專利名稱：基于低溫能源利用的液體零排放方法及系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種污水處理與余熱利用的綜合技術(shù)，尤其是一種利用低溫余熱作為液體零排放動(dòng)力的方法及系統(tǒng)，具體地說(shuō)是一種基于低溫能源利用的液體零排放方法及系統(tǒng)簡(jiǎn)稱LTE-ZLD。
背景技術(shù)：
液體零排放(ZLD, Zero Liquid Discharge),是指通過(guò)特定的工藝技術(shù)將液體污水濃縮，產(chǎn)生可供循環(huán)利用的回用水，將廢水的排放量盡量減少到最低，將廢水中的鹽分與雜質(zhì)進(jìn)行濃縮至接近固體。液體零排放技術(shù)綜合應(yīng)用了物理、化學(xué)、生化、以及膜分離，蒸發(fā)結(jié)晶和/或干燥等過(guò)程，實(shí)現(xiàn)水的回收與利用。
液體零排放技術(shù)可以最大限度地回收水資源，實(shí)現(xiàn)最小的環(huán)境污染。然而，在液體零排放系統(tǒng)的蒸發(fā)、結(jié)晶和干燥等需要產(chǎn)生相變分離水的過(guò)程中，需要大量的能源供給。因此導(dǎo)致上述過(guò)程的運(yùn)行費(fèi)用較高，限制了液體零排放技術(shù)的大規(guī)模應(yīng)用。低溫能源(LTE,Low Temperature Energy)廣泛存在于石油化工、電力、煤化工、鋼鐵等行業(yè)的大量低溫余熱中。低溫余熱一般泛指15(T200°C以下的工藝物流余熱，120°C以下的低壓蒸汽和450°C以下的煙氣余熱。據(jù)資料統(tǒng)計(jì)，冶金、化工、煉油、造紙、建材、食品加工等六大耗能工業(yè)，低于100°C的余熱占總排棄熱量的42%，10(T20(TC的余熱占21. 6 %，合計(jì)達(dá)63. 6 %。而在化學(xué)工業(yè)中低于180°C的低溫余熱占排棄總熱量的一半以上。就目前的余熱利用情況來(lái)看，300°C以上的余熱基本可以實(shí)現(xiàn)有效的回收利用，尤其是低溫余熱發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用。然而，低于180°C的低溫能源的回收利用一方面技術(shù)難度較大，另一方面回收的經(jīng)濟(jì)性較差。為此，要從總體用能系統(tǒng)考慮低溫余熱的產(chǎn)生、回收和利用。將低溫差蒸汽發(fā)生裝置應(yīng)用到低溫能源的回收利用中，解決了低溫能源利用的技術(shù)問(wèn)題；同時(shí)，產(chǎn)生的低壓蒸汽可以作為液體零排放的能源供給。如此，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能和減排的有機(jī)結(jié)合，為液體零排放技術(shù)的大規(guī)模應(yīng)用提供了新的思路。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有的低溫余熱利用效率低，浪費(fèi)大的問(wèn)題，提供一種通過(guò)低溫差蒸汽發(fā)生裝置將低溫能源轉(zhuǎn)化為蒸汽，然后用于液體零排放系統(tǒng)的蒸汽供給的基于低溫能源利用的液體零排放方法及系統(tǒng)。本發(fā)明的技術(shù)方案之一是
一種基于低溫能源利用的液體零排放方法，其特征是它包括以下步驟
