CN104973641B - 一种烟气低温废热利用与处理含盐废水相结合的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了石油化工领域的一种烟气低温废热利用与处理含盐废水相结合的方法，其特征在于包含以下步骤：1)完成吸收剂溶液循环；2)完成了冷剂循环；3)完成高温烟气换热循环；4)完成低温烟气换热循环；5)使吸收式换热和低温多效蒸发紧密结合在一起，吸收式换热和低温多效蒸发两个过程得以完成。通过把吸收换热的冷凝器和低温蒸发的第一效蒸发器合二为一，低温废热利用与处理含盐废水相结合，省却热媒水环节，减少了换热温差和***损失，提高了装置经济性，通过以废治废，达到了节能减排的双重目的。

Description

一种烟气低温废热利用与处理含盐废水相结合的方法

技术领域

本发明属于石油化工领域，具体涉及一种炼化企业高浓度含盐废水的处理方法。

背景技术

石化企业会产生大量的废水，主要有含油废水、含硫废水、含盐废水及高浓度氨氮废水。其中高含盐废水是难处理的废水之一，高盐度有机废水是指含有机物和至少3.5％(质量分数)总溶解性固体物的废水，这种含盐废水往往含有高浓度的可溶性无机盐如Ca²⁺、Na⁺、Cl⁺等含盐量为海水的3倍以上。

含盐废水的主要来源为：1)常减压电脱盐废水；2)乙烯装置的高含盐废碱液和苯酚丙酮高含盐污水。含盐废水因其浓度波动大，处理难度大。目前含盐废水一般是先经过好氧或厌氧生物处理，再采用双膜(微滤+超滤)技术和反渗透组合工艺。在污水排放末端由于缺乏经济的回收利用办法而将大约15-30％高含盐污水外排，一方面污染了环境，另一方面水资源没有回收利用。

经过近几年的持续节能，大多数石化企业的加热炉燃料气已经脱硫净化，采取空气预热的方式，烟气直接加热空气，加热炉排烟温度已经降低到170-140℃，相应热效率也提高到90％以上，回收烟气余热。由于140℃烟气中还有大量的低温热和水蒸气，随着节能工作深入开展，通过大温差传热技术，希望能够将烟气温度降低至50℃以下，不但能够回收烟气中的显热，并且还能回收烟气中水蒸气的凝结热，加热炉热效率可以达到98％以上，并得到大量低温热。

如果利用石化企业加热炉排烟的低温热蒸发浓缩高浓度含盐废水，采用低温多效蒸发技术，使得到的冷凝水回用，浓缩液进一步结晶形成残盐渣，可以实现高浓度含盐废水的零排放。这开辟了烟气低温余热利用新途径，既回收利用低温余热，又处理了高含盐废水，冷凝水又可以回用，以废治废，达到了节能减排的双重目的。

中国专利200910191207.0公开了一种钢铁厂工业废水零排放处理工艺，提出了首先对浓盐水采用离子交换树脂处理；再进行二级反渗透膜处理，使浓盐水最大程度减量；最后采用固化或低温多效蒸发结晶处理，实现工业废水零排放。但此专利没有指明多效蒸发具体方法及热源。

中国专利201010527671.5公开了一种发电汽轮机组凝汽器式海水淡化装置，以发电汽轮机排出的乏蒸汽作为海水淡化装置的热源，使发电和海水淡化成本大幅度降低。此种方法使凝汽器真空度下降，发电量减少，发电和海水淡化互相影响。

中国专利201010174004.3公开了一种增压富氧煤燃烧烟气冷凝热回收***，利用高压下烟气水分的凝结温度提高到200℃左右的特点，用烟气冷凝热加热汽轮机凝结水，减小了排烟损失，改善了增压富氧燃烧发电***的热经济性。本发明只能应用在高压烟气***，不适合绝大多数接近常压的烟气***。

中国专利201210213293.2公开了一种含盐废水处理设备，针对现有蒸发器高耗能并伴随空气污染的问题，以太阳能为热源，对含盐废水蒸发结晶处理。此种方法受气候影响较大。

