公布日：2023.12.05
申請日：2023.10.10
分類號：C02F1/08(2023.01)I;B01D1/22(2006.01)I;B01D1/30(2006.01)I
摘要
本發(fā)明公開了一種煤化工高鹽廢水降膜蒸發(fā)處理系統(tǒng)，包括集中池，集中池用于集結(jié)煤化工各用水環(huán)節(jié)產(chǎn)生的高鹽廢水；集中池連接有混合池，混合池通過進(jìn)液管路連接有變頻水泵的進(jìn)口，變頻水泵的出口連接降膜蒸發(fā)器的進(jìn)水口；進(jìn)液管路和內(nèi)管內(nèi)分別沿管長均勻間隔設(shè)有若干渦流傳感器；各渦流傳感器和變頻水泵均與一電控裝置相連接，電控裝置周期性調(diào)節(jié)變頻水泵的運行頻率以使進(jìn)液管路內(nèi)和內(nèi)管內(nèi)的水流狀態(tài)在湍流狀態(tài)和層流狀態(tài)之間切換。本發(fā)明公開了相應(yīng)的防垢除垢方法，降低管路結(jié)垢速度，延長管路維護(hù)周期；通過除垢結(jié)構(gòu)和方法，高效地對最易結(jié)垢的降膜蒸發(fā)管進(jìn)行除垢，利用結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的差異使降膜蒸發(fā)管內(nèi)壁的垢層更容易開裂脫落，提高除垢效果。
權(quán)利要求書
1.煤化工高鹽廢水降膜蒸發(fā)處理系統(tǒng)，包括集中池，集中池用于集結(jié)煤化工各用水環(huán)節(jié)產(chǎn)生的高鹽廢水；集中池連接有混合池，其特征在于：混合池通過進(jìn)液管路連接有變頻水泵的進(jìn)口，變頻水泵的出口連接降膜蒸發(fā)器的進(jìn)水口；降膜蒸發(fā)器包括上下相連的上殼體和下殼體，上殼體內(nèi)豎向設(shè)有若干降膜蒸發(fā)管，各降膜蒸發(fā)的頂部連接有布水器，布水器與其上方的上殼體圍成布水腔，各降膜蒸發(fā)管的下端向下伸入下殼體并與下殼體相通；下殼體底部為上大下小的錐形部，錐形部的底端連接有濃縮液出管；降膜蒸發(fā)器的進(jìn)水口通過內(nèi)管與布水腔相通；上殼體上部設(shè)有高溫蒸汽進(jìn)口，高溫蒸汽進(jìn)口與高溫蒸汽源相連接，下殼體頂部連接有蒸汽流出管路；下殼體內(nèi)設(shè)有用于盛接沿各降膜蒸發(fā)管外壁下落的冷凝水的環(huán)形接水槽，環(huán)形接水槽位于各降膜蒸發(fā)管的下方且頂部敞口；環(huán)形接水槽在徑向方向上圍繞在各降膜蒸發(fā)管外壁外側(cè)；環(huán)形接水槽的底端連接有冷凝水管，冷凝水管伸出下殼體并通入冷凝水池；進(jìn)液管路和內(nèi)管內(nèi)分別沿管長均勻間隔設(shè)有若干渦流傳感器；各渦流傳感器和變頻水泵均與一電控裝置相連接，電控裝置通過渦流傳感器監(jiān)測進(jìn)液管路和內(nèi)管內(nèi)的水流的流動狀態(tài)，電控裝置周期性調(diào)節(jié)變頻水泵的運行頻率以使進(jìn)液管路內(nèi)和內(nèi)管內(nèi)的水流狀態(tài)在湍流狀態(tài)和層流狀態(tài)之間切換；還包括有熱交換器，熱交換器的管程串聯(lián)在進(jìn)液管路上，熱交換器的殼程串聯(lián)在蒸汽流出管路上，高溫蒸汽源為蒸汽壓縮機(jī)；蒸汽流出管路與蒸汽壓縮機(jī)的進(jìn)口相連接，蒸汽壓縮機(jī)的進(jìn)口還連接有用于補(bǔ)充蒸汽的補(bǔ)汽管，補(bǔ)汽管上設(shè)有補(bǔ)汽閥；串聯(lián)在蒸汽流出管路上的熱交換器的殼程的底部連接有出水管，出水管連接冷凝水池；降膜蒸發(fā)管包括由金屬箔制成的本體，本體內(nèi)壁和外壁分別設(shè)有鈦合金鍍層，本體外壁上的鈦合金鍍層外設(shè)有由金屬絲形成的網(wǎng)絡(luò)狀的加強(qiáng)筋網(wǎng)；加強(qiáng)筋網(wǎng)用于使金屬絲處的降膜蒸發(fā)管的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度與金屬絲以外的降膜蒸發(fā)管的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度形成差異以利于脈沖除垢；布水腔向上連接有注氣口，注氣口上設(shè)有注氣閥，注氣口用于連接脈沖氣泵并引入脈沖氣流；環(huán)形接水槽處的下殼體上以及錐形部處的下殼體上分別設(shè)有維護(hù)口，維護(hù)口通過法蘭結(jié)構(gòu)連接有維護(hù)門。
