水平-豎直管降膜多效蒸發(fā)高鹽廢水處理系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種適用于對石油化工、造紙、有色金屬、煤礦、油田等行業(yè)排放的鹽度高、難降解、毒性大、成分復(fù)雜的工業(yè)廢水進行處理的低能耗的水平-豎直管降膜多效蒸發(fā)高鹽廢水處理系統(tǒng)，由多效豎管降膜蒸發(fā)器和多效水平管降膜蒸發(fā)器組成，所述多效豎管降膜蒸發(fā)器中的末效蒸汽出口與多效水平管降膜蒸發(fā)器中的第一效蒸汽入口相接，所述多效水平管降膜蒸發(fā)器中的末效廢水出口與多效豎管降膜蒸發(fā)器中的每一效的入料口相接。
【專利說明】水平-豎直管降膜多效蒸發(fā)高鹽廢水處理系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種高鹽廢水處理系統(tǒng)，尤其是一種適用于對石油化工、造紙、有色金屬、煤礦、油田等行業(yè)排放的鹽度高、難降解、毒性大、成分復(fù)雜的工業(yè)廢水進行處理的低能耗的水平-豎直管降膜多效蒸發(fā)高鹽廢水處理系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，對于工業(yè)廢水的處理方法有混凝法、膜法、生化法及多效蒸發(fā)法等，多效蒸發(fā)法相對其它方法具有運行條件要求低、運行穩(wěn)定的特點，并能使廢水得到有效綜合利用，具有顯著的經(jīng)濟效益和環(huán)境效益。多效蒸發(fā)法所用廢水處理裝置是由多個蒸發(fā)/冷凝器組成，前一效蒸發(fā)/冷凝器產(chǎn)生的二次蒸汽作為下一效蒸發(fā)/冷凝器的熱源，同時廢水作為蒸汽冷凝的冷卻劑?，F(xiàn)有的多效蒸發(fā)廢水處理裝置一般采用豎管降膜蒸發(fā)器或水平管降膜蒸發(fā)器。在豎管降膜蒸發(fā)器中，廢水由設(shè)備上部進入管箱，通過分液器流入管內(nèi)，沿著管子內(nèi)壁均勻向下流動，受管外蒸汽的加熱作用，部分廢水蒸發(fā)，所產(chǎn)生的蒸汽在上管箱或下管箱蒸汽匯集后進入下一效蒸發(fā)器；水平管降膜蒸發(fā)器中設(shè)置有水平管束，熱源從水平管內(nèi)流過，廢水被均勻地噴淋在水平管束上，在管外形成降膜流動，同時受熱蒸發(fā)，所產(chǎn)生的蒸汽匯集后進入下一效蒸發(fā)器。
[0003]豎管降膜蒸發(fā)器受傳熱機理和蒸發(fā)強度的限制，單效蒸發(fā)器內(nèi)的溫度差要不小于12°C，造成系統(tǒng)所需的加熱蒸汽壓力和溫度參數(shù)高；同時為有效控制廢水中結(jié)垢和腐蝕的發(fā)生，還要控制第一效蒸發(fā)器中的蒸發(fā)溫度。這樣使得豎管降膜多效蒸發(fā)系統(tǒng)的蒸發(fā)器效數(shù)一般最多為3效，加熱蒸汽的熱量循環(huán)利用次數(shù)有限，因此現(xiàn)有豎管降膜蒸發(fā)器存在著能耗成本高的問題。
[0004]水平管降膜蒸發(fā)是小溫差、小流量條件下的高效相變換熱技術(shù)，基本可以實現(xiàn)在50-65°C的溫差范圍內(nèi)布置多個蒸發(fā)器。由于廢水物性一沸點升高會隨廢水濃度的升高而顯著增加(例如濃度3.5%、溫度為65°C海水沸點升高為0.4°C，濃度10%和同樣溫度的廢水沸點升高為1.2°C)，沸點升高的增加要求水平管內(nèi)外的傳熱效率相應(yīng)增大。然而，現(xiàn)有水平管降膜蒸發(fā)器的水平管均為單流程(長度較長)且出口與入口在同一水平線上，導(dǎo)致水平管內(nèi)的冷凝液膜增厚，明顯降低傳熱效率。為此，目前水平管降膜蒸發(fā)器主要用于濃度為3~4%的海水淡化，而不適用于對石油化工、造紙、有色金屬、煤礦、油田等行業(yè)排放的鹽度高(濃度為8~12%)、難降解、毒性大、成分復(fù)雜的工業(yè)廢水進行處理。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明是為了解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的上述技術(shù)問題，提供一種適用于對石油化工、造紙、有色金屬、煤礦、油田等行業(yè)排放的鹽度高、難降解、毒性大、成分復(fù)雜的工業(yè)廢水進行處理的低能耗的水平-豎直管降膜多效蒸發(fā)高鹽廢水處理系統(tǒng)。