中国专利201210573034.0公开了一种高含盐废水焚烧处理方法，通过焚烧高含盐废水后进行烟气余热回收和处理使烟气排放达标。此种方法将耗费大量燃料。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用炼化企业加热炉烟气低温余热，蒸发浓缩含盐废水，并得到回用水的方法，用低温多效蒸发冷凝器，把吸收换热的冷凝器和低温蒸发的第一效蒸发器合二为一，通过低温废热利用与处理含盐废水相结合，省却热媒水环节，减少了换热温差和***损失，提高了装置经济性，通过以废治废，达到了节能减排的双重目的。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种烟气低温废热利用与处理含盐废水相结合的方法，其特征在于包含以下步骤：

1)吸收剂溶液在发生器中被从烟气高温换热器来的高温热水加热至沸腾，产生冷剂蒸汽后变成吸收剂浓溶液经过减压进入吸收器，吸收蒸发器中产生的冷剂蒸汽，放出溶解热，吸收剂浓溶液被稀释为吸收剂稀溶液后在溶液泵的驱动下进入发生器，再被加热浓缩完成吸收剂溶液循环；

2)从低温多效蒸发冷凝器中流出的部分冷剂通过冷剂节流装置进入蒸发器吸热蒸发，产生的冷剂蒸气进入吸收器被吸收剂溶液吸收，放出溶解热；部分冷剂通过冷剂泵进入吸收器吸收溶解热产生汽化，汇入发生器中产生的冷剂蒸汽中；部分冷剂通过冷剂泵进入热水换热器吸收热量产生汽化后，汇入发生器中产生的冷剂蒸汽中，发生器中产生的冷剂蒸汽和汇入的两股冷剂蒸汽一起进入低温多效蒸发冷凝器，被含盐废水冷凝放出凝结热，完成了冷剂循环；

3)烟气高温换热***内的热水通过烟气高温换热器循环泵，进入高温烟气换热器中吸收烟气高温热量，作为驱动热源循环至发生器中加热吸收剂溶液使之蒸发浓缩，热水流出发生器后进入热水换热器加热部分冷剂使之汽化后，再回到烟气高温换热器完成高温烟气换热循环；

4)烟气低温换热***内的热水通过烟气低温换热器循环泵，进入低温烟气换热器中吸收烟气低温热量，作为低温热源循环至蒸发器中加热冷剂使之汽化蒸发后，再回到烟气低温换热器完成低温烟气换热循环；

5)在低温多效蒸发冷凝器中，含盐废水吸收了冷剂蒸汽的凝结热，部分含盐废水蒸发，给后续的第二效等多效蒸发提供了热量，未蒸发的含盐废水进入第二效蒸发器继续蒸发；吸收式换热的冷剂蒸汽在低温多效蒸发冷凝器中被含盐废水冷凝，在低温多效蒸发冷凝器中，同时完成吸收式换热的冷凝和低温蒸发的第一效蒸发。

在低温多效蒸发冷凝器中，通过将吸收式换热和低温多效蒸发紧密结合在一起，低温废热利用与处理含盐废水相结合，省却热媒水环节，减少了换热温差和***损失，提高了装置经济性。

本发明一种烟气低温废热利用与处理含盐废水相结合的方法，其特征在于：所述的吸收剂溶液，是指以吸收剂为溶质，冷剂为溶剂组成的溶液。所述冷剂为吸收剂溶液中的溶剂。

本发明一种烟气低温废热利用与处理含盐废水相结合的方法，其特征在于：所述吸收剂溶液中，溶质可以采用溴化锂、硝酸锂或硫氰酸钠；溶剂可以采用水或氨；组成溴化锂的水溶液、硝酸锂的氨溶液、硫氰酸钠的氨溶液等作为吸收剂溶液。所述吸收剂溶液最常用是溴化锂的水溶液。

