CN117570762A - 一种高效节能的生产废热回收利用***及其工艺和规模化硅胶生产方法 - Google Patents
一种高效节能的生产废热回收利用***及其工艺和规模化硅胶生产方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供了一种高效节能的生产废热回收利用***，包括对物料在烘干过程中产出热湿汽的热量进行回收利用的湿汽废热回收模块，所述湿汽废热回收模块包括承载物料的输送带、干燥器、压缩机和/或换热器，所述输送带顺次经过若干干燥器，所述干燥器分别通过管路连接压缩机和/或换热器，所述压缩机和/或换热器产生的热湿汽回用于物料烘干。基于同一个发明构思，本发明还提供了一种生产废热回收利用工艺。此外，本发明还提供了一种规模化硅胶生产方法。本发明提供的一种规模化硅胶生产方法，硅胶生产过程形成绿色环保循环，无三废排放，实现了硫元素、钠元素、硅元素的循环，也实现了水资源和热资源的循环，高效节能，适宜大规模工业生产。
Description
技术领域
本发明涉及硅胶生产领域，尤其涉及一种高效节能的生产废热回收利用***及其工艺和规模化硅胶生产方法。
背景技术
硅胶是具有三维空间网状结构的二氧化硅干凝胶，属多孔物质，孔分布范围广，具有很大的比表面积，表面覆盖有大量的硅烷醇基团，具有一定的活性，这些特性使它成为重要的干燥剂、吸附剂、催化剂和催化剂载体等，被广泛地应用于医疗、电子、化妆品、食品加工等领域的工业生产中。
硅胶生产工艺过程的主要原料是泡花碱和硫酸，通过溶胶凝胶法生成硅酸凝胶，然后进行老化割胶、水洗、烘干，得到成品硅胶。整个生产过程产出物除了成品硅胶，还包括湿硅胶沫、干硅胶沫、硫酸钠盐水和废水。目前处理湿硅胶沫、干硅胶沫的方法是当作下脚料或者***；硫酸钠盐水由于浓度及工艺费用等方面的因素，回收成本较高，回收物的价值又不大，不可避免的当作废水排到污水处理站处理；产出的用于水洗的水、冷凝水等废水也是当作污水直接排到污水处理站处理。中国专利201210121870.5公开了一种硅胶的制备方法，是以NaHCO3或NH4HCO3为原料与硅酸钠Na2O·nSiO2反应生成SiO2水凝胶，经成型、老化、干燥工序制得硅胶，该方法由于回收的洗液(或滤液等)中主要含有Na2CO3(或还含有NH3·H2O)，可以通过通入CO2反应重新获得反应原料，因此除硅源外，其他化学品均能循环使用，与现有技术相比，该发明工艺一定程度上降低了硅胶的原料成本，解决了产生含酸含盐废水，引起环境污染等问题，但是该专利技术方案中，只能是理论上的可行，一方面往废水里加二氧化碳，成本会很高，另一方面，该专利技术的原料用量及产物产出量只是涉及在实验室阶段，因为弱酸反应效果不好，根据无法满足大规模硅胶生产的需要。
泡花碱，为固体硅酸钠，其分子式为：Na2O·nSiO2，n称为模数，指SiO2和Na2O的摩尔比，一般为1.5～3.5，硅酸钠模数越大，固体硅酸钠越难溶于水，n为1时常温水即能溶解，n加大时需热水才能溶解，n大于3时需4个大气压以上的蒸汽才能溶解，硅酸钠模数越大，氧化硅含量越多，硅酸钠粘度增大，易于分解硬化，粘结力增大。硅酸钠是产业链最上游的产品，常作为一种基础的化工原料来生产其他下游产品，也是硅胶生产的重要原料。
硅酸钠的生产包括干法生产和湿法生产。干法生产又包括纯碱法、硫酸钠法，其中，纯碱法是将石英砂和纯碱按一定比例混合，然后在反射炉中加热到1400℃左右，生产熔融的硅酸钠。湿法生产包括烧碱法，烧碱法以石英砂(粉)和烧碱为原料，在高压釜中与0.6-1.0MPa的蒸汽反应，直接生产液态硅酸钠。在以上生产方法中，现有技术中通常采用纯碱法生产，但是纯碱法每吨产品要排放137多千克的CO2，影响生态环境。虽然硫酸钠法生产泡花碱较纯碱法、烧碱法成本低备受企业青睐，但是该方法也存在以下问题：第一、环境污染严重，且现有的脱硫处理收效甚微。例如采用元明粉(无水硫酸钠)生产泡花碱，硫酸钠在生产的过程中，和石英砂发生化学反应，会产生大量的二氧化硫气体，此法生产过程中会产生大量SO2，生产每吨产品排放200多千克SO2，是纯碱法排放量的130倍，造成严重的环境污染。现有技术中尝试采用碱液吸收法、催化法、用氨水吸收法进行脱硫处理，但是脱硫效率不高，经济上投入产出不成比例，处理后的二氧化硫的浓度与排放标准差距甚远，即便中和为硫酸盐、亚硫酸盐，排放也造成资源的浪费。第二、反应的反射炉设备中由于酸性气氛严重，耐火砖腐蚀严重，炉龄仅为4-6个月。另外，受到环保法律规定的约束，其技术发展受到限制，硫酸钠法生产泡花碱已经成为现有技术中摒弃的生产技术。
传统的硫酸生产工艺是用硫磺或硫铁矿在焚烧炉中通入富氧空气进行燃烧，生成的含二氧化硫的气体经除尘后，再配以适量的空气进入转化炉，在矾触媒的作用下，使二氧化硫转化为三氧化硫，最后用稀硫酸吸收而成。但是生产过程中所需的富氧空气，由空气分离设备供应。中国专利CN202010888165.2公开了一种高含硫盐生产硅酸钠、硫酸的方法及装置，将含硫工业杂盐与二氧化硅进行全氧燃烧制备硅酸钠，制备过程中产生的含硫烟气经过换热、除尘、转换和吸收生成硫酸，但是，在该专利技术方案的生产场景中，要实现连续稳态制酸，必须采用由空气分离设备提供的全氧燃烧，如此设计增加了生产投入的成本。
此外，泡花碱生产过程产出的废热、硅胶生产的废热是非常宝贵的热量资源，现有技术中并没有专门针对泡花碱生产和硅胶生产的废热回收***。
因此，现有技术亟待解决。
发明内容
本发明的目的旨在针对现有技术的不足，提供一种高效节能的生产废热回收利用***及其工艺和规模化硅胶生产方法。基于上述问题，本发明提出的一种高效节能的生产废热回收利用***及其工艺和规模化硅胶生产方法，硅胶生产过程形成绿色环保循环，无三废排放，实现了硫元素、钠元素、硅元素的循环，也实现了水资源和热资源的循环，高效节能，适宜大规模工业生产。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种高效节能的生产废热回收利用***，包括对物料在烘干过程中产出热湿汽的热量进行回收利用的湿汽废热回收模块，所述湿汽废热回收模块包括承载物料的输送带、干燥器、压缩机和/或换热器，所述输送带顺次经过若干干燥器，所述干燥器分别通过管路连接压缩机和/或换热器，所述压缩机和/或换热器产生的热湿汽回用于物料烘干。
