申请日2017.09.08
公开(公告)日2017.11.14
IPC分类号C02F9/10; C02F103/08
摘要
一体式重力流多级连续闪蒸海水淡化及工业废水处理系统。现有利用多级闪蒸进行海水淡化以及工业废水处理设备结构复杂、耗能高且占地面积大，存在操作过程复杂、驱动能耗高、无法彻底解决换热器内结晶堵塞的弊端。本发明中一体式重力流多效蒸发器入口与热源换热器的海水侧出口或工业废水侧出口相连接，一体式重力流多效蒸发器出口与冷却塔入口相连接，蓄水池与冷凝换热器水侧入口相连接，冷凝换热器水侧出口与热源换热器的海水侧出口或工业废水侧入口相连接，一体式重力流多效蒸发器各级分别与对应冷凝换热器汽侧入口相连接，冷凝换热器汽侧出口汇总后连接至冷凝水箱，冷凝换热器和冷凝水箱间设有真空装置。本发明用于水处理过程中。
权利要求书
1.一体式重力流多级连续闪蒸海水淡化及工业废水处理系统，其特征在于：它包括热源换热器(1)、一体式重力流多效真空相变换热器(2)、固液分离系统(3)，一体式重力流多效真空相变换热器(2)包括一体式重力流多效蒸发器(2-1)、冷凝换热器(2-2)、冷凝水箱(2-3)以及真空装置(2-4);固液分离系统(3)包括冷却塔(3-1)、凉水池(3-2)、固液分离装置(3-3)和浓缩液蓄水池(3-4);
所述的一体式重力流多效蒸发器(2-1)入口与热源换热器(1)的海水侧出口或工业废水侧出口相连接，一体式重力流多效蒸发器(2-1)出口与冷却塔(3-1)入口相连接，冷却塔(3-1)出口与凉水池(3-2)相连接，凉水池(3-2)与固液分离装置(3-3)入口相连接，固液分离装置(3-3)入口与蓄水池(3-4)相连接，蓄水池(3-4)与冷凝换热器(2-2)水侧入口相连接，冷凝换热器(2-2)水侧出口与热源换热器(1)的海水侧出口或工业废水侧入口相连接，一体式重力流多效蒸发器(2-1)各级分别与对应冷凝换热器(2-2)汽侧入口相连接，冷凝换热器(2-2)汽侧出口汇总后连接至冷凝水箱(2-3)，冷凝换热器(2-2)和冷凝水箱(2-3)之间设置有真空装置(2-4)。
2.根据权利要求1所述的一体式重力流多级连续闪蒸海水淡化及工业废水处理系统，其特征在于：一体式重力流多效真空相变换热器(2)的一体式重力流多效蒸发器(2-1)采用纵向连续闪蒸方式，其结构为一台蒸发器内通过多个节流装置分为多个独立的空间。
3.根据权利要求1所述的一体式重力流多级连续闪蒸海水淡化及工业废水处理系统，其特征在于：热源换热器(1)的入口连接有驱动热源(4)，驱动热源(4)来源于高温工业废水，一体式重力流多效真空相变换热器(2)从高温工业废水中提取热量作为驱动热源(4)。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的一体式重力流多级连续闪蒸海水淡化及工业废水处理系统，其特征在于：一体式重力流多效真空相变换热器(2)的冷凝换热器(2-2)采用多级串连方式，其为管壳式换热器、板式换热器、宽通道式换热器或螺旋板式换热器。
5.根据权利要求4所述的一体式重力流多级连续闪蒸海水淡化及工业废水处理系统，其特征在于：一体式重力流多效真空相变换热器(2)的一体式重力流多效蒸发器(2-1)出水温度取值范围为35℃至45℃。
6.根据权利要求1或5所述的一体式重力流多级连续闪蒸海水淡化及工业废水处理系统，其特征在于：固液分离系统(3)中固液分离装置(3-3)包括过滤器、底滤池和压滤机。
说明书
一体式重力流多级连续闪蒸海水淡化及工业污水处理系统
技术领域
本发明涉及化工及能源等领域，具体涉及多级闪蒸技术,是一种利用该技术进行海水淡化及工业废水处理的系统。
背景技术
多级闪蒸MSF是多级闪急蒸馏法的简称。多级闪蒸是一种在20世纪50年代发展起来的海水淡化法，它是针对多效蒸发结垢较严重的缺点而发展起来的，具有设备简单可靠、防垢性能好、易于大型化、操作弹性大以及可利用低位热能和废热等优点。因此一经问世就很快得到应用和发展。多级闪蒸法不仅用于海水淡化，而且已广泛用于火力发电厂、石油化工厂的锅炉供水、工业废水和矿井苦咸水的处理与回收，以及印染工业、造纸工业废碱液的回收。