本发明一种烟气低温废热利用与处理含盐废水相结合的方法，其特征在于：所述烟气废热利用与处理含盐废水相结合工艺通过上述五个步骤，把加热炉排烟中的高温热量用作为驱动热源，采用吸收式换热和低温多效蒸发相结合的技术，获取烟气低温热和凝结热(低于含盐废水多效蒸发热源温度)，为多效蒸发提供热源，实现烟气低温废热充分利用，使废热热源温度适合低温蒸发含盐废水工艺。加热炉烟气温度能够降低至50℃，不但回收烟气的显热还部分回收了烟气中水蒸汽的潜热，使加热炉热效率达到98％以上。与烟气热量直接用于多效蒸发相比，采用本发明可以多回收70％的烟气热量，用于低温蒸发含盐废水的需要，实现含盐废水零排放。

本发明包括吸收式换热装置和低温多效蒸发装置深度结合方式，通过低温多效蒸发冷凝器实现使吸收式换热的冷凝器与低温多效蒸发的第一效蒸发器合二为一的功能，这样使换热流程得到简化，减少了换热温差，整个装置的热利用率提高。所述吸收式换热装置由溶液循环回路、冷剂循环回路和烟气换热器回路构成；溶液循环回路由吸收器、发生器、溶液换热器、溶液泵、溶液减压装置通过管路依次连接构成；冷剂循环回路由低温多效蒸发冷凝器(与低温多效蒸发的第一效蒸发器合二为一)、蒸发器、冷剂节流装置通过管路连接构成；烟气换热器回路由烟气低温换热器、烟气低温换热器循环泵、烟气高温换热器、烟气高温换热器循环泵通过管路连接构成。

采用本发明，具有如下的有益效果：利用炼化企业加热炉排放烟气中的废弃热量，通过烟气温度梯级利用方式，尽可能多的深度回收热量用于本企业高浓度含盐废水的蒸发回用，以废治废达到节能减排双重目的。将排烟中高温位热量与低温位热量分开综合考虑，形成一体化的烟气温度梯级利用方式，即利用高品位烟气余热作为驱动热源，采用吸收式循环，从烟气中回收部分低品位的冷凝热，为含盐废水蒸发提供中间温位的热源，把吸收换热的冷凝器和低温蒸发的第一效蒸发器合二为一，低温废热利用与处理含盐废水相耦合，减少了换热温差和***热损失，提高了装置经济性。回收利用加热炉排烟所含显热及潜热，大幅度提高了加热炉热效率，(可以达到98％以上)。烟气中水蒸汽在冷凝过程中可以吸收一部分有害气体如NO_x、SO_x，降低了污染物的排放，有利于环保。废热回收得到热量的温位恰好与低温多效蒸发含盐废水需要的热源相匹配，这就代替了***蒸汽，使蒸发含盐废水的能耗大大降低(一般情况，热能成本占蒸发工艺运行成本的80-90％)，实现高浓度含盐废水零排放。

本发明一种烟气低温废热利用与处理含盐废水相结合的方法主要用于炼油、化工、钢铁冶金、煤化工等领域的节能减排，通过高效利用烟气废热处理生产过程产生的高浓度含盐废水，在不大幅增加能耗的前提下使企业实现含盐废水零排放。从而实现节能减排双重目的。如果用企业其他形式的低温废热代替烟气废热，利用本发明也能实现同样目的。其他行业如电力、石油等也能应用本发明实现废热升级利用。

附图说明

附图是本发明一种烟气低温废热利用与处理含盐废水相结合的方法流程示意图；

图中所示附图标记为：1-吸收器；2-发生器；3-蒸发器；4-烟气低温换热器；5-烟气高温换热器；6-低温多效蒸发冷凝器；7-溶液泵；8-溶液减压阀；9-冷剂节流装置；1O-蒸发器循环泵；11-烟气低温换热器循环泵；12-烟气高温换热器循环泵；13-冷剂泵；14-含盐废水低温多效蒸发***；15-溶液换热器；16-热水换热器；17-从加热炉来的170℃烟气；18-50℃排出烟气；19-第2效蒸发器；20-第N效蒸发器；21-多效蒸发冷凝器；22-冷却水出；23-不凝气；24-回用水；25-含盐废水；26-冷却水进；27-进入低温多效蒸发冷凝器的含盐废水；28-流出低温多效蒸发冷凝器的含盐废水蒸汽；29-流出低温多效蒸发冷凝器的含盐废水。

