一種機(jī)械通風(fēng)強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)裝置制造方法
【專利摘要】一種機(jī)械通風(fēng)強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)裝置及液體物料蒸發(fā)方法，以有效增加蒸發(fā)系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性，降低能耗和運(yùn)行成本。它包括：蒸發(fā)容器（10）、液體物料循環(huán)系統(tǒng)、熱氣輸送系統(tǒng)和尾氣收集排放系統(tǒng)；蒸發(fā)容器（10）密閉，其底部設(shè)置排料管（11）；液體物料循環(huán)系統(tǒng)的起始端、終端分別位于蒸發(fā)容器（10）內(nèi)液位（A）之下、之上；熱氣輸送系統(tǒng)的終端與蒸發(fā)容器（10）的內(nèi)腔相連通；尾氣收集排放系統(tǒng)的起始端與蒸發(fā)容器（10）內(nèi)液位（A）之上的空腔相連通。
【專利說(shuō)明】一種機(jī)械通風(fēng)強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及液體物料蒸發(fā)裝置，可用于液體物料蒸發(fā)濃縮或者工業(yè)廢水的處理。
【背景技術(shù)】
[0002]對(duì)于難降解廢水(B/C值低于0.3)、高鹽廢水(鹽度以氯化鈉計(jì)高于0.5%wt),目前 主要處理技術(shù)有蒸發(fā)、膜處理、高級(jí)氧化，經(jīng)上述處理后廢水(低鹽、可生化)進(jìn)入后續(xù)生化
工段處理。
[0003]對(duì)于蒸發(fā)技術(shù)，目前的單效、雙效、三效、四效的理論蒸汽耗約1.10、0.57、0.40、 0.30噸蒸汽/噸水，對(duì)應(yīng)的噸廢水處理蒸汽成本約242元、125元、88元、66元，若加上循環(huán) 冷卻水、電機(jī)消耗等實(shí)際運(yùn)行成本進(jìn)一步上漲。另外，常見(jiàn)的管式加熱室+分離室蒸發(fā)技術(shù) 由于加熱管腐蝕、堵塞(鹽結(jié)晶、油污、鈣結(jié)垢等)等緣故，蒸發(fā)設(shè)備較難穩(wěn)定運(yùn)行。至于機(jī)械 蒸汽再壓縮技術(shù)(MVR)、機(jī)械蒸汽再壓縮型蒸發(fā)濃縮結(jié)晶(MVC)蒸發(fā)技術(shù)，由于蒸發(fā)溫度一 般高于60°C，蒸汽耗相當(dāng)于7?12效，直接運(yùn)行成本均不低于45元/噸廢水，運(yùn)行成本有 所下降。但MVR、MVC蒸發(fā)技術(shù)仍面臨過(guò)流部件腐蝕、加熱管(換熱器)堵塞、泛液等問(wèn)題，其 長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行仍有一定面臨一定挑戰(zhàn)。另外，MVR、MVC裝置的蒸汽壓縮機(jī)主要來(lái)源于國(guó)外， 造成一次性投資飆升和售后服務(wù)成本偏高。對(duì)于采用蒸發(fā)進(jìn)行物料濃縮與上述工業(yè)廢水蒸 發(fā)處理情況相似。
[0004]對(duì)于膜處理技術(shù)，目前國(guó)內(nèi)主要生產(chǎn)微濾膜(MF)、超濾膜(UF)，對(duì)廢水成分為膠 體或懸浮類物質(zhì)較有效和經(jīng)濟(jì)，對(duì)于溶解態(tài)的難降解有機(jī)物以及鹽不適用。對(duì)于鈉濾膜 (NF)、反滲透膜(R0 )，主要生產(chǎn)廠家為國(guó)外公司，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用需 要通過(guò)實(shí)踐來(lái)檢驗(yàn)。NF、RO膜直接處理高濃度廢水(或提前對(duì)懸浮物、油等進(jìn)行預(yù)處理)仍 面臨不可逆的堵塞問(wèn)題，膜的通量衰減較快。同時(shí)，NF、R0的濃水(有機(jī)含量0.5%wt以上、 鹽度以氯化鈉計(jì)高于1.0%wt)仍需進(jìn)一步處理，無(wú)法完全解決所有廢水。
[0005]對(duì)于高級(jí)氧化技術(shù)，國(guó)內(nèi)目前多采用雙氧水催化氧化(如Fenton)、電解氧化、臭氧 氧化、光催化氧化等。由于氧化技術(shù)選擇性氧化困難，不能實(shí)現(xiàn)優(yōu)先氧化難降解有機(jī)物，氧 化劑消耗量較大，運(yùn)行成本仍較高。即使按照1.0%wt的雙氧水(30%wt)或50?IOOppm臭 氧(臭氧10%wt、氧氣90%wt)投加量,僅氧化劑的成本均在20元/噸廢水以上(不含氧化劑 投加的動(dòng)力裝置運(yùn)行成本)。