如上所述的一种高效节能的生产废热回收利用***，所述湿汽废热回收模块具体包括预热式输送带、第一干燥器、第二干燥器、第三干燥器、第一压缩机和第一换热器，所述预热式输送带顺次经过第一干燥器、第二干燥器和第三干燥器，所述预热式输送带、第一干燥器、第二干燥器分别通过管路连接第一压缩机，所述第二干燥器、第三干燥器分别通过管路连接第一换热器。
如上所述的一种高效节能的生产废热回收利用***，还包括对生产中产生的高温烟气的热量进行回收利用的烟气废热回收模块，所述烟气废热回收模块包括余热锅炉、第二换热器和第一热泵，所述余热锅炉的进口端连接产生高温烟气的反射炉和焚硫炉，所述余热锅炉的出口端连接第二换热器的中温烟气进口端，所述第二换热器的高温空气出口端分别连接反射炉和焚硫炉，所述第二换热器的烟气出口端连接第一热泵，所述第一热泵外接常温空气和自来水，所述第一热泵的中温空气出口端连接第二换热器。
如上所述的一种高效节能的生产废热回收利用***，还包括对原料配制过程中产生的热量进行回收利用的第一废水废热回收模块，所述第一废水废热回收模块包括冷却器，自来水或者盐回收处理设备的废水流经所述冷却器升温后流至水洗设备。
如上所述的一种高效节能的生产废热回收利用***，还包括对盐回收处理过程中产生的热量进行回收利用的第二废水废热回收模块，所述第二废水废热回收模块包括第二热泵、混合加热器，所述第二热泵通过管路连接水洗设备，所述水洗设备通过管路连接混合加热器。
如上所述的一种高效节能的生产废热回收利用***，还包括对硅胶烘干过程中产生的热量进行回收利用的第三废水废热回收模块。
基于同一个发明构思，本发明提供了一种高效节能的生产废热回收利用工艺，使用如上所述的生产废热回收利用***进行热量回收利用，包括以下过程：
热湿汽热量回收利用过程，湿物料置于输送带上，经输送带输送顺次经过若干干燥器，若干干燥器对物料进行烘干，产出干物料；所述输送带、干燥器分别通过管路连接压缩机和/或换热器，所述压缩机和/或换热器产生的热湿汽回用于物料烘干。
进一步地，还包括烟气热量回收利用过程，反射炉和焚硫炉产出高温烟气进入余热锅炉，余热锅炉将高温烟气中的热量进行回收，产出的中温烟气后进入第二换热器进行换热；第一热泵回收第二换热器排出的烟气热量，一部分用来加热自来水用于水洗过程，另一部分用来加热常温空气为中温空气，中温空气进入第二换热器与中温烟气进行换热，一方面产出低温烟气进入第一热泵进行进一步的降温成为低温烟气，另一方面产出高温空气用于反射炉和焚硫炉中的助燃。
进一步地，还包括第一废水热量回收利用过程，冷却器回收浓硫酸稀释和硅酸钠化料的热量将自来水、冻结晶水加热用于水洗过程。
进一步地，还包括第二废水热量回收利用过程，在水洗过程产出的硫酸钠盐水流经第二热泵，第二热泵将水洗过程中排出的废水热量进一步回收。
进一步地，还包括第三废水热量回收利用过程，收集第一干燥器和第二干燥器产出的冷凝水用于水洗过程或者供暖。
基于同一个发明构思，本发明还提供了一种规模化硅胶生产方法，包括使用如上所述的高效节能的生产废热回收利用工艺，包括以下步骤：
S1.以硅源、钠盐、含硫燃料按照一定比例在特定反应温度下反应生成泡花碱，产出富含有二氧化硫的烟气；
S2.加入硫，补入适量的空气燃烧，使得烟气中的二氧化硫达到一定浓度，然后进入酸洗净化工段净化、干燥，进入转化器催化转化为三氧化硫，最后以浓硫酸吸收，得到工业级硫酸；
S3.将步骤S1生产的泡花碱和步骤S2中生产的硫酸进行溶液配制、制胶、老化、割胶、水洗、烘干，生产出干硅胶；在硅胶烘干过程中，使用如上所述的生产废热回收利用***进行热湿汽热量回收利用，回用于物料烘干。进一步地，在水洗过程中，使用如上所述的生产废热回收利用***进行烟气热量回收利用，回用于水洗水加热，加热水变成水蒸汽重新利用，加热空气用于反射炉和焚硫炉的助燃；进一步地，在水洗过程中，还可以使用如上所述的生产废热回收利用***进行第一废水热量回收利用，回用于水洗水加热；进一步地，在水洗过程中，还可以使用如上所述的生产废热回收利用***进行第二废水热量回收利用，回用于水洗水加热或者用于供暖水加热；进一步地，在水洗过程中，还可以使用如上所述的生产废热回收利用***进行第三废水热量回收利用，回用于水洗水加热或者用于供暖水加热。
如上所述的一种规模化硅胶生产方法，所述S1中步骤中所述的硅源选自以下任意一种：(a1)石英砂；(a2)在生产出干硅胶步骤产出的干硅胶沫；(a3)在老化、割胶步骤产出的湿硅胶沫；(a4)在泡花碱进行溶液配制时过滤沉淀产出的碱泥；(a5)多晶硅渣。
如上所述的一种规模化硅胶生产方法，所述S1中步骤中所述的钠盐选自以下任意一种：(b1)在水洗过程中产出的硫酸钠盐水经过脱盐处理后的十水硫酸钠；(b2)在水洗过程中产出的硫酸钠盐水经过脱盐处理后的无水硫酸钠；(b3)含硫固废钠盐：硫代硫酸钠、硫氰酸钠、亚硫酸钠；(b4)泡花碱生产过程水淬槽产出的水淬液。
如上所述的一种规模化硅胶生产方法，所述S3步骤中的水洗过程中，用于水洗过程的水选自从以下任意一种或者多种：(c1)经过处理后的水洗过程产生的废水；(c2)硅胶烘干工序中产生的水汽冷凝后的水；(c3)焚硫炉、余热锅炉产生的冷凝水；(c4)所述S1中步骤中所述的焚硫炉、余热锅炉产生的降温水；(c5)硫酸进行溶液配制过程中产生的冷却水；(c6)在老化、割胶工序产生的老化水。
如上所述的一种规模化硅胶生产方法，所述S1中步骤中所述的含硫燃料为高硫煤或者高硫石油焦粉。
与现有技术相比，本发明具有以下优点和有益效果：
1、本发明提供的一种高效节能的生产废热回收利用***，硅胶烘干过程中的热湿汽经过处理后重新返回干燥器或者预热式输送带，再次用于烘干硅胶，实现了热资源的循环利用，高效节能。
2、本发明提供的一种高效节能的生产废热回收利用***，还包括烟气废热回收模块，该模块将反射炉、焚硫炉产生的高温烟气热量回收用来加热水变成水蒸汽利用，用来加热空气，用来加热水，充分利用了烟气的热资源，节省了能源消耗，节约了成本。
3、本发明提供的一种高效节能的生产废热回收利用***，还包括对原料配制过程中产生的热量进行回收利用的第一废水废热回收模块，该模块将高温的液体硅酸钠冷却至低温，同时将热量用来加热自来水或冷冻水，并将稀释的高温的稀硫酸冷却至低温，同时热量用来加热自来水或冷冻水，充分利用了原料配制过程中产生的热资源，另外，热量的回收使得制胶的过程中温度不会过高，避免了反应不均匀。
4、本发明提供的一种高效节能的生产废热回收利用***，还包括对盐回收处理过程中产生的热量进行回收利用的第二废水废热回收模块，该模块将盐回收处理过程中产生的水经过处理后用于水洗，并将水洗过程排出的废水热量进一步回收利用，节约了热资源，节约了成本。
