CN110566919A - 一种蒸汽循环利用的废水处理***及其处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种蒸汽循环利用的废水处理***及其处理方法，其包括入汽管道，入汽管道连通有透平机构，透平机构连通有废水蒸发处理装置，透平机构旋转输出轴上连接有蒸汽压缩机，蒸汽压缩机进出汽口分别连通于废水蒸发处理装置；透平机构包括高压驱动蒸汽进汽管和与高压驱动蒸汽进汽管连通的驱动腔，驱动腔内设置有金属转子，金属转子连接有旋转输出轴，旋转输出轴驱动蒸汽压缩机，中压一次蒸汽输送管道连接于废水蒸发处理装置；低压二次蒸汽出口连接有低压二次蒸汽排汽管，低压二次蒸汽排汽管连接于所述蒸汽压缩机的进汽口。本发明具有能够利用驱动蒸汽（即中压一次蒸汽）的余压进行能量回收，从而将低压二次蒸汽循环利用，大幅减少能耗的效果。
Description
技术领域
本发明涉及废水处理设备的技术领域，尤其是涉及一种蒸汽循环利用的废水处理***及其处理方法。
背景技术
废水处理（wastewater treatment methods）就是利用物理、化学和生物的方法对废水进行处理，使废水净化，减少污染，以至达到废水回收、复用，充分利用水资源。
在现有技术中，废水处理时，时常需要对废水进行升温处理，从而需要一定温度、一定高压的蒸汽对废水进行升温处理，但企业通常使用的蒸汽通常由外部其他企业通过管道供给蒸汽，而供给的蒸汽的品位通常高于企业自己的需求，需要进行减温减压，从而造成能源浪费。
发明内容
本发明的目的之一是提供一种低能耗，能够有效利用高压驱动蒸汽的余压实现蒸汽循环利用并对外输出部分低压二次蒸汽的废水处理***。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
包括入汽管道，所述入汽管道连通有透平机构，所述透平机构出汽口连接有废水蒸发处理装置，所述透平机构旋转输出轴上连接有上设置有蒸汽压缩机，所述蒸汽压缩机出汽口连通有废水蒸发处理装置；
所述透平机构包括高压驱动蒸汽进汽管和与高压驱动蒸汽进汽管连通的驱动腔，所述驱动腔内设置有金属转子，所述金属转子连接有旋转输出轴，所述旋转输出轴驱动蒸汽压缩机，所述驱动腔蒸汽出口连接有中压一次蒸汽输送管道，所述中压一次蒸汽输送管道连接于废水蒸发处理装置，所述废水蒸发处理装置设置有蒸发器，所述蒸发器设置有中压一次蒸汽进口和低压二次蒸汽出口；所述低压二次蒸汽出口连接有低压二次蒸汽排汽管，所述低压二次蒸汽排汽管连接于所述蒸汽压缩机的进汽口。
通过采用上述技术方案，入汽管道将高压驱动蒸汽通入高压驱动蒸汽进汽管，高压驱动蒸汽进入驱动腔，驱动金属转子转动，并且因为高压驱动蒸汽将自身热能转化为动力势能对外做功，从而温度压力降低，转变为中压一次蒸汽，符合工厂使用规格。同时，透平对外做功，利用输出的旋转动能来驱动蒸汽压缩机，将蒸发器产生的低压二次蒸汽由低压二次蒸汽压缩到中压一次蒸汽，也符合工厂使用规格，两部分中压一次蒸汽混合到一起作为废水蒸发处理装置的加热热源，从而扩大了蒸汽量，减少了冷凝热损失，从而实现能量循环回收再利用。
本发明进一步设置为：所述驱动腔中段连接有中压一次蒸汽防爆排汽管，所述防爆排汽管上设置有中压一次蒸汽压力阀。
通过采用上述技术方案，通过中压一次蒸汽压力阀测量驱动腔中的压力，减少驱动压力仓内的压力过大造成机器损坏的情况。如果压力过大，第一压力阀打开，通过中压一次蒸汽防爆排汽管排出压力过大的蒸汽。
本发明进一步设置为：所述蒸汽压缩机连接于废水蒸发处理装置。
