利用太阳能和空气对含盐水进行蒸发浓缩的方法和设备的制作方法

专利名称：利用太阳能和空气对含盐水进行蒸发浓缩的方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及太阳能、空气利用技术领域，涉及含盐水蒸发技术领域，尤其是涉及一种利用太阳能和空气对含盐水进行蒸发浓缩处理的方法和设备。
背景技术：
含盐水浓缩过程主要有膜法分离和蒸发两大类。蒸发类处理方式目前比较常见的有闪蒸蒸发、管式蒸发、焚烧蒸发、蒸发池等措施。闪蒸蒸发、管式蒸发、焚烧蒸发等能耗较高且受含盐废水腐蚀性较大的限制，设备多采用昂贵的钛合金，价格较高，同时还存在盐结晶堵塞等运行问题，吨水处理成本在50-150元左右；蒸发池虽然利用太阳能进行蒸发，但占地面积大、冬季和阴雨天无蒸发效果，废水处理的蒸发池还存在泄露污染地下水的环境风险。目前含盐水处理过程必须解决能耗高、腐蚀严重、环境污染等问题。

发明内容
一种利用太阳能和空气对含盐水进行蒸发浓缩处理的方法和设备，其特征在于 本发明的方法是由太阳能加热含盐水闪蒸蒸发系统、空气热蒸发系统、冷却浓缩系统
相结合的含盐水蒸发浓缩处理工艺方法。本发明的方法包括以下步骤
(I)采用太阳能集热装置(I)产生热量加热导热油；含盐水首先进入含盐水预热器(2) 中被闪蒸产生的蒸汽加热，然后再进入含盐水加热器(3)被热导热油加热到更高的温度。(2)加热的含盐水在闪蒸器(4)中进行闪蒸，闪蒸汽部分进入含盐水预热器(2)预热含盐水、部分进入蒸汽加热器(8 )用于加热空气，蒸汽被冷却后进入分离器(6 )分离出除盐水；闪蒸后的含盐水喷入空气热蒸发塔(7)的蒸发器(10)，进行再次蒸发浓缩。(3)空气从空气热蒸发塔下部进入空气热蒸发塔(7)，通过蒸汽加热器(8)和导热液加热器(9)的壳程被加热，蒸汽加热器(8)的蒸汽来自于闪蒸器(4)，导热液加热器(8)的导热液来自于导热液冷却器(12),导热液在导热液冷却器(12)和导热液加热器(9)间通过导热液循环泵(13)加压循环。(4)被加热的空气进入空气热蒸发塔(7)的蒸发器(10)下部，自下向上运动，与从蒸发器(10)上部喷入的含盐水传质传热，部分水进入空气，含盐水得到浓缩，同时空气被加湿；被加湿并有一定温度的空气从蒸发器(10)顶部出来后通过引风机(11)进入导热液冷却器(12)壳程被冷却，同时导热液被加热，被冷却的湿空气凝结出除盐水，在蒸发器(10) 中被浓缩的含盐水去冷却浓缩塔进行进一步浓缩。(5)为充分利用导热液的热量，部分导热液被送到浓盐水加热器(14)加热制盐系统返回的浓盐水，加热后的浓盐水与空气热蒸发塔(7)的蒸发器(10)来的含盐水一起进入冷却浓缩塔(15)上部，空气从空气冷却浓缩塔(15)下部进入，浓盐水和空气在冷却浓缩塔
(15)中传质传热，部分水被气化进入空气中，含盐水被冷却同时被浓缩，塔顶气体放空，塔底浓盐水去制盐系统(16)。
2、本发明所述方法的步骤所用设备，其特征在于
步骤(I)所采用的太阳能集热装置为反射式集热装置，例如用曲面深槽反射式集热装置，由反射器、集热器、太阳跟踪器、导向装置、支架、和熔岩蓄热系统组成，以导热油为热载体从太阳能集热器中取热。