CN109987661A - 一种旋膜式蒸发器处理高盐废水的方法及装置 - Google Patents

Abstract

一种旋膜式蒸发器处理高盐废水的装置，包括旋膜蒸发器、蒸汽压缩机和换热器，蒸发器采用立式蒸发方式。蒸汽压缩机压缩电厂锅炉产生的蒸汽，经压缩后的蒸汽对蒸发器的内壳进行加热。高盐废水经换热器加热后由分布器均匀分布在内壳上向下流动，磁性刮板将向下流动的高盐废水摊开，并将废水蒸发后留在内壳表面的盐垢刮下。蒸发器底部设有与保护罩焊接的底部刮板，主轴带动底部刮板旋转刮去沉积在底部的盐垢，浓缩液在浓缩液出口排出。废水蒸汽经疏水阀冷凝排出。本发明解决了常规旋膜蒸发器轴承易磨损不易更换和易腐蚀的问题，设置磁性刮板解决普通刮板易磨损导致浓缩效果变差的问题，底部设底部刮板防止浓缩液出口堵塞，并采用MVR技术更加节能。

Description

一种旋膜式蒸发器处理高盐废水的方法及装置

技术领域

本发明属于一种高盐废水蒸发处理装置。

背景技术

随着我国工业化进程的发展，燃煤电站及化工企业产生大量的高盐废水。高盐废水中的杂质主要包含Ca²⁺、Mg²⁺、SO₄ ^2-、Cl^-、Na⁺等，有的还有铬、镉、汞、砷、铅、镍等一类污染物。这类废水目前可生化性差，含大量钙镁离子易造成设备堵塞。

蒸发高盐废水广泛采用的方式为强制循环蒸发。强制循环为保障设备管路不堵塞，循环速度需在2.5m/s以上，循环泵功率大，动力消耗大。旋膜蒸发器利用刮板将蒸发器内壳上的结垢刮下来，不需要循环泵就能避免堵塞，能耗低，较强制循环更加节能。

MVR技术(机械蒸汽再压缩技术)相比于一般的蒸汽、热水、热油或电能加热，利用压缩机将本需要冷凝的二次蒸汽进行压缩，使其饱和温度升高、热焓增加，代替生蒸汽对蒸发器进行加热循环利用，充分利用二次蒸汽的潜热，更加节能。

目前广泛应用的旋膜蒸发器存在以下问题：

1.刮板在蒸发器运行一段时候后容易磨损。

2.底部轴承受电机传动，在径向力的作用下容易磨损，且轴承在蒸发器内部不便更换，如果频繁更换将影响生产的正常运行，增加修理费用。

3.高盐废水中含有较高浓度的Cl^-，在蒸发过程中废水易顺着主轴流入底部轴承对轴承造成腐蚀。

4.高盐废水含有大量悬浮物，在蒸发器内壁上易结垢，短时间内沉积在蒸发器底部，容易造成蒸发器出口的堵塞。

发明内容

技术问题：本发明提供一种刮板不易磨损、轴承磨损后容易更换、轴承不易腐蚀、出口不易堵塞的旋膜式蒸发器处理高盐废水的装置。

技术方案：本发明的旋膜式蒸发器处理高盐废水的装置，包括旋膜式蒸发器、与所述旋膜式蒸发器的连接的蒸汽压缩机和换热器，所述旋膜式蒸发器包括从上至下依次设置的气液分离段、分布器、蒸发浓缩段、设置在所述气液分离段中的气液分离器、竖向贯穿整个旋膜式蒸发器的主轴、安装在所述主轴下段的磁性刮板、安装在主轴底端的底部刮板，所述磁性刮板和底部刮板均位于蒸发浓缩段中，旋气液分离段上设置的蒸汽出口和蒸发浓缩段上设置的蒸汽进口分别与蒸汽压缩机连接，分布器上的高盐废水进口与换热器连接。

进一步的，本发明装置中，所述旋膜式蒸发器采用立式蒸发方式。

进一步的，本发明装置中，所述蒸汽压缩机的蒸汽出口设有第二温度计，换热器的废水出口设有第一温度计，换热器的蒸汽进口上设置有蒸汽阀门，换热器的冷凝液出口上设置有第二疏水阀相连。

进一步的，本发明装置中，所述气液分离段设置有补充汽入口，高盐废水进口与分布器连接，蒸发浓缩段底部的壳层上设置有浓缩液出口，蒸发浓缩段的废水蒸汽出口连接的管路上设置有第一疏水阀。