通过采用上述技术方案，能够将蒸汽压缩机压缩后的中压一次蒸汽再次输入废水蒸发处理装置，进行循环使用。
本发明进一步设置为：所述蒸发器上设置有低压二次蒸汽防爆排汽管，所述低压二次蒸汽防爆排汽管上设置有低压二次蒸汽压力阀。
通过采用上述技术方案，实现对高压驱动蒸汽降压，同时温低压二次蒸汽升压，同时通过低压二次蒸汽压力阀检测管路中的压力，当压力超过上限时，打开低压二次蒸汽防爆排汽管进行排汽降压。
本发明进一步设置为：所述低压二次蒸汽出口处设置有富余蒸汽输出管。
通过采用上述技术方案，能够将富余的蒸汽进行输出，供其它热用户使用，达到减少浪费的目的。
本发明进一步设置为：所述蒸发器上沿竖直方向设置有透明视窗。
通过采用上述技术方案，能够方便工作人员观测蒸发器中的水量，达到实时监控的目的。
本发明进一步设置为：所述金属转子连接有减速箱，所述减速箱的输出轴驱动蒸汽压缩机。
通过采用上述技术方案，通过减速箱，能够将金属转子的转速调整成适用于蒸汽压缩机的转速。
本发明的另一目的是提供一种蒸汽循环利用的废水处理方法。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
步骤一：将高压驱动蒸汽以10~60米/秒的速度通过入汽管道进入驱动腔，高压驱动蒸汽进入驱动腔，驱动金属转子转动，将高压驱动蒸汽转化为中压一次蒸汽，中压一次蒸汽的压力为1bar左右；同时转动的金属转子对外输出旋转功。
步骤二，中压一次蒸汽通过中压一次蒸汽输送管道进入废水蒸发处理装置，经过废水蒸发处理装置后，中压一次蒸汽在蒸发器中放出热量后冷凝变为一次凝水，并由凝水泵排除。放出的热量加热原料废水，使原料废水蒸发变为低压二次蒸汽。
步骤三：蒸发器中出来的低压二次蒸汽进入压缩机的进汽口，通过透平驱动的蒸汽压缩机对其升压升温后变为中压一次蒸汽，中压一次蒸汽从蒸汽压缩机出汽口排出。
步骤四：从蒸汽压缩机出汽口出来的中压一次蒸汽和从透平出汽口出来的低压二次蒸汽混合后进入到废水蒸发处理装置的蒸发器中，作为加热热源，从而实现蒸汽的循环利用。
步骤五：富余低压二次蒸汽通过富余蒸汽输出管供其它热用户。
综上所述，本发明的有益效果为：
1.采用了透平机构，从而实现将高压驱动蒸汽转化为中压一次蒸汽的同时，对外输出旋转功；
2.采用了金属转子带动的旋转轴，利用透平对外输出的旋转功驱动蒸汽压缩机，从而将蒸发器产生的低压二次蒸汽进行压缩后重复循环再利用，实现了节能的目的；
3.混合了中压一次蒸汽和低压二次蒸汽共同作为加热蒸汽，从而实现了中压一次蒸汽量的增加，实现了节约蒸汽耗量的目的；
4.根据能量守恒，增加了中压一次蒸汽的量，必然富裕部分低压二次蒸汽，此部分蒸汽可用于其它热用户的采暖、沐浴、伴热或工艺加热使用，从而实现了供热产出。
附图说明
图1是本实施例的整体结构示意图。
图中，1、入汽管道；2、透平机构；21、高压驱动蒸汽进汽管；22、驱动腔；221、中压一次蒸汽防爆排汽管；222、中压一次蒸汽压力阀；23、金属转子；231、减速箱；24、中压一次蒸汽输送管道；25、旋转输出轴；3、废水蒸发处理装置；31、蒸发器；32、中压一次蒸汽进口；33、低压二次蒸汽排汽管；331、富余蒸汽输出管；35、透明视窗；4、蒸汽压缩机；41、进汽口；5、低压二次蒸汽防爆排汽管；51、低压二次蒸汽压力阀。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