5、本发明提供的一种高效节能的生产废热回收利用***，还包括对硅胶烘干过程中产生的热量进行回收利用的第三废水废热回收模块，该模块将干燥器产出的冷凝水进行回收利用，节约了热资源。
6、本发明提供的一种使用高效节能的生产废热回收利用工艺，该工艺整体能耗低，可产生不同温度的蒸汽，适用范围广。
7、本发明提供的一种规模化硅胶生产方法，对硅、钠、硫、水进行回收利用，并且最大限度的回收全部废热废气，减少废气废水的排放，实现了碳和硫的零排放，保护了环境，整个生产实现了物质和能量的循环，节约了能源消耗，节约了生产成本，满足大规模硅胶生产。
附图说明
为了更清楚地说明本发明或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面买描述的仅仅是本发明的一个实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。
图1为本发明提供的湿汽废热回收模块流程示意图；
图2为本发明提供的烟气废热回收模块流程示意图；
图3为本发明提供的第一废水废热回收模块流程示意图；
图4为本发明提供的第二废水废热回收模块流程示意图；
图5为本发明提供的第三废水废热回收模块流程示意图；
图6为本发明提供的一种规模化硅胶生产方法流程示意图。
图中，1-预热式输送带，2-第一干燥器，3-第二干燥器，4-第三干燥器，5-第一压缩机，6-第一换热器，7-余热锅炉，8-第二换热器，9-第一热泵，10-反射炉，11-水淬槽，12-焚硫炉，13-水洗设备，14-碱冷却器，15-酸冷却器，16-第二热泵，17-混合加热器。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一种高效节能的生产废热回收利用***，包括对物料在烘干过程中产出热湿汽的热量进行回收利用的湿汽废热回收模块，所述湿汽废热回收模块包括承载物料的输送带、干燥器、压缩机和/或换热器，所述输送带顺次经过若干干燥器，所述干燥器分别通过管路连接压缩机和/或换热器，所述压缩机和/或换热器产生的热湿汽回用于物料烘干。本发明中，所述干燥器为厢式干燥器、输送机式干燥器、滚筒式干燥器、立式干燥器、机械搅拌式干燥器、回转式干燥器、流化床式干燥器、气流式干燥器、振动式干燥器、喷雾式干燥器、网带式干燥器、风冷干燥器等中的任意一种。所述压缩机包括但不限于活塞压缩机、螺杆压缩机、离心压缩机、直线压缩机、涡旋压缩机、罗茨压缩机等中的任意一种。所述换热器为夹套式换热器、沉浸式蛇管换热器、喷淋式换热器、套管式换热器、板式换热器、管壳式换热器、双管板换热器、混合式换热器、蓄热式换热器、流体连接间接式换热器、气气换热器、直接接触式换热器、复式换热器等中的任意一种。本发明中，所述物料为硅胶。
由于泡花碱生产过程产出的废热、硅胶生产的废热是非常宝贵的热量资源，但是现有技术中并没有专门针对泡花碱生产和硅胶生产的废热回收***。本发明提供的一种高效节能的生产废热回收利用***，硅胶在烘干过程中产生的热湿汽经过压缩机的处理，将中低温热湿汽进行压缩，产生适合用于硅胶烘干的热湿汽再次回用于硅胶烘干，或者经过换热器的处理，将高温热湿汽进行与空气进行换热，产生适合用于硅胶烘干的热湿汽再次回用于硅胶烘干。本发明中，中低温热湿汽是指温度为50-100℃，水质量百分含量0％-100％的水汽。高温热湿汽是指温度为大于100℃，水质量百分含量为0％-100％的水汽。
如图1所示，在本发明的一个优选实施方式中，所述湿汽废热回收模块具体包括预热式输送带、第一干燥器、第二干燥器、第三干燥器、第一压缩机和第一换热器，所述预热式输送带顺次经过第一干燥器、第二干燥器和第三干燥器，所述预热式输送带、第一干燥器、第二干燥器分别通过管路连接第一压缩机，所述第二干燥器、第三干燥器分别通过管路连接第一换热器。
优选的，第一干燥器为立式干燥器，第二干燥器为网带式干燥器，第三干燥器为风冷干燥器，第一压缩机为离心压缩机，具体为水汽再压缩型压缩机，第一换热器为气气换热器。优选的，预热式输送带是指在输送带内有加热装置，在输送过程中可以对硅胶进行预热，在本发明中，预热式输送带将低温的湿硅胶在预热式输送带中提前进行预热，可以提高产品质量，缩短干燥的时间，提高硅胶的烘干的效果，提高硅胶产量。
如图2所示，优选的，还包括对生产中产生的高温烟气的热量进行回收利用的烟气废热回收模块，所述烟气废热回收模块包括余热锅炉、第二换热器和第一热泵，所述余热锅炉的烟气进口端连接产生高温烟气的焚硫炉和反射炉，这里的高温烟气是指“温度≥1000℃的烟气”，所述余热锅炉的烟气出口端连接第二换热器的中温烟气进口端，这里的中温烟气是指“温度为230～250℃的烟气”，所述第二换热器的高温空气出口端分别连接反射炉和焚硫炉，这里的高温空气是指“温度为230～250℃的的空气”，所述第二换热器的烟气出口端连接第一热泵，所述第二换热器的出口端烟气为60℃，经过第一热泵的换热处理，第一热泵产出低温烟气，这里的低温烟气是指“温度为10～35℃的烟气”。所述第一热泵外接常温空气和自来水，这里的常温空气是指“温度为20～25℃的空气”，所述第一热泵的中温空气出口端连接第二换热器，这里的中温空气是指“温度为70～90℃的空气”。优选的，第二换热器为气气换热器。该烟气废热回收模块主要针对焚硫炉和反射炉中的烟气热量回收，并将回收的烟气热量回用于泡花碱的生产、焚硫炉内的燃烧、水洗设备用水的加热以及加热水变成水蒸汽等。
在本发明的一个优选实施方式中，余热锅炉将烟气中的废热收集起来，经过预处理后送入至余热锅炉进行加热或者蒸发，再通过第二换热器将余热传递给其他介质，例如其他介质为空气，以达到预定温度或者压力，在本发明流程中，余热锅炉将反射炉、焚硫炉产生的高温烟气热量回收用来加热水变成水蒸汽利用。第二换热器可以实现两种不同温度的气体之间的能量转移，使得进入第二换热器的冷气体被加热，同时热气体被冷却，在本发明流程中，第二换热器将余热锅炉中排出的烟气热量回收用来加热空气，即将中温烟气和中温空气进行换热，产出高温空气和温度降低的烟气。第一热泵是一种将低温热源中的热量转移到高温热源的设备，其为以逆卡诺循环方式迫使热量从低温物体流向高温物体的机械装置，其仅消耗少量的逆循环净功，就可以得到较大的供热量，在本发明流程中，将第二换热器中排出的烟气热量进一步回收用来加热水和空气，即第二换热器温度降低的烟气经第一热泵的进一步热量回收成为低温烟气，常温空气经第一热泵的处理成为中温空气，自来水经过第一热泵的处理成为可用于水洗的热水。
