CN111661888A - 一种基于蒸发空冷技术的降膜式空冷器及废水处理流程 - Google Patents

一种基于蒸发空冷技术的降膜式空冷器及废水处理流程 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于蒸发空冷技术的降膜式空冷器，其中若干降膜板呈竖直纵向排列，集水槽位于若干降膜板的顶部右侧并与若干降膜板相连通；每个降膜板上的过滤板上开设有若干贯穿过滤板左侧部与右侧部的方形穿孔，每个导流板均呈等腰三角形，每个导流板的底边均与过液板相抵，每个导流板内部均开设有空腔，每个导流板面向过液板的底边均设有开口，过液板插接于导流板中，每个导流板的底边所对应的顶端处均开设有圆形穿孔；每两个降膜板的圆形穿孔之间均设有连接管道；过水板与集水槽相连通，过水板的底部设有若干排水孔。本发明具有传热与传质同步性好、不会出现传质下移现象、传热系数极高、换热温差损失小、可现场组装的优点。

Description

一种基于蒸发空冷技术的降膜式空冷器及废水处理流程
技术领域
本发明涉及高盐废水处理领域，特别涉及一种基于蒸发空冷技术的降膜式空冷器及废水处理流程。
背景技术
对大多数工厂而言，工厂中排放的可溶性盐主要来自于工厂新鲜水的使用，具体产生高盐废水的途径是：工厂水纯化过程产生的纯化废水，如锅炉脱盐水***的排污，锅炉定、连排***的排污；循环凉水***为维持水质稳定而形成的排污。上述两条路径而来的高盐水的可溶性盐指标基本相似，这种相似性体现在水质成份和浓缩倍率，体量也相当。针对不同生产类型的工厂，来自工艺***的可溶性盐的成份和数量差别较大，因此针对来自工艺***的高盐废水处理对高盐废水处理技术的选择影响较大，而影响这一选择的另一因素还包括不同地区水质的不同。
工厂高盐废水的处理分三个步骤：预处理、减量化和分盐。高盐废水的预处理是为后续减量化和分盐创造条件。预处理的主要内容包括：COD处理、降硬、降碱处理、脱除水不容物等。不同的减量化技术对预处理的要求有别。高盐废水的减量化是可溶性盐的提浓过程，为后续分盐创造条件。减量化技术一般采取离子聚集和溶剂挥发两种效应。离子聚集如膜分离技术，包括压力渗透和电渗析；溶剂挥发如MVR、TVR、MCC等强制蒸发技术。分盐是实现高盐废水零排放的必然选择，现在被广泛认可和采用的技术是MVR技术。盐份复杂条件下，还会涉及到纳滤、冷析等技术。
但是高盐废水处理存在如下问题：1、技术问题，高盐废水处理目前解决不了的问题是分盐，即盐的固态分离。影响盐的固态分离的主要因素是COD，高盐水中的COD一部分来源于生产工艺本身、一部分来源于工厂水质处理过程的药剂添加。对绝大多数工厂而言，而后者是造成分盐困难的主要因素，因此，我们提出分盐的前提是分水，主张对工厂不同流路而来的高盐废水进行分类处理；2、经济性问题，高盐水的处理成本是关乎企业盈利能力的核心问题，高盐水处理的高成本区在分盐环节，也即强制蒸发环节，该环节的1吨水处理成本是减量化处理阶段的10倍，因此减量化处理深度越高，高盐水的综合处理成本越低。基于上述两个问题，高盐废水处理技术开发的重点在于减量化技术的改进和提高，具体应从两方面入手解决：技术层面：改善流程，提高装备水平；经济层面：降低能源使用等级，尽可能利用工厂余、废热。当前所采用的膜分离(HERO)和电渗析(EDR)技术存在的问题是：膜的选择透过性不高；造价高、寿命短；动力消耗高，能源使用等级高。这类技术如果从区域环境治理及影响评价分析，其消耗的电能所造成的二次污染也许比高盐水直接排放对环境造成的危害更大，所不同的只是对环境污染方式的改变，而这种改变增加了环境影响评价的难度和可比性；但有一点是确定的是这类技术的使用增加了社会总能耗和碳排放，其环保属性令人质疑。