具体实施方式

下面结合具体实施实例对本发明作进一步详细描述，但是，这些实施例并不是用来以任何方式限制本发明的范围。

本发明的技术方案是采用吸收式换热和低温多效蒸发深度结合的方式，吸收式换热的冷凝器与低温多效蒸发的第一效蒸发器合二为一，这样使换热流程得到简化，减少了换热温差，使整个装置的热利用率提高。装置流程如附图所示，装置主要由吸收器1；发生器2；蒸发器3；烟气低温换热器4；烟气高温换热器5；低温多效蒸发冷凝器6；溶液泵7；溶液减压阀8；冷剂减压阀9；蒸发器循环泵10；烟气低温换热器循环11泵；烟气高温换热器循环泵12；减压装置13；含盐废水低温多效蒸发***14；溶液换热器15；热水换热器16及各类连接管路和附件组成。

吸收剂稀溶液在发生器2中被从烟气高温换热器来的高温热水加热至沸腾，产生蒸汽后变成浓溶液经过溶液换热器15后减压进入吸收器1，吸收蒸发器3中产生的冷剂蒸汽，放出溶解热，浓溶液被稀释，在溶液泵7的驱动下进入发生器2再被加热浓缩完成溶液循环。从低温多效蒸发冷凝器6中流出的部分冷剂通过冷剂节流装置9进入蒸发器3吸热蒸发，产生的冷剂蒸气进入吸收器1被吸收剂溶液吸收，放出溶解热；另一部分冷剂通过冷剂泵13进入吸收器1吸收溶解热产生汽化，汇入发生器2中产生的冷剂蒸汽中；再一部分冷剂通过冷剂泵12进入热水换热器16吸收热量产生汽化后，汇入发生器2中产生的冷剂蒸汽中，发生器2中产生的冷剂蒸汽和汇入的两股冷剂蒸汽一起进入低温多效蒸发冷凝器6，被含盐废水冷凝放出凝结热，完成冷剂循环。烟气高温换热***内的热水通过烟气高温换热器循环泵12，进入高温烟气换热器5中吸收烟气高温热量，作为驱动热源循环至发生器2中加热吸收剂溶液使之蒸发浓缩，热水流出发生器2后进入热水换热器16加热部分冷剂使之汽化后，再回到烟气高温换热器5完成高温烟气换热循环。烟气低温换热***内的热水通过烟气低温换热器循环泵11，进入低温烟气换热器4中吸收烟气低温热量，作为低温热源循环至蒸发器3中加热冷剂使之汽化蒸发后，再回到烟气低温换热器4完成低温烟气换热循环。作为含盐废水多效蒸发***14的第一效蒸发器，低温多效蒸发冷凝器6吸收了冷剂蒸汽的凝结热，给后续的多效蒸发提供了热量。通过吸收式换热和低温多效蒸发相耦合，整个装置实现了以烟气中高温热作为驱动热源，获取烟气中的低温热和凝结热(低于含盐废水多效蒸发热源温度)，为多效蒸发提供热量，使烟气中的废热得到充分利用。