优选的，还包括对原料配制过程中产生的热量进行回收利用的第一废水废热回收模块，所述第一废水废热回收模块包括冷却器，自来水或者盐回收处理设备的废水流经所述冷却器升温后流至水洗设备。
如图3所示，在本发明的一个优选实施方式中，冷却器包括酸冷却器和碱冷却器。酸冷却器是换热设备的一种，采用耐酸材料制成，用以冷却流体，通常用水或空气为冷却剂以除去热量，在本发明流程中，酸冷却器将稀释的高温的稀硫酸冷却至低温，同时热量用来加热自来水或者冷却水。碱冷却器是换热设备的一种，采用耐碱材料制成，用以冷却流体，通常用水或空气为冷却剂以除去热量，在本发明流程中，碱冷却器将高温的液体硅酸钠冷却至低温，同时热量用来加热自来水或者冷却水。酸冷却器和碱冷却器加热后的自来水或者冷却水用于硅胶水洗过程。例如，常温20℃的自来水在酸冷却器和碱冷却器加热后可达到35℃，后升温至达到工艺要求的水洗温度用于水洗过程；盐冷冻结晶后的废水温度只有0～2℃，在酸冷却器和碱冷却器加热后也可达到35℃，后升温至达到工艺要求的水洗温度用于水洗过程。
优选的，还包括对盐回收处理过程中产生的热量进行回收利用的第二废水废热回收模块，所述第二废水废热回收模块包括第二热泵、混合加热器，所述第二热泵通过管路连接水洗设备，所述水洗设备通过管路连接混合加热器，水洗设备产出的废水经第二热泵降温后流至盐回收处理设备，盐处理设备的高温废水、硅胶烘干产出的冷凝水与余热锅炉产出的高温蒸汽在混合加热器内混合进行热交换后，流至水洗设备。这里的高温废水是指“温度为40～95℃的废水”，这里的高温蒸汽是指“温度为160℃的蒸汽”。
如图4所示，在本发明的一个优选实施方式中，在水洗过程产出的硫酸钠盐水流经第二热泵，第二热泵在该流程的作用，将水洗过程中排出的废水热量进一步回收，例如使得水洗过程产出的温度为35～45℃的废水成为温度为10～20℃的水用于膜浓缩过程，同时使得膜浓缩产出的温度为10～20℃的废水成为温度为45～80℃的水用于水洗过程。回收热量后的废水经过膜浓缩脱盐处理，根据季节的不同，选用不同的脱盐处理方式。在春季、夏季、秋季采用MVR方式，其为重新利用它自身产生的二次蒸汽的能量，从而减少对外界能源的需求的节能技术，在本发明流程中，在春季、夏季、秋季，MVR方式将膜浓缩后的高浓度盐溶液蒸发浓缩，水分蒸发，得到硫酸钠。在冬季采用冷冻结晶的方式，冷冻结晶通过降低温度，使得液体产生过饱和析出晶体，实现不同液体组分分离的过程，在本发明流程中，在冬季，冷冻结晶方式将膜浓缩后的高浓度盐溶液中的硫酸钠结晶出来。优选的，混合加热器为汽水混合加热器，其为一种蒸汽和水或者其他液体直接混合的加热装置，利用蒸汽直接对水或者其他液体进行加热升温。在本发明的流程中，将低温的自来水、纯水、冷凝水等混合蒸汽进行加热到工艺要求的温度，例如混合加热器将160℃蒸汽与自来水、纯水、来自MVR的冷凝水或者来自湿硅胶烘干过程的冷凝水进行混合，产出温度为45～80℃的水用于水洗过程。
优选的，还包括对硅胶烘干过程中产生的热量进行回收利用的第三废水废热回收模块。
如图5所示，在本发明的一个优选实施方式中，第一干燥器会产出冷凝水，第二干燥器也会产出冷凝水，收集以上冷凝水，一部分可以回用于水洗过程，另一部分可以用于供暖。例如第一干燥器会产出温度为60～80℃的冷凝水，第二干燥器也会产出80～100℃的冷凝水。
本发明提供了一种高效节能的生产废热回收利用工艺，使用如上所述的生产废热回收利用***进行热量回收利用，包括以下过程：
热湿汽热量回收利用过程，湿物料置于输送带上，经输送带输送顺次经过若干干燥器，若干干燥器对物料进行烘干，产出干物料；所述干燥器分别通过管路连接压缩机和/或换热器，所述压缩机和/或换热器产生的热湿汽回用于物料烘干。优选的，所述输送带为预热式输送带，所述预热式输送带通过管路连接压缩机。优选的，本发明所述物料为硅胶。优选的，湿硅胶置于预热式输送带上，经预热式输送带输送至第一干燥器中，第一干燥器对硅胶进行烘干，再输送至第二干燥器中，第二干燥器对硅胶进行继续烘干，然后输送至第三干燥器，第三干燥器对硅胶进行烘干，产出干硅胶；第一压缩机将预热式输送带、第一干燥器和第二干燥器产出的中低温热湿汽压缩为高温热湿汽，在蒸汽补充热量后，该高温热湿汽一部分输送至第一干燥器用于烘干硅胶，另一部分输送至第一换热器，输送至第一换热器的高温热湿汽与空气换热后输送至第二干燥器用于烘干硅胶；第三干燥器产出的高温热湿汽流向预热式输送带上用于烘干硅胶。
本发明中所指的含水量是指物质中所含水分的重量占该物质总重量的百分含量；本发明所指的相对湿度指空气中实际水汽压与当时气温下的饱和水汽压之比，它反映了空气距饱和空气的程度，表示空气中的绝对湿度与同温度和气压下的饱和绝对湿度的百分比，也就是指某湿空气中所含水蒸汽的质量与同温度和气压下饱和空气中所含水蒸汽的质量百分比。本发明所指的水蒸汽含量指湿空气中的水蒸汽质量与湿空气的总质量的百分比。
请再次参见图1，优选的，预热式输送带承载温度为40～60℃、含水量为78％的湿硅胶，由于预热式输送带具有加热作用，对硅胶有一定的烘干作用，产生温度为50～70℃、相对湿度大于90％中低温热湿汽，进入第一压缩机进行压缩升温；湿硅胶的含水量也由78％降至76％，然后进入至第一干燥器，由于第一干燥器为立式干燥器，第一干燥器靠硅胶本身的重量而在第一干燥器内垂直地向下运动，在硅胶下落的时候，被降落时所通过的加热表面所加热，使得硅胶水分气化，达到一段硅胶干燥的目的，同时产生温度为60～80℃、水蒸汽含量0％～100％的中低温热湿汽，进入第一压缩机进行压缩升温；经过第一干燥器干燥的温度为80～100℃、含水量为60％的硅胶进入至第二干燥器，第二干燥器为利用钢网作为传输带运载硅胶进行连续烘干的干燥设备，硅胶由加料器均匀地铺在网带上，由传动装置拖动在第二干燥器内移动，第二干燥器由若干单元组成，热气由下往上或由上往下穿过铺在网带上的硅胶，加热干燥并带走水分，网带缓慢移动，运行速度可根据硅胶温度自由调节，干燥后的硅胶连续落入收料器中，以此达到二段硅胶干燥的目的，该过程产生温度为80～100℃、相对湿度大于90％的中低温热湿汽，进入第一压缩机进行压缩升温；经过第二干燥器干燥的温度为120～140℃、含水量为5％硅胶，进入至第三干燥器，第三干燥器利用常温的空气对硅胶进行降温，回收热量的同时降低硅胶温度，如此设置便于下一步干硅胶产品的包装，达到三段硅胶干燥的目的。与此同时，补给温度为20℃、相对湿度70％的空气至第三干燥器，由于第三干燥器为风冷干燥器，第三干燥器产出的温度为100℃、相对湿度1.6％的热空气，回用于预热式输送带上硅胶的干燥。预热输送带产出的上述温度为50～70℃、相对湿度大于90％的中低温热湿汽、第一干燥器产出的上述温度为60～80℃、水蒸汽含量0％-100％的中低温热湿汽、第二干燥器产出的温度为80～100℃、相对湿度大于90％的中低温热湿汽进入第一压缩机进行压缩升温，产生的温度为大于100℃、水蒸汽含量为0％～100％高温热湿汽与补充进来的温度为160℃的蒸汽进行热量交换，本发明中，温度为160℃的蒸汽可来源于余热锅炉，然后产出温度大于120℃的高温热湿汽，该高温热湿汽一部分回用于第一干燥器内的硅胶干燥，另一部分进入第一换热器。进入第一换热器的温度大于120℃高温热湿汽与补充进来的温度为20℃，相对湿度70％的常温空气进行热量交换，产出温度为大于100℃、相对湿度小于2％高温热湿汽回用于第二干燥器内的硅胶干燥。