首先，將低溫能源引入低溫蒸汽發(fā)生裝置中進(jìn)行熱交換，產(chǎn)生不低于120°C的蒸汽；其次，將產(chǎn)生的蒸汽引入液體零排放裝置需要蒸汽的設(shè)備中作為其動(dòng)力進(jìn)行液體零排放處理；
第三，蒸汽經(jīng)過(guò)液體零排放裝置需要蒸汽的設(shè)備換熱冷凝成水后再返回低溫蒸汽發(fā)生裝置中作為給水的補(bǔ)充，同時(shí)液體零排放裝置回收的符合排放要求的水也作為低溫蒸汽發(fā)生裝置給水的補(bǔ)充。所述的低溫能源為不高于180°C的低溫能源。所述的低溫蒸汽發(fā)生裝置能在1°C以內(nèi)進(jìn)行小溫差傳熱。所述的低溫蒸汽發(fā)生裝置為T型槽道管蒸汽發(fā)生裝置、翅片管蒸汽發(fā)生裝置、熱管蒸汽發(fā)生裝置或者所述裝置的組合體。本發(fā)明的技術(shù)方案之二是
一種基于低溫能源利用的液體零排放系統(tǒng)，其特征是它主要由低溫蒸汽發(fā)生裝置和液體零排放裝置組成，所述的低溫蒸汽發(fā)生裝置的輸入端與低溫能源的輸出端相連通，低溫蒸汽發(fā)生裝置的蒸汽輸出端與液體零排放裝置的用氣設(shè)備(如除氧器，蒸發(fā)器，結(jié)晶器，下同)的輸入端相連通，液體零排放裝置的用氣設(shè)備的冷凝水出水口通過(guò)管道與低溫蒸汽發(fā)生裝置的給水端相連通，液體零排放裝置的出水口也通過(guò)連接管道與低溫蒸汽發(fā)生裝置的·給水端相連通。所述的低溫蒸汽發(fā)生裝置由下聯(lián)箱管I、蒸發(fā)器管排2、上聯(lián)箱管3和汽包4及管路6和耐熱箱體5組成，下聯(lián)箱管I的進(jìn)口端與低溫水或通過(guò)下降管6-2與汽包4的底部相連通，下聯(lián)箱管I的出口端與安裝在密閉箱體5中的蒸發(fā)器管排2的進(jìn)口端相連通，低溫?zé)嵩磸那懊孢M(jìn)后面出或從后面進(jìn)前面出將蒸發(fā)器管排表面2加熱，蒸發(fā)器管排2內(nèi)的水轉(zhuǎn)變成水蒸汽，通過(guò)上部的上聯(lián)箱管3收集后經(jīng)過(guò)上升管6-1引入汽包4中，汽包的蒸汽出氣口與液體零排放裝置的用氣設(shè)備的輸入端相連通。所述的低溫蒸汽發(fā)生裝置由下水箱蒸發(fā)器303、下降管305、上升管306和汽包4組成，低溫能源從下水箱入口管箱I的一端進(jìn)入下水箱中第一換熱管301內(nèi)與其管外的水進(jìn)行熱交換后從另一端管箱7流出，水箱中的水受熱變成水汽后通過(guò)上升管306引入汽包4中，汽包4底部的水通過(guò)下降管305引入下水箱，汽包4的水汽通過(guò)內(nèi)部水汽分離器分離出蒸汽，蒸汽輸出端與液體零排放裝置的用氣設(shè)備的輸入端相連通。所述的低溫蒸汽發(fā)生裝置由汽包4、汽液分離器10和水箱11組成，低溫?zé)嵩赐ㄟ^(guò)進(jìn)口端管箱13與安裝在水箱中的第二換熱管12的進(jìn)口端相連通，第二換熱管12的出口端與出口端管箱14相連通，出口端管箱將經(jīng)過(guò)熱交換的低溫?zé)嵩摧敵鏊渫?，低溫?zé)嵩戳鹘?jīng)第二換熱管12的過(guò)程中與第二換熱管12外表面的、水箱中的水進(jìn)行熱交換產(chǎn)生蒸汽，產(chǎn)生的蒸汽進(jìn)入安裝在水箱上部的汽液分離器10分離后產(chǎn)生的蒸汽通過(guò)管道引入汽包4中，分離后產(chǎn)生的水回流到水箱中，汽包中的蒸汽通過(guò)管道送入液體零排放裝置的用氣設(shè)備中作為工作動(dòng)力。所述的第一換熱管301為T形槽熱管、翅片式熱管或高效熱管。所述的第二換熱管12為T形槽熱管、翅片式熱管或高效熱管。本發(fā)明的有益效果
