高含盐水的处理方法及处理装置与流程

本发明涉及污水处理技术领域，具体而言，涉及一种高含盐水的处理方法及处理装置。

背景技术：

油田稠油开采的过程中需使用蒸汽驱油，蒸汽由注汽锅炉产生，通常使用的注汽锅炉按按蒸汽干度可分为普通(湿蒸汽)注汽锅炉、高干度注汽锅炉、过热蒸汽注汽锅炉、饱和蒸汽注汽锅炉。在稠油开采，特别是在超稠油开采过程中，需使蒸汽达到饱和干度或过热，以提高采油效果。为了使蒸汽达到饱和干度或过热后，由于饱和或过热蒸汽中几乎没有液态水存在，蒸汽无法携带盐分，所以锅炉需通过排污将浓缩后的高含盐水排放。锅炉将会排放约10％的高含盐水。高含盐水含盐量约3.3×104mg/L，温度80～90℃。高含盐水不能回收利用，不但会破坏周围生态环境，还浪费了宝贵的水资源与热能。

多效蒸发在国内广泛用于海水淡化、制盐、冶金等行业。适用于处理量大、浓缩比低、冷源充足的工况，如海水淡化。图1示出了多效蒸发两效的工作原理：加热蒸汽进入第1效，加热循环物料，物料进入蒸发室，释放出二次蒸汽，得到浓缩液，此后依此重复进行蒸发。多效蒸发节能效率随着效数的增多而增大，但效率增大的幅度却越来越小，5效以后节能效果就不明显了。此外，随着效数的增加，系统动、静设备要随之增加，多系统自动控制复杂性大大增加使得管理难度提高，与此同时，能耗会随着循环泵数量的增加而显著增大，导致成本极大的增加，经济性变差。

技术实现要素：

本发明的主要目的在于提供一种高含盐水的处理方法及处理装置，以解决现有技术中使用多效蒸发处理高含盐水时成本过高的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种高含盐水的处理方法，包括：将新蒸汽和高含盐水通入蒸发器内蒸发，将蒸发器产生的二次蒸汽通过压缩机增压再次送入蒸发器内，将蒸发过程中产生的浓缩液和新蒸汽通入强制循环结晶器中反应，经过强制循环结晶器的反应产出超饱和盐水、二次浓缩液以及二次蒸汽，将二次浓缩液再次通入强制循环结晶器中反应，将超饱和盐水导出进行离心处理；在蒸发器产生二次蒸汽后，停止向蒸发器中通入新蒸汽。

进一步地，超饱和盐水经过离心处理后得到结晶盐和二次超饱和盐水，将二次超饱和盐水通过母液泵再次通入强制循环结晶器中。

进一步地，对强制循环结晶器产生的二次蒸汽冷凝并将得到的冷凝水通往锅炉。

进一步地，将冷凝强制循环结晶器产生的二次蒸汽的冷却水通往锅炉。

进一步地，将蒸发器换热过程中产生的冷凝水回收至锅炉。

进一步地，蒸发器对高含盐水进行循环蒸发以获得浓缩液。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种高含盐水的处理装置，包括：新蒸汽管路，输送新蒸汽；蒸发器，与新蒸汽管路相连，并接收新蒸汽对高含盐水进行蒸发产出浓缩液和二次蒸汽；压缩机，与蒸发器相连，接收蒸发器产出的二次蒸汽并对该二次蒸汽加压再次送入蒸发器内使用；强制循环结晶器，与蒸发器和新蒸汽管路分别相连，接收新蒸汽并对蒸发产出的浓缩液反应，产出超饱和盐水、二次浓缩液以及二次蒸汽；强制循环泵，与强制循环结晶器相连并将二次浓缩液再次通入强制循环结晶器中反应。

进一步地，处理装置还包括离心机和母液泵，离心机与强制循环结晶器相连，离心机接收超饱和盐水进行反应，得到结晶盐和二次超饱和盐水，母液泵与强制循环泵相连，母液泵接收二次超饱和盐水并将该二次超饱和盐水通过强制循环泵送入强制循环结晶器。

