一种利用烟气余热进行深度水处理的系统的制作方法

1.本实用新型属于余热资源回收领域，具体涉及一种利用烟气余热进行深度水处理的系统。


背景技术：

2.电镀、造纸、氯碱等行业在生产中产生大量工业废水，这些废水通常含有高浓度无机盐和cod，若直接排放将对环境造成严重危害，目前较多采用低温多效蒸馏技术来处理高含盐废水，但其对高cod废液处理效果较差。而低温多效蒸馏系统运行时需要外界源源不断提供热源。工业生产运行中会产生大量低温(t ＜200℃)烟气，如锅炉、空压机、燃气发电机的排气排烟，而现阶段这部分低温烟气余热回收利用不足，热能浪费现象严重。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的是提供一种利用烟气余热进行深度水处理的系统，以解决现有废水处理效果差、烟气余热存在热能浪费的问题。
4.本实用新型采用以下技术方案：一种利用烟气余热进行深度水处理的系统，包括：
5.一低温多效蒸馏系统，用于对导入的待蒸馏液体进行蒸馏，并分别导出浓缩液和蒸汽；
6.一烟气余热储存装置，其与低温多效蒸馏系统连通、并形成热源循环回路；烟气余热储存装置用于：将其内部储存的烟气余热传递至低温多效蒸馏系统、以作为蒸馏的热源；
7.一废水处理系统，其包括依次连通的气液分离器、第一换热器、膜生物反应器、和反渗透装置，气液分离器与低温多效蒸馏系统的蒸汽出口连通；第一换热器用于：接收低温多效蒸馏系统导出的蒸汽，并将蒸汽转变为液态蒸馏水；膜生物反应器和反渗透装置用于：供液态蒸馏水依次通过、并进行深度水处理、最后导出净洁水。
8.进一步的，还包括第二换热器，第二换热器设置在低温多效蒸馏系统将热源流体返回烟气余热储存装置的管路上，第二换热器的冷流体入口连通至第一换热器，其用于利用第一换热器输送来的冷水、来对经低温多效蒸馏系统流出的热源流体的余热进行回收。
9.进一步的，烟气余热储存装置包括：
10.至少两个热管，并列设置，每根热管的热端置于待回收余热的烟气管道中；
11.一储热装置，热管的冷端置于其内部，其与低温多效蒸馏系统连通并形成换热回路；
12.一循环泵，设置在换热流体返回储热装置的管路上。
13.进一步的，热管包括一内管，内管的内部密封装有换热工质；内管的两端分别连接有可拆卸的外套管，两个外套管分别固定设置于烟气管道的外壁、以及储热装置的内壳上。
14.进一步的，储热装置内置有多根换热管，每根换热管为并联直管式、蛇形管或螺旋管。
15.进一步的，低温多效蒸馏系统包括串联的、至少两个蒸馏器。
16.本实用新型的有益效果是：利用热管将烟气余热快速传递至储热装置进行存储，并作为低温多效蒸馏系统的热源，可保证在烟气间断的情况下，蒸馏系统连续不断的处理有机废液并制取蒸馏水。建立低温多效蒸馏系统、膜生物反应器和反渗透装置相结合的废水处理及回收工艺，可实现废水的循环利用和零排放。采用潜热的储热方式，储热装置占地面积小。本实用新型的一种利用烟气余热进行深度水处理的系统可同时实现余热回收、高含盐有机废水处理及生活热水供应等功能，系统运行效率高，操作简单。
附图说明
17.图1为本实用新型的系统结构示意图；
18.图2为实施例的系统结构示意图。
19.图中，1.烟气管道，2.热管，3.储热装置，4.循环泵，5.低温多效蒸馏系统， 6.第一气液分离器，71.首效蒸馏器，72.二效蒸馏器，8.第二气液分离器，9.第一换热器，10.膜生物反应器，11.反渗透装置，12.第二换热器，13.气液分离器， 51.蒸汽出口，52.浓缩液出口，53.热源流体入口，54.待蒸馏液体入口。
