，并减少蒸发浓缩过程中的废液泄漏。工作人员在确保冷凝系统、真空系统和冷却系统完全开启且正常操作后，打开预先设定好参数的PLC控制器使得整个系统进入自动化运行状态。待处理的废水通过进水系统进入至换热器中得到蒸发浓缩，换热器连通有用于供应蒸汽的蒸汽压缩机，待处理的废水进入至一效蒸发器的气液分离器中，并通过一级循环泵进入至换热器中进行蒸发浓缩，随后进入至一效蒸发器的气液分离器中，一级液位感应器可以感应气液分离器中的液位水平。
在实际的蒸发浓缩过程中，单个蒸发器在单位时间内处理的废水量存在一个高效处理区间，该高效处理区间的两个极限值分别为最高液位和最低液位，最高液位和最低液位的具体数值参数由工作人员根据实际情况调整。当单个蒸发器内的废水量低于最低液位时，单个蒸发器所能处理的废水量远远大于实际废水量，容易导致能源浪费，能耗提高;当单个蒸发器内的废水量高于最高液位时，单个蒸发器所能处理的废水量低于实际废水量，容易导致废水处理不完全，从而使得最终的废水处理效果达不到既定的处理要求。故在废水蒸发浓缩的过程中，各蒸发器中的废水量若能在高效处理区间内达到动态平衡，则能使得废水的蒸发浓缩过程达到能耗水平和废水处理质量之间的平衡。
当一效蒸发器内的液位高度低于最高液位且高于最低液位时，PLC控制器控制进水系统正常运行并使得废水不断流入至换热器中进行蒸发压缩。当一效蒸发器内的液位高度高于最高液位时，PLC控制器控制进水系统关闭并使得系统停止进水，同时，PLC控制器控制二效进料阀开启，使得一效蒸发器中过量的废水进入至二效蒸发器中进行处理。当一效蒸发器内的液位高度低于最低液位时，PLC控制器控制一级循环泵停止工作，从而使得废水停止进入到换热器中，一效蒸发器中的气液分离器内的废水量不断累积，直至其高于最低液位时重新打开一级循环泵，恢复蒸发浓缩工作。
本发明进一步设置为，所述二效蒸发器中的气液分离器上设置有二级液位感应器，所述二效蒸发器中，其气液分离器的出料端和换热器的进料端之间设置有二级循环泵，所述二级循环泵和二效蒸发器中换热器的进料端之间设置有三效进料阀，所述三效进料阀与三效蒸发器中的换热器进料端连接，所述二级液位感应器、二级循环泵和三效进料阀均与PLC控制器电连接。
通过采用上述技术方案，经过一效蒸发器处理的废水从二效进料阀中进入至二效蒸发器的气液分离器中，与一效蒸发器类似，当二级液位感应器内的液位高度低于最高液位且高于最低液位时，PLC控制器控制二效进料阀打开且二级循环泵同时打开，使得二效蒸发器中的废水蒸发浓缩过程正常进行。当二级液位感应器内的液位高度高于最高液位时，PLC控制器控制三效进料阀开启，使得二效蒸发器中过量的废水进入至三效蒸发器中进行处理。当二效蒸发器内的液位高度低于最低液位时，PLC控制器控制二级循环泵停止工作，从而使得废水停止进入到二效蒸发器的换热器中进行蒸发浓缩工作，二效蒸发器中的气液分离器内的废水量不断累积，直至其高于最低液位时重新打开二级循环泵，恢复二效蒸发器的蒸发浓缩工作。
本发明进一步设置为，所述三效蒸发器中的气液分离器上设置有三级液位感应器，所述三效蒸发器中，其气液分离器的出料端和换热器的进料端之间设置有三级循环泵，所述三级循环泵和三效蒸发器中换热器的进料端之间设置有出料调节阀，所述三级液位感应器、三级循环泵和出料调节阀均与PLC控制器电连接。
通过采用上述技术方案，经过一效蒸发器和二效蒸发器处理的废水从三效进料阀中进入至三效蒸发器的气液分离器中，与一效蒸发器和二效蒸发器类似，当三级液位感应器检测到的液位高度低于最高液位且高于最低液位时，PLC控制器控制三效进料阀打开且三级循环泵同时打开，使得三效蒸发器中的废水浓缩蒸发过程正常进行。当三级液位感应器检测到的液位高度高于最高液位时，PLC控制器控制出料调节阀开启，使得三效蒸发器中过量的废水排出。当三效蒸发器内的液位高度低于最低液位时，PLC控制器控制三级循环泵停止工作，使得废水停止进入到三效蒸发器的换热器中进行蒸发浓缩工作，三效蒸发器中的气液分离器内的废水量不断累积，直至其高于最低液位时重新打开三级循环泵，恢复三效蒸发器的蒸发浓缩工作。
本发明进一步设置为，所述三级循环泵和出料调节阀之间设置有取样口，所述取样口连接有密度传感仪，所述密度传感仪与PLC控制器电连接，所述出料调节阀沿其出料方向连接有废液增稠器。