进一步的，本发明装置中，所述壳层外设置有轴承安装座，主轴安装在所述轴承安装座的轴承中。

进一步的，本发明装置中，所述壳层向蒸发浓缩段内部隆起，在蒸发浓缩段底部外侧形成一个凹陷区，所述轴承安装座及轴承设置在凹陷区中。

进一步的，本发明装置中，所述磁性刮板与主轴垂直连接，蒸发浓缩段底部内侧设有与主轴相连的保护罩。

进一步的，本发明装置中，所述磁性刮板包括安装在主轴上的支撑杆、器安装在所述支撑杆外端的磁铁外壳和安装在所述磁铁外壳外侧的马氏体不锈钢材质的刮板芯。

本发明的旋膜式蒸发器处理高盐废水的方法，包括以下步骤：

1)打开补充汽入口处的阀门，使生蒸汽充满蒸发器壳层，打开蒸汽压缩机压缩生蒸汽，提高蒸汽温度，经压缩后的蒸汽对内壳进行加热，第二温度计检测蒸汽经压缩机压缩后的蒸汽温度，若温度过高或过低通过调节压缩机频率来调节温度；

2)电机通过主轴驱动磁性刮板旋转，被磁铁外壳吸在内部的刮板芯在离心力的作用下伸出磁铁外壳，与蒸发器内壳接触，蒸汽进入换热器蒸汽进口对高盐废水进行加热，换热后的蒸汽由换热器冷凝液出口排出，经加热的高盐废水从高盐废水进口进入分布器，分布器将高盐废水均匀分布在内壳上向下流动，磁性刮板将向下流动的高盐废水摊开，高盐废水受热蒸发，留盐垢在内壳上，磁性刮板在将高盐废水摊开的同时将盐垢刮下；

3)当第一温度计温度达到设定温度后关闭补充汽入口阀门，压缩机(13)压缩高盐废水蒸汽获得的潜热对蒸发器进行加热；

4)高盐废水浓缩液在蒸发器底部汇集，主轴带动底部刮板旋转刮去沉积在底部的盐垢，浓缩液在浓缩液出口排出；

5)废水蒸汽从蒸发器下部的废水蒸汽出口出去，冷凝液经第一疏水阀排出。

进一步的，本发明方法中，所述第一温度计检测高盐废水经换热器换热后的温度，通过调节蒸汽阀门调节换热温度。

如图4所示，普通刮板大都为T字形刮板，这种刮板在使用一段时间后容易磨损，需要经常更换，若不及时更换容易影响蒸发器的蒸发效果。本发明中的磁性刮板如图3所示，磁性刮板因为有可伸缩刮板芯，刮板芯在经过一段时间的运行后虽然会有磨损，但因其可伸缩的特点，在离心力作用下，刮板芯依旧能很好地贴合内壳刮去内壳表面结垢，使用时间更长，且更换时只需要替换刮板芯，更换更加方便。

如图5所示，普通蒸发器底部轴承在蒸发器内部，不易检修和更换。本发明中的轴承如图1所示，底部壳层外设置有轴承安装座，轴承设置在壳层外，安装在轴承安装座上，检修和更换更加方便。

蒸发器在蒸发过程中，高盐废水易顺着主轴流入轴承内，高盐废水中的Cl^-等污染物会对轴承进行腐蚀。如图1所示，本发明中轴承上方设置保护罩，当废水顺着主轴流下时被保护罩挡住并向外流，避免了高盐废水流入轴承造成腐蚀的问题。

普通蒸发器底部易沉积废水中的悬浮物和刮板刮下的盐垢，容易造成出口阻塞。本发明在底部壳层的内侧设贴合壳层的底部刮板，底部刮板焊接在保护罩上，刮去沉积在壳层两端突出底部的固体，去除沉积固体的效果好，浓缩液出口不易堵塞。

本发明的旋膜式蒸发器处理高盐废水的装置，包括旋膜式蒸发器、与所述旋膜式蒸发器的蒸汽出口和蒸汽进口连接的蒸汽压缩机、与旋膜式蒸发器的高盐废水进口连接的换热器、旋膜式蒸发器下部的废水蒸汽出口的连接管路上设置有第一疏水阀。

旋膜式蒸发器包括电机、减速器、联轴器、机械密封、主轴、磁性刮板、内壳、外壳、轴承及轴承座、底部刮板、气液分离器、保护罩及分布器组成，蒸发器采用立式蒸发方式，电机、减速器、联轴器、机械密封、轴承及轴承座与主轴在一条竖直线上，并与主轴相连。电机与减速器相连，减速器下部设有联轴器及机械密封，蒸发器底部设有轴承及轴承座。