具体实施方式
20.下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。
21.本实用新型提供了一种利用烟气余热进行深度水处理的系统，如图1所示，其包括低温多效蒸馏系统5、烟气余热储存装置和废水处理系统。
22.其中，低温多效蒸馏系统5包括一蒸汽出口51，低温多效蒸馏系统5用于对导入的待蒸馏液体进行蒸馏、并分别导出浓缩液和蒸汽。低温多效蒸馏系统5还包括一待蒸馏液体入口54和浓缩液出口52，一热源流体入口53和热源流体出口。待蒸馏液体可以为高含盐有机废水或其他废液，通过低温多效蒸馏系统5的蒸馏处理可以进行海水淡化，废液浓缩等处理。如果对高含盐有机废水进行蒸馏，导出的浓缩液为无机盐。
23.该烟气余热储存装置与所述低温多效蒸馏系统5连通、并形成热源循环回路。该烟气余热储存装置用于将内部储存的烟气余热传递至所述低温多效蒸馏系统5 进行蒸馏。利用热管将烟气余热快速传递至储热装置进行存储，并作为低温多效蒸馏系统的热源，可保证在烟气间断的情况下，蒸馏系统连续不断的处理有机废液并制取蒸馏水。
24.废水处理系统由其包括依次连通的气液分离器13、第一换热器9、膜生物反应器10、和反渗透装置11，所述气液分离器13与所述低温多效蒸馏系统5的蒸汽出口51连通。所述第一换热器9用于：接收所述低温多效蒸馏系统5导出的蒸汽，并将蒸汽转变为液态蒸馏水。所述膜生物反应器10和反渗透装置11用于：供所述液态蒸馏水依次通过、并对所述液态蒸馏水进行深度水处理，比如去除态蒸馏水中的有机物和残余无机盐、最后导出净洁水，产生的净洁水排出收集，供工业工艺系统使用。
25.在一些实施例中，还包括第二换热器12，所述第二换热器12设置在所述低温多效蒸馏系统5将热源流体返回所述烟气余热储存装置的管路上，第二换热器 12的冷流体入口连通至所述第一换热器9，其用于利用所述第一换热器9输送来的冷水、来对经低温多效蒸馏系统5流出的热源流体的余热进行回收，第二换热器12还可以利用冷水、来对所述第一换热器9中产生的热量进行回收，最后再将加热后的冷水导出进行后续使用。
26.在一些实施例中，烟气余热储存装置包括热管2、储热装置3和循环泵4。其中，至少两个热管2并列设置，每根热管2的热端置于烟气管道1中，每根热管2的冷端置于储热装置3内，热管是一种有效导热系数极高的非能动换热装置，能以较小的单位尺寸，在较低温降下传递大量的热量。储热装置3与低温多效蒸馏系统5连通并形成换热回路。循环泵4设置在所述换热流体返回所述储热装置 3的管路上。
27.在一些实施例中，热管2包括一内管，所述内管的内部密封装有换热工质；所述内管的两端分别可拆卸连接有两外套管，两个所述外套管分别固定设置于所述烟气管道1的外壁、以及所述储热装置3的内壳上。
28.热管2的外壳体材质优先选用不锈钢，便于插入储热装置3中，并通过焊接密封，防止热管2的管道烟气或相变装置储热材料从热管2衔接处溢出。热管 2根数为nn＞2。储热装置3内部布有温度测量元件，监控储热材料温度变化情况，防止超温。烟气中的高温余热通过热管2传递至储热装置3中进行存储。