本發(fā)明在回收利用工廠低溫余熱產(chǎn)生低壓蒸汽的同時(shí)，為液體零排放提供了能源供給，從而達(dá)到了大幅度降低液體零排放的運(yùn)行成本或者近乎零能耗，真正實(shí)現(xiàn)了節(jié)能減排。
圖I是本發(fā)明的系統(tǒng)圖。圖2是本發(fā)明的低溫蒸汽發(fā)生裝置的結(jié)構(gòu)示意圖之一。
圖3是本發(fā)明的低溫蒸汽發(fā)生裝置的結(jié)構(gòu)示意圖之二。圖4是本發(fā)明的低溫蒸汽發(fā)生裝置的結(jié)構(gòu)示意圖之三。圖4中14為支撐板。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。實(shí)施例一。如圖I所示
一種基于低溫能源利用的液體零排放方法，它利用低溫能源經(jīng)蒸汽發(fā)生裝置產(chǎn)生的蒸汽的進(jìn)入液體零排放裝置需要蒸汽的設(shè)備，蒸汽經(jīng)過(guò)換熱冷凝后，再返回作為蒸汽發(fā)生裝置的給水；同時(shí)，液體零排放裝置回收水的一部分也用作蒸汽發(fā)生裝置的補(bǔ)水，另一部分用 于其它用途。所述的利用低溫能源產(chǎn)生蒸汽的蒸汽發(fā)生裝置是低溫差蒸汽發(fā)生裝置，該裝置在rc以內(nèi)進(jìn)行小溫差傳熱?？衫玫蜏啬茉串a(chǎn)生蒸汽的蒸汽發(fā)生裝置，可以是如圖2、
3、4所示的T型槽道管蒸汽發(fā)生裝置，翅片管蒸汽發(fā)生裝置，熱管蒸汽發(fā)生裝置，或者上述的組合體。所述的液體零排放裝置中至少包含一種外部供給蒸汽的熱法零排放設(shè)備。所述的低溫能源是不高于180°C的低溫能源，并可獲得不低于120°C的蒸汽。實(shí)施例二。如圖1、2所示?！N基于低溫能源利用的液體零排放系統(tǒng)，它主要由低溫蒸汽發(fā)生裝置和液體零排放裝置組成，所述的低溫蒸汽發(fā)生裝置的輸入端與低溫能源的輸出端相連通，低溫蒸汽發(fā)生裝置的蒸汽輸出端與液體零排放裝置的用氣設(shè)備(如除氧器，蒸發(fā)器，結(jié)晶器，下同)的輸入端相連通，液體零排放裝置的用氣設(shè)備的冷凝水出水口通過(guò)管道與低溫蒸汽發(fā)生裝置的給水端相連通，液體零排放裝置的出水口也通過(guò)連接管道與低溫蒸汽發(fā)生裝置的給水端相連通。如圖I所示，具體實(shí)施時(shí)，低溫蒸汽發(fā)生裝置可由下聯(lián)箱管I、蒸發(fā)器2、上聯(lián)箱管3和汽包4組成(如圖2所示)，下聯(lián)箱管I的進(jìn)口端與低溫?zé)嵩聪噙B通，下聯(lián)箱管I的出口端與安裝在密閉箱體5中的蒸發(fā)器2的進(jìn)口端相連通，低溫?zé)嵩磳⒄舭l(fā)器2加熱，蒸發(fā)器2將其表面的水轉(zhuǎn)變成蒸汽，通過(guò)箱體4上部的上聯(lián)箱管3收集后經(jīng)過(guò)上升管6引入汽包中，汽包的蒸汽出氣口與液體零排放裝置的用氣設(shè)備的輸入端相連通。實(shí)施例三。如圖1、3所示。