而采用循环凉水***的蒸发特性处理高盐废水技术近来受到业界的广泛关注和认同，在此将这类技术简要概括如下：1、表面蒸发空冷器，原本是为解决干式空冷器在高温条件下的负荷下降而开发的一种改良型凉水装置，作为一种凉水装置，表面蒸发空冷器采用循环水闭式流程，设备结构采用管壳式换热结构，管程为工艺冷却水循环，壳程为蒸发水循环。壳程的水循环只在高温条件下开启，低温条件下停止该循环，从而达到节水的目的，即所谓双工况运行模式。表面蒸发空冷器的传热模型是薄膜相变传热，此种传热模型的特点是水的相变挥发发生于换热管外表面以强化传热。其壳程的喷淋水密度控制极为关键。当水喷淋密度偏小时，传热效率高，但易造成管壁结巴；偏大时易造成传热效率的下降。当表面蒸发空冷器的壳程水循环采用高盐水时，即可产生浓缩效应，由此而产生的技术问题是：高盐水环境下，表面蒸发空冷器的换热管不宜再使用碳钢，而需升级为不锈钢系列材质，设备投资呈数量级增大，表面蒸发空冷器的管壳结构受制造和运输条件的制约，单台设备的处理能力偏小，不适于大型化工企业使用。2、开式冷却塔或喷雾塔，开式冷却塔或喷雾塔解决的是高盐水与环境空气传质的过程，而高盐水蒸发所需要的热能通过另行设置换热***与循环凉水进行热交换。此类技术看似只是将传热与传质过程的简单切割，实则对***的影响极大，表现在传热系数下降。因传质是相变过程，相变过程可强化传热，将传质与传热过程切割后，传热过程成为液相与液相之间的换热过程，因此***的总传热系数下降显著，事实上，表面蒸发空冷器也存在传质与传热分离的现象，只是程度不同而已。换热温差损失大，换热温差损失与高盐水的循环流量是密切相关的，当该循环量控制循环倍率很高，则***的传热效率提高，温差损失减小，这对循环凉水端是有利的，但塔侧的传质效率下降，水循环需要的动力费用上升；而当高盐水的循环倍率取值较低时，塔侧的传质效率提高，但传热效率下降，***温差损失增大，造成循环凉水***温度偏高，这对全厂工艺***的影响是不可接受的。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于蒸发空冷技术的降膜式空冷器及工作***，具有传热与传质同步性好、不会出现传质下移现象、传热系数极高、换热温差损失小、可现场组装的优点。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种基于蒸发空冷技术的降膜式空冷器，包括若干降膜板、集水槽，若干所述降膜板呈竖直纵向排列，所述集水槽位于若干降膜板的顶部右侧并与若干降膜板相连通；
每个所述降膜板均包括过液板、沿过液板左右对称的两个导流板、位于过液板顶部的过水板；
所述过液板呈长方形板状，所述过滤板上开设有若干贯穿过滤板左侧部与右侧部的方形穿孔，每个所述导流板均呈等腰三角形，每个所述导流板的底边均与过液板相抵，每个所述导流板内部均开设有空腔，每个所述导流板面向过液板的底边均设有开口，所述过液板插接于导流板中，每个所述导流板的底边所对应的顶端处均开设有圆形穿孔；
每两个所述降膜板的圆形穿孔之间均设有连接管道，所述连接管道分别与两片降膜板相连通形成并联；
所述过水板与集水槽相连通，所述过水板的底部设有若干排水孔。
一种基于蒸发空冷技术的降膜式空冷器及工作***，包括第一机械过滤装置、第二机械过滤装置、硬度脱除装置、若干降膜式空冷器、MVR脱盐蒸发器、NF分盐装置、冷析脱盐装置；
所述第一机械过滤装置分别与若干降膜式空冷器的水箱相互连通，若干所述降膜式空冷器形成串联，所述与第一机械过滤装置连通的水箱进口端与第一机械过滤装置之间设有硬度脱除装置和第二机械过滤装置，所述硬度脱除装置的出口端与第二机械过滤装置的进口端相连通，所述第二机械过滤装置的出口端与第一个降膜式空冷器的水箱进口端相连接，所述倒数第二个降膜式空冷器的水箱出口端与NF分盐装置的进口端相连通，所述NF分盐装置的出口端分别与冷析脱盐装置的进口端、最末端的降膜式空冷器的水箱的进口端相连通，所述MVR脱盐蒸发器的进口端与最末端的降膜式空冷器的水箱出口端相连通。
其中优选方案如下：
