公布日：2022.03.18
申请日：2021.10.19
分类号：C02F1/04(2006.01)I;C02F103/18(2006.01)N
摘要
本发明公开了一种新型的脱硫废水蒸发结晶工艺及设备，其利用压缩式热泵的工作原理，回收二次蒸汽降温冷凝过程释放的显热和潜热以及低压蒸汽冷凝水降温释放的显热，加热进入系统的脱硫废水，大幅节约了蒸发浓缩过程中所消耗的热量。制冷剂在上述系统中形成闭式循环；脱硫废水先进入分离器，后经强制循环泵送入加热器升温，再进入分离器蒸发；产生的二次蒸汽先进入冷凝器降温冷凝，再进入冷凝水罐；浓缩后的脱硫废水经强制循环泵再次送入加热器，实现强制循环蒸发，达到目标浓缩倍率后，经浓水管线送往下游装置。本发明采用低温热泵蒸发技术对脱硫废水进行浓缩减量，最大限度地回收二次蒸汽以及蒸汽冷凝水的余热，提高了能源利用效率。
权利要求书
1.一种新型的脱硫废水蒸发结晶工艺，其特征在于，包括以下步骤：1)脱硫废水先通过废水进料泵(1)进入分离器(2)，后经强制循环泵(3)送入加热器(4)中升温吸收热量，再进入分离器(2)蒸发；在分离器(2)中浓缩后的脱硫废水经强制循环泵(3)再次送入加热器(4)；2)脱硫废水在分离器(2)蒸发产生的二次蒸汽在冷凝器(5)中与制冷剂液体间壁换热，实现降温冷凝形成二次蒸汽冷凝水，进入冷凝水罐(6)；3)制冷剂在冷凝器(5)、蒸汽冷凝水余热回收器(14)、气液分离器(9)、压缩机(10)、加热器(4)、储液器(11)、过滤器(12)、节流阀(13)之间形成闭式循环：其中，液体制冷剂在冷凝器(5)中蒸发吸收大量的热，使二次蒸汽降温冷凝，制冷剂蒸汽在加热器(4)中冷凝释放大量的热，使脱硫废水升温；气态制冷剂经过气液分离器(9)后进入压缩机(10)，经压缩后压力和温度升高，之后进入加热器(4)放热冷凝为液态，使加热器(4)中脱硫废水升温，液态制冷剂经储液器(11)、过滤器(12)和节流阀(13)后回到冷凝器(5)，在冷凝器(5)中吸热汽化，完成制冷剂循环。
2.根据权利要求1所述的新型的脱硫废水蒸发结晶工艺，其特征在于，所述步骤1)中脱硫废水在加热器(4)中与制冷剂蒸汽间壁换热实现升温，升温后进入分离器(2)蒸发。
3.根据权利要求1所述的新型的脱硫废水蒸发结晶工艺，其特征在于，所述步骤2)的二次蒸汽冷凝水进入冷凝水罐(6)后，不凝气体和冷凝水分别通过真空泵(7)、冷凝水泵(8)泵出。
4.根据权利要求1所述的新型的脱硫废水蒸发结晶工艺，其特征在于，所述加热器(4)采用多通道换热器，脱硫废水蒸发结晶所需热量不足部分采用低压蒸汽补充，通过调节低压蒸汽的用量来调整脱硫废水不同的目标浓缩倍率。
5.一种实现如权利要求1所述工艺的新型的脱硫废水蒸发结晶设备，其特征在于，包括废水进料泵(1)、分离器(2)、强制循环泵(3)、加热器(4)、冷凝器(5)、冷凝水罐(6)、气液分离器(9)、压缩机(10)、储液器(11)、过滤器(12)、节流阀(13)、蒸汽冷凝水余热回收器(14)，所述废水进料泵(1)输出端连接分离器(2)第一废水输入端，所述分离器(2)的废水输出端通过强制循环泵(3)连接加热器(4)废水输入端，所述加热器(4)的废水输出端连接分离器(2)的第二废水输入端，所述分离器(2)的气相输出端连接冷凝器(5)气相输入端，所述冷凝器(5)液相输出端连接冷凝水罐(6)；所述冷凝器(5)的制冷剂气相输出端连接蒸汽冷凝水余热回收器(14)，所述蒸汽冷凝水余热回收器(14)、气液分离器(9)、压缩机(10)依次连接，所述压缩机(10)输出端连接所述加热器(4)的制冷剂气相输入端，所述加热器(4)的制冷剂液相输出端依次通过储液器(11)、过滤器(12)、节流阀(13)连接所述冷凝器(5)的制冷剂液相输入端。
6.根据权利要求5所述新型的脱硫废水蒸发结晶设备，其特征在于，所述加热器(4)还连接蒸汽冷凝水余热回收器(14)。
7.根据权利要求5所述新型的脱硫废水蒸发结晶设备，其特征在于，所述加热器(4)还设置低压蒸汽补充端，所述低压蒸汽补充端连接低压蒸汽设备输出端。
8.根据权利要求5所述新型的脱硫废水蒸发结晶设备，其特征在于，所述冷凝水罐(6)输出端连接真空泵(7)、冷凝水泵(8)。