2.權(quán)利要求1中所述煤化工高鹽廢水降膜蒸發(fā)處理系統(tǒng)的防垢方法，其特征在于：將進(jìn)液管路和內(nèi)管統(tǒng)一稱為受控管，電控裝置在首次開機(jī)運行時對進(jìn)液管路和內(nèi)管進(jìn)行流動狀態(tài)試驗動作；流動狀態(tài)試驗動作是：電控裝置由低至高調(diào)節(jié)變頻水泵的工作頻率，同時接收受控管內(nèi)各渦流傳感器的信號，針對同一受控管，電控裝置將檢測到渦流的渦流傳感器的數(shù)量最少時的工作頻率作為該受控管的層流工作頻率，將檢測到渦流的渦流傳感器的數(shù)量最多時的工作頻率作為該受控管的湍流工作頻率；在運行過程中，電控裝置每隔D天進(jìn)行一次流動狀態(tài)試驗動作，更新進(jìn)液管路和內(nèi)管分別對應(yīng)的層流工作頻率和湍流工作頻率；5≤D≤15；在運行過程中，電控裝置交替對進(jìn)液管路和內(nèi)管進(jìn)行流動狀態(tài)控制動作；對某一個受控管進(jìn)行的流動狀態(tài)控制動作是：電控裝置控制變頻電機(jī)以該受控管對應(yīng)的層流工作頻率運行A分鐘，然后以該受控管對應(yīng)的湍流工作頻率運行B分鐘，A:B＝3：1，且A+B≤6分鐘。
3.權(quán)利要求2中所述煤化工高鹽廢水降膜蒸發(fā)處理系統(tǒng)的除垢方法，其特征在于：注氣口通過注氣管路連接有脈沖氣泵；降膜蒸發(fā)管內(nèi)液膜蒸發(fā)過程中結(jié)垢速度高于煤化工高鹽廢水降膜蒸發(fā)處理系統(tǒng)中的其他管路；長期工作后，需要對降膜蒸發(fā)管除垢時，關(guān)閉變頻水泵和蒸汽壓縮機(jī)，通過濃縮液出管排空下殼體內(nèi)的濃縮液，然后打開注氣閥和脈沖氣泵，通過布水腔向各降膜蒸發(fā)管注入脈沖氣流1－3分鐘；脈沖氣流降膜蒸發(fā)管外鼓并回縮形成振蕩，促使降膜蒸發(fā)管內(nèi)壁的垢層開裂并脫落從而除垢；工作人員定期打開維護(hù)門，清理脫落的碎垢。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種煤化工高鹽廢水降膜蒸發(fā)處理系統(tǒng)，能夠監(jiān)控高鹽廢水的流動狀態(tài)，通過切換流動狀態(tài)降低管路結(jié)垢速度。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的煤化工高鹽廢水降膜蒸發(fā)處理系統(tǒng)包括集中池，集中池用于集結(jié)煤化工各用水環(huán)節(jié)產(chǎn)生的高鹽廢水；集中池連接有混合池，
混合池通過進(jìn)液管路連接有變頻水泵的進(jìn)口，變頻水泵的出口連接降膜蒸發(fā)器的進(jìn)水口；
降膜蒸發(fā)器包括上下相連的上殼體和下殼體，上殼體內(nèi)豎向設(shè)有若干降膜蒸發(fā)管，各降膜蒸發(fā)的頂部連接有布水器，布水器與其上方的上殼體圍成布水腔，各降膜蒸發(fā)管的下端向下伸入下殼體并與下殼體相通；下殼體底部為上大下小的錐形部，錐形部的底端連接有濃縮液出管；降膜蒸發(fā)器的進(jìn)水口通過內(nèi)管與布水腔相通；
上殼體上部設(shè)有高溫蒸汽進(jìn)口，高溫蒸汽進(jìn)口與高溫蒸汽源相連接，下殼體頂部連接有蒸汽流出管路；
下殼體內(nèi)設(shè)有用于盛接沿各降膜蒸發(fā)管外壁下落的冷凝水的環(huán)形接水槽，環(huán)形接水槽位于各降膜蒸發(fā)管的下方且頂部敞口；環(huán)形接水槽在徑向方向上圍繞在各降膜蒸發(fā)管外壁外側(cè)；環(huán)形接水槽的底端連接有冷凝水管，冷凝水管伸出下殼體并通入冷凝水池；