通过采用上述技术方案，密度传感仪可以对在三效蒸发器内循环的废水样品进行密度检测，废水的浓缩程度可以从废水的自身密度直接体现出来，当密度传感仪检测到废水的密度达到规定数值时，密度传感仪向PLC控制器发送信号并控制出料调节阀打开。在实际的操作过程中，密度传感仪和三级液位感应器共同对出料调节阀进行控制，其中，密度传感仪控制出料调节阀的开闭，三级液位感应器控制出料调节阀的流量大小。废液增稠器采用旋液分离的方式，将已处理的废液中的固液物质迅速分离，并将液体和残渣分别排出。
本发明进一步设置为，各所述蒸发器中的换热器上均设置有一级压力传感器，各所述蒸发器中的气液分离器上均设置有二级压力传感器，所述一级压力传感器和二级压力传感器均与PLC控制器电连接。
通过采用上述技术方案，一级压力传感器和二级压力传感器分别对各蒸发器内部的压力进行实时监控，并将压力数据信号实时传递至PLC控制器中记录保存，使得工作人员可随时了解各蒸发器的实际工作情况。
本发明进一步设置为，各所述蒸发器中的换热器上均设置有一级温度传感器，各所述蒸发器中的气液分离器上均设置有二级温度传感器，所述一级温度传感器和二级温度传感器均与PLC控制器电连接，所述PLC控制器电连接有图形处理芯片，所述图形处理芯片电连接有显示屏。
通过采用上述技术方案，一级温度传感器和二级温度传感器分别对各蒸发器内部的温度进行实时监控，并将温度数据信号实时传递至PLC控制器中记录保存。同时，PLC控制器连接有图形处理芯片，图形处理芯片可以将各一级压力传感器、二级压力传感器、一级温度传感器和二级温度传感器所记录的数据绘制成与时间关联的曲线图，并将图像实时传递至显示屏上进行显示，从而使得工作人员可以对各蒸发器的实际工作情况进行直观且即时的监控，从而能快速发现该系统在对废水的蒸发浓缩过程中所产生的问题，并及时进行调整，从而使得该系统持续稳定的运行。
本发明进一步设置为，所述冷凝系统包括冷凝器，各所述蒸发器中的换热器上均设有不凝汽口，各换热器的不凝汽口均与冷凝器上的不凝气收集口连接，各所述蒸发器中的换热器上均设置有冷凝液出口，各换热器的冷凝液出口均与冷凝器上的冷凝液收集口连接，所述冷凝器上设置有与冷凝液收集口连通的冷凝液总出口，所述冷凝液总出口连通有冷凝液收集罐，所述冷凝液收集罐连通有冷凝水泵。
通过采用上述技术方案，各蒸发器工作过程中所产生的冷凝水统一收集至冷凝液收集罐中，冷凝水泵可以将冷凝液收集罐中的冷凝水统一运输至其他设备中进行回收利用，一方面可以节约水资源，另一方面可以提高系统内部的密封性。各蒸发器在实际工作的过程中，无法对蒸汽进行完全利用，无法被完全利用的蒸汽从各不凝气口中排出并在冷凝器的不凝气收集口中汇聚，各蒸发器中无法被完全利用的蒸汽在冷凝器中集中冷凝并收集。
本发明进一步设置为，所述冷却系统包括相互连接的冷却塔和冷却水泵，所述冷凝器顶部设置有冷却水出口，所述冷却水出口与冷却塔连通，所述冷凝器底部设置有冷却水进口，所述冷却水进口与冷却水泵连通。
通过采用上述技术方案，冷却水泵将冷却水源源不断地从底至顶注入冷凝器中并不断在冷凝器中循环，从冷却水出口中流出的冷却液为换热后的升温冷却液，升温后的冷却液在冷却塔中回复至低温状态再从冷却水进口中流入，以使得冷凝器中的冷凝过程长时间正常进行。
本发明进一步设置为，所述进水系统包括依次连接的废水池、进料泵和一效进料阀，所述废水池与进料泵之间相连的管道上设置有清洗水添加口，所述进料泵与一效进料阀之间设置有初级杂质过滤器。
通过采用上述技术方案，废水池中的废水没有经过任何的处理，其本身的杂质较多，且其自身浓度有可能过高，从而使得蒸发器对其蒸发浓缩的效果不佳。清洗水添加口的设置一方面可以调整废水的浓度，使其更便于处理。同时，工作人员可以在清洗水添加口处混合添加辅助剂，使得废水中的一些可溶性杂质沉淀。初级杂质过滤器可以对废水中的不可溶杂质进行初级的物理过滤，从而有效提高后续过程中的废水处理质量。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1.通过一级液位感应器、二级液位感应器、三级液位感应器和PLC控制器的设置，能够起到提高系统运行自动化程度、减少能耗并提高蒸发浓缩质量的效果;
2.通过密度传感仪和废液增稠器的设置，能够起到提高系统自动化运行程度并提高蒸发浓缩质量的效果;
3.通过图形处理芯片和显示屏的设置，能够起到令工作人员直观了解到各蒸发器实时运行情况的效果。