进一步地，处理装置还包括锅炉，锅炉与新蒸汽管路相连，锅炉产生新蒸汽供给新蒸汽管路。

进一步地，处理装置还包括冷凝器，冷凝器对强制循环结晶器产生的二次蒸汽冷凝并将得到的冷凝水通往锅炉。

进一步地，处理装置还包括与冷凝器相连的冷却水管路，冷却水管路中换热后的冷却水通往锅炉。

进一步地，处理装置还包括与蒸发器相连的冷凝水泵，冷凝水泵将蒸发器换热过程中产生的冷凝水回收至锅炉。

进一步地，处理装置还包括与蒸发器相连的蒸发器循环泵，蒸发器循环泵与蒸发器配合对高含盐水进行循环蒸发以获得浓缩液。

应用本发明的技术方案，先将新蒸汽和高含盐水通入蒸发器内蒸发，蒸发过程中将产生二次蒸汽和浓缩液。待蒸发器产生二次蒸汽后，停止向蒸发器中通入新蒸汽。利用压缩机对二次蒸汽增压增大内能再次送入蒸发器内使用。这样就可以有效地利用二次蒸汽，减少产生新蒸汽所需的能量，节约成本。之后，将产生的浓缩液和新蒸汽通入强制循环结晶器中反应，经过强制循环结晶器的反应产出超饱和盐水、二次浓缩液以及二次蒸汽。将二次浓缩液再次通入强制循环结晶器中反应，将超饱和盐水导出进行离心处理。如此，就能充分地利用强制循环结晶器不断地对浓缩液和二次浓缩液进行提炼。这样就不需要额外的增设其他设备对二次浓缩液进行提炼，节约了大量的成本。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1示出了现有技术中多效蒸发的工作原理图；以及

图2示出了根据本发明的高含盐水的处理方法的实施例的原理图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

图2示出了本实施例的高含盐水的处理方法。利用该方法，先将新蒸汽和高含盐水通入蒸发器内蒸发，蒸发过程中将产生二次蒸汽和浓缩液。待蒸发器产生二次蒸汽后，停止向蒸发器中通入新蒸汽。利用压缩机对二次蒸汽增压增大内能再次送入蒸发器内使用。这样就可以有效地利用二次蒸汽，减少产生新蒸汽所需的能量，节约成本。之后，将产生的浓缩液和新蒸汽通入强制循环结晶器中反应，经过强制循环结晶器的反应产出超饱和盐水、二次浓缩液以及二次蒸汽。将二次浓缩液再次通入强制循环结晶器中反应，将超饱和盐水导出进行离心处理。如此，就能充分地利用强制循环结晶器不断地对浓缩液和二次浓缩液进行提炼。这样就不需要额外的增设其他设备对二次浓缩液进行提炼，节约了大量的成本。

如图2所示，在本实施例中，超饱和盐水经过离心处理后得到结晶盐和二次超饱和盐水，将二次超饱和盐水通过母液泵再次通入强制循环结晶器中。其中，结晶盐通过排盐泵外运排除。未析出结晶盐的二次超饱和盐水再次通入强制循环结晶器中进行反应，这样就能彻底地对高含盐水进行完全处理。

在本实施例中，对强制循环结晶器产生的二次蒸汽冷凝并将得到的冷凝水通往锅炉。通常，该二次蒸汽经过冷凝后得到的冷凝水温度仍然较高，直接通过锅炉可以利用冷凝水的预热，减少加热锅炉用水所需的能量。优选地，将冷凝强制循环结晶器产生的二次蒸汽的冷却水通往锅炉。当然，冷却上述二次蒸汽的冷却水在冷凝过程中也吸收了不少的热量，将该冷却水供给锅炉作为锅炉用水，也可以减少加热锅炉用水所需的能量。

在使用蒸发器对高含盐水原液进行蒸发的过程中，蒸发器换热过程中会产生的冷凝水，该冷凝水的温度也较高，将之回收至锅炉，也可以减少加热锅炉用水所需的能量。

在本实施例中，蒸发器会对高含盐水进行循环蒸发以获得浓缩液。

本发明还提供了一种高含盐水的处理装置，该处理装置包括：新蒸汽管路、蒸发器、压缩机、强制循环结晶器以及强制循环泵。其中，新蒸汽管路输送新蒸汽，蒸发器与新蒸汽管路相连，并接收新蒸汽对高含盐水进行蒸发产出浓缩液和二次蒸汽。压缩机与蒸发器相连，接收蒸发器产出的二次蒸汽并对该二次蒸汽加压再次送入蒸发器内使用。强制循环结晶器与蒸发器和新蒸汽管路分别相连，接收新蒸汽并对蒸发产出的浓缩液反应，产出超饱和盐水、二次浓缩液以及二次蒸汽。强制循环泵与强制循环结晶器相连并将二次浓缩液再次通入强制循环结晶器中反应。

应用该处理装置，新蒸汽仅在系统开车时通入，当蒸发器完全运作后，就停止供入新蒸汽。蒸发器出来的二次蒸汽，经压缩机压缩，压力、温度得以升高，热焓增加。经压缩的二次蒸汽至蒸发器的加热室与高含盐水换热，使高含盐水维持沸腾状态。而加热蒸汽则通过换热冷却成冷凝水。这样就可以有效地利用二次蒸汽，减少产生新蒸汽所需的能量，节约成本。而将二次浓缩液再次通入强制循环结晶器中反应，将超饱和盐水导出进行离心处理。就能充分地利用强制循环结晶器不断地对浓缩液和二次浓缩液进行提炼。这样就不需要额外的增设其他设备对二次浓缩液进行提炼，节约了大量的成本。