现有多级闪蒸设备结构复杂、耗能高、占地面积大，例如CN2015106963534公开了一种工业废水多效蒸发浓缩装置及方法，其所处理的工业废水需要经过热源加热到一定高温才能够进行处理过程，加热步骤耗费能源，同时该方案在实际运行过程中存在操作过程复杂、驱动能耗高、无法彻底解决换热器内结晶等问题。
发明内容
本发明是为了解决现有海水淡化以及工业废水处理过程中，操作过程复杂、驱动能耗高、无法彻底解决换热器内结晶堵塞的弊端，本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：
一体式重力流多级连续闪蒸海水淡化及工业废水处理系统，它包括热源换热器、一体式重力流多效真空相变换热器、固液分离系统，一体式重力流多效真空相变换热器包括一体式重力流多效蒸发器、冷凝换热器、冷凝水箱以及真空装置;固液分离系统包括冷却塔、凉水池、固液分离装置和浓缩液蓄水池;
所述的一体式重力流多效蒸发器入口与热源换热器的海水侧出口或工业废水侧出口相连接，一体式重力流多效蒸发器出口与冷却塔入口相连接，冷却塔出口与凉水池相连接，凉水池与固液分离装置入口相连接，固液分离装置入口与蓄水池相连接，蓄水池与冷凝换热器水侧入口相连接，冷凝换热器水侧出口与热源换热器的海水侧出口或工业废水侧入口相连接，一体式重力流多效蒸发器各级分别与对应冷凝换热器汽侧入口相连接，冷凝换热器汽侧出口汇总后连接至冷凝水箱，冷凝换热器和冷凝水箱之间设置有真空装置。
一体式重力流多级连续闪蒸海水淡化及工业废水处理系统，作为优选方案：一体式重力流多效真空相变换热器的一体式重力流多效蒸发器采用纵向连续闪蒸方式，其结构为一台蒸发器内通过多个节流装置分为多个独立的空间。
一体式重力流多级连续闪蒸海水淡化及工业废水处理系统，作为优选方案：热源换热器的入口连接有驱动热源，驱动热源来源于高温工业废水，一体式重力流多效真空相变换热器从高温工业废水中提取热量作为驱动热源。
一体式重力流多级连续闪蒸海水淡化及工业废水处理系统，作为优选方案：一体式重力流多效真空相变换热器的冷凝换热器采用多级串连方式，其为管壳式换热器、板式换热器、宽通道式换热器或螺旋板式换热器。
一体式重力流多级连续闪蒸海水淡化及工业废水处理系统，作为优选方案：一体式重力流多效真空相变换热器的一体式重力流多效蒸发器出水温度取值范围为35℃至45℃。
一体式重力流多级连续闪蒸海水淡化及工业废水处理系统，作为优选方案：固液分离系统中固液分离装置包括过滤器、底滤池和压滤机。
本发明具有以下有益效果：
1、本发明的热源品质要求低，可采用高温工业废水、烟气、乏汽等工业余热、废热替代常规热源进行驱动，节省能源。
2、本发明的一体式重力流多效真空相变换热器采用纵向分布连续多级闪蒸技术，利用液体自身重力、温度进行连续多级闪蒸，一体式重力流一体式重力流多效蒸发器出口仅需配置一台退水泵，冷凝换热器入口仅需配置一台供水泵，相对传统多级闪蒸技术同等工况下可节省80%占地面积，同时也减少了水泵数量及运行能耗。
3、本发明通过一体式重力流多效真空相变换热器的一体式重力流一体式重力流多效蒸发器与冷凝换热器之间相互配合有效简化了组装步骤，降低组装难度。
4、本发明没有外排，通过水流逐级吸热升温的工作过程和水流逐级闪蒸浓缩降温的工作过程相互配合形成零排放废水的往复循环过程。循环过程中水流最终从一体式重力流多效真空相变换热器的一体式重力流一体式重力流多效蒸发器出口流出进入冷却塔，经固液分离后与工业废水混合后通入一体式重力流多效真空相变换热器的冷凝换热器水侧入口中，形成完整的水处理过程。
5、本发明适用范围广泛，能够适用于海水淡化过程或工业废水的浓缩处理过程，此外本发明还能够单独提取热量用于供热、低加补热。
6、本发明中水流逐级吸热升温的工作过程和水流逐级闪蒸冷却的工作过程相互配合有效实现往复循环式的处理过程。水流逐级加热的工作过程有效实现工业废水的提热过程，水流逐级冷却的工作过程通过闪蒸方法有效实现工业废水的浓缩过程。两个过程各自独立进行。其中提热过程为升温过程，各个换热器无结晶物产生，降温过程通过控制一体式重力流一体式重力流多效蒸发器出口温度，保证工业废水的结晶物均在冷却塔冷却过程中析出，而在换热器内的循环过程均为非饱和溶液，从而有效避免结晶物堵塞换热器。有效保证本发明的水处理性能长期可靠，同时还能够延长本发明的使用寿命。