烟气热量回收利用过程，反射炉和焚硫炉产出高温烟气，进入余热锅炉，余热锅炉将高温烟气中的热量进行回收，产出中温烟气，中温烟气后进入第二换热器进行换热。第一热泵回收第二换热器排出的烟气热量，一部分用来加热自来水用于水洗设备中的水洗过程，另一部分用来加热常温空气为中温空气，中温空气进入第二换热器与中温烟气进行换热，一方面产出温度降低的烟气进入第一热泵进行进一步的降温成为低温烟气，另一方面产出高温空气用于反射炉和焚硫炉中的助燃。
优选的，反射炉和焚硫炉产出温度达1000℃左右的高温烟气，进入余热锅炉，余热锅炉将高温烟气中的热量进行回收，产出温度为250℃的中温烟气，后进入第二换热器进行换热。第一热泵回收第二换热器排出的烟气热量，一部分用来加热自来水用于水洗过程，另一部分用来加热20℃的常温空气为80℃的中温空气，80℃的中温空气进入第二换热器与250℃的中温烟气进行换热，一部分产出60℃降温的烟气进入第一热泵进一步的降温成为15℃的低温烟气，另一部分产出230℃的高温空气用于反射炉中泡花碱制备中的助燃和焚硫炉中加入硫燃烧的助燃。
第一废水热量回收利用过程，冷却器回收浓硫酸稀释和硅酸钠化料的热量将自来水、冻结晶水加热用于水洗过程。
优选的，冷却器包括用于浓度大于92.5％的浓硫酸稀释为浓度为20％-35％的稀硫酸的酸冷却器和固体硅酸钠化料用的碱冷却器，浓硫酸和固体硅酸钠在制胶前的稀释或者溶解过程中会产生大量的热量，酸冷却器将稀释的高温的稀硫酸冷却至低温，同时热量用来加热温度为20℃的自来水或者温度为0-2％的冷冻结晶水至水洗过程要求的温度为35℃的水，碱冷却器将高温的液体硅酸钠冷却至低温，同时热量用来加热温度为20℃的自来水或者温度为0-2％的冷冻结晶水至水洗过程要求的温度为35℃的水。
第二废水热量回收利用过程，在水洗过程产出的硫酸钠盐水流经第二热泵，第二热泵将水洗过程中排出的废水热量进一步回收。
优选的，在水洗过程产出的硫酸钠盐水流经第二热泵，第二热泵将水洗过程中排出的温度为35～45℃的废水热量进一步回收。回收热量后的温度为10～20℃的废水经过膜浓缩脱盐处理，根据季节的不同，选用不同的脱盐处理方式。在春季、夏季、秋季采用MVR方式，MVR方式将膜浓缩后的高浓度盐溶液蒸发浓缩，水分蒸发，得到硫酸钠。在冬季采用冷冻结晶的方式，冷冻结晶方式将膜浓缩后的高浓度盐溶液中的硫酸钠结晶出来。混合加热器将低温的自来水、纯水、冷凝水等与温度为160℃的蒸汽混合进行加热到工艺要求的温度，用于水洗过程。本发明中，温度为160℃的蒸汽来源于余热锅炉，该温度为160℃的蒸汽一部分用于该第二废水热量回收过程，另一部分用于热湿汽热量回收利用过程中的蒸汽补给。
第三废水热量回收利用过程，收集第一干燥器和第二干燥器产出的冷凝水用于水洗过程或者供暖。
优选的，第一干燥器会产出温度为60～80℃的冷凝水，第二干燥器会产出温度为80～100℃的冷凝水，收集以上冷凝水，一部分可以回用于水洗过程，另一部分可以用于供暖。
以每年生产30万吨硅胶的生产量计算，所述湿汽废热回收模块可以回收利用热量280万GJ，烟气废热回收模块可以回收利用热量300万GJ，第一废水废热回收模块可以回收利用热量19.5万GJ，第二废水废热回收模块可以回收利用热量43.5万GJ，第三废热回收模块可以回收利用热量41.5万GJ。其中，烟气废热回收模块所回收利用的热量最多，占总回收利用的热量的43.8％；湿汽废热回收模块可以回收利用热量次之，占总回收利用的热量的40.9％；第二废水废热回收模块可以回收利用热量占总回收利用的热量的6.4％；第三废水废热回收模块可以回收利用热量占总回收利用的热量的6.1％；第一废水废热回收模块可以回收利用热量占总回收利用的热量的2.8％。
如图6所示，基于同一个发明构思，本发明还提供了一种规模化硅胶生产方法，包括使用如上所述的高效节能的生产废热回收利用工艺，包括以下步骤：
S1.以硅源、钠盐、含硫燃料按照一定比例在1350～1400℃反应温度下在反射炉反应生成泡花碱，产出富含有二氧化硫的烟气；
S2.加入硫，补入适量的空气燃烧，使得烟气中的二氧化硫达到一定浓度，具体的，步骤S1中的富含有二氧化硫的烟气进入余热锅炉，在焚硫炉中加入硫，补入适量的空气，在1000℃左右继续燃烧，产生的二氧化硫烟气也进入余热锅炉，反射炉和焚硫炉出口烟气经余热锅炉回收热量后，烟气降温至230～250℃，烟气二氧化硫浓度达到体积分数为5.6％以上；然后进入酸洗净化工段净化除去烟气中的粉尘并降温至35℃以下，经浓硫酸干燥脱水，然后进入转化器采用钒触媒催化剂转化为三氧化硫，最后以质量分数为98％的浓硫酸在60℃的温度下在吸收塔中吸收，得到工业级硫酸。
现有技术中，需要控制二氧化硫的浓度来消除尾气，采用碱液吸收法、催化法、用氨水吸收法进行脱硫处理，但是脱硫效率不高，经济上投入产出不成比例，处理后的二氧化硫的浓度与排放标准差距甚远，而本发明中，却采用了与现有技术中相反的方法，通过加入硫，一方面作用是处理尾气二氧化硫，另一方面作用是为了制备硫酸用，虽然现有技术中公开有将尾气二氧化硫来制备硫酸用，但是为了保证生产硫酸的质量，采用全氧燃烧的空分设备，占地面积大，成本高，全氧燃烧成本也不符合实际生产需求，理论上转化不成生产力，不利于大规模产业化的生产。另外，将烟气降温至230～250℃是为了制备硫酸提供安全运行保证，温度过高，高于250℃，会给后续的输送管道，硫酸净化设备增加负担，温度过低，低于230℃，在制备硫酸的过程中产生亚硫酸，低于烟气的酸露点温度，就会引起设备腐蚀，并且使设备在运行中产生隐患。