步骤(3)所采用的空气热蒸发塔(7)，其特征在于由外壳、蒸汽加热器(8)、导热液加热器(9)、蒸发器(10)和导热液冷却器(12)组成，外壳底部为进风口，顶部为排风口、侧面设置有蒸汽、含盐水、导热液管道的接口 ；空气入口上部设置有一组导热液加热器，一组蒸汽加热器(8)，两组加热器采用同一外壳；两组加热器上部为蒸发器(10)，蒸发器(10)底部封闭，蒸发器(10)外壳中下部与加热器(8，9)外壳顶部相连且密封，蒸发器外壳下部设置进风口，热空气通过进风口进入蒸发器(10)，底部设置有含盐水出口，上部设置布水器，布水器上部设置引风机(11)，引风机上部为导热液冷却器(12)，导热液冷却器(12)和导热液加热器(9)之间的导热液经导热液循环泵(13)循环。步骤(5)中的冷却浓缩塔由塔身、进风口、布水器、出风口、出水口构成，依靠进入塔上部的含盐水的热量将空气从塔底吸入。所述含盐水预热器(2)、含盐水加热器(3)、浓盐水加热器(14)可以根据需要选择管壳式换热器或板壳式换热器，蒸汽加热器(8)、导热液加热器(9)、导热液冷却器(12)可以根据需要选择板壳式换热器或翅片管换热器。本发明的综合利用太阳能和空气对含盐水进行浓缩蒸发处理的方法，具有以下特点和效果
第一、本发明的方法，其中所述空气热蒸发塔利用导热液循环的方法将温度、压力较低的湿热空气热量回收并传递给温度的空气，有效利用低位余热。第二、本发明的方法，在空气热蒸发塔和冷却浓缩蒸发塔中空气和含盐水直接接触传热，有效地避免了利用换热器进行传热的其他蒸发方法所带来的设备腐蚀问题。第三、本发明的方法，在冷却浓缩蒸发塔中含盐水与大气环境的温差将空气吸入塔内，含盐水与空气传质传热，部分水进入空气中从塔顶部排出，含盐水得到浓缩且降温， 降温后的低温高浓度含盐水给制盐系统提供了条件。第四、进入闪蒸器产生蒸汽的热量被含盐水预热器，蒸汽加热器回收，排出的含盐水的热量在热空气蒸发系统中得到回收；空气热蒸发塔产生的湿热蒸汽的热量通过导热液循环系统被进入系统的空气和从制盐系统返回的浓盐水回收，空气热蒸发塔排出的含盐水的热量和从制盐系统返回的浓盐水从浓盐水加热器中获得的热量在冷却浓缩蒸发塔中得到回收。全系统进出物料的温度差很小，热量损失很小。第五、本发明中空气既作为热量的载体，同时也作为气提蒸发的介质，其载热性能和吸收水份的性能得到了综合利用。含盐水处理后得到除盐水和盐，蒸汽冷凝后也得到除盐水，没有物料被浪费。空气在本发明中承担着传热和吸收水份两个功能。第六、传统的含盐水多效蒸发和管式蒸发器蒸发等工艺最终浓缩倍数受到含盐水中盐结晶的限制，只能将含盐水浓缩到接近饱和，然后利用结晶器将盐彻底分离出来。本发明采用含盐水和空气直接接触传质传热的方式，其最终的浓缩倍数不受含盐水盐饱和浓度的限制，在一个热量连续利用过程中将含盐水中的盐彻底分离出来。


图I为本发明实施例的工艺设备示意图；其中
1:太阳能集热装置；
2:含盐水预热器；
3:含盐水加热器；
4:闪蒸器;
5:导热油循环泵；
6:分离器；
7:空气热蒸发塔
8:蒸汽加热器；
9:导热液加热器；
10:蒸发室；
11:引风机;
12:导热液冷却器；
13:导热液泵；
14:浓盐水加热器；
15:冷却浓缩塔；
16:制盐系统。
具体实施例方式为进一步说明本发明，结合以下实例具体说明
如图I所示，本发明是综合利用太阳能和空气对含盐水进行浓缩蒸发处理的方法，优选以下工艺和设备进行