[0006]另外，高級(jí)氧化技術(shù)不能解決鹽的問(wèn)題，經(jīng)氧化之后的廢水即使提高廢水可生化 性但后續(xù)生化裝置內(nèi)鹽度高問(wèn)題仍未解決，其穩(wěn)定運(yùn)行較困難(工業(yè)廢水的鹽度波動(dòng)導(dǎo)致 細(xì)菌的細(xì)胞膜內(nèi)溶解質(zhì)濃度發(fā)生變化，細(xì)菌活性受到較強(qiáng)抑制)。目前常見(jiàn)的解決措施為高 鹽廢水經(jīng)過(guò)高級(jí)氧化后，后續(xù)加水稀釋將鹽度降低至生化接受范圍，由此導(dǎo)致水資源浪費(fèi) 以及污染總量隨著稀釋倍數(shù)的增加而增加，污染減排困難。國(guó)內(nèi)自來(lái)水價(jià)格大約在2.0? 10.0元/噸，廢水稀釋的成本與稀釋倍數(shù)線性相關(guān)。另外，裝置整體的運(yùn)行穩(wěn)定性受限于進(jìn) 水波動(dòng)，氧化裝置出水以及生化裝置出水的運(yùn)行穩(wěn)定性波動(dòng)均較大。[0007]如何解決國(guó)內(nèi)工業(yè)廢水(或物料濃縮)運(yùn)行成本高、裝置運(yùn)行穩(wěn)定性較差、裝置全 部國(guó)產(chǎn)化等問(wèn)題是本專利擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0008]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種機(jī)械通風(fēng)強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)裝置，以有效 增加蒸發(fā)系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性，降低能耗和運(yùn)行成本。
[0009]本實(shí)用新型解決以上技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案如下:
[0010]本實(shí)用新型的機(jī)械通風(fēng)強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)裝置，其特征是它包括:蒸發(fā)容器、液體物料 循環(huán)系統(tǒng)、熱氣輸送系統(tǒng)和尾氣收集排放系統(tǒng)；蒸發(fā)容器密閉，其底部設(shè)置排料管；液體物 料循環(huán)系統(tǒng)的起始端、終端分別位于蒸發(fā)容器內(nèi)液位之下、之上；熱氣輸送系統(tǒng)的終端與蒸 發(fā)容器的內(nèi)腔相連通；尾氣收集排放系統(tǒng)的起始端與蒸發(fā)容器內(nèi)液位之上的空腔相連通。
[0011]本實(shí)用新型的有益效果是，由于蒸發(fā)溫度較低且接近常壓運(yùn)行，蒸發(fā)容器內(nèi)液體 物料(尤其結(jié)晶之后的黏性物料)不參與熱交換，蒸發(fā)容器結(jié)垢幾率、泛液幾率非常低，系統(tǒng) 穩(wěn)定運(yùn)行性有較大提高；各裝置均可實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化，有利于降低裝置基建費(fèi)用；由于蒸發(fā)熱 源的來(lái)源為環(huán)境空氣、工藝廢氣、公用工程廢氣、循環(huán)冷卻水、蒸汽冷凝水等，有效地解決了 現(xiàn)有蒸發(fā)裝置能耗較高的問(wèn)題，并使運(yùn)行成本得以大幅度降低。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0012]本說(shuō)明書(shū)包括如下一幅附圖:
[0013]圖1是本實(shí)用新型一種機(jī)械通風(fēng)強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)裝置實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖2是本實(shí)用新型一種機(jī)械通風(fēng)強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)裝置實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖中構(gòu)件及所對(duì)應(yīng)的標(biāo)記:蒸發(fā)容器10、排料管11、填料層12;液體物料循環(huán)管路 21、泵22、進(jìn)液管23 ;進(jìn)氣管路31、熱源輸送管32、風(fēng)機(jī)33、換熱器34 ;尾氣排放管路41、尾 氣處理容器42。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說(shuō)明。