S3.将步骤S1生产的泡花碱和步骤S2中生产的硫酸进行溶液配制、制胶、老化、割胶、水洗、烘干，生产出干硅胶；在硅胶烘干过程中，使用如上所述的生产废热回收利用***进行热湿汽热量回收利用，回用于物料烘干。
优选的，还包括烟气热量回收利用步骤，所述步骤S1中的反射炉和所述步骤S2中的焚硫炉产出高温烟气，进入余热锅炉，余热锅炉将高温烟气中的热量进行回收，产出中温烟气，中温烟气后进入第二换热器进行换热。第一热泵回收第二换热器排出的烟气热量，一部分用来加热自来水用于水洗过程，另一部分用来加热常温空气为中温空气，中温空气进入第二换热器与中温烟气进行换热，一方面产出低温烟气进入第一热泵进行进一步的降温成为低温烟气，另一方面产出高温空气用于反射炉和焚硫炉中的助燃。
优选的，还包括第一废水热量回收利用步骤，所述步骤S3中制胶过程中的冷却器回收浓硫酸稀释和硅酸钠化料的热量将自来水、冻结晶水加热用于水洗过程。
优选的，还包括第二废水热量回收利用步骤，所述步骤S3中水洗过程中产出的硫酸钠盐水流经第二热泵，第二热泵将水洗过程中排出的废水热量进一步回收。
优选的，还包括第三废水热量回收利用步骤，所述步骤S3中烘干过程中，第一干燥器和第二干燥器产出的冷凝水用于水洗过程或者供暖。
优选的，所述S1步骤中的硅源选自以下任意一种：(a1)石英砂；(a2)在生产出干硅胶步骤产出的干硅胶沫；(a3)在老化、割胶步骤产出的湿硅胶沫；(a4)在泡花碱进行溶液配制时过滤沉淀产出的碱泥；(a5)多晶硅渣。
优选的，所述S1步骤中的钠盐选自以下任意一种：(b1)在水洗过程中产出的硫酸钠盐水经过脱盐处理后的十水硫酸钠；(b2)在水洗过程中产出的硫酸钠盐水经过脱盐处理后的无水硫酸钠；(b3)含硫固废钠盐：硫代硫酸钠、硫氰酸钠、亚硫酸钠；(b4)泡花碱生产过程水淬槽产出的水淬液。更优选的，所述S1步骤中的钠盐选自两个中的任意一种：(b1)在水洗过程中产出的硫酸钠盐水经过脱盐处理后的十水硫酸钠；(b2)在水洗过程中产出的硫酸钠盐水经过脱盐处理后的无水硫酸钠。
优选的，所述S3步骤中的水洗过程中，用于水洗过程的水选自从以下任意一种或者多种：(c1)经过处理后的水洗过程产生的废水；(c2)硅胶烘干工序中产生的水汽冷凝后的水；(c3)焚硫炉、余热锅炉产生的冷凝水；(c4)所述S1中步骤中所述的焚硫炉、余热锅炉产生的降温水；(c5)硫酸进行溶液配制过程中产生的冷却水；(c6)在老化、割胶工序产生的老化水。
优选的，所述S1步骤中的含硫燃料为高硫煤或者高硫石油焦粉。现有技术中，高硫煤或者高硫石油焦粉在使用的过程中存在许多问题：燃烧后生成SO2或者SO3，并且极易与水蒸汽化合生成硫酸蒸汽，对燃烧设备腐蚀严重，对设备的要求高；产生的SO2或者SO3排放到空气中，对大气环境造成严重污染；存放中容易自燃变质，影响燃烧效果。因此，高硫煤或高硫石油焦粉受到以上问题的困扰，在生产中极少使用。而本申请中，高硫煤或者高硫石油焦粉除了作为燃料外，还提供硫元素，应用到提高二氧化硫的浓度以制备硫酸用，二氧化硫在温度的限制下，不会产生对设备腐蚀的影响，更不会作为尾气排出污染环境，提高了废弃资源的利用价值。
实施例1：
本实施例提供了一种高效节能的生产废热回收利用***，包括对硅胶在烘干过程中产出热湿汽的热量进行回收利用的湿汽废热回收模块R-4。
如图1所示，所述湿汽废热回收模块R-4具体包括预热式输送带1、第一干燥器2、第二干燥器3、第三干燥器4、第一压缩机5和第一换热器6，所述预热式输送带1顺次经过第一干燥器2、第二干燥器3和第三干燥器4，所述预热式输送带1、第一干燥器2、第二干燥器3分别通过管路连接第一压缩机5，所述第二干燥器3、第三干燥器4分别通过管路连接第一换热器6。本实施例中具体为，第一干燥器2为立式干燥器，第二干燥器3为网带式干燥器，第三干燥器4为风冷干燥器，第一压缩机5为水汽再压缩型压缩机，第一换热器6为气气换热器。
如图2所示，还包括对生产中产生的高温烟气的热量进行回收利用的烟气废热回收模块R-1，所述烟气废热回收模块R-1包括余热锅炉7、第二换热器8和第一热泵9，所述余热锅炉7的烟气进口端连接产生高温烟气的反射炉10和焚硫炉12，所述余热锅炉7的烟气出口端连接第二换热器8的中温烟气进口端，所述第二换热器8的高温空气出口端分别连接反射炉10和焚硫炉12，所述第二换热器8的中温烟气出口端连接第一热泵9，所述第一热泵9外接常温空气和自来水，所述第一热泵9的中温空气出口端连接第二换热器8。本实施例中优选第二换热器8为气气换热器。
如图3所示，还包括对原料配制过程中产生的热量进行回收利用的第一废水废热回收模块R-2，所述第一废水废热回收模块R-2包括冷却器，自来水或者盐回收处理设备的废水流经所述冷却器升温后流至水洗设备13。冷却器包括酸冷却器15和碱冷却器14。酸冷却器15将稀释的高温的稀硫酸冷却至低温，同时热量用来加热自来水或者冷却水。碱冷却器14将高温的液体硅酸钠冷却至低温，同时热量用来加热自来水或者冷却水。酸冷却器15和碱冷却器14加热后的自来水或者冷却水用于硅胶水洗过程。
如图4所示，还包括对盐回收处理过程中产生的热量进行回收利用的第二废水废热回收模块R-3，所述第二废水废热回收模块R-3包括第二热泵16、混合加热器17，所述第二热泵16通过管路连接水洗设备13，所述水洗设备13通过管路连接混合加热器17，水洗设备13产出的废水经热泵降温后流至盐回收处理设备，盐处理设备的高温废水、硅胶烘干产出的冷凝水与余热锅炉7产出的蒸汽在混合加热器17内混合进行热交换后，流至水洗设备13。本实施例中优选混合加热器17为汽水混合加热器。
如图5所示，还包括对硅胶烘干过程中产生的热量进行回收利用的第三废水废热回收模块R-5。
实施例2：
本发明提供了一种高效节能的生产废热回收利用工艺，使用实施例1所述的生产废热回收利用***进行热量回收利用，包括以下过程：
热湿汽热量回收利用过程，湿硅胶置于输送带上，经输送带输送顺次经过若干干燥器，若干干燥器对硅胶进行烘干，产出干硅胶；所述输送带、干燥器分别通过管路连接压缩机或者换热器，所述压缩机和/或换热器产生的热湿汽回用于硅胶烘干。优选的，湿硅胶置于预热式输送带1上，经预热式输送带1输送至第一干燥器2中，第一干燥器2对硅胶进行烘干，再输送至第二干燥器3中，第二干燥器3对硅胶进行继续烘干，然后输送至第三干燥器4，第三干燥器4对硅胶进行烘干，产出干硅胶；第一压缩机5将预热式输送带1、第一干燥器2、第二干燥器3和第三干燥器4产出的中低温热湿汽压缩为高温热湿汽，在蒸汽补充热量后，该高温热湿汽一部分输送至第一干燥器2用于烘干硅胶，另一部分输送至第一换热器6，输送至第一换热器6的高温热湿汽与空气换热后输送至第二干燥器3用于烘干硅胶；第三干燥器4产出的高温热湿汽输送至预热式输送带1上用于烘干硅胶。