参照图1，为本发明公开的一种蒸汽循环利用的废水蒸发处理***及其处理方法，包括供高压驱动蒸汽通入的入汽管道1，入汽管道1连通有透平机构2，透平机构2将高压驱动蒸汽转化为中压一次蒸汽，供工厂的废水蒸发处理装置3使用，使用之后中压一次蒸汽凝结变为冷凝水，同时放出热量将原料废水蒸发为低压二次蒸汽。透平机构2输出端驱动蒸汽压缩机4，蒸汽压缩机4将低压二次蒸汽转化为中压一次蒸汽，废水蒸发处理装置3的低压二次蒸汽连通到蒸汽压缩机4，蒸汽压缩机4将低压二次蒸汽转化为中压一次蒸汽继续供废水蒸发处理装置3使用，从而起到蒸汽再利用并且进行能量回收的效果。
参照图1，透平机构2包括高压驱动蒸汽进汽管21和与高压驱动蒸汽进汽管21连通的驱动腔22，驱动腔22的形状为入汽口小，远离入汽口一端逐渐扩大的形状。驱动腔22内设置有金属转子23，金属转子23连接有旋转输出轴25，旋转输出轴25连接有减速箱231，减速箱231的输出轴驱动蒸汽压缩机4，减速箱231将金属转子23的转速调整成适用于蒸汽压缩机4的转速。高压驱动蒸汽通入高压驱动蒸汽进汽管21，高压驱动蒸汽进入驱动腔22，驱动金属转子23转动，高压驱动蒸汽将自身热能转化为动力势能对外做功，从而温度压力降低，转变为中压一次蒸汽，符合工厂使用规格。驱动腔22出汽口设置有中压一次蒸汽输送管道24，中压一次蒸汽输送管道24连接于废水蒸发处理装置3，进行废水蒸发处理。在本实施例中，驱动腔22中段连接有中压一次蒸汽防爆排汽管221，防爆排汽管上设置有中压一次蒸汽压力阀222，通过中压一次蒸汽压力阀222测量驱动腔22中的压力，如果压力过大，中压一次蒸汽压力阀222打开，通过中压一次蒸汽防爆排汽管221排出压力过大的蒸汽，提高整体安全性。
参照图1，废水蒸发处理装置3包括蒸发器31，蒸发器31设置有用于蒸汽进入的中压一次蒸汽进口32和用于蒸汽排出的低压二次蒸汽排汽管33。中压一次蒸汽进口连接于蒸汽压缩机4的进汽口41，低压二次蒸汽排汽管33连接于蒸汽压缩机4的进汽口41，能够将蒸汽压缩机4压缩后的中压一次蒸汽再次输入蒸发器31中，进行循环使用。
参照图1，在本实施例中，蒸发器31上设置有低压二次蒸汽防爆排汽管5，低压二次蒸汽防爆排汽管5上设置有检测内部压力的低压二次蒸汽压力阀51。能够检测蒸发器31中的压力，如果蒸发器31中的压力过大，低压二次蒸汽压力阀51打开，并且将压力过高的蒸汽通过低压二次蒸汽防爆排汽管5排出。
处理方法步骤为：步骤一：将高压驱动蒸汽以20米/秒的速度通过直径为0.5米的入汽管道1进入驱动腔22，高压驱动蒸汽进入驱动腔22，驱动金属转子23转动，将高压驱动蒸汽转化为中压一次蒸汽，中压一次蒸汽的压力为1bar；
步骤二，中压一次蒸汽通过驱动腔22的中压一次蒸汽输送管道24进入废水蒸发处理装置25，经过废水蒸发处理装置25后，在蒸发器中放出热量后冷凝变为一次凝水，并由凝水泵排出。放出的热量加热原料废水，使原料废水蒸发变为低压的低压二次蒸汽。
步骤三：蒸发器中产生的低压二次蒸汽进入蒸汽压缩机4的进汽口，由蒸汽压缩机4再次增压，形成中压一次蒸汽，达到1bar压力，中压一次蒸汽再次进入到废水蒸发处理装置25的蒸发器，对原料废水循环加热蒸发。
经济效益分析：
1. 本实施例中共需要中压加热蒸汽6吨/小时，消耗高压驱动蒸汽3.2吨/小时,压缩低压二次蒸汽5.8吨/小时，富余低压二次蒸汽3吨/小时。
2. 高压驱动蒸汽按照200元/吨计算，低压二次蒸汽按照50元/吨计算，每年按照8000工作小时计算。
3. 每年消耗高压驱动蒸汽的费用为512万元，每年低压二次汽外供产生的经济效益为120万元，每年蒸汽实际费用392万元。
4. 直接蒸汽加热的蒸汽消耗费用为960万元。