(I)采用太阳能集热装置(I)产生热量加热导热油；含盐水首先进入含盐水预热器(2) 中被闪蒸产生的蒸汽加热，然后再进入含盐水加热器(3)被热导热油加热到更高的温度。(2)加热的含盐水在闪蒸器(4)中进行闪蒸，闪蒸汽部分进入含盐水预热器(2)预热含盐水、部分进入蒸汽加热器(8 )用于加热空气，蒸汽被冷却后进入分离器(6 )分离出除盐水；闪蒸后的含盐水喷入空气热蒸发塔(7)的蒸发器(10)，进行再次蒸发浓缩。(3)空气从空气热蒸发塔下部进入空气热蒸发塔(7)，通过蒸汽加热器(8)和导热液加热器(9)的壳程被加热，蒸汽加热器(8)的蒸汽来自于闪蒸器(4)，导热液加热器(8)的导热液来自于导热液冷却器(12),导热液在导热液冷却器(12)和导热液加热器(9)间通过导热液循环泵(13)加压循环。(4)被加热的空气进入空气热蒸发塔(7)的蒸发器(10)下部，自下向上运动，与从蒸发器(10)上部喷入的含盐水传质传热，部分水进入空气，含盐水得到浓缩，同时空气被加湿；被加湿并有一定温度的空气从蒸发器(10)顶部出来后通过引风机(11)进入导热液冷却器(12)壳程被冷却，同时导热液被加热，被冷却的湿空气凝结出除盐水，在蒸发器(10) 中被浓缩的含盐水去冷却浓缩塔进行进一步浓缩。(5)为充分利用导热液的热量，部分导热液被送到浓盐水加热器(14)加热制盐系统返回的浓盐水，加热后的浓盐水与空气热蒸发塔(7)的蒸发器(10)来的含盐水一起进入冷却浓缩塔(15)上部，空气从空气冷却浓缩塔(15)下部进入，浓盐水和空气在冷却浓缩塔
(15)中传质传热，部分水被气化进入空气中，含盐水被冷却同时被浓缩，塔顶气体放空，塔底浓盐水去制盐系统(16)。以上所述的实施例仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。
权利要求
1.一种综合利用太阳能和空气对含盐水进行蒸发浓缩处理的方法和设备，其特征在于本发明的方法是由太阳能加热含盐水闪蒸蒸发系统、空气热蒸发系统、冷却浓缩系统相结合的含盐水蒸发浓缩处理工艺方法。
2.权利要求I所述的方法包括以下步骤(I)采用太阳能集热装置(I)产生热量加热导热油；含盐水首先进入含盐水预热器(2) 中被闪蒸产生的蒸汽加热，然后再进入含盐水加热器(3)被热导热油加热到更高的温度。
3.(2)加热的含盐水在闪蒸器(4)中进行闪蒸，闪蒸汽部分进入含盐水预热器(2)预热含盐水、部分进入蒸汽加热器(8 )用于加热空气，蒸汽被冷却后进入分离器(6 )分离出除盐水；闪蒸后的含盐水喷入空气热蒸发塔(7)的蒸发器(10)，进行再次蒸发浓缩。
4.(3)空气从空气热蒸发塔下部进入空气热蒸发塔(7)，通过蒸汽加热器(8)和导热液加热器(9)的壳程被加热，蒸汽加热器(8)的蒸汽来自于闪蒸器(4)，导热液加热器(8)的导热液来自于导热液冷却器(12),导热液在导热液冷却器(12)和导热液加热器(9)间通过导热液循环泵(13)加压循环。
5.(4)被加热的空气进入空气热蒸发塔(7)的蒸发器(10)下部，自下向上运动，与从蒸发器(10)上部喷入的含盐水传质传热，部分水进入空气，含盐水得到浓缩，同时空气被加湿；被加湿并有一定温度的空气从蒸发器(10)顶部出来后通过引风机(11)进入导热液冷却器(12)壳程被冷却，同时导热液被加热，被冷却的湿空气凝结出除盐水，在蒸发器(10) 中被浓缩的含盐水去冷却浓缩塔进行进一步浓缩。
6.(5)为充分利用导热液的热量，部分导热液被送到浓盐水加热器(14)加热制盐系统返回的浓盐水，加热后的浓盐水与空气热蒸发塔(7)的蒸发器(10)来的含盐水一起进入冷却浓缩塔(15)上部，空气从空气冷却浓缩塔(15)下部进入，浓盐水和空气在冷却浓缩塔 (15)中传质传热，部分水被气化进入空气中，含盐水被冷却同时被浓缩，塔顶气体放空，塔底浓盐水去制盐系统(16)。
