本發明涉及蒸餾淡化及石化、鋼鐵行業廢熱溶液蒸發濃縮領域。
背景技術：
近年來工業用水日益緊張，石油化工、鋼鐵等行業作為耗水和排水大戶，持續開展節能減排措施最終實現污水“零排放”勢在必行。石化、鋼鐵企業含鹽污水是一種難處理的特種污水，一直是制約石化、鋼鐵企業“零排放”的瓶頸問題。多效蒸發技術以其設備簡單、可利用工廠中的低溫廢熱等優點，成為一種廣泛被采用的脫鹽技術。
多效蒸發工藝是由多個蒸發器組合而成的操作過程。多效蒸發時后效的操作壓力和溶液的沸點均較前效低。引入前效的二次蒸汽作為后效的加熱介質，即后效的加熱室成為前效二次蒸汽的冷凝器。多效蒸發流程只在第一效使用了蒸汽，故節約了蒸汽的需求量，有效地利用了二次蒸汽中的熱量，降低了生產成本，提高了經濟效益。按照操作流程，多效蒸發可分為順流進料流程、逆流進料流程與平流進料流程。其中，順流流程具有顯著的特點：高濃度鹽水處于低溫區，有利于減輕結垢，三種流程中，順流具有最好的抗結垢性能；各效蒸發器壓力逐漸減低，可以利用效間壓差，物料溶液輸送泵選擇較小揚程，節省泵功；由于各效溫度也是依次降低，故料液在效間流動時發生閃蒸，這樣也可以產生一些蒸汽，提高造水比。
順流分組進料是將順流和平流結合起來的進料方式。即將蒸發器分為若干個蒸發組，原料水首先進入到最前面的蒸發組，平行進入到此組的各效蒸發器噴淋蒸發；此組蒸發器剩余的濃鹽水匯總，經效間泵打入后一個蒸發組，依此類推。這種進料方式有效避免由于噴淋不均出現的干壁而導致結垢現象的發生。另外，還避免了每一效都會出現的高濃水現象，可將濃度高的濃水只集中在某幾效，其他效濃水鹽度引起的沸點升溫度降低，從而減小了結垢傾向，傳熱系數降低幅度小，節約預熱傳熱面積，提高傳熱管潤濕率。
目前投入應用的蒸餾法淡化裝置多是以商品蒸汽作為熱量來源，這樣就需要消耗大量的化石燃料來滿足淡化裝置的能量需求，從而導致蒸餾法淡化的造水成本較高。如果采用石化、鋼鐵等行業的廢熱水等余熱作為淡化裝置的熱源，替代商品蒸汽，將大大降低蒸餾淡化的造水成本。
技術實現要素：
本發明的目的是克服現有技術的不足，提供一種能就地取石化、鋼鐵企業廢熱水中的熱量作為熱源，同時就地取廢熱水作為淡化的原料水源，回收熱量達到能源充分利用，濃縮后廢熱水減量甚是“零排放”的處理廢熱溶液的順流蒸發濃縮系統。
本發明的第二個目的提供一種處理廢熱溶液的順流蒸發濃縮方法。
本發明的技術方案概述如下：
處理廢熱溶液的順流蒸發濃縮系統，包括第一蒸發組I、第二蒸發組II、冷凝器8、淡水閃蒸罐、產品水平衡罐16、濃鹽水閃蒸罐、濃鹽水平衡罐21、第一蒸發組進料泵17，冷卻水泵23，冷卻水排放泵24、產品水泵25，濃鹽水泵26，第二蒸發組進料泵27，真空系統18；第一蒸發組I包括有N個蒸發器；第二蒸發組II包括M個蒸發器；淡水閃蒸罐為N+M個；濃鹽水閃蒸罐為M-1個；第一蒸發組進料泵17通過進料管分別與第一蒸發組I的N個蒸發器連接；第一蒸發組I的N個蒸發器分別通過管道與第二蒸發組進料泵27連接；第二蒸發組進料泵27通過進料管分別與第二蒸發組II的M個蒸發器連接；第一蒸發組I的首個蒸發器1通過管道與首個淡水閃蒸罐9連接，首個淡水閃蒸罐9通過管道與首效凝結水平衡罐22連接后通過首效冷凝水返回泵28返回至用戶；冷卻水泵