一種基于低溫能源利用的液體零排放系統(tǒng)，它主要由低溫蒸汽發(fā)生裝置和液體零排放裝置組成，所述的低溫蒸汽發(fā)生裝置的輸入端與低溫能源的輸出端相連通，低溫蒸汽發(fā)生裝置的蒸汽輸出端與液體零排放裝置的用氣設(shè)備(如除氧器，蒸發(fā)器，結(jié)晶器，下同)的輸入端相連通，液體零排放裝置的用氣設(shè)備的冷凝水出水口通過(guò)管道與低溫蒸汽發(fā)生裝置的給水端相連通，液體零排放裝置的出水口也通過(guò)連接管道與低溫蒸汽發(fā)生裝置的給水端相連通。如圖I所示，具體實(shí)施時(shí)，所述的低溫蒸汽發(fā)生裝置可下水箱蒸發(fā)器303、下降管305、上升管306和汽包4組成，低溫能源從下水箱入口管箱I的一端進(jìn)入下水箱中第一換熱管301 (可采用T形槽熱管、翅片式熱管或高效熱管)內(nèi)與其管外的水進(jìn)行熱交換后從另一端管箱7流出，水箱中的水受熱變成水汽后通過(guò)上升管306引入汽包4中，汽包4底部的水通過(guò)下降管305引入下水箱，汽包4的水汽通過(guò)內(nèi)部水汽分離器分離出蒸汽，蒸汽輸出端與液體零排放裝置的用氣設(shè)備的輸入端相連通。(圖3)，低溫能源從下水箱7的一端進(jìn)入下水箱中與其中的水進(jìn)行熱交換后從另一端流出，下水箱中的水變成受熱汽化后通過(guò)導(dǎo)管9引入汽包4中，汽包4的輸出端與液體零排放裝置的用氣設(shè)備的輸入端相連通。實(shí)施例四。如圖1、4所示。、
一種基于低溫能源利用的液體零排放系統(tǒng)，它主要由低溫蒸汽發(fā)生裝置和液體零排放裝置組成，所述的低溫蒸汽發(fā)生裝置的輸入端與低溫能源的輸出端相連通，低溫蒸汽發(fā)生裝置的蒸汽輸出端與液體零排放裝置的用氣設(shè)備(如除氧器，蒸發(fā)器，結(jié)晶器，下同)的輸入端相連通，液體零排放裝置的用氣設(shè)備的冷凝水出水口通過(guò)管道與低溫蒸汽發(fā)生裝置的給水端相連通，液體零排放裝置的出水口也通過(guò)連接管道與低溫蒸汽發(fā)生裝置的給水端相連通。如圖I所示，具體實(shí)施時(shí)，所述的低溫蒸汽發(fā)生裝置可由汽包4、汽液分離器10和水箱 11組成(圖4)，低溫?zé)嵩赐ㄟ^(guò)進(jìn)口端管箱13與安裝在水箱中的第二換熱管12(可采用T形槽熱管、翅片式熱管或高效熱管)的進(jìn)口端相連通，第二換熱管12的出口端與出口端管箱14相連通，出口端管箱將經(jīng)過(guò)熱交換的低溫?zé)嵩摧敵鏊渫?，低溫?zé)嵩戳鹘?jīng)第二換熱管12的過(guò)程中與第二換熱管12外表面的、水箱中的水進(jìn)行熱交換產(chǎn)生蒸汽，產(chǎn)生的蒸汽進(jìn)入安裝在水箱上部的汽液分離器10分離后產(chǎn)生的蒸汽通過(guò)管道引入汽包4中，分離后產(chǎn)生的水回流到水箱中，汽包中的蒸汽通過(guò)管道送入液體零排放裝置的用氣設(shè)備中作為工作動(dòng)力。根據(jù)換熱管12的結(jié)構(gòu)形式的不同本實(shí)施例可拓展成T型槽道管蒸汽發(fā)生裝置、翅片管蒸汽發(fā)生裝置、熱管蒸汽發(fā)生裝置或者所述裝置的組合體。實(shí)例I。某工廠需要液體零排放系統(tǒng)對(duì)工廠的38 t/h流量的高含鹽廢水進(jìn)行零排放處理，同時(shí)，該廠有經(jīng)過(guò)煙氣熱回收后的180°C的排放煙氣，采用T型槽道管蒸汽發(fā)生裝置和翅片管蒸汽發(fā)生裝置產(chǎn)生蒸汽，用于液體零排放系統(tǒng)中蒸發(fā)器的加熱蒸汽，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能減排，結(jié)果見(jiàn)表I。表I