蒸汽压缩机的蒸汽出口设有第二温度计。

换热器的废水出口设有第一温度计。蒸汽阀门与换热器蒸汽进口相连，换热器冷凝液出口与第二疏水阀相连。

进一步的，本发明装置中，所述蒸发器上部有补充汽入口，蒸汽压缩机的蒸汽进口与蒸发器上部蒸汽出口相连，蒸汽压缩机的蒸汽出口与蒸发器下部外壳上的蒸汽进口相连。换热器与高盐废水进口相连，高盐废水进口与蒸发器内部分布器连接，浓缩液出口与蒸发器底部壳层连接。

进一步的，本发明装置中，所述蒸发器下部的废水蒸汽出口与第一疏水阀连接。

进一步的，本发明装置中，所述磁性刮板与主轴垂直连接，蒸发器底部设有与主轴相连、防止轴承腐蚀的保护罩，保护罩下边缘焊有3个贴合壳层的底部刮板。

进一步的，本发明装置中，所述磁性刮板由支撑杆、经过涂层的磁铁外壳和马氏体不锈钢材质的刮板芯组成。

本发明的一种旋膜式蒸发器高盐废水处理方法，包括以下步骤：

1)打开补充汽入口处的阀门，使生蒸汽充满蒸发器壳层。打开蒸汽压缩机压缩生蒸汽，提高约10℃的蒸汽温度。经压缩后的蒸汽对内壳进行加热。第二温度计检测蒸汽经压缩机压缩后的蒸汽温度，若温度过高或过低通过调节压缩机频率来调节温度。

2)电机启动经减速器减速，通过联轴器带动主轴及与主轴相连的磁性刮板旋转。本被磁铁外壳吸在内部的刮板芯在离心力的作用下伸出磁铁外壳，与蒸发器内壳接触。蒸汽进入换热器蒸汽进口对高盐废水进行加热，换热后的蒸汽由换热器冷凝液出口排出。第一温度计检测高盐废水经换热器换热后的温度，通过调节蒸汽阀门调节换热温度。经加热的高盐废水从高盐废水进口进入分布器。分布器将高盐废水均匀分布在内壳上向下流动，磁性刮板将向下流动的高盐废水摊开，高盐废水受热蒸发，留盐垢在内壳上，磁性刮板在将高盐废水摊开的同时将盐垢刮下。

3)在大量高盐废水蒸汽产生后关闭补充汽入口阀门，压缩机压缩高盐废水蒸汽获得的潜热对蒸发器进行加热。

4)高盐废水浓缩液在蒸发器底部汇集，蒸发器底部设有与主轴相连的底部刮板，主轴带动底部刮板旋转刮去沉积在底部的盐垢，浓缩液在浓缩液出口排出。

5)废水蒸汽从蒸发器下部的废水蒸汽出口出去，经第一疏水阀变冷凝液排出。

有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下优点：

1、采用磁性刮板有效解决普通刮板易磨损的问题，保证浓缩效果好及蒸发器连续稳定运行。

2、设置壳层，底部轴承及轴承座设计在壳层外部，方便检修和更换，减少修理费用，对生产的正常运行影响较小。

3、在轴承及轴承座上方设置保护罩，有效阻挡顺着主轴流下的高盐废水，避免废水流入轴承引起的腐蚀问题。

4、蒸发器底部设置三个焊接在保护罩边缘的底部刮板，刮去易沉积在蒸发器底部的悬浮物和结垢，解决了浓缩液出口易堵塞的问题。

5、采用MVR技术充分利用二次蒸汽的潜热，二次蒸汽循环使用，比采用一般的蒸汽、热水、热油或电能加热更节能。

附图说明

图1是本发明系统示意图。

图2是本发明底部刮板结构俯视图。

图3是本发明磁性刮板结构图。

图4是普通蒸发器的刮板结构。

图5是普通蒸发器的底部壳层和轴承结构。

图中有：1第二温度计，2电机，3减速器，4联轴器，5机械密封，30气液分离器，6主轴，7磁性刮板，8内壳，9外壳，10轴承座，11底部刮板，12浓缩液出口，13蒸汽压缩机，14分布器，15补充汽入口，16蒸汽出口，17蒸汽进口，18高盐废水进口，19壳层，20换热器，21第一温度计，22废水蒸汽出口，23蒸汽阀门，24换热器蒸汽进口，25换热器冷凝液出口，26第一疏水阀，27保护罩，28第二疏水阀，71刮板芯，72磁铁外壳，73支撑杆。

具体实施方式

下面结合实施例和说明书附图对本发明作进一步的说明。

实施例1

一种旋膜式蒸发器处理高盐废水的装置，包括旋膜式蒸发器、与所述旋膜式蒸发器的蒸汽出口16和蒸汽进口17连接的蒸汽压缩机13、与旋膜式蒸发器的高盐废水进口18连接的换热器20、旋膜式蒸发器下部的废水蒸汽出口22的连接管路上设置有第一疏水阀26。