[0006]本發(fā)明的技術(shù)解決方案是:一種水平-豎直管降膜多效蒸發(fā)高鹽廢水處理系統(tǒng)，其特征在于:由多效豎管降膜蒸發(fā)器和多效水平管降膜蒸發(fā)器組成，所述多效豎管降膜蒸發(fā)器中的末效蒸汽出口與多效水平管降膜蒸發(fā)器中的第一效蒸汽入口相接，所述多效水平管降膜蒸發(fā)器中的末效廢水出口與多效豎管降膜蒸發(fā)器中的每一效的入料口相接。
[0007]所述多效水平管降膜蒸發(fā)器的每一效水平管降膜蒸發(fā)器均設(shè)有殼體，所述殼體的橫向一端有蒸汽入口，另一端有二次蒸汽出口，在所述殼體內(nèi)設(shè)有與殼體相接的全封閉豎直擋板和豎直固定板，全封閉豎直擋板和豎直固定板構(gòu)成蒸發(fā)室，全封閉豎直擋板位于蒸汽入口一側(cè)，豎直固定板上設(shè)有二次蒸汽通道口；所述蒸發(fā)室內(nèi)上端設(shè)有廢水噴淋管，所述蒸發(fā)室內(nèi)設(shè)有貫穿蒸發(fā)室的蒸汽第一流程管、蒸汽第二流程管及蒸汽第三流程管，蒸汽第一流程管、蒸汽第二流程管及蒸汽第三流程管的出口向下傾斜3°設(shè)置，所述蒸發(fā)室底部設(shè)有廢水出口 ；在豎直固定板外側(cè)設(shè)有第一汽液分離室及第三汽液分離室，蒸汽第一流程管管口及蒸汽第二流程管管口置于第一汽液分離室內(nèi)，蒸汽第三流程管管口置于第三汽液分離室內(nèi)，第一汽液分離室底部有第一蒸餾水出口，第三汽液分離室底部設(shè)有置于第一汽液分離室內(nèi)的第一水封；在全封閉豎直擋板外側(cè)設(shè)有第二汽液分離室，蒸汽第二流程管及蒸汽第三流程管的另一端管口置于第二汽液分離室內(nèi)，第二汽液分離室的底部有第二水封，在第二水封下面的殼體上有第二蒸餾水出口。
[0008]所述蒸發(fā)室還設(shè)有兩端分別與全封閉豎直擋板和豎直固定板相接、上邊與殼體相接的軸向隔板，軸向隔板下邊與殼體之間水平設(shè)置有捕沫板，軸向隔板、殼體及捕沫板與二次蒸汽通道口構(gòu)成二次蒸汽通道。
[0009]本發(fā)明所處理的廢水在水平管降膜蒸發(fā)器中被蒸發(fā)濃縮后又進入豎管降膜蒸發(fā)器，可大幅度減少豎管降膜蒸 發(fā)器內(nèi)進行蒸發(fā)結(jié)晶的廢水量，有效降低了豎管降膜蒸發(fā)器消耗的高溫高壓蒸汽量，經(jīng)過豎管降膜多效蒸發(fā)器的廢熱又輸送至水平管降膜多效蒸發(fā)器內(nèi)加以利用，提高了能量的利用效率。特別是對水平管降膜蒸發(fā)器的管束結(jié)構(gòu)采用三流程布置，可以有效減少傳熱管長度，使得水平管內(nèi)的冷凝液及時排出，減少管內(nèi)液膜的厚度；改變水平管傾斜角，使得水平管蒸汽進口側(cè)比出口側(cè)略高，積聚在管內(nèi)側(cè)的冷凝液在重力的作用下加速向蒸汽出口側(cè)流動，而過快的冷凝液流速會增加管內(nèi)液膜的厚度，因此水平管進出口兩側(cè)傾斜角為3°，能最大程度降低管內(nèi)液膜厚度，實現(xiàn)管內(nèi)傳熱過程的最優(yōu)化。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1是本發(fā)明實施例1的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0011]圖2是本發(fā)明實施例2的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]圖3是圖2的A-A視圖。
[0013]圖4是圖2的B-B視圖。
【具體實施方式】
[0014]實施例1:
如圖1所示:由兩效豎管降膜蒸發(fā)器和三效水平管降膜蒸發(fā)器組成，兩效豎管降膜蒸發(fā)器和三效水平管降膜蒸發(fā)器均與現(xiàn)有技術(shù)相同，兩效豎管降膜蒸發(fā)器采用逆流串聯(lián)流程，三效水平管降膜蒸發(fā)器，采用順流并聯(lián)流程。兩效豎管降膜蒸發(fā)器有高壓蒸汽入口 25、出料口 26、末效蒸汽出口 1、每一效的入料口 4及蒸餾水出口 27，三效水平管降膜蒸發(fā)器有第一效蒸汽入口 2、末效廢水出口 3、廢水進口 28、冷凝器29等。與現(xiàn)有技術(shù)所不同的是兩效豎管降膜蒸發(fā)器中的末效蒸汽出口I與三效水平管降膜蒸發(fā)器中的第一效蒸汽入口2相接，三效水平管降膜蒸發(fā)器中的末效廢水出口 3與多效豎管降膜蒸發(fā)器中的每一效的入料口 4相接。
[0015]工作過程:
高壓蒸汽從高壓蒸汽入口 25進入兩效豎管降膜蒸發(fā)器的第一效，經(jīng)過豎管降膜蒸發(fā)器的第二效，第二效豎管降膜蒸發(fā)器所產(chǎn)生的二次蒸汽作為加熱蒸汽從三效水平管降膜蒸發(fā)器中的第一效蒸汽入口 2進入三效水平管降膜蒸發(fā)器中的第一效；之后與現(xiàn)有技術(shù)相同，需要處理的廢水通過冷凝器29進入三效水平管降膜蒸發(fā)器的每一效中，三效水平管降膜蒸發(fā)器中的第一效所產(chǎn)生的二次蒸汽進入第二效……第三效；三效水平管降膜蒸發(fā)器中每一效所產(chǎn)生的蒸餾水經(jīng)過閃蒸罐，再經(jīng)過冷凝器29匯集至冷凝水池30，濃縮廢水從三效水平管降膜蒸發(fā)器中的末效廢水出口 3進入兩效豎管降膜蒸發(fā)器中的每一效的入料口 4，在豎管降膜蒸發(fā)器中的每一效中繼續(xù)進行處理，所產(chǎn)生的冷凝水也從蒸餾水出口 27匯集至冷凝水池30中，廢料從出料口 26排出。
[0016]實施例2:
基本結(jié)構(gòu)同實施例1，三效水平管降膜蒸發(fā)器的每一效水平管降膜蒸發(fā)器均設(shè)有殼體
5,殼體5的橫向一端有蒸汽入口 2,另一端有二次蒸汽出口 6,與實施例1所不同的是在殼體5內(nèi)設(shè)有與殼體5相接的全封閉豎直擋板7和豎直固定板8，全封閉豎直擋板7和豎直固定板8構(gòu)成蒸發(fā)室9，全封閉豎直擋板7位于蒸汽入口 2 —側(cè)，豎直固定板8上設(shè)有二次蒸汽通道口 10 ;蒸發(fā)室9內(nèi)上端設(shè)有廢水噴淋管11，所述蒸發(fā)室9內(nèi)設(shè)有貫穿蒸發(fā)室9的蒸汽第一流程管12、蒸汽第二流程管13及蒸汽第三流程管14，蒸汽第一流程管12、蒸汽第二流程管13及蒸汽第三流程管14的出口向下傾斜3°設(shè)置，蒸發(fā)室9底部設(shè)有廢水出口 3 ;在豎直固定板8外側(cè)設(shè)有第一汽液分離室15及第三汽液分離室16，蒸汽第一流程管12管口及蒸汽第二流程管13管口置于第一汽液分離室15內(nèi)，蒸汽第三流程管14管口置于第三汽液分離室16內(nèi)，第一汽液分離室15底部有第一蒸餾水出口 17，第三汽液分離室16底部設(shè)有置于第一汽液分離室15內(nèi)的第一水封18 ;在全封閉豎直擋板7外側(cè)設(shè)有第二汽液分離室19，蒸汽第二流程管13及蒸汽第三流程管14的另一端管口置于第二汽液分離室19內(nèi)，第二汽液分離室19的底部有第二水封20，在第二水封20下面的殼體5上有第二蒸餾水出口 21 ;在蒸發(fā)室9內(nèi)還設(shè)有兩端分別與全封閉豎直擋板7和豎直固定板8相接、上邊與殼體5相接的軸向隔板22，軸向隔板22下邊與殼體5之間水平設(shè)置有捕沫板23，軸向隔板22、殼體5及捕沫板23與二次蒸汽通道口 10構(gòu)成二次蒸汽通道24。
[0017]工作過程:
整個系統(tǒng)工程同實施例1，與實施例1工作過程所不同的是三效水平管降膜蒸發(fā)器的每一效。從豎管降膜蒸發(fā)器的第二效出來的蒸汽從蒸汽入口 2進入，之后再通過蒸汽第一流程管12，到達第一汽液分離室15，蒸餾水從第一蒸餾水出口 17排出，未凝結(jié)蒸汽通過蒸汽第二流程管13，到達第二汽液分離室19，所產(chǎn)生的蒸餾水通過第二水封20，進入殼體5內(nèi)，最后經(jīng)第二蒸餾水出口 21流出；未凝結(jié)蒸汽再通過蒸汽第三流程管14，到達第三汽液分離室16，所產(chǎn)生的蒸餾水通過第一水封18，進入第一汽液分離室15，從第一蒸餾水出口17排出。廢水經(jīng)廢水噴淋管11噴淋至蒸汽第一流程管12、蒸汽第二流程管13及蒸汽第三流程管14上，所產(chǎn)生的二次蒸汽通過捕沫板23進入二次蒸汽通道24，依次通過二次蒸汽通道口 10、二次蒸汽出口 6進入下一效水平管降膜蒸發(fā)器。
[0018]以處理濃度為10%的高鹽度廢水為例，相對于現(xiàn)有的兩效豎管降膜蒸發(fā)器，本發(fā)明實施例消耗的高溫高壓蒸 汽量可減少30%以上，有效提高了廢水處理的綜合效益。
【權(quán)利要求】
1.一種水平-豎直管降膜多效蒸發(fā)高鹽廢水處理系統(tǒng)，其特征在于:由多效豎管降膜蒸發(fā)器和多效水平管降膜蒸發(fā)器組成，所述多效豎管降膜蒸發(fā)器中的末效蒸汽出口(I)與多效水平管降膜蒸發(fā)器中的第一效蒸汽入口(2)相接，所述多效水平管降膜蒸發(fā)器中的末效廢水出口(3)與多效豎管降膜蒸發(fā)器中的每一效的入料口(4)相接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水平-豎直管降膜多效蒸發(fā)高鹽廢水處理系統(tǒng)，其特征在于:所述多效水平管降膜蒸發(fā)器的每一效水平管降膜蒸發(fā)器均設(shè)有殼體(5)，所述殼體(5)的橫向一端有蒸汽入口(2),另一端有二次蒸汽出口(6),在所述殼體(5)內(nèi)設(shè)有與殼體(5)相接的全封閉豎直擋板(7)和豎直固定板(8)，全封閉豎直擋板(7)和豎直固定板(8)構(gòu)成蒸發(fā)室(9),全封閉豎直擋板(7)位于蒸汽入口(2) —側(cè)，豎直固定板(8)上設(shè)有二次蒸汽通道口(10);所述蒸發(fā)室(9)內(nèi)上端設(shè)有廢水噴淋管(11)，所述蒸發(fā)室(9)內(nèi)設(shè)有貫穿蒸發(fā)室(9)的蒸汽第一流程管(12)、蒸汽第二流程管(13)及蒸汽第三流程管(14)，蒸汽第一流程管(12)、蒸汽第二流程管(13)及蒸汽第三流程管(14)的出口向下傾斜3°設(shè)置，所述蒸發(fā)室(9)底部設(shè)有廢水出口(3);在豎直固定板(8)外側(cè)設(shè)有第一汽液分離室(15)及第三汽液分離室(16)，蒸汽第一流程管(12)管口及蒸汽第二流程管(13)管口置于第一汽液分離室(15)內(nèi)，蒸汽第三流程管(14)管口置于第三汽液分離室(16)內(nèi)，第一汽液分離室(15)底部有第一蒸餾水出口( 17)，第三汽液分離室(16)底部設(shè)有置于第一汽液分離室(15)內(nèi)的第一水封(18);在全封閉豎直擋板(7)外側(cè)設(shè)有第二汽液分離室(19)，蒸汽第二流程管(13)及蒸汽第三流程管(14)的另一端管口置于第二汽液分離室(19)內(nèi)，第二汽液分離室(19)的底部有第二水封(20)，在第二水封(20)下面的殼體(5)上有第二蒸餾水出口(21)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的水平-豎直管降膜多效蒸發(fā)高鹽廢水處理系統(tǒng)，其特征在于:所述蒸發(fā)室(9)還設(shè)有兩端分別與全封閉豎直擋板(7)和豎直固定板(8)相接、上邊與殼體(5 )相接的軸向隔板(22 )，軸向隔板(22 )下邊與殼體(5 )之間水平設(shè)置有捕沫板(23 )，軸向隔板(22)、殼體(5)及捕沫板(23)與二次蒸汽通道口(10)構(gòu)成二次蒸汽通道(24)。
【文檔編號】C02F1/04GK103553164SQ201310508938
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年10月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月25日
【發(fā)明者】楊洛鵬, 孫相群, 杜寶國, 王后全 申請人:大連理工大學(xué)