進(jìn)液管路和內(nèi)管內(nèi)分別沿管長均勻間隔設(shè)有若干渦流傳感器；各渦流傳感器和變頻水泵均與一電控裝置相連接，電控裝置通過渦流傳感器監(jiān)測進(jìn)液管路和內(nèi)管內(nèi)的水流的流動狀態(tài)，電控裝置周期性調(diào)節(jié)變頻水泵的運行頻率以使進(jìn)液管路內(nèi)和內(nèi)管內(nèi)的水流狀態(tài)在湍流狀態(tài)和層流狀態(tài)之間切換。
還包括有熱交換器，熱交換器的管程串聯(lián)在進(jìn)液管路上，熱交換器的殼程串聯(lián)在蒸汽流出管路上，高溫蒸汽源為蒸汽壓縮機(jī)；蒸汽流出管路與蒸汽壓縮機(jī)的進(jìn)口相連接，蒸汽壓縮機(jī)的進(jìn)口還連接有用于補(bǔ)充蒸汽的補(bǔ)汽管，補(bǔ)汽管上設(shè)有補(bǔ)汽閥；
串聯(lián)在蒸汽流出管路上的熱交換器的殼程的底部連接有出水管，出水管連接冷凝水池。
降膜蒸發(fā)管包括由金屬箔制成的本體，本體內(nèi)壁和外壁分別設(shè)有鈦合金鍍層，本體外壁上的鈦合金鍍層外設(shè)有由金屬絲形成的網(wǎng)絡(luò)狀的加強(qiáng)筋網(wǎng)；加強(qiáng)筋網(wǎng)用于使金屬絲處的降膜蒸發(fā)管的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度與金屬絲以外的降膜蒸發(fā)管的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度形成差異以利于脈沖除垢；
布水腔向上連接有注氣口，注氣口上設(shè)有注氣閥，注氣口用于連接脈沖氣泵并引入脈沖氣流；
環(huán)形接水槽處的下殼體上以及錐形部處的下殼體上分別設(shè)有維護(hù)口，維護(hù)口通過法蘭結(jié)構(gòu)連接有維護(hù)門。
本發(fā)明還公開了上述煤化工高鹽廢水降膜蒸發(fā)處理系統(tǒng)的防垢方法，將進(jìn)液管路和內(nèi)管統(tǒng)一稱為受控管，電控裝置在首次開機(jī)運行時對進(jìn)液管路和內(nèi)管進(jìn)行流動狀態(tài)試驗動作；
流動狀態(tài)試驗動作是：
電控裝置由低至高調(diào)節(jié)變頻水泵的工作頻率，同時接收受控管內(nèi)各渦流傳感器的信號，針對同一受控管，電控裝置將檢測到渦流的渦流傳感器的數(shù)量最少時的工作頻率作為該受控管的層流工作頻率，將檢測到渦流的渦流傳感器的數(shù)量最多時的工作頻率作為該受控管的湍流工作頻率；
在運行過程中，電控裝置每隔D天進(jìn)行一次流動狀態(tài)試驗動作，更新進(jìn)液管路和內(nèi)管分別對應(yīng)的層流工作頻率和湍流工作頻率；5≤D≤15；
在運行過程中，電控裝置交替對進(jìn)液管路和內(nèi)管進(jìn)行流動狀態(tài)控制動作；對某一個受控管進(jìn)行的流動狀態(tài)控制動作是：
電控裝置控制變頻電機(jī)以該受控管對應(yīng)的層流工作頻率運行A分鐘，然后以該受控管對應(yīng)的湍流工作頻率運行B分鐘，A:B＝3：1，且A+B≤6分鐘；
本發(fā)明還公開了上述煤化工高鹽廢水降膜蒸發(fā)處理系統(tǒng)的除垢方法，注氣口通過注氣管路連接有脈沖氣泵；降膜蒸發(fā)管內(nèi)液膜蒸發(fā)過程中結(jié)垢速度高于煤化工高鹽廢水降膜蒸發(fā)處理系統(tǒng)中的其他管路；
長期工作后，需要對降膜蒸發(fā)管除垢時，關(guān)閉變頻水泵和蒸汽壓縮機(jī)，通過濃縮液出管排空下殼體內(nèi)的濃縮液，然后打開注氣閥和脈沖氣泵，通過布水腔向各降膜蒸發(fā)管注入脈沖氣流1－3分鐘；脈沖氣流降膜蒸發(fā)管外鼓并回縮形成振蕩，促使降膜蒸發(fā)管內(nèi)壁的垢層開裂并脫落從而除垢；工作人員定期打開維護(hù)門，清理脫落的碎垢。
本發(fā)明具有如下的優(yōu)點：