下面根据本发明的流程及典型参数，对本发明的具体实施方式进行说明。

本发明实施例。

如附图所示，吸收剂稀溶液和冷剂循环与上述原理相同。吸收剂稀溶液在发生器2中与160℃高温热水逆流换热被加热至沸腾，产生120℃蒸汽后变成浓溶液经过减压进入吸收器1，吸收蒸发器3中产生的43℃冷剂蒸汽，放出溶解热。发生器2中溶液沸腾产生的120℃冷剂蒸汽进入低温多效蒸发冷凝器6中蒸发含盐废水后凝结，放出凝结热，成为70℃液态冷剂。一部分70℃液态冷剂通过节流装置9进入蒸发器3吸热蒸发，产生43℃冷剂蒸气进入吸收器1被吸收剂溶液吸收；另一部分70℃液态冷剂通过冷剂泵13进入吸收器1吸收溶解热产生70℃冷剂蒸汽，汇入发生器2中产生的120℃冷剂蒸汽中；再一部分70℃液态冷剂通过冷剂泵13进入热水换热器16产生70℃蒸汽，汇入发生器2中产生的120℃冷剂蒸汽中。蒸发冷剂后从发生器2出来的115℃热水进入热水换热器16变为75℃热水，通过烟气高温换热器循环泵12，进入高温烟气换热器5中与170℃烟气逆流换热至160℃，作为驱动热源循环至发生器2中加热溶液使之蒸发浓缩。蒸发冷剂水后从蒸发器3中出来的45℃热水通过烟气低温换热器循环泵11，进入低温烟气换热器4与烟气逆流换热至70℃，作为低温热源循环至蒸发器3中加热冷剂使之汽化为43℃蒸汽。通过吸收式换热和低温多效蒸发相耦合，整个装置实现了以170-75℃烟气作为驱动热源，获取烟气中75-50℃的低温热和凝结热(低于含盐废水多效蒸发70℃热源温度)，为多效蒸发提供70℃热源，使烟气中的170-50℃废热得到充分利用。作为含盐废水多效蒸发***14的第一效蒸发器，低温多效蒸发冷凝器6吸收了70℃冷剂蒸汽的凝结热，给后续的多效蒸发提供了热量，完成含盐废水多效蒸发结晶，实现含盐废水零排放。

Claims (3)

1.一种烟气低温废热利用与处理含盐废水相结合的方法，其特征在于包含以下步骤：

1)吸收剂溶液在发生器中被从烟气高温换热器来的高温热水加热至沸腾，产生冷剂蒸汽后变成吸收剂浓溶液经过减压进入吸收器，吸收蒸发器中产生的冷剂蒸汽，放出溶解热，吸收剂浓溶液被稀释为吸收剂稀溶液后在溶液泵的驱动下进入发生器，再被加热浓缩完成吸收剂溶液循环；所述的吸收剂溶液，是指以吸收剂为溶质，冷剂为溶剂组成的溶液；所述冷剂为吸收剂溶液中的溶剂；

2)从低温多效蒸发冷凝器中流出的部分冷剂通过冷剂节流装置进入蒸发器吸热蒸发，产生的冷剂蒸气进入吸收器被吸收剂溶液吸收，放出溶解热；部分冷剂通过冷剂泵进入吸收器吸收溶解热产生汽化，汇入发生器中产生的冷剂蒸汽中；部分冷剂通过冷剂泵进入热水换热器吸收热量产生汽化后，汇入发生器中产生的冷剂蒸汽中，发生器中产生的冷剂蒸汽和汇入的两股冷剂蒸汽一起进入低温多效蒸发冷凝器，被含盐废水冷凝放出凝结热，完成了冷剂循环；

3)烟气高温换热***内的热水通过烟气高温换热器循环泵，进入烟气高温换热器中吸收烟气高温热量，作为驱动热源循环至发生器中加热吸收剂溶液使之蒸发浓缩，热水流出发生器后进入热水换热器加热部分冷剂使之汽化后，再回到烟气高温换热器完成高温烟气换热循环；

4)烟气低温换热***内的热水通过烟气低温换热器循环泵，进入烟气低温换热器中吸收烟气低温热量，作为低温热源循环至蒸发器中加热冷剂使之汽化蒸发后，再回到烟气低温换热器完成低温烟气换热循环；

5)在低温多效蒸发冷凝器中，含盐废水吸收了冷剂蒸汽的凝结热，部分含盐废水蒸发，给后续的各多效蒸发提供了热量，未蒸发的含盐废水进入第二效蒸发器继续蒸发；吸收式换热的冷剂蒸汽在低温多效蒸发冷凝器中被含盐废水冷凝，在低温多效蒸发冷凝器中，同时完成吸收式换热的冷凝和低温蒸发的第一效蒸发。

2.根据权利要求1所述的烟气低温废热利用与处理含盐废水相结合的方法，其特征在于：所述吸收剂溶液中，溶质为溴化锂、硝酸锂或硫氰酸钠；溶剂为水或氨。

3.根据权利要求1所述的烟气低温废热利用与处理含盐废水相结合的方法，其特征在于：所述吸收剂溶液为溴化锂的水溶液。