具体的，预热式输送带承载温度为40～60℃、含水量为78％的湿硅胶由于预热式输送带1具有加热作用，对硅胶有一定的烘干作用，产生温度为50～70℃、相对湿度大于90％中低温热湿汽，进入第一压缩机5进行压缩升温，湿硅胶的含水量也由78％降至76％，然后进入至第一干燥器2，由于第一干燥器2为立式干燥器，第一干燥器2靠硅胶本身的重量而在第一干燥器2内垂直地向下运动，在硅胶下落的时候，被降落时所通过的加热表面所加热，使得硅胶水分气化，达到一段硅胶干燥的目的，同时产生温度为60～80℃、水蒸汽含量0％～100％的中低温热湿汽，进入第一压缩机5进行压缩升温；经过第一干燥器2干燥的温度为80～100℃、含水量为60％的硅胶进入至第二干燥器3，第二干燥器3为利用钢网作为传输带运载硅胶进行连续烘干的干燥设备，硅胶由加料器均匀地铺在网带上，由传动装置拖动在第二干燥器3内移动，第二干燥器3由若干单元组成，热气由下往上或由上往下穿过铺在网带上的硅胶，加热干燥并带走水分，网带缓慢移动，运行速度可根据硅胶温度自由调节，干燥后的硅胶连续落入收料器中，以此达到二段硅胶干燥的目的，该过程产生温度为80～100℃、相对湿度大于90％的中低温热湿汽，进入第一压缩机5进行压缩升温；经过第二干燥器3干燥的温度为120～140℃、含水量为5％硅胶，进入至第三干燥器4，第三干燥器4利用常温的空气对硅胶进行降温，回收热量的同时降低硅胶温度，如此设置便于下一步干硅胶产品的包装，达到三段硅胶干燥的目的。与此同时，补给温度为20℃、相对湿度70％的空气至第三干燥器4，由于第三干燥器4为风冷干燥器，第三干燥器4产出的温度为100℃、相对湿度1.6％的热空气，回用于预热式输送带1上硅胶的干燥。预热输送带1产出的上述温度为50～70℃、相对湿度大于90％的中低温热湿汽、第一干燥器2产出的上述温度为60～80℃、水蒸汽含量0％～100％的中低温热湿汽、第二干燥器2产出的温度为80～100℃、相对湿度大于90％中低温热湿汽进入第一压缩机5进行压缩升温，产生的温度为大于100℃、水蒸汽含量为0％～100％高温热湿汽与补充进来的温度为160℃的蒸汽进行热量交换，本发明中，温度为160℃的蒸汽可来源于余热锅炉7，然后产出温度大于120℃的高温热湿汽，该高温热湿汽一部分回用于第一干燥器2内的硅胶干燥，另一部分进入第一换热器6。进入第一换热器6的温度大于120℃高温热湿汽与补充进来的温度为20℃、相对湿度70％的常温空气进行热量交换，产出温度为大于100℃、相对湿度小于2％高温热湿汽回用于第二干燥器3内的硅胶干燥。
烟气热量回收利用过程，反射炉10和焚硫炉12产出温度达1000℃左右的高温烟气，进入余热锅炉7，余热锅炉7将高温烟气中的热量进行回收，产出温度为250℃的中温烟气，后进入第二换热器8进行换热。第一热泵9回收第二换热器8排出的烟气热量，一部分用来加热自来水用于水洗过程，另一部分用来加热20℃的常温空气为80℃的中温空气，80℃的中温空气进入第二换热器8与250℃的中温烟气进行换热，一部分产出60℃的降温后的烟气进入第一热泵9进一步的降温成为15℃的低温烟气，另一部分产出230℃的高温空气用于反射炉10和焚硫炉12中的助燃。
第一废水热量回收利用过程，冷却器包括用于浓度大于92.5％的浓硫酸稀释为浓度为20％～35％的稀硫酸的酸冷却器15和固体硅酸钠化料用的碱冷却器15，浓硫酸和固体硅酸钠在制胶前的稀释或者溶解过程中会产生大量的热量，酸冷却器15将稀释的高温的稀硫酸冷却至低温，同时热量用来加热温度为20℃的自来水或者温度为0～2％的冷冻结晶水至温度为35℃的水，然后加热至水洗过程要求的工艺温度用于水洗过程；碱冷却器14将高温的液体硅酸钠冷却至低温，同时热量用来加热温度为20℃的自来水或者温度为0～2％的冷冻结晶水至温度为35℃的水，然后加热至水洗过程要求的工艺温度用于水洗过程。
第二废水热量回收利用过程，在水洗过程产出的硫酸钠盐水流经第二热泵16，第二热泵16将水洗过程中排出的温度为35～45℃的废水热量进一步回收。回收热量后的温度为10～20℃的废水经过膜浓缩脱盐处理，根据季节的不同，选用不同的脱盐处理方式。在春季、夏季、秋季采用MVR方式，MVR方式将膜浓缩后的高浓度盐溶液蒸发浓缩，水分蒸发，得到硫酸钠。在冬季采用冷冻结晶的方式，冷冻结晶方式将膜浓缩后的高浓度盐溶液中的硫酸钠结晶出来。混合加热器将低温的自来水、纯水、冷凝水等与温度为160℃的蒸汽混合进行加热到工艺要求的温度，用于水洗过程。本发明中，温度为160℃的蒸汽来源于余热锅炉7，该温度为160℃的蒸汽一部分用于该第二废水热量回收过程，另一部分用于热湿汽热量回收利用过程中的蒸汽补给。
第三废水热量回收利用过程，第一干燥器2会产出温度为60～80℃的冷凝水，第二干燥器3会产出温度为80～100℃的冷凝水，收集以上冷凝水，一部分可以回用于水洗设备13中的水洗过程，另一部分可以用于供暖。
以每年生产30万吨硅胶的生产量计算，所述湿汽废热回收模块可以回收利用热量280万GJ，烟气废热回收模块可以回收利用热量300万GJ，第一废水废热回收模块可以回收利用热量19.5万GJ，第二废水废热回收模块可以回收利用热量43.5万GJ，第三废热回收模块可以回收利用热量41.5万GJ。
实施例3：
本实施例还提供了一种规模化硅胶生产方法，如图6所示，具体包括以下步骤：
S1.本实施例中，硅源选自石英砂，钠盐选自在水洗过程中产出的硫酸钠盐水经过脱盐处理后的无水硫酸钠，含硫燃料为高硫煤，高硫煤中的硫的质量百分数为8％。以硅源、钠盐、含硫燃料按照7：4.3：2入蓄热式反射炉中，混合料在炉内停留4小时，炉温保持在1400℃，生成的泡花碱熔盐从出料口溢出经水淬槽11冷却，得到模数为3.2、水不溶物的质量分数为1.64％的泡花碱，产出含有二氧化硫体积分数2.17％的烟气；
S2.步骤S1中的富含有二氧化硫烟气进入余热锅炉7，通过液硫喷枪按照每千立方烟气加入45公斤熔融硫喷入焚硫炉12中，并补入适量的空气，在1000℃左右继续燃烧，产生的二氧化硫烟气也进入余热锅炉7，焚硫炉12和反射炉10出口的1000℃左右高温烟气经余热锅炉7回收热量后，烟气降温至230～250℃，优选将1000℃左右的高温烟气降温至250℃的中温烟气，烟气中二氧化硫浓度达到体积分数为5.6％，然后进入酸洗净化工段净化除去烟气中的粉尘，并经过气气换热器降温至35℃以下，优选降温至15℃的低温烟气，经浓硫酸干燥脱水，然后进入转化器采用钒触媒催化剂转化为三氧化硫，最后以质量分数为98％的浓硫酸在60℃的温度下在吸收塔中吸收，得到工业级硫酸，工业级硫酸的浓度高于92.5％，符合GB/T 534-2014规定的合格品；