層流狀態(tài)和湍流狀態(tài)下流體內(nèi)顆粒物和管路內(nèi)表面之間的相互作用力的狀態(tài)有所不同，大部分在層流狀態(tài)下容易沉淀的顆粒物在湍流狀態(tài)下不易沉淀，大部分在湍流狀態(tài)下容易沉淀的顆粒物在層流狀態(tài)下不易沉淀，這也造就了不同的流動狀態(tài)下管路易結(jié)垢位置不同的現(xiàn)象。本發(fā)明通過周期性地切換水流狀態(tài)，破壞原水流狀態(tài)下的顆粒的沉積過程，起到管路防垢的作用，大幅降低管路結(jié)垢的速度。
熱交換器可以對待處理的高鹽廢水進(jìn)行預(yù)熱，使其在降膜蒸發(fā)器內(nèi)更容易受熱蒸發(fā)。補(bǔ)汽管可以在蒸汽量不足時補(bǔ)充蒸汽，避免系統(tǒng)蒸汽量不足的問題。
經(jīng)換熱器產(chǎn)生的冷凝水通過出水管通入冷凝水池，未冷凝的蒸汽回流蒸汽壓縮機(jī)的進(jìn)口，實現(xiàn)蒸汽能量的循環(huán)利用。
進(jìn)行除垢維護(hù)時，關(guān)閉變頻水泵，排空下殼體內(nèi)的濃縮液；打開注氣閥，使脈沖氣流進(jìn)入各降膜蒸發(fā)管。降膜蒸發(fā)管的管壁很薄，在脈沖氣流作用下外鼓后再回縮，形成震蕩，加強(qiáng)筋網(wǎng)處降膜蒸發(fā)管的結(jié)構(gòu)變形將小于加強(qiáng)筋網(wǎng)的網(wǎng)格內(nèi)降膜蒸發(fā)管的結(jié)構(gòu)變形，結(jié)構(gòu)變形的差異使得該處結(jié)垢更容易分裂，從而更容易脫落。不是每次除垢后都需要清除下落的碎垢，工作人員周期性地打開維護(hù)門，清理碎垢。
本發(fā)明使得進(jìn)液管路和內(nèi)管中的高鹽廢水的流動狀態(tài)在不同狀態(tài)間進(jìn)行切換，落實周期性地切換水流狀態(tài)的任務(wù)，破壞原水流狀態(tài)下的顆粒的沉積過程，起到管路防垢的作用，大幅降低管路結(jié)垢的速度。進(jìn)液管路在層流狀態(tài)和湍流狀態(tài)間切換時，內(nèi)管中的流動狀態(tài)雖然可能沒有進(jìn)行極限切換（檢測到渦流狀態(tài)發(fā)生改變的渦流傳感器的數(shù)量最多），但也必然進(jìn)行了部分切換（有部分渦流傳感器在切換前后是否檢測到渦流的狀態(tài)發(fā)生了改變），因而也具有一定的防垢效果。同理，電控裝置控制內(nèi)管中的流動狀態(tài)在層流狀態(tài)和湍流狀態(tài)間切換時，對進(jìn)液管路也有一定防垢效果。
每隔D天進(jìn)行一次流動狀態(tài)試驗動作，可以在新的管路結(jié)垢條件下測定新的層流工作頻率和湍流工作頻率，避免原有層流工作頻率和湍流工作頻率不適應(yīng)管路內(nèi)最新結(jié)垢條件的現(xiàn)象，從而保證防垢方法有效運行。
本發(fā)明利用脈沖氣流使降膜蒸發(fā)管產(chǎn)生振蕩，促進(jìn)垢層開裂并脫落，操作十分簡便，除垢動作時間短，除垢效果較好。振蕩時加強(qiáng)筋網(wǎng)的金屬絲處的結(jié)構(gòu)變形小于降膜蒸發(fā)管其他部分的結(jié)構(gòu)變形，使該處垢層更容易開裂導(dǎo)致脫落，從而提高除垢效率。
本發(fā)明通過防垢相關(guān)結(jié)構(gòu)和防垢方法，大幅降低管路結(jié)垢速度，延長管路維護(hù)周期；通過除垢結(jié)構(gòu)和除垢方法，能夠迅速而高效地對最易結(jié)垢的降膜蒸發(fā)管進(jìn)行除垢，利用結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的差異使得降膜蒸發(fā)管內(nèi)壁的垢層更容易開裂脫落，提高除垢效果�？傊�，采用本發(fā)明，能夠?qū)γ夯じ啕}廢水降膜蒸發(fā)處理系統(tǒng)的長期穩(wěn)定運行提供保障，對于環(huán)境保護(hù)具有重要意義；降低管路結(jié)垢速度，大幅延長管路維護(hù)周期，避免人工對降膜蒸發(fā)管進(jìn)行除垢過于費工費時的問題。
（發(fā)明人：張倩;李盼盼;劉隔;傅俊杰）