29.热管2为双壳结构，热管2的内管内部充注定量换热工质，内管外壁中段部位布置有外螺纹，内管的两端套设有带内螺纹的金属外套管，金属外套管另外两端面密封。内管与外套管之间采用螺纹连接。外套管外壳与内管外壁之间留有 0.2～0.5mm间隙。内管内部的换热工质可根据热源温度进行选取，可选用水、乙醇、丙酮和氨。热管2为小直径热管，其内管的直径为4～9mm，壁厚为0.5～1.5mm，内管的管体材质为紫铜。热管2采用叉排多根并列垂直排列的方式布置。安装时，热管2外部的两节金属外套管分别与烟气管道1的外壁、以及所述储热装置3的内壳焊接，两节外套管内部通过螺纹连接的方式固定一根完整热管。更换检修时，只需从外套管内拆除损坏的内管，重新更换新的内管即可，所述外套管无需更换，大大降低了安装和维护难度。外套管的材质与烟气管道1或储热装置3的壳体材质相同，便于保证焊接质量。
30.在一些实施例中，储热装置3内置有多根换热管，每根所述换热管为并联直管式、蛇形管或螺旋管。储热热装置可以为相变储热装置。在换热管和热管2的间隙填充高储能密度的储热材料，该储热材料的相变点与管道内回收烟气温度范围相匹配，可选取相变温度适宜的熔盐类储热材料。
31.储热装置可以为相变储热装置或固体混凝土储热装置。固体混凝土储热装置在浇筑过程中，可以添加1～3％的钢纤维，增强其导热性，并提高混凝土的抗压强度和劈裂抗拉强度；在浇筑过程中再添加0.5～2kg/m3的聚丙烯纤维，在高温情况下155℃左右，纤维熔解在混凝土中形成无数的空穴，易于水蒸气疏导，减少了混凝土爆裂的现象，提高了混凝土储热装置的使用寿命。
32.在一些实施例中，低温多效蒸馏系统5包括串联的、至少两个蒸馏器。根据回收烟气余热量及蒸馏水的使用情况，低温多效蒸馏系统5可以包括串联的多个蒸馏器，分别为首效蒸馏器71、二效蒸馏器72、
…
n效蒸馏器。经低温多效制取的蒸馏水经除氧后可作为锅炉补水或其它工艺用水。多效蒸馏器采用强制循环与真空负压的蒸发方式，以确保物料在较低温度60℃-80℃下沸腾蒸发。
33.实施例
34.如图2所示，本实用新型一种利用烟气余热进行深度水处理的系统包括低温多效蒸馏系统5、烟气余热储存装置和废水处理系统。低温多效蒸馏系统5用于对导入的待蒸馏
液体进行蒸馏、并分别导出浓缩液和蒸汽。烟气余热储存装置与所述低温多效蒸馏系统5连通、并形成热源循环回路，用于将内部储存的烟气余热传递至所述低温多效蒸馏系统5进行蒸馏。
35.废水处理系统可以由首效蒸馏器71和二效蒸馏器72、膜生物反应器10、反渗透装置11等组成。其中首效蒸馏器71的热源由相变储热装置3提供。循环泵4的出口与相变储热装置3换热流体入口管道相连接；换热流体出口管道与首效蒸馏器71热源入口相连，热源出口经第二换热器12后与循环泵4入口管道相连，从而构成热源循环回路。热源循环回路中的换热流体可为导热油或水。首效蒸馏器71的浓缩液出口52与二效蒸馏器72待处理液入口连接，首效蒸馏器71 的蒸汽出口经第一气液分离器6后与二效蒸馏器72的热源入口相连，二效蒸馏器72蒸汽出口经第二气液分离器8后与第一换热器9相连。首效蒸馏器71和二效蒸馏器72产生的冷凝液汇合后依次进入膜生物反应器10、反渗透装置11中进行深度水处理，产生的净洁水排出收集，供工业工艺系统使用。
36.根据回收烟气余热量及蒸馏水使用情况，可在二效蒸馏器7后依次串联三效、四效、
…
n效蒸馏器。多效蒸馏器采用强制循环与真空负压的蒸发方式，以确保物料在较低温度60℃-80℃下沸腾蒸发。多效蒸馏器采用列管式循环外加热工作方式，蒸发速度快，在处理易结晶、结垢的废液时，适应性好。
37.膜生物反应器10采用外压式过滤，可及时进行在线或离线清洗。膜生物反应器10系统主要由膜组件、膜机架、膜出水泵、鼓风机、plc自控系统及清洗加药系统组成，其中膜机架可选用不锈钢材质。