优选的：还包括风机框架、水箱、前后侧板、左右侧板、抽水泵和风机，所述风机框架为底部设有开口的长方体，所述风机框架位于水箱的正上方，所述水箱的顶部设有开口，所述风机框架的底部开口前侧与后侧分别设有前后侧板、左侧与右侧分别设有左右侧板，所述两片前后侧板与两片左右侧板围成框体，所述框体的底部设有连接柱，所述连接柱与水箱的顶部固定连接，若干所述降膜板呈纵向竖直状固定在框体内部，若干所述降膜板的后侧部左端的连接管道为进口端、前侧部右端的连接管道为出口端，所述风机框架的顶部固定设有两个风机，所述抽水泵位于水箱的左侧，所述抽水泵的进口端与水箱相连通，所述抽水泵的出口端处设有管道，所述管道的出口端与集水槽相连通。利用抽水泵将水箱中的高盐废水抽入到集水槽中，高盐废水经过集水槽分别流入到过水板中，经过过水板将高盐废水向下流，水经过过液板，而在降膜板中通入循环热水，对位于过液板中的高盐废水进行蒸发，而高盐废水首先经过机械过滤装置，然后分别经过若干降膜式空冷器的水箱，对高盐废水进行蒸发浓缩。
优选的：若干所述降膜板底部的左侧与右侧分别设有支撑杆。支撑杆用于支撑若干降膜板。
优选的：每个所述导流板内部均设有若干导流条，每个所述导流条的一端位于导流板内部的圆形穿孔处，另一端分别与其所对应的过液板上的若干方形穿孔的一端相抵。导流条的高盐废水顺着降膜板滑落，与降膜板进行换热，产生的水蒸气被风机抽走，实现了对高盐废水的浓缩。
优选的：所述冷析脱盐装置的污水出口端连通有最末端的降膜式空冷器的水箱的进口端。经过冷析脱盐装置后的水进入最末端的降膜式空冷器的水箱中，再由降膜式空冷器的水箱出口端进入到MVR脱盐蒸发器中，进行MVR脱盐。
综上所述，本发明具有传热与传质同步性好、不会出现传质下移现象、传热系数极高、换热温差损失小、可现场组装的优点。
附图说明
图1是实施例中降膜空冷器的整体结构图；
图2是实施例中取出前后侧板的侧视图；
图3是实施例中降膜板的工作图；
图4是实施例中降膜板的整体结构图；
图5是实施例中导流板部分剖视图；
图6是实施例的工作原理图。
图中，1、降膜板；2、集水槽；3、风机框架；4、水箱；5、前后侧板；6、左右侧板；7、抽水泵；8、风机；9、连接柱；10、第一机械过滤装置；11、第二机械过滤装置；12、硬度脱除装置；13、降膜式空冷器；14、MVR脱盐蒸发器；15、NF分盐装置；16、冷析脱盐装置；111、过液板；112、导流板；113、过水板；114、连接管道；115、支撑杆；116、导流条；711、管道。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
其中相同的零部件用相同的附图标记表示。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“底面”和“顶面”、“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。
如图1－5所示，一种基于蒸发空冷技术的降膜式空冷器，包括风机8框架3、水箱4、前后侧板5、左右侧板6、抽水泵7、风机8、若干降膜板1和集水槽2，若干降膜板1呈竖直纵向排列，集水槽2位于若干降膜板1的顶部右侧并与若干降膜板1相连通，风机8框架3、水箱4、前后侧板5、左右侧板6、抽水泵7和风机8，风机8框架3为底部设有开口的长方体，风机8框架3位于水箱4的正上方，水箱4的顶部设有开口，风机8框架3的底部开口前侧与后侧分别设有前后侧板5、左侧与右侧分别设有左右侧板6，两片前后侧板5与两片左右侧板6围成框体，框体的底部设有连接柱9，连接柱9与水箱4的顶部固定连接，若干降膜板1呈纵向竖直状固定在框体内部，若干降膜板1底部的左侧与右侧分别设有支撑杆115，用于支撑若干降膜板1，若干降膜板1的后侧部左端的连接管道114为进口端、前侧部右端的连接管道114为出口端，风机8框架3的顶部固定设有两个风机8，抽水泵7位于水箱4的左侧，抽水泵7的进口端与水箱4相连通，抽水泵7的出口端处设有管道711，管道711的出口端与集水槽2相连通。
每个降膜板1均包括过液板111、沿过液板111左右对称的两个导流板112、位于过液板111顶部的过水板113；