S3.将步骤S1生产的泡花碱和步骤S2中生产的硫酸进行溶液配制、制胶、老化、割胶、水洗、烘干，生产出干硅胶。具体的，所述S3步骤中的水洗过程中，用于水洗过程的水来自经过处理后的水洗过程产生的废水。
本实施例提供的一种规模化硅胶生产方法，还包括使用实施例2所述的高效节能的生产废热回收利用工艺，具体包括热湿汽热量回收利用过程、烟气热量回收利用过程、第一废水热量回收利用过程、第二废水热量回收利用过程、第三废水热量回收利用过程。
通过本实施例生产出符合硅胶行业标准HG/T2765.1-2765.6-2005中的指标要求的硅胶。
本实施例提供的一种规模化硅胶生产方法，硅胶生产过程形成绿色环保循环，无三废排放，实现了硫元素、钠元素、硅元素的循环，也实现了水资源和热资源的循环，高效节能，适宜大规模工业生产
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (12)
1.一种高效节能的生产废热回收利用***，其特征在于，包括对物料在烘干过程中产出热湿汽的热量进行回收利用的湿汽废热回收模块(R-4)，所述湿汽废热回收模块(R-4)包括承载物料的输送带、干燥器、压缩机和/或换热器，所述输送带顺次经过若干干燥器，所述干燥器分别通过管路连接压缩机和/或换热器，所述压缩机和/或换热器产生的热湿汽回用于物料烘干。
2.根据权利要求1所述的一种高效节能的生产废热回收利用***，其特征在于，所述湿汽废热回收模块(R-4)具体包括预热式输送带(1)、第一干燥器(2)、第二干燥器(3)、第三干燥器(4)、第一压缩机(5)和第一换热器(6)，所述预热式输送带(1)顺次经过第一干燥器(2)、第二干燥器(3)和第三干燥器(4)，所述预热式输送带(1)、第一干燥器(2)、第二干燥器(3)分别通过管路连接第一压缩机(5)，所述第二干燥器(3)、第三干燥器(4)分别通过管路连接第一换热器(6)。
3.根据权利要求2所述的一种高效节能的生产废热回收利用***，其特征在于，还包括对生产中产生的高温烟气的热量进行回收利用的烟气废热回收模块(R-1)，所述烟气废热回收模块(R-1)包括余热锅炉(7)、第二换热器(8)和第一热泵(9)，所述余热锅炉(7)的烟气进口端连接产生高温烟气的反射炉(10)和焚硫炉(12)，所述余热锅炉(7)的烟气出口端连接第二换热器(8)的中温烟气进口端，所述第二换热器(8)的高温空气出口端分别连接反射炉(10)和焚硫炉(12)，所述第二换热器(8)的烟气出口端连接第一热泵(9)，所述第一热泵(9)外接常温空气和自来水，所述第一热泵(9)的中温空气出口端连接第二换热器(8)。
4.根据权利要求2所述的一种高效节能的生产废热回收利用***，其特征在于，还包括对原料配制过程中产生的热量进行回收利用的第一废水废热回收模块(R-2)，所述第一废水废热回收模块(R-2)包括冷却器，自来水或者盐回收处理设备的废水流经所述冷却器升温后流至水洗设备(13)。
5.根据权利要求3所述的一种高效节能的生产废热回收利用***，其特征在于，还包括对盐回收处理过程中产生的热量进行回收利用的第二废水废热回收模块(R-3)，所述第二废水废热回收模块(R-3)包括第二热泵(16)、混合加热器(17)，所述第二热泵(16)通过管路连接水洗设备(13)，所述水洗设备(13)通过管路连接混合加热器(17)。
6.根据权利要求4所述的一种高效节能的生产废热回收利用***，其特征在于，还包括对硅胶烘干过程中产生的热量进行回收利用的第三废水废热回收模块(R-5)。
7.一种高效节能的生产废热回收利用工艺，其特征在于，使用如权利要求1所述的生产废热回收利用***进行热量回收利用，包括以下过程：
热湿汽热量回收利用过程，湿物料置于输送带上，经输送带输送顺次经过若干干燥器，若干干燥器对物料进行烘干，产出干物料；所述输送带、干燥器分别通过管路连接压缩机和/或换热器，所述压缩机和/或换热器产生的热湿汽回用于物料烘干。
8.一种规模化硅胶生产方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.以硅源、钠盐、含硫燃料按照一定比例在特定反应温度下反应生成泡花碱，产出富含有二氧化硫的烟气；
S2.加入硫，补入适量的空气燃烧，使得烟气中的二氧化硫达到一定浓度，然后进入酸洗净化工段净化、干燥，进入转化器催化转化为三氧化硫，最后以浓硫酸吸收，得到工业级硫酸；
S3.将步骤S1生产的泡花碱和步骤S2中生产的硫酸进行溶液配制、制胶、老化、割胶、水洗、烘干，生产出干硅胶；在硅胶烘干过程中，使用如权利要求1所述的生产废热回收利用***进行湿汽热量回收利用，回用于物料烘干。
9.根据权利要求8所述的一种规模化硅胶生产方法，其特征在于，所述S1中步骤中所述的硅源选自以下任意一种：(a1)石英砂；(a2)在生产出干硅胶步骤产出的干硅胶沫；(a3)在老化、割胶步骤产出的湿硅胶沫；(a4)在泡花碱进行溶液配制时过滤沉淀产出的碱泥；(a5)多晶硅渣。
10.根据权利要求8所述的一种规模化硅胶生产方法，其特征在于，所述S1中步骤中所述的钠盐选自以下任意一种：(b1)在水洗过程中产出的硫酸钠盐水经过脱盐处理后的十水硫酸钠；(b2)在水洗过程中产出的硫酸钠盐水经过脱盐处理后的无水硫酸钠；(b3)含硫固废钠盐：硫代硫酸钠、硫氰酸钠、亚硫酸钠；(b4)泡花碱生产过程水淬槽产出的水淬液。
11.根据权利要求8所述的一种规模化硅胶生产方法，其特征在于，所述S3步骤中的水洗过程中，用于水洗过程的水选自从以下任意一种或者多种：(c1)经过处理后的水洗过程产生的废水；(c2)硅胶烘干工序中产生的水汽冷凝后的水；(c3)焚硫炉、余热锅炉产生的冷凝水；(c4)所述S1中步骤中所述的焚硫炉、余热锅炉产生的降温水；(c5)硫酸进行溶液配制过程中产生的冷却水；(c6)在老化、割胶工序产生的老化水。
12.根据权利要求8所述的一种规模化硅胶生产方法，其特征在于，所述S1中步骤中所述的含硫燃料为高硫煤或者高硫石油焦粉。
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