水平管式降膜蒸发高盐废水深度浓缩装置的制作方法

本发明属于高含盐废水浓缩处理技术领域，具体涉及一种水平管式降膜蒸发深度浓缩装置。

背景技术：

我国以煤矿能源为主要能源形式。煤化工，煤焦化，电厂废水都属于普遍存在盐含量很高的工业废水，此类废水的直接排放或不达标排放对人类的生态环境造成了不可逆的破坏。

目前，国内对于高含盐废水的浓缩处理技术主要有竖管升膜，竖管降膜和强制循环三种工艺路线，三种工艺设备通常存在传热效率低，能耗高，设备初期投入大的共同缺点，且这三类设备均需占用较大的立体空间，维护困难，安全性较低；前两种还存在浓缩倍数低，后续处理压力大的缺点；后一种的能耗和投入也都是非常大的。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种能够低成本、高效、深度浓缩高盐废水的处理装置，采用水平管式降膜浓缩器降低整体设备所占空间，便于建造维护，节约项目初期投入和运行费用。

本发明解决上述问题所采用的技术方案为：一种水平管式降膜蒸发高盐废水深度浓缩装置，包括水平管式降膜蒸发浓缩器，所述水平管式降膜蒸发浓缩器具有水平布置的换热管，水平管式降膜蒸发浓缩器的进料管路上设置预热器，出料管路上设置出料泵，水平管式降膜蒸发浓缩器配置有两段循环浓缩管路，水平管式降膜蒸发浓缩器配置有蒸汽回路且蒸汽回路上布置有蒸汽再循环压缩机，蒸汽回路与蒸汽进汽管连接再接通至蒸发浓缩器的换热管，水平管式降膜蒸发浓缩器配置真空泵。

优选地，所述预热器的加热管程连接水平管式降膜蒸发浓缩器且该加热管程上设置有凝结水泵，实现将蒸发浓缩器换热管内形成的二次蒸汽凝水通入预热器对高盐废水进行预热。蒸发浓缩器管程内产生的二次蒸汽凝水作为高品质蒸馏水经凝结水泵排出可作为热源对高盐废水预热，提高能源利用率，降低蒸发浓缩成本。

优选地，所述蒸汽回路和蒸汽进汽管之间设置带阀门的旁通管路，通过旁通阀保证蒸汽再循环压缩机启停的平稳，并用来小幅调节出力。蒸汽回路将二次蒸汽品味提升从而得到重复利用，降低了系统所需能耗，实现了换热管管程内蒸汽的内循环。

较合理的是，所述两段循环浓缩管路上分别装有循环泵。

水平管式降膜蒸发浓缩器包括横卧的筒体，设置在筒体一端的封头，水平布置的所述换热管上下均匀设置，换热管的上方设置有水平布液盘，筒体上设置有对应的各种接管。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

1、将传热管束水平放置，降低了装置的安装高度，降低初期建设成本，而且运行安全性也可以得到提高。

2、物料呈膜状沿传热管壁外侧自上向下流动，加热蒸汽走管程，在管内冷凝下来并释放冷凝潜热，物料沿管外壁自上而下流动，自然成膜。由于流程短，并经多次重新分布，液膜流动均匀，膜的厚度小便于控制，传热系数得到了有效提高，从而使换热总面积有效降低；总面积的降低和膜厚度的减小又可以减少盐水的循环量，从而降低电耗。

3、采用薄壁换热管，增强传热，降低成本；水平布置的管束强度、刚度要求低，从而可以采用薄壁换热管，减少材料消耗，同时薄壁又可以增强传热。

4、优化布液方式，采用多段蒸发，使盐分含量提高到接近饱和，并降低运行和投资成本；循环盐水采用两段型式，一段蒸发后的浓缩液进入二段进行蒸发。由于一段物料的沸点升高低于二段的沸点升高，从而使得一段的有效温差得到提高，从而减少换热面积；平均有效温差的提高同时可以降低蒸汽再循环压缩机的负荷，从而降低设备电耗。

同时，集合水平管束的作业特点，使得布液更均匀，流动性更好，加上合理的控制流量，从而可以将盐水浓缩到接近饱和的状态。

5、采用蒸汽再压缩技术，降低系统能耗，将采用经机械压缩机提高温度后的自身蒸发产生的二次蒸汽作为蒸发浓缩的主要加热热源，实现蒸汽的循环利用，有效降低系统总热耗。

附图说明

图1为本发明实施例中水平管式降膜蒸发高盐废水深度浓缩装置的结构示意图；

图2为本发明实施例中水平管式降膜蒸发浓缩器的纵向剖切结构示意图；

图3为本发明实施例中水平管式降膜蒸发浓缩器的横向剖切结构示意图。

1水平管式降膜蒸发浓缩器 2物料水泵 3预热器 4蒸汽再循环压缩机 5凝结水泵 6出料泵 7一段循环水泵 8二段循环水泵 9真空泵

1.1筒体 1.2封头 1.3布液盘 1.4管板 1.5 蒸汽入口 1.6 一段循环液出口 1.7 二段循环液出口 1.8凝水出口A 1.9 一段循环液入口 1.10 二段循环液入口 1.11 凝水出口B 1.12 传热管。