过液板111呈长方形板状，过滤板上开设有若干贯穿过滤板左侧部与右侧部的方形穿孔，每个导流板112均呈等腰三角形，每个导流板112的底边均与过液板111相抵，每个导流板112内部均开设有空腔，每个导流板112面向过液板111的底边均设有开口，过液板111插接于导流板112中，每个导流板112的底边所对应的顶端处均开设有圆形穿孔，每两个降膜板1的圆形穿孔之间均设有连接管道114，连接管道114分别与两片降膜板1相连通形成并联，每个导流板112内部均设有若干导流条116，每个导流条116的一端位于导流板112内部的圆形穿孔处，另一端分别与其所对应的过液板111上的若干方形穿孔的一端相抵。导流条116的高盐废水顺着降膜板1滑落，与降膜板1进行换热，产生的水蒸气被风机8抽走，实现了对高盐废水的浓缩。
过水板113与集水槽2相连通，过水板113的底部设有若干排水孔。
利用抽水泵7将水箱4中的高盐废水抽入到集水槽2中，高盐废水经过集水槽2分别流入到过水板113中，经过过水板113将高盐废水向下流，水经过过液板111，而在降膜板1中通入循环热水，对位于过液板111中的高盐废水进行蒸发，而高盐废水首先经过机械过滤装置，然后分别经过若干降膜式空冷器13的水箱4，对高盐废水进行蒸发浓缩。
如图6所示，一种基于蒸发空冷技术的降膜式空冷器及废水处理流程，包括第一机械过滤装置10、第二机械过滤装置11、硬度脱除装置12、若干降膜式空冷器13、MVR脱盐蒸发器14、NF分盐装置15、冷析脱盐装置16；
第一机械过滤装置10分别与若干降膜式空冷器13的水箱4相互连通，若干降膜式空冷器13形成串联，与第一机械过滤装置10连通的水箱4进口端与第一机械过滤装置10之间设有硬度脱除装置12和第二机械过滤装置11，硬度脱除装置12的出口端与第二机械过滤装置11的进口端相连通，第二机械过滤装置11的出口端与第一个降膜式空冷器13的水箱4进口端相连接，其中第一机械过滤装置10与第二机械过滤装置11均为机械过滤器，用来去除高盐废水中的杂质、微生物、有机物和活性氯等，当第一机械过滤装置10过滤完毕后，进行硬度脱除，而硬度脱除使用的是软化水设备，即在软化水设备中加入石灰、纯碱、苛性钠、磷酸三钠这几种药剂中的一种或者几种，并使加入的药剂与上待处理水中的钙和镁等重金属离子进行反应，生成低溶解性的氢氧化物或者碳酸盐等并沉淀析出，从而达到印度脱除的效果，而从软化水设备中流出的沉淀物与水再次进入第二过滤装置进行过滤，过滤完后，杂质排出，高盐废水进入第一个降膜式空冷器13的水箱4中，利用抽水泵7将水箱4中的高盐废水抽入到集水槽2中，高盐废水经过集水槽2分别流入到过水板113中，经过过水板113将高盐废水向下流，水经过过液板111，而在降膜板1中通入循环热水，对位于过液板111中的高盐废水进行蒸发，而高盐废水首先经过机械过滤装置，然后分别经过若干降膜式空冷器13的水箱4，对高盐废水进行蒸发浓缩。
倒数第二个降膜式空冷器13的水箱4出口端与NF分盐装置15的进口端相连通，NF分盐装置15的出口端分别与冷析脱盐装置16的进口端、最末端的降膜式空冷器13的水箱4的进口端相连通，MVR脱盐蒸发器14的进口端与最末端的降膜式空冷器13的水箱4出口端相连通。冷析脱盐装置16的污水出口端连通有最末端的降膜式空冷器13的水箱4的进口端。经过冷析脱盐装置16后的水进入最末端的降膜式空冷器13的水箱4中，再由降膜式空冷器13的水箱4出口端进入到MVR脱盐蒸发器14中，进行MVR脱盐。
经过NF分盐后的水再次进入最末端的降膜式空冷器13的水箱4中，进行蒸发浓缩，然后，进行MVR脱盐，浓缩结晶，得到一价盐，再对一价盐进行干燥，然后冷凝水排出，NF分盐后的固体继续冷析脱盐，得到二价盐，然后再对二价盐进行干燥。
本发明中的机械过滤装置、硬度脱除装置12、MVR脱盐蒸发器14、NF分盐装置15、冷析脱盐装置16所采用的均为现有技术，本专利其型号、厂家、结构并不加一限定，凡是能实现相同功能的技术均在本专利保护范围之内。
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 (6)