[0017]參照?qǐng)D1，本實(shí)用新型的機(jī)械通風(fēng)強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)裝置，它包括:蒸發(fā)容器10、液體 物料循環(huán)系統(tǒng)、熱氣輸送系統(tǒng)和尾氣收集排放系統(tǒng)；蒸發(fā)容器10密閉，其底部設(shè)置排料管 11 ;液體物料循環(huán)系統(tǒng)的起始端、終端分別位于蒸發(fā)容器10內(nèi)液位A之下、之上；熱氣輸送 系統(tǒng)的終端與蒸發(fā)容器10的內(nèi)腔相連通；尾氣收集排放系統(tǒng)的起始端與蒸發(fā)容器10內(nèi)液 位A之上的空腔相連通。
[0018]本實(shí)用新型的機(jī)械通風(fēng)強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)裝置主要用于液體物料蒸發(fā)濃縮或者工業(yè) 廢水的處理，其步驟包括:
[0019]①將待處理液體物料輸送入蒸發(fā)容器10內(nèi)，并通過(guò)液體物料循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行強(qiáng)制 循環(huán)。
[0020]②經(jīng)熱氣輸送系統(tǒng)向蒸發(fā)容器10內(nèi)通入熱氣或抽吸熱氣進(jìn)行蒸發(fā)。熱氣的溫度 為5?300°C (以可供熱源的熱值定)，所通入熱氣與蒸發(fā)容器10液體物料循環(huán)量的體積 比為10?15000:1 (以可供熱源的熱值定,m3.trVm3.tr1)。熱源來(lái)自公用工程廢氣、工藝廢氣、環(huán)境空氣、循環(huán)冷卻水、蒸汽冷凝水、蒸汽、電加熱中的至少一種。
[0021]③通過(guò)尾氣收集排放系統(tǒng)將蒸發(fā)容器10上部空間內(nèi)的氣體收集至蒸發(fā)容器10 夕卜。尾氣冷凝后經(jīng)檢測(cè)合格則可直接排放，或者將冷凝液輸送到后續(xù)廢水處理系統(tǒng)再處理， 或者尾氣(或前述冷凝之后的不凝氣)作為廢氣經(jīng)處理合格后排放。
[0022]④通過(guò)排料管11將沉積于蒸發(fā)容器10下部的濃縮物輸送至蒸發(fā)容器10外。工 業(yè)廢水處理的濃縮物需根據(jù)GB5085.1 一 3測(cè)試，根據(jù)鑒定結(jié)果按危險(xiǎn)廢物、一般廢物處理， 或根據(jù)其價(jià)值進(jìn)行資源再利用。
[0023]參照?qǐng)D1，所述液體物料循環(huán)系統(tǒng)包括液體物料循環(huán)管路21和設(shè)置于其上的泵22 和進(jìn)液管23，液體物料循環(huán)管路21的起始端固定連接在蒸發(fā)容器10的下部，其終端延伸入 蒸發(fā)容器10液位A以上的空腔。所述熱氣輸送系統(tǒng)包括進(jìn)氣管路31、風(fēng)機(jī)33和熱源輸送 管32，進(jìn)氣管路31與熱源輸送管32連接。
[0024]蒸發(fā)容器10內(nèi)也可裝入填料，填料可采用斜交錯(cuò)填料、蜂窩填料、S波填料、梯形 填料等中的一種或組合，填充率(填料容積與蒸發(fā)容器10容積比值)為10?80%。參照?qǐng)D 2，所述蒸發(fā)容器10內(nèi)，在液位A之上、液體物料循環(huán)系統(tǒng)終端之處設(shè)置有填料層12。所述 熱氣輸送系統(tǒng)包括進(jìn)氣管路31和與之相連接的熱源輸送管32，在填料層12以上的空間內(nèi) 設(shè)置風(fēng)機(jī)33。
[0025]參照?qǐng)D1和圖2，所述熱氣輸送系統(tǒng)還包括換熱器34，熱源輸送管32通過(guò)換熱器 34與進(jìn)氣管路31連接。換熱器34可布置于蒸發(fā)容器10，也可不設(shè)置換熱器34，直接將熱 風(fēng)通入蒸發(fā)容器10內(nèi)。熱源來(lái)自公用工程廢氣、工藝廢氣、環(huán)境空氣、循環(huán)冷卻水、蒸汽冷 凝水、蒸汽、電加熱中的至少一種，氣體則來(lái)源于環(huán)境空氣、工業(yè)廢氣、公用工程廢氣中至少一種。