23通過冷卻水進料管與冷凝器8連接，冷凝器8通過管道與冷卻水排放泵24連接；首效凝結水平衡罐22通過不凝氣管道與第一蒸發組I的首個蒸發器連接；第一蒸發組I的蒸發器、第二蒸發組II的蒸發器和冷凝器8，分別通過不凝氣管道與真空系統18連接；第一蒸發組I的首個蒸發器1通過二次蒸汽管道依次與相鄰的蒸發器連接后，再與第二蒸發組II的蒸發器依次連接，再與冷凝器8連接；各個淡水閃蒸罐通過管道與對應的蒸發器連接；產品水平衡罐16通過管道與冷凝器8連接；濃鹽水平衡罐21通過管道與冷凝器8連接；廢熱溶液余熱熱源29通過管道與第一蒸發組I的首個蒸發器1連接；從第一蒸發組I的次個蒸發器起的所有蒸發器通過產品水管道分別與對應的淡水閃蒸罐連接；冷凝器8通過產品水管道與產品水平衡罐16連接；相鄰的淡水閃蒸罐之間通過管道連接；末效淡水閃蒸罐15經產品水管道與產品水平衡罐16連接后再與產品水泵25連接；第二蒸發組II的首個蒸發器通過管道與首個濃鹽水閃蒸罐連接，相鄰的濃水閃蒸罐之間通過管道連接；各個濃鹽水閃蒸罐通過管道與對應的蒸發器相鄰的下一個蒸發器連接；第一蒸發組I進料管和第二蒸發組II的進料管之間通過設置有第一閥門30的管道連接；冷卻水進料管和第二蒸發組II的進料管之間通過設置有第二閥門31的管道連接；末效濃鹽水閃蒸罐20經濃水管道與濃鹽水平衡罐21連接后再與濃鹽水泵26連接；N＝2～5個，M＝2～5個。
處理廢熱溶液的順流蒸發濃縮的方法，包括如下步驟：
1)使用上述處理廢熱溶液的順流蒸發濃縮系統；
2)將石化、鋼鐵廠產生的廢熱溶液經過預熱后被加熱到70±2℃；預熱后的廢熱溶液通過第一蒸發組進料泵17被平行分配至第一蒸發組I的各個蒸發器中；同時，將廢熱溶液源29閃蒸產生的蒸汽進到第一蒸發組I的首個蒸發器1中，首個蒸發器1產生的二次蒸汽進入與其相鄰的下一個蒸發器中，如此向末個蒸發器操作，呈溫度階梯流動；經第一蒸發組I的各個蒸發器蒸發后的濃鹽水匯集，通過第二蒸發組進料泵27平行分配至第二蒸發組II的各個蒸發器中；第二蒸發組II的首個蒸發器蒸發后產生的濃鹽水流入濃鹽水閃蒸罐19，閃蒸出的蒸汽進入相鄰后一效的蒸發器內，剩余濃鹽水進入相鄰后一效的濃鹽水閃蒸罐20中，如此向末個濃鹽水閃蒸罐操作，呈溫度階梯流動并逐級閃蒸冷卻，末個濃鹽水閃蒸罐閃蒸后剩余的濃鹽水輸入濃鹽水平衡罐21中，從濃鹽水平衡罐21排出的濃鹽水經濃鹽水泵26排出；第一蒸發組I的首個蒸發器1的冷凝液輸入首個淡水閃蒸罐9中，閃蒸產生的蒸汽進入首個蒸發器1，閃蒸后剩余的冷凝液分為兩股，一股進入首效凝結水平衡罐22，再通過首效冷凝水返回泵28返回至鍋爐，另一股與相鄰的后一效蒸發器2的產品水匯集進入后一效蒸發器的淡水閃蒸罐10中，閃蒸產生的蒸汽進入蒸發器2中，蒸發后剩余的產品水與和它相鄰的后一效蒸發器3的產品水匯集進入相鄰的后一效的蒸發器淡水閃蒸罐11中，如此依次向末個效組操作，呈溫度階梯流動并逐級閃蒸冷卻，末個淡水閃蒸罐15蒸發后剩余的產品水和冷凝器8產生的凝液經產品水平衡罐16后用產品水泵25輸送至用戶，產品水平衡罐16的不凝氣進入冷凝器8中；首效凝結水平衡罐22的不凝氣進入第一蒸發組(I)的首個蒸發器1中；冷卻水經過冷卻水泵23進入冷凝器8被加熱后通過冷卻水排放泵24排放；濃鹽水平衡罐21的不凝氣進入冷凝器8中，不凝氣通過真空系統18從與各個蒸發器、冷凝器8連接的不凝氣管路中抽出。