5. 每年节约蒸汽费用568万元。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。
Claims (8)
1.一种蒸汽循环利用的废水处理***，其特征是：包括入汽管道(1)，所述入汽管道(1)连通有透平机构(2)，所述透平机构(2)出汽口连接有废水蒸发处理装置(3)，所述透平机构(2)的旋转输出轴(25)上连接有上设置有蒸汽压缩机(4)，所述蒸汽压缩机(4)出汽口连通有废水蒸发处理装置(3)；
所述透平机构(2)包括高压驱动蒸汽进汽管(21)和与高压驱动蒸汽进汽管(21)连通的驱动腔(22)，所述驱动腔(22)内设置有金属转子(23)，所述金属转子(23)连接有旋转输出轴(25)，所述旋转输出轴(25)驱动蒸汽压缩机(4)，所述驱动腔(22)蒸汽出口连接有中压一次蒸汽输送管道(24)，所述中压一次蒸汽输送管道(24)连接于废水蒸发处理装置(3)，所述废水蒸发处理装置(3)设置有蒸发器(31)，所述蒸发器(31)设置有中压一次蒸汽进口(32)和低压二次蒸汽排汽管(33)；所述低压二次蒸汽排汽管(33)连接于所述蒸汽压缩机(4)的进汽口(41)。
2.根据权利要求1所述的一种蒸汽循环利用的废水处理***，其特征是：所述驱动腔(22)中段连接有中压一次蒸汽防爆排汽管(221)，所述中压一次蒸汽防爆排汽管(221)上设置有中压一次蒸汽压力阀(222)。
3.根据权利要求2所述的一种蒸汽循环利用的废水处理***，其特征是：所述蒸汽压缩机(4)连接于废水蒸发处理装置(3)。
4.根据权利要求3所述的一种蒸汽循环利用的废水处理***，其特征是：所述蒸发器(31)上设置有低压二次蒸汽防爆排汽管(5)，所述低压二次蒸汽防爆排汽管(5)上设置有低压二次蒸汽压力阀(51)。
5.根据权利要求4所述的一种蒸汽循环利用的废水处理***，其特征是：所述低压二次蒸汽出口处设置有富余蒸汽输出管(331)。
6.根据权利要求5所述的一种蒸汽循环利用的废水处理***，其特征是：所述蒸发器(31)上沿竖直方向设置有透明视窗(35)。
7.根据权利要求6所述的一种蒸汽循环利用的废水处理***，其特征是：所述金属转子(23)连接有减速箱(231)，所述减速箱(231)的输出轴驱动蒸汽压缩机(4)。
8.一种蒸汽循环利用的废水蒸发处理方法，其特征是：
步骤一：将高压驱动蒸汽以10~60米/秒的速度通过入汽管道(1)进入驱动腔(22)，高压驱动蒸汽进入驱动腔(22)，驱动金属转子(23)转动，将高压驱动蒸汽转化为中压一次蒸汽，中压一次蒸汽的压力为1bar左右；同时转动的金属转子(23)对外输出旋转功；
步骤二，中压一次蒸汽通过中压一次蒸汽输送管道(24)进入废水蒸发处理装置(3)，经过废水蒸发处理装置(3)后，中压一次蒸汽在蒸发器(31)中放出热量后冷凝变为一次凝水，并由凝水泵排除；
放出的热量加热原料废水，使原料废水蒸发变为低压二次蒸汽；
步骤三：蒸发器(31)中出来的低压二次蒸汽进入蒸汽压缩机(4)的进汽口(41)，通过透平驱动的蒸汽压缩机(4)对其升压升温后变为中压一次蒸汽，中压一次蒸汽从压缩机出汽口排出；
步骤四：从蒸汽压缩机(4)出汽口出来的中压一次蒸汽和从透平出汽口出来的低压二次蒸汽混合后进入到废水蒸发处理装置(3)的蒸发器(31)中，作为加热热源，从而实现蒸汽的循环利用；
步骤五：富余低压二次蒸汽通过富余蒸汽输出管(331)供其它热用户。
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