1.一种基于蒸发空冷技术的降膜式空冷器，其特征在于：包括若干降膜板(1)、集水槽(2)，若干所述降膜板(1)呈竖直纵向排列，所述集水槽(2)位于若干降膜板(1)的顶部右侧并与若干降膜板(1)相连通；
每个所述降膜板(1)均包括过液板(111)、沿过液板(111)左右对称的两个导流板(112)、位于过液板(111)顶部的过水板(113)；
所述过液板(111)呈长方形板状，所述过滤板(111)上开设有若干贯穿过滤板(111)左侧部与右侧部的方形穿孔，每个所述导流板(112)均呈等腰三角形，每个所述导流板(112)的底边均与过液板(111)相抵，每个所述导流板(112)内部均开设有空腔，每个所述导流板(112)面向过液板(111)的底边均设有开口，所述过液板(111)插接于导流板(112)中，每个所述导流板(112)的底边所对应的顶端处均开设有圆形穿孔；
每两个所述降膜板(1)的圆形穿孔之间均设有连接管道(114)，所述连接管道(114)分别与两片降膜板(1)相连通形成并联；
所述过水板(113)与集水槽(2)相连通，所述过水板(113)的底部设有若干排水孔。
2.根据权利要求1所述的一种基于蒸发空冷技术的降膜式空冷器，其特征在于：还包括风机框架(3)、水箱(4)、前后侧板(5)、左右侧板(6)、抽水泵(7)和风机(8)，所述风机框架(3)为底部设有开口的长方体，所述风机框架(3)位于水箱(4)的正上方，所述水箱(4)的顶部设有开口，所述风机框架(3)的底部开口前侧与后侧分别设有前后侧板(5)、左侧与右侧分别设有左右侧板(6)，所述两片前后侧板(5)与两片左右侧板(6)围成框体，所述框体的底部设有连接柱(9)，所述连接柱(9)与水箱(4)的顶部固定连接，若干所述降膜板(1)呈纵向竖直状固定在框体内部，若干所述降膜板(1)的后侧部左端的连接管道(114)为进口端、前侧部右端的连接管道(114)为出口端，所述风机框架(3)的顶部固定设有两个风机(8)，所述抽水泵(7)位于水箱(4)的左侧，所述抽水泵(7)的进口端与水箱(4)相连通，所述抽水泵(7)的出口端处设有管道(711)，所述管道(711)的出口端与集水槽(2)相连通。
3.根据权利要求2所述的一种基于蒸发空冷技术的降膜式空冷器，其特征在于：若干所述降膜板(1)底部的左侧与右侧分别设有支撑杆(115)。
4.根据权利要求1所述的一种基于蒸发空冷技术的降膜式空冷器，其特征在于：每个所述导流板(112)内部均设有若干导流条(116)，每个所述导流条(116)的一端位于导流板(112)内部的圆形穿孔处，另一端分别与其所对应的过液板(111)上的若干方形穿孔的一端相抵。
5.一种权利要求1－4所述的基于降膜式空冷器的废水处理流程，其特征在于：包括第一机械过滤装置(10)、第二机械过滤装置(11)、硬度脱除装置(12)、若干降膜式空冷器(13)、MVR脱盐蒸发器(14)、NF分盐装置(15)、冷析脱盐装置(16)；
所述第一机械过滤装置(10)分别与若干降膜式空冷器(13)的水箱(4)相互连通，若干所述降膜式空冷器(13)形成串联，所述与第一机械过滤装置(10)连通的水箱(4)进口端与第一机械过滤装置(10)之间设有硬度脱除装置(12)和第二机械过滤装置(11)，所述硬度脱除装置(12)的出口端与第二机械过滤装置(11)的进口端相连通，所述第二机械过滤装置(11)的出口端与第一个降膜式空冷器(13)的水箱(4)进口端相连接，所述倒数第二个降膜式空冷器的水箱(4)出口端与NF分盐装置(15)的进口端相连通，所述NF分盐装置(15)的出口端分别与冷析脱盐装置(16)的进口端、最末端的降膜式空冷器(13)的水箱(4)的进口端相连通，所述MVR脱盐蒸发器(14)的进口端与最末端的降膜式空冷器(13)的水箱(4)出口端相连通。
6.根据权利要求5所述的一种基于降膜式空冷器的废水处理流程，其特征在于：所述冷析脱盐装置(16)的污水出口端连通有最末端的降膜式空冷器(13)的水箱(4)的进口端。
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