本發明的優點：
1)就地取材低成本生產淡水。就地取廢熱水中的熱量作為熱源；就地取廢熱水作為淡化的原料水源，回收熱量達到能源充分利用，濃縮后廢熱水減量甚是“零排放”。
2)抗垢。在工藝流程中，含鹽量高的濃水處于溫度較低的區域，有利于避開硫酸鈣結晶析出，減輕結垢，故順流流程具有最好的抗結垢性。
3)省功。各效蒸發器的操作壓力逐漸降低，可以利用效間壓差，物料溶液輸送泵選擇較小揚程，節省泵功。
4)提高造水比。雖然由于物料溶液的不斷蒸發會使其濃度逐漸升高，造成沸點有所升高，但是由于濃度變化引起的沸點升高遠遠小于效間壓差的作用，因此，物料在效間流動時會發生閃蒸，提高造水性能。
本發明專利可就地取廢熱水中的熱量作為熱源，同時就地取廢熱水作為淡化的原料水源，回收熱量達到能源充分利用，濃縮后廢熱水減量甚是“零排放”，同時生產出一定量的淡水供生產使用。
附圖說明
圖1為處理廢熱溶液的順流蒸發濃縮系統示意圖。
圖示：
1～7—蒸發器 8—冷凝器 9～15—淡水閃蒸罐 16—產品水平衡罐 17—第一蒸發組進料泵 18—真空系統 19～20—濃鹽水閃蒸罐 21—濃鹽水平衡罐 22—首效凝結水平衡罐 23—冷卻水泵 24—冷卻水排放泵 25—產品水泵 26—濃鹽水泵 27—第二蒸發組進料泵 28—首效冷凝水返回泵 29—廢熱溶液余熱熱源 30—第一閥門 31—第二閥門
具體實施方式
以下通過附圖對本發明作進一步的說明。
以第一蒸發組I為4個蒸發器(N＝4)，第二蒸發組II為3個蒸發器(M＝3)為例。
在圖1中第一蒸發組I的4個蒸發器分別為1、2、3、4；第二蒸發組II為3個蒸發器分別為5、6、7；
淡水閃蒸罐為7個，在圖1中分別為9、10、11、12、13、14、15；
濃鹽水閃蒸罐為2個，在圖1中分別為19、20。
處理廢熱溶液的順流蒸發濃縮系統，包括第一蒸發組I、第二蒸發組II、冷凝器8、淡水閃蒸罐、產品水平衡罐16、濃鹽水閃蒸罐、濃鹽水平衡罐21、第一蒸發組進料泵17，冷卻水泵23，冷卻水排放泵24、產品水泵25，濃鹽水泵26，第二蒸發組進料泵27，真空系統18；第一蒸發組I包括有4個蒸發器；第二蒸發組II包括3個蒸發器；淡水閃蒸罐為7個；濃鹽水閃蒸罐為2個；第一蒸發組進料泵17通過進料管分別與第一蒸發組I的4個蒸發器連接；第一蒸發組I的4個蒸發器分別通過管道與第二蒸發組進料泵27連接；第二蒸發組進料泵27通過進料管分別與第二蒸發組II的3個蒸發器連接；第一蒸發組I的首個蒸發器1通過管道與首個淡水閃蒸罐9連接，首個淡水閃蒸罐9通過管道與首效凝結水平衡罐22連接后通過首效冷凝水返回泵28返回至用戶；冷卻水泵23通過冷卻水進料管與冷凝器8連接，冷凝器8通過管道與冷卻水排放泵24連接；首效凝結水平衡罐22通過不凝氣管道與第一蒸發組I的首個蒸發器連接；第一蒸發組I的蒸發器、第二蒸發組II的蒸發器和冷凝器8，分別通過不凝氣管道與真空系統18連接；第一蒸發組I的首個蒸發器1通過二次蒸汽管道依次與相鄰的蒸發器連接后，再與第二蒸發組II的蒸發器依次連接，再與冷凝器8連接；各個淡水閃蒸罐通過管道與對應的蒸發器連接；產品水