具体实施方式

为了使本发明的技术方案和优点更加清晰，本实施例结合凝水热回收装置和蒸汽再循环压缩机实现高盐水浓缩和高品质盐水的回收。与传统的蒸发浓缩设备相比较，降低了系统装置的高度，便于操作维护，投资成本降低50%以上，能耗降低了60%以上，系统运行可控且更加稳定。

实施例中高盐废水主要成分为氯化钠，硫酸钠等，以饱和或过热蒸汽作为热源。以下将结合附图对本发明作进一步的详细描述。高盐废水深度浓缩装置包括水平管式降膜蒸发浓缩器1，水平管式降膜蒸发浓缩器1的进料管路上设置预热器3，预热器3之前的进料管路上设置有物料水泵2用于将高盐废水泵入预热器3，出料管路上设置出料泵6用于排放近饱和的盐水，水平管式降膜蒸发浓缩器1配置有两段分别配置独立循环泵7、8的循环浓缩管路，水平管式降膜蒸发浓缩器1配置有蒸汽回路且蒸汽回路上布置有蒸汽再循环压缩机4，蒸汽回路和蒸汽进汽管之间设置带阀门的旁通管路，通过旁通阀保证蒸汽再循环压缩机4启停的平稳，并用来小幅调节出力。蒸汽回路与蒸汽进汽管连接再接通至蒸发浓缩器1的管程，水平管式降膜蒸发浓缩器1还配置真空泵9用于将不凝气外排。

上述的预热器3的加热管程与水平管式降膜蒸发浓缩器1相连通，蒸发浓缩器管程内产生的高品质二次蒸汽凝水通过凝结水泵5通入预热器，作为物料的预热加热源。

具体地，水平管式降膜蒸发浓缩器包括横卧的筒体1.1，筒体1.1一端设置有封头1.2，筒体1.1上设置有一段循环液出口1.6、二段循环液出口1.7、一段循环液入口1.9、二段循环液入口1.10、蒸汽入口1.5、凝水出口A1.8、凝水出口B1.11，筒体1.1内侧设置有管板1.4，水平布置的换热管1.12上下均匀设置，换热管1.12的上方设置有水平布液盘1.3，物料经布液盘布液后自上而下均匀下渗，进入浓缩器的壳程。

物料通过物料水泵2打入一段蒸发室内，通过物料预热器3与高温的二次蒸汽凝水换热，初步预热物料达50℃以上。预热后的盐水物料进入水平管式降膜蒸发浓缩器1中，并与一段循环浓缩管路的物料混合后进入筒体上部的水平布液盘1.3均匀布液下渗，进入水平管式降膜蒸发浓缩器1壳程，物料在换热管外壁上形成较薄的液膜下滴，期间与管程内的饱和蒸汽换热蒸发。浓缩后的物料溢流进入二段蒸发室内，并与二段循环浓缩管路的物料混合后进行二段蒸发浓缩。一段循环水泵7对稀物料进行初步浓缩循环，二段循环水泵8在工况稳定下对已提高浓度的盐水循环或出料。较好的是，循环泵7、8管路上需添加流量监测装置对循环流量监控调节。系统内物料浓度与蒸发量相关，调节进料流量、出料流量或蒸汽再循环压缩机4的频率可实现对物料浓度稳定控制。二次蒸汽凝水作为高品质蒸馏水经凝结水泵5排出作为预热器3的加热热源。最终浓缩后的物料由浓盐水出料泵6打出系统，至此完成系统内的物料循环及蒸发浓缩。

加热蒸汽（105℃的饱和蒸汽，相应饱和压力约为120kpa），进入水平管式降膜蒸发浓缩器1管程，与壳程的物料进行换热，壳程蒸发产生的二次蒸汽（约90℃，91kpa）返回蒸汽再循环压缩机4再加压升温至105℃的饱和蒸汽继续作为加热蒸汽循环使用。蒸汽回路之间设置旁通管路，通过旁通阀保证蒸汽再循环压缩机4启停的平稳，并用来小幅调节出力。该系统通过压缩机使二次蒸汽品位提升从而得到重复利用，降低了系统所需能耗。至此完成了蒸汽的内循环。

本实施例的最终废水浓缩到含氯化钠25.5%，在循环量控制稳定的情况下，布液均匀，液膜呈柱状或连续滴状分布，流动均匀且流速正常，无粘度明显增加情况，运行过程中管壁始终显示金属光泽，未见垢斑或盐斑的出现，表明水平管降膜蒸发装置能够满足盐水高倍浓缩的需求。

在此实施例中，盐水循环倍率仅为进料量的三倍，远低于竖管降膜几十倍的循环倍率，且由于安装高度更低，循环泵的扬程更低，循环泵电耗仅为竖管降膜的十分之一，综合其它用电设备总的能耗，水平管降膜系统节约用电60%以上。表明水平管降膜系统用于盐水浓缩时有显著的节能效果。

在此实施例中，实测总传热系数超过3200w/m²℃，而在竖管降膜装置中，这一数值仅为2000左右，再加上采用薄壁管，管束总重量有明显降低，水平管降膜装置在材料上能节省50%以上的成本。