38.为了确保处理后的最终洁净水质达到回用要求，将反渗透装置11产生的部分洁净水返回至装置11进水口，用于稀释处理液。反渗透装置11采用短流程大流量设计，延长清洗时间。反渗透装置11系统由反渗透膜元件、高压泵、加药系统、前置过滤器及plc自控系统组成。
39.本实用新型一种利用烟气余热进行深度水处理的系统的工作方法为：从工业生产中产生的高温烟气进入烟气管道1中，多组热管2从烟气管道1侧壁上均匀开设通孔处插入，当调整好热管2位置后，对热管2外壳壁与管道开孔连接处进行焊接密封，以防止高温烟气溢出。热管2冷端插入相变储热装置3内，热管 2外壳壁与相变储热装置3壳体开孔连接处进行焊接密封，以防止液态相变储热材料溢出。热管2热端将从烟气中吸收的热量传递至冷端，储热材料逐渐升温，并由固态变为液态，最终烟气余热经热管传递后以少量显热和大量潜热的形式储存在相变储热装置3中。
40.低温换热流体经储热装置3中换热升温后作为热源进入首效蒸馏器71中，降温后的换热流体经第二换热器12进一步冷却降温后进入储热装置中吸收热量，从而形成一个供热循环。待蒸馏液体进入首效蒸馏器5内进行吸收热源热量部分蒸发，产生的首效蒸汽经第一气液分离器6后进入二效蒸馏器72中作为热源；二效蒸馏器72产生的二效蒸汽经第一换热器9中冷凝，最终首效蒸馏器71和二效蒸馏器72产生的冷凝液进入膜生物反应器10中，通过生物代谢作用去除有机物；而后进入反渗透装置11进一步深度处理去除残余无机盐，最终得到洁净水。工业废水中的绝大多数大分子有机物及无机盐经过低温多效蒸发处理后，从二效蒸馏器72底部浓缩液出口排出回收。依次经过第一换热器9和第二换热器12换热升温后的热水排出可供生活热水使用。
41.当工业烟气余热量较大时，除一部分作为低温多效蒸馏系统的热源外，多余热量储存在储热装置3中；当工业生产停机，烟气间断时，由储热装置3将储存的多余热量排出，作为低温多效蒸馏的热源，从而可以保证低温多效蒸馏系统连续运行，源源不断制取蒸馏水。
42.烟气余热回收主要利用换热部件与烟气接触进行间壁式换热。现有技术中，通常将换热管束一端内置于排烟管内，另一端与水箱相连，将烟气中的热量转移储存至水箱中，但由于烟气的导热系数小，为了达到设计传热量，换热管面积较大，造成排烟管内换热管束数量较多，既增加了排烟管内的局部阻力，导致送引风机功率增大；又增加了闭式循环水系统中循环泵的功耗。此外，采用水箱作为储热装置，具有储热密度低，占地面积大，取热温度逐步降低的缺点。而本实用新型的一种利用烟气余热进行深度水处理的系统利用热管2将烟气余热快速传递至储热装置3进行存储，由于热管2具有很高的导热效率，所以通过热管回收的热量温度较高，而且通过热管2间接传递热量的模式，也使其特别适合回收高含尘量烟气余热；此外，采用小直径热管垂直安装，有效避免了烟气换热通道灰分淤积堵塞的问题。利用热管耦合储热进行余热回收，装置结构节凑，且取热温度波动小。
43.本实用新型的一种利用烟气余热进行深度水处理的系统利用热管将烟气余热快速传递至储热装置进行存储，并作为低温多效蒸馏系统的热源，可保证在烟气间断的情况下，蒸馏系统连续不断的处理有机废液并制取蒸馏水。建立低温多效蒸馏系统、膜生物反应器和反渗透装置相结合的废水处理及回收工艺，可实现废水的循环利用和零排放。采用潜热的储热方式，储热装置占地面积小。本实用新型的一种利用烟气余热进行深度水处理的系统可同时实现余热回收、高含盐有机废水处理及生活热水供应等功能，系统运行效率高，操作简单。