[0026]參照?qǐng)D1和圖2，所述尾氣收集排放系統(tǒng)一般包括尾氣排放管41和與之相連接的 尾氣處理容器42。
[0027]實(shí)施例1:
[0028]某項(xiàng)目日產(chǎn)含鹽難降解廢水40噸/小時(shí)(化學(xué)需氧量0.5?30%wt、無(wú)機(jī)鹽1.0? 30.0%wt、油含量0.01?1.2%wt)，按照《國(guó)家危險(xiǎn)廢物目錄》該廢水屬于危險(xiǎn)廢物。若按照 危險(xiǎn)廢物處理，其處理成本高達(dá)172?288萬(wàn)/天，單位廢水直接處理成本為1800?3000 元/噸。為解決該問(wèn)題，該項(xiàng)目上馬了廢水I套三效蒸發(fā)濃縮裝置，日處理成本為13.4? 20.2萬(wàn)元/天(不含廢物處置成本)，單位廢水直接處理成本為140?210元/噸。但裝置 開(kāi)機(jī)不久，該裝置陸續(xù)出現(xiàn)結(jié)垢、加熱管堵塞、泛液等狀況，出水水質(zhì)波動(dòng)極大，對(duì)后續(xù)生化 系統(tǒng)造成沉重負(fù)擔(dān)。同時(shí)，由于鹽腐蝕、高溫蒸發(fā)、結(jié)垢等原因，加熱室(列管式)更換率為I 次/3月、加熱室清洗管路I次/周、不定期泛液I次，出水化學(xué)需氧量在0.2?3.0%wt之 間、出水鹽度在0.2?1.5%wt之間。同時(shí)，為便于濃液的操作排放，蒸發(fā)濃液達(dá)到7?15% 固含量時(shí)即從蒸發(fā)器中轉(zhuǎn)移，現(xiàn)場(chǎng)操作條件較惡劣。
[0029]參照?qǐng)D1，為解決上述裝置不穩(wěn)定狀況以及運(yùn)行費(fèi)用高昂的問(wèn)題，該項(xiàng)目采用了本 實(shí)用新型的機(jī)械通風(fēng)強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)裝置，具體技術(shù)措施如下:
[0030]廢水處理規(guī)模為40噸/小時(shí)，水質(zhì)特征為化學(xué)需氧量0.5?30%wt、無(wú)機(jī)鹽1.0? 30.0%wt、油含量0.01?1.2%wt、氨氮含量0.02?1.5%wt。企業(yè)提供的低溫?zé)嵩椿驈U熱 源為循環(huán)冷卻水量為2500-3000m3/h (溫度為42?45°C)、廢物焚燒尾氣2800?3100mVh(溫度為150?220°C)、燃煤鍋爐廢氣120000?152000mVh (溫度為150?220°C)。蒸發(fā) 裝置廢水內(nèi)部循環(huán)量為1800?2200m3/h，氣水比700-800:1(氣體不足部分補(bǔ)以環(huán)境空氣， 當(dāng)?shù)丨h(huán)境空氣常年平均溫度為28°C)，設(shè)計(jì)蒸發(fā)室溫度為32±2°C。裝置尾氣通過(guò)氣液混合 裝置引入廢水站作為好氧曝氣氧源經(jīng)生化處理后排放。濃縮之后的廢物呈固態(tài)(含水率為 40?50%)，定期轉(zhuǎn)移出蒸發(fā)系統(tǒng)。不再存在三效蒸發(fā)濃縮的濃液?jiǎn)栴}，現(xiàn)場(chǎng)操作環(huán)境大幅 好轉(zhuǎn)。由于蒸發(fā)溫度基本為常溫，蒸發(fā)裝置由三效蒸發(fā)的鈦材更改為玻璃鋼材質(zhì)，投資成本 相對(duì)三效蒸發(fā)節(jié)約70%以上。裝置連續(xù)運(yùn)行3個(gè)月除風(fēng)機(jī)與泵的日常運(yùn)行維護(hù)外，未再遇 到三效蒸發(fā)裝置的結(jié)垢、堵塞、泛液?jiǎn)栴}。本工程的運(yùn)行成本主要來(lái)自風(fēng)機(jī)與廢水循環(huán)泵電 功率消耗，日運(yùn)行成本為384?960元(不含廢物處理成本，經(jīng)穩(wěn)定運(yùn)行3個(gè)月考察結(jié)果)， 單位廢水直接處理成本為0.4?1.2元/噸。對(duì)廢氣進(jìn)行冷凝實(shí)驗(yàn)的結(jié)果表明，其冷凝液 化學(xué)需氧量為0.1?0.2%wt、鹽度(以氯化鈉計(jì))為0.02?0.l%wt，優(yōu)于三效蒸發(fā)冷凝液的 水質(zhì)。
[0031]實(shí)施例2:
[0032]參照?qǐng)D2，廢水處理規(guī)模為4噸/小時(shí)，水質(zhì)特征為化學(xué)需氧量0.2?1.0%wt、無(wú)機(jī) 鹽1.0?8.0%wt、油含量0?0.01%wt、氨氮含量0.02?1.5%wt。企業(yè)提供的低溫?zé)嵩礊?環(huán)境空氣(當(dāng)期環(huán)境空氣常年平均溫度為28°C)，蒸發(fā)裝置廢水內(nèi)部循環(huán)量為160?250m3/ h，氣水比800-1200:1,內(nèi)設(shè)斜交錯(cuò)填料(填充率為60%)，設(shè)計(jì)蒸發(fā)室溫度為28±3°C。裝置 尾氣通經(jīng)冷凝后進(jìn)入廢水站進(jìn)一步處理，不凝氣進(jìn)一步進(jìn)入后續(xù)尾氣處理系統(tǒng)。濃縮之后 的廢物呈固態(tài)(含水率為40?50%)，定期轉(zhuǎn)移出蒸發(fā)系統(tǒng)。連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行I年未遇到三效 蒸發(fā)濃縮的泛液、結(jié)垢、堵塞問(wèn)題。本工程的運(yùn)行成本主要來(lái)自風(fēng)機(jī)、廢水循環(huán)泵電功率、不 凝尾氣處理以及冷凝液生化處理。其中本裝置的運(yùn)行成本為0.8?1.5元/噸，全系統(tǒng)運(yùn) 行成本(含蒸發(fā)、尾氣處理、冷凝液生化處理)為2.0?5.0元/噸(不含廢物處理成本)。冷 凝液化學(xué)需氧量為0.06?0.15%wt、鹽度(以氯化鈉計(jì))為0.02?0.l%wt0
【權(quán)利要求】
1.一種機(jī)械通風(fēng)強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)裝置，其特征是它包括:蒸發(fā)容器(10)、液體物料循環(huán) 系統(tǒng)、熱氣輸送系統(tǒng)和尾氣收集排放系統(tǒng)；蒸發(fā)容器(10)密閉，其底部設(shè)置排料管(11);液 體物料循環(huán)系統(tǒng)的起始端、終端分別位于蒸發(fā)容器(10)內(nèi)液位(A)之下、之上；熱氣輸送系 統(tǒng)的終端與蒸發(fā)容器(10)的內(nèi)腔相連通；尾氣收集排放系統(tǒng)的起始端與蒸發(fā)容器(10)內(nèi) 液位(A)之上的空腔相連通。
2.如權(quán)利要求1所述的一種機(jī)械通風(fēng)強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)裝置，其特征是:所述液體物料循 環(huán)系統(tǒng)包括液體物料循環(huán)管路(21)和設(shè)置于其上的泵(22)和進(jìn)液管(23)，液體物料循環(huán) 管路(21)的起始端固定連接在蒸發(fā)容器(10)的下部，其終端延伸入蒸發(fā)容器(10)液位(A) 以上的空腔內(nèi)。
3.如權(quán)利要求1所述的一種機(jī)械通風(fēng)強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)裝置，其特征是:所述熱氣輸送系 統(tǒng)包括進(jìn)氣管路(31)、風(fēng)機(jī)(33)和熱源輸送管(32)，進(jìn)氣管路(31)與熱源輸送管(32)連接。
4.如權(quán)利要求3所述的一種機(jī)械通風(fēng)強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)裝置，其特征是:所述熱氣輸送系 統(tǒng)還包括換熱器(34 )，熱源輸送管(32 )通過(guò)換熱器(34 )與進(jìn)氣管路(31)連接。
5.如權(quán)利要求1所述的一種機(jī)械通風(fēng)強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)裝置，其特征是:所述尾氣收集排 放系統(tǒng)包括尾氣排放管(41)和與之相連接的尾氣處理容器(42)。
6.如權(quán)利要求1所述的一種機(jī)械通風(fēng)強(qiáng)制循環(huán)蒸發(fā)裝置，其特征是:所述蒸發(fā)容器 (10)內(nèi)，在液位(A)之上、液體物料循環(huán)系統(tǒng)終端之處設(shè)置有填料層(12);所述熱氣輸送系 統(tǒng)包括進(jìn)氣管路(31)和與之相連接的熱源輸送管(32)，在填料層(12)以上的空間內(nèi)設(shè)置 風(fēng)機(jī)(33)。
【文檔編號(hào)】C02F1/16GK203428945SQ201320282969
【公開(kāi)日】2014年2月12日 申請(qǐng)日期:2013年5月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月22日
【發(fā)明者】魏華 申請(qǐng)人:魏華