7.权利要求I所述方法的步骤所用设备，其特征在于步骤(I)所采用的太阳能集热装置为反射式集热装置，例如用曲面深槽反射式集热装置，由反射器、集热器、太阳跟踪器、导向装置、支架、和熔岩蓄热系统组成，以导热油为热载体从太阳能集热器中取热。
8.步骤(3、4)所采用的空气热蒸发塔(7)，其特征在于由外壳、蒸汽加热器(8)、导热液加热器(9)、蒸发器(10)和导热液冷却器(12)组成，外壳底部为进风口，顶部为排风口、侧面设置有蒸汽、含盐水、导热液管道的接口 ；空气入口上部设置有一组导热液加热器(9)，一组蒸汽加热器(8)，两组加热器采用同一外壳；两组加热器上部为蒸发器(10)，蒸发器(10)底部封闭，蒸发器(10)外壳中下部与加热器(8，9)外壳顶部相连且密封，蒸发器(10)外壳下部设置进风口，热空气通过进风口进入蒸发器(10)，底部设置有含盐水出口，上部设置布水器，布水器上部设置引风机(11)，引风机上部为导热液冷却器(12)，导热液冷却器(12)和导热液加热器(9)之间的导热液经导热液循环泵(13)循环。
9.步骤(5)中的冷却浓缩塔由塔身、进风口、布水器、出风口、出水口构成，依靠进入塔上部的含盐水的热量将空气从塔底吸入。
10.所述含盐水预热器(2)、含盐水加热器(3)、浓盐水加热器(14)可以根据需要选择管壳式换热器或板壳式换热器，蒸汽加热器(8)、导热液加热器(9)、导热液冷却器(12)可以根据需要选择板壳式换热器或翅片管换热器。
全文摘要
一种利用太阳能和空气对含盐水进行蒸发浓缩处理的方法和设备，其特征在于本发明的方法是由太阳能加热含盐水空气热蒸发、空气热蒸发系统、冷却浓缩系统相结合的含盐水蒸发浓缩处理工艺方法。本发明的方法包括以下步骤(1)采用太阳能集热装置(1)产生热量加热导热油；含盐水首先进入含盐水预热器(2)中被闪蒸产生的蒸汽加热，然后再进入含盐水加热器(3)被热导热油加热到更高的温度。(2)加热的含盐水在闪蒸器(4)中进行闪蒸，闪蒸汽部分进入含盐水预热器(2)预热含盐水、部分进入蒸汽加热器(8)用于加热空气，蒸汽被冷却后进入分离器(6)分离出除盐水；闪蒸后的含盐水喷入空气热蒸发塔(7)的蒸发器(10)，进行再次蒸发浓缩。(3)空气从空气热蒸发塔下部进入空气热蒸发塔(7)，通过蒸汽加热器(8)和导热液加热器(9)的壳程被加热，蒸汽加热器(8)的蒸汽来自于闪蒸器(4)，导热液加热器(8)的导热液来自于导热液冷却器(12)，导热液在导热液冷却器(12)和导热液加热器(9)间通过导热液循环泵(13)加压循环。(4)被加热的空气进入空气热蒸发塔(7)的蒸发器(10)下部，自下向上运动，从蒸发器(10)上部喷入的含盐水传质传热，部分水进入空气，含盐水得到浓缩，同时空气被加湿；被加湿并有一定温度的空气从蒸发器(10)顶部出来后通过引风机(11)进入导热液冷却器(12)壳程被冷却，同时导热液被加热，被冷却的湿空气凝结出除盐水，在蒸发器(10)中被浓缩的含盐水去冷却浓缩塔进行进一步浓缩。(5)为充分利用导热液的热量，部分导热液被送到浓盐水加热器(14)加热制盐系统返回的浓盐水，加热后的浓盐水与空气热蒸发塔(7)的蒸发器(10)来的含盐水一起进入冷却浓缩塔(15)上部，空气从空气冷却浓缩塔(15)下部进入，浓盐水和空气在冷却浓缩塔(15)中传质传热，部分水被气化进入空气中，含盐水被冷却同时被浓缩，塔顶气体放空，塔底浓盐水去制盐系统(16)。
文档编号C02F1/10GK102603023SQ20121007901
公开日2012年7月25日 申请日期2012年3月23日 优先权日2012年3月23日
发明者郭朝军 申请人:郭朝军