權(quán)利要求
1.一種基于低溫能源利用的液體零排放方法，其特征是它包括以下步驟 首先，將低溫能源引入低溫蒸汽發(fā)生裝置中進(jìn)行熱交換，產(chǎn)生不低于120°c的低壓蒸汽； 其次，將產(chǎn)生的蒸汽引入液體零排放裝置需要蒸汽的設(shè)備中作為其動(dòng)力進(jìn)行液體零排放處理； 第三，蒸汽經(jīng)過(guò)液體零排放裝置需要蒸汽的設(shè)備換熱冷凝成水后再返回低溫蒸汽發(fā)生裝置中作為給水的補(bǔ)充，同時(shí)液體零排放裝置回收的符合排放要求的水也作為低溫蒸汽發(fā)生裝置給水的補(bǔ)充或作其他用途。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于低溫能源利用的液體零排放方法，其特征是所述的低溫能源為120-250°C的低溫能源(氣、水、油、有機(jī)或無(wú)機(jī)物等)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于低溫能源利用的液體零排放方法，其特征是所述的低溫·蒸汽發(fā)生裝置能在1°C以內(nèi)進(jìn)行小溫差傳熱。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或3所述的基于低溫能源利用的液體零排放方法，其特征是所述的低溫蒸汽發(fā)生裝置為T型槽道管蒸汽發(fā)生裝置、翅片管蒸汽發(fā)生裝置、熱管蒸汽發(fā)生裝置或者所述裝置的組合體。
5.一種基于低溫能源利用的液體零排放系統(tǒng)，其特征是它主要由低溫蒸汽發(fā)生裝置(LTE)和液體零排放裝置(ZLD)組成，所述的低溫蒸汽發(fā)生裝置的輸入端與低溫能源的輸出端相連通，低溫蒸汽發(fā)生裝置的蒸汽輸出端與液體零排放裝置的用氣設(shè)備的輸入端相連通，液體零排放裝置的用氣設(shè)備的冷凝水出水口通過(guò)管道與低溫蒸汽發(fā)生裝置的給水端相連通，液體零排放裝置的出水口也通過(guò)連接管道與低溫蒸汽發(fā)生裝置的給水端相連通。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于低溫能源利用的液體零排放系統(tǒng)，其特征是所述的低溫蒸汽發(fā)生裝置由下聯(lián)箱管(I)、蒸發(fā)器管排(2)、上聯(lián)箱管(3)和汽包(4)及管路(6)和耐熱箱體(5)組成，下聯(lián)箱管(I)的進(jìn)口端與低溫水或通過(guò)下降管(6-2)與汽包(4)的底部相連通，下聯(lián)箱管(I)的出口端與安裝在密閉箱體(5)中的蒸發(fā)器管排(2)的進(jìn)口端相連通，低溫?zé)嵩磸那懊孢M(jìn)后面出或從后面進(jìn)前面出將蒸發(fā)器管排表面(2)加熱，蒸發(fā)器管排(2)內(nèi)的水轉(zhuǎn)變成水蒸汽，通過(guò)上部的上聯(lián)箱管(3 )收集后經(jīng)過(guò)上升管(6-1)引入汽包(4 )中，汽包的蒸汽出氣口與液體零排放裝置的用氣設(shè)備的輸入端相連通。