平衡罐16通過管道與冷凝器8連接；濃鹽水平衡罐21通過管道與冷凝器8連接；廢熱溶液余熱熱源29通過管道與第一蒸發組I的首個蒸發器1連接；從第一蒸發組I的次個蒸發器起的所有蒸發器通過產品水管道分別與對應的淡水閃蒸罐連接；冷凝器8通過產品水管道與產品水平衡罐16連接；相鄰的淡水閃蒸罐之間通過管道連接；末效淡水閃蒸罐15經產品水管道與產品水平衡罐16連接后再與產品水泵25連接；第二蒸發組II的首個蒸發器通過管道與首個濃鹽水閃蒸罐連接，相鄰的濃水閃蒸罐之間通過管道連接；各個濃鹽水閃蒸罐通過管道與對應的蒸發器相鄰的下一個蒸發器連接；第一蒸發組I進料管和第二蒸發組II的進料管之間通過設置有第一閥門30的管道連接；冷卻水進料管和第二蒸發組II的進料管之間通過設置有第二閥門31的管道連接；末效濃鹽水閃蒸罐20經濃水管道與濃鹽水平衡罐21連接后再與濃鹽水泵26連接。
N還可以是2、3或5個，M＝2、4、5個。
處理廢熱溶液的順流蒸發濃縮的方法，包括如下步驟：
1)使用上述處理廢熱溶液的順流蒸發濃縮系統；
2)將石化、鋼鐵廠產生的廢熱溶液經過預熱后被加熱到70±2℃；預熱后的廢熱溶液通過第一蒸發組進料泵17被平行分配至第一蒸發組I的各個蒸發器中；同時，將廢熱溶液源29閃蒸產生的蒸汽進到第一蒸發組I的首個蒸發器1中，首個蒸發器1產生的二次蒸汽進入與其相鄰的下一個蒸發器中，如此向末個蒸發器操作，呈溫度階梯流動；經第一蒸發組I的各個蒸發器蒸發后的濃鹽水匯集，通過第二蒸發組進料泵27平行分配至第二蒸發組II的各個蒸發器中；第二蒸發組II的首個蒸發器蒸發后產生的濃鹽水流入濃鹽水閃蒸罐19，閃蒸出的蒸汽進入相鄰后一效的蒸發器內，剩余濃鹽水進入相鄰后一效的濃鹽水閃蒸罐20中，如此向末個濃鹽水閃蒸罐操作，呈溫度階梯流動并逐級閃蒸冷卻，末個濃鹽水閃蒸罐閃蒸后剩余的濃鹽水輸入濃鹽水平衡罐21中，從濃鹽水平衡罐21排出的濃鹽水經濃鹽水泵26排出；第一蒸發組I的首個蒸發器1的冷凝液輸入首個淡水閃蒸罐9中，閃蒸產生的蒸汽進入首個蒸發器1，閃蒸后剩余的冷凝液分為兩股，一股進入首效凝結水平衡罐22，再通過首效冷凝水返回泵28返回至鍋爐，另一股與相鄰的后一效蒸發器2的產品水匯集進入后一效蒸發器的淡水閃蒸罐10中，閃蒸產生的蒸汽進入蒸發器2中，蒸發后剩余的產品水與和它相鄰的后一效蒸發器3的產品水匯集進入相鄰的后一效的蒸發器淡水閃蒸罐11中，如此依次向末個效組操作，呈溫度階梯流動并逐級閃蒸冷卻，末個淡水閃蒸罐15蒸發后剩余的產品水和冷凝器8產生的凝液經產品水平衡罐16后用產品水泵25輸送至用戶，產品水平衡罐16的不凝氣進入冷凝器8中；首效凝結水平衡罐22的不凝氣進入第一蒸發組(I)的首個蒸發器1中；冷卻水經過冷卻水泵23進入冷凝器8被加熱后通過冷卻水排放泵24排放；濃鹽水平衡罐21的不凝氣進入冷凝器8中，不凝氣通過真空系統18從與各個蒸發器、冷凝器8連接的不凝氣管路中抽出。
以上所述的具體實施方式對本發明進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發明的具體實施方式而已，并不用于限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。