9.根据权利要求5所述新型的脱硫废水蒸发结晶设备，其特征在于，所述加热器(4)采用列管式换热器，所述加热器(4)的换热管材质采用2205、2507钢材。
10.根据权利要求5所述新型的脱硫废水蒸发结晶设备，其特征在于，所述冷凝器(5)采用列管式换热器，所述蒸汽冷凝水余热回收器(14)采用板式换热器，所述冷凝器(5)、蒸汽冷凝水余热回收器(14)的换热管材质均采用304、316不锈钢。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种新型的脱硫废水蒸发结晶工艺及设备，利用压缩式热泵工作原理，回收二次蒸汽降温冷凝过程释放的显热和潜热以及低压蒸汽冷凝水降温释放的显热，加热进入系统的脱硫废水，大幅节约了蒸发浓缩过程中所消耗的热量，实现脱硫废水高浓缩倍率下的浓缩减量，采用低温热泵蒸发技术可最大限度地回收二次蒸汽以及蒸汽冷凝水的余热，提高了能源利用效率。
为解决上述技术问题，本发明的实施例提供如下技术方案：
一种新型的脱硫废水蒸发结晶工艺，包括以下步骤：
1)脱硫废水先通过废水进料泵进入分离器，后经强制循环泵送入加热器中升温吸收热量，再进入分离器蒸发；在分离器中浓缩后的脱硫废水经强制循环泵再次送入加热器；
2)脱硫废水在分离器蒸发产生的二次蒸汽在冷凝器中与制冷剂液体间壁换热，实现降温冷凝形成二次蒸汽冷凝水，进入冷凝水罐；
3)制冷剂在冷凝器、蒸汽冷凝水余热回收器、气液分离器、压缩机、加热器、储液器、过滤器、节流阀之间形成闭式循环：
其中，液体制冷剂在冷凝器中蒸发吸收大量的热，使二次蒸汽降温冷凝，制冷剂蒸汽在加热器中冷凝释放大量的热，使脱硫废水升温；
气态制冷剂经过气液分离器后进入压缩机，经压缩后压力和温度升高，之后进入加热器放热冷凝为液态，使加热器中脱硫废水升温，液态制冷剂经储液器、过滤器和节流阀后回到冷凝器，在冷凝器中吸热汽化，完成制冷剂循环。
优选的，所述步骤1)中脱硫废水在加热器中与制冷剂蒸汽间壁换热实现升温，升温后进入分离器蒸发。
优选的，所述步骤2)的二次蒸汽冷凝水进入冷凝水罐后，不凝气体和冷凝水分别通过真空泵、冷凝水泵泵出。
优选的，所述加热器采用多通道换热器，脱硫废水蒸发结晶所需热量不足部分采用低压蒸汽补充，通过调节低压蒸汽的用量来调整脱硫废水不同的目标浓缩倍率。
本发明还提供种一种新型的脱硫废水蒸发结晶设备，包括废水进料泵、分离器、强制循环泵、加热器、冷凝器、冷凝水罐、气液分离器、压缩机、储液器、过滤器、节流阀、蒸汽冷凝水余热回收器，所述废水进料泵输出端连接分离器第一废水输入端，所述分离器的废水输出端通过强制循环泵连接加热器废水输入端，所述加热器的废水输出端连接分离器的第二废水输入端，所述分离器的气相输出端连接冷凝器气相输入端，所述冷凝器液相输出端连接冷凝水罐；
所述冷凝器的制冷剂气相输出端连接蒸汽冷凝水余热回收器，所述蒸汽冷凝水余热回收器、气液分离器、压缩机依次连接，所述压缩机输出端连接所述加热器的制冷剂气相输入端，所述加热器的制冷剂液相输出端依次通过储液器、过滤器、节流阀连接所述冷凝器的制冷剂液相输入端。
优选的，所述加热器还连接蒸汽冷凝水余热回收器。
优选的，所述加热器还设置低压蒸汽补充端，所述低压蒸汽补充端连接低压蒸汽设备输出端。
优选的，所述冷凝水罐输出端连接真空泵、冷凝水泵。
优选的，所述加热器采用列管式换热器，所述加热器的换热管材质采用2205、2507钢材。
优选的，所述冷凝器采用列管式换热器，所述蒸汽冷凝水余热回收器采用板式换热器，所述冷凝器、蒸汽冷凝水余热回收器的换热管材质均采用304、316不锈钢。
本发明的上述技术方案的有益效果如下：
a、本工艺采用低温热泵蒸发技术，最大限度地回收二次蒸汽以及低压蒸汽冷凝水的余热，提高了能源利用效率；
b、回收的二次蒸汽冷凝水可作为脱硫工艺水补水，减少脱硫系统总体水耗；
c、加热器采用多通道换热器，脱硫废水蒸发浓缩所需热量不足部分采用低压蒸汽补充；
d、可通过调节低压蒸汽的用量实现脱硫废水不同的目标浓缩倍率，最大限度地提升脱硫废水蒸发结晶工艺的技术经济性和可调性；
e、采用强制循环蒸发工艺，可有效地防止脱硫废水蒸发浓缩过程中的结垢问题；
f、加热器换热管材质采用2205、2507或其它更高等级的耐腐蚀钢材，可有效抑制脱硫废水氯离子腐蚀。
（发明人：周印羲;吴宝刚;霍玉涛;于普法;赵宏彬;於华）