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于低溫能源利用的液體零排放系統(tǒng)，其特征是所述的低溫蒸汽發(fā)生裝置由下水箱蒸發(fā)器(303)、下降管(305)、上升管(306)和汽包(4)組成，低溫能源從下水箱入口管箱(I)的一端進(jìn)入下水箱中第一換熱管(301)內(nèi)與其管外的水進(jìn)行熱交換后從另一端管箱(7)流出，水箱中的水受熱變成水汽后通過(guò)上升管(306)引入汽包(4)中，汽包(4)底部的水通過(guò)下降管(305)引入下水箱，汽包(4)的水汽通過(guò)內(nèi)部水汽分離器分離出蒸汽，蒸汽輸出端與液體零排放裝置的用氣設(shè)備的輸入端相連通。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于低溫能源利用的液體零排放系統(tǒng)，其特征是所述的低溫蒸汽發(fā)生裝置由汽包(4)、汽液分離器(10)和水箱(11)組成，低溫?zé)嵩赐ㄟ^(guò)進(jìn)口端管箱(13)與安裝在水箱中的第二換熱管(12)的進(jìn)口端相連通，第二換熱管(12)的出口端與出口端管箱(14)相連通，出口端管箱將經(jīng)過(guò)熱交換的低溫?zé)嵩摧敵鏊渫?，低溫?zé)嵩戳鹘?jīng)第二換熱管(12)的過(guò)程中與第二換熱管(12)外表面的、水箱中的水進(jìn)行熱交換產(chǎn)生蒸汽，產(chǎn)生的蒸汽進(jìn)入安裝在水箱上部的汽液分離器(10)分離后產(chǎn)生的蒸汽通過(guò)管道引入汽包(4)中，分離后產(chǎn)生的水回流到水箱中，汽包中的蒸汽通過(guò)管道送入液體零排放裝置的用氣設(shè)備中作為工作動(dòng)力。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于低溫能源利用的液體零排放系統(tǒng)，其特征是所述的第一換熱管(301)為T形槽熱管、翅片式熱管或高效熱管。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的基于低溫能源利用的液體零排放系統(tǒng)，其特征是所述的第二換熱管(12)為T形槽熱管、翅片式熱管或高 效熱管。
全文摘要
一種基于低溫能源利用的液體零排放方法及系統(tǒng)，其特征是所述的方法包括以下步驟首先，將低溫能源引入低溫蒸汽發(fā)生裝置中進(jìn)行熱交換，產(chǎn)生不低于120℃的低壓蒸汽；其次，將產(chǎn)生的蒸汽引入液體零排放裝置需要蒸汽的設(shè)備中作為其動(dòng)力進(jìn)行液體零排放處理；第三，蒸汽經(jīng)過(guò)液體零排放裝置需要蒸汽的設(shè)備換熱冷凝成水后再返回低溫蒸汽發(fā)生裝置中作為給水的補(bǔ)充，同時(shí)液體零排放裝置回收的符合排放要求的水也作為低溫蒸汽發(fā)生裝置給水的補(bǔ)充或作其他用途。本發(fā)明在回收利用工廠低溫余熱產(chǎn)生低壓蒸汽的同時(shí)，為液體零排放提供了能源供給，從而達(dá)到了大幅度降低液體零排放的運(yùn)行成本或者近乎零能耗，真正實(shí)現(xiàn)了節(jié)能減排。
文檔編號(hào)F22B33/18GK102910693SQ20121040518
公開(kāi)日2013年2月6日 申請(qǐng)日期2012年10月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月23日
發(fā)明者郭宏新, 李 東, 劉豐, 馬明, 劉世平, 郭神宇, 尹康 申請(qǐng)人:江蘇中圣高科技產(chǎn)業(yè)有限公司