优选地，所述蒸发器为板式降膜蒸发器。由板式降膜蒸发器分离出的二次蒸汽为101℃，经压缩机加压后可以升温到111℃，这样就可以重新回到板式降膜蒸发器内使用。

该处理装置中还包括原液槽，燃煤锅炉排放的高含盐水(含盐3％，温度90℃)作为母液进入原液槽后，经进料泵加压后进入到板式降膜蒸发器顶部的布水器，经布水器均匀分配于各盐液通道板间壁面，形成薄厚均匀的液膜，液膜在重力的作用下向下流动。液膜在流动过程中与板面另一侧蒸汽通道中蒸汽进行换热，被加热到107℃达到沸腾状态并维持在沸腾状态匀速下流，进入到强制循环分离室去沫作业和汽液分离。高含盐水在降膜蒸发器换热室和分离室经过多次的循环蒸发、去沫、汽液分离之后，水分被蒸发出去了。开车之初含盐浓度3％母液，随着水分的不断蒸发。当高含盐水的浓度达到设定值时，蒸发系统进入稳定工作状态。此时，分离器底锥含少量盐晶的占总量10％的浓盐水被送至强制循环结晶器进一步循环浓缩，最终进入到离心分离固化流程。

如图2所示，处理装置还包括与蒸发器相连的蒸发器循环泵，蒸发器循环泵与蒸发器配合对高含盐水进行循环蒸发以获得浓缩液。通常，90％以上部分浓缩液通过蒸发器循环泵和来液混合后继续上述蒸发过程，近10％浓缩液与析出盐晶一起由蒸发器底部排出继续下一环节。

处理装置还包括离心机和母液泵，离心机与强制循环结晶器相连，离心机接收超饱和盐水进行反应，得到结晶盐和二次超饱和盐水，母液泵与强制循环泵相连，母液泵接收二次超饱和盐水并将该二次超饱和盐水通过强制循环泵送入强制循环结晶器。通常可以在强制循环结晶器与离心机之间设置出料泵进行转运。其中，结晶盐通过排盐泵外运排除。未析出结晶盐的二次超饱和盐水再次通入强制循环结晶器中进行反应，这样就能彻底地对高含盐水进行完全处理。其中，也可以在母液泵与离心机之间设置母液槽，通过母液槽对二次超饱和盐水进行收集再输出。优选地，离心机为双极活塞推料离心机。具体的工作流程为：超饱和盐水进入到强制循环结晶器进一步强制浓缩，由于水分的不断蒸发，浓盐水与结晶盐以混合态共 存。强制循环结晶器排出的含少量超饱和盐水与盐晶的混合物经出料泵输送到卧式双级活塞推料离心机，离心机甩出的饱和溶液汇入到母液槽，经母液泵输送到强制循环分离室循环系统进一步排盐。

在本实施例中，处理装置还包括锅炉，锅炉与新蒸汽管路相连，锅炉产生新蒸汽供给新蒸汽管路。处理装置还包括冷凝器，冷凝器对强制循环结晶器产生的二次蒸汽冷凝并将得到的冷凝水通往锅炉。二次蒸汽经过冷凝后得到的冷凝水温度任然较高，直接通过锅炉可以利用冷凝水的预热，减少加热锅炉用水所需的能量。具体地，可以先设置冷凝水槽对冷凝水进行收集，再通过水泵将冷凝水供给锅炉。

处理装置还包括与冷凝器相连的冷却水管路，为了进一步对冷却过程中的预热进行回收，冷却水管路中换热后的冷却水通往锅炉。当然，冷却上述二次蒸汽的冷却水在冷凝过程中也吸收了不少的热量，将该冷却水供给锅炉作为锅炉用水，也可以减少加热锅炉用水所需的能量。

如图2所示，处理装置还包括与蒸发器相连的冷凝水泵，冷凝水泵将蒸发器换热过程中产生的冷凝水回收至锅炉。通常，蒸发器换热产生的冷凝水可以达到105℃，该冷凝水的热值较高，将之回收至锅炉，也可以减少加热锅炉用水所需的能量。

本发明的技术方案是基于对高含盐水物性进行了分析，总结出了其腐蚀性、结垢趋势、沸点升高、含油、密度等物性特点，在此基础上提出的。使水回收率可达95％，盐等最终以固态形式回收，实现污水的零排放。

本发明的技术方案实际使用过程中的蒸汽消耗量较少，在蒸发器运行的阶段仅在开车时使用少量新蒸汽，后续几乎不使用新蒸汽；在强制循环结晶器运行的阶段处理水量为总处理量的10％，使用的蒸汽量仅为0.07t/m³水。该发明主要能耗为电能，由于浓缩盐水的接近饱和，所以压缩机消耗电能较高，约为30kw.h/m³水，但即使这样，生产冷凝水的单位成本相比其它蒸发技术也低很多，电费按0.5kw.h考虑，单位处理成本为24元/吨。

本发明的技术方案充分地利用了二次蒸汽，冷凝水以及冷却液的余热，可以减少加热锅炉所需的能量，减少成本。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。