旋膜式蒸发器中主轴6的驱动装置包括电机2、减速器3、联轴器4、机械密封5、轴承、轴承座10、底部刮板11。旋膜式蒸发器采用立式蒸发方式，电机2、减速器3、联轴器4、机械密封5、轴承及轴承座10与主轴6在一条竖直线上，并与主轴6相连。电机2与减速器3相连，减速器3下部设有联轴器4及机械密封5，蒸发器底部设有轴承及轴承座10。

蒸汽压缩机13的蒸汽出口设有第二温度计。

换热器20的废水出口设有第一温度计。蒸汽阀门23与换热器蒸汽进口24相连，换热器冷凝液出口25与第二疏水阀28相连。

蒸发器上部有补充汽入口15，蒸汽压缩机13的蒸汽进口与蒸发器上部蒸汽出口16相连，蒸汽压缩机13的蒸汽出口与蒸发器下部外壳9上的蒸汽进口17相连。换热器20与高盐废水进口18相连，高盐废水进口18与蒸发器内部分布器14连接，浓缩液出口12与蒸发器底部壳层19连接。

蒸发器下部的废水蒸汽出口22与第一疏水阀26连接。

磁性刮板7与主轴6垂直连接，蒸发器底部设有与主轴相连、防止轴承座10腐蚀的保护罩27，保护罩27下边缘焊有3个贴合壳层19的底部刮板11。

磁性刮板7由支撑杆73、经过涂层的磁铁外壳72和马氏体不锈钢材质的刮板芯71组成。

实施例2

补充汽入口气压0.08MPa、温度102℃的生蒸汽，蒸汽经压缩机13压缩后温度提高约10℃对蒸发器进行加热。蒸发器处理高盐废水1t/h，高盐废水蒸汽出口22温度约为106℃。

本发明装置的工作过程如下：

(1)打开补充汽入口15处的阀门，使生蒸汽充满蒸发器壳层。打开蒸汽压缩机13压缩生蒸汽，提高约10℃的蒸汽温度。经压缩后的蒸汽对内壳8进行加热。第二温度计检测蒸汽经压缩机13压缩后的蒸汽温度，若温度过高或过低通过调节压缩机13频率来调节温度。

(2)电机2启动经减速器3减速，通过联轴器4带动主轴6及与主轴6相连的磁性刮板7旋转。本被磁铁外壳72吸在内部的刮板芯71在离心力的作用下伸出磁铁外壳72，与蒸发器内壳8接触。蒸汽进入换热器蒸汽进口24对高盐废水进行加热，换热后的蒸汽由换热器冷凝液出口25排出。第一温度计检测高盐废水经换热器20换热后的温度，通过调节蒸汽阀门23调节换热温度。经加热的高盐废水从高盐废水进口18进入分布器14。分布器14将高盐废水均匀分布在内壳8上向下流动，磁性刮板7将向下流动的高盐废水摊开，高盐废水受热蒸发，留盐垢在内壳上，磁性刮板7在将高盐废水摊开的同时将盐垢刮下。

3)在大量高盐废水蒸汽产生后关闭补充汽入口15阀门，压缩机13压缩高盐废水蒸汽获得的潜热对蒸发器进行加热。

4)高盐废水浓缩液在蒸发器底部汇集，蒸发器底部设有与保护罩27焊接的底部刮板11，主轴6带动底部刮板11旋转刮去沉积在底部的盐垢，浓缩液在浓缩液出口12排出。

5)废水蒸汽从蒸发器下部的废水蒸汽出口22出去，经第一疏水阀26变冷凝液排出。

Claims (10)

1.一种旋膜式蒸发器处理高盐废水的装置，其特征在于，该装置包括旋膜式蒸发器、与所述旋膜式蒸发器的连接的蒸汽压缩机(13)和换热器(20)，所述旋膜式蒸发器包括从上至下依次设置的气液分离段、分布器(14)、蒸发浓缩段、设置在所述气液分离段中的气液分离器(30)、竖向贯穿整个旋膜式蒸发器的主轴(6)、安装在所述主轴(6)下段的磁性刮板(7)、安装在主轴(6)底端的底部刮板(11)，所述磁性刮板(7)和底部刮板(11)均位于蒸发浓缩段中，旋气液分离段上设置的蒸汽出口(16)和蒸发浓缩段上设置的蒸汽进口(17)分别与蒸汽压缩机(13)连接，分布器(14)上的高盐废水进口(18)与换热器(20)连接。

2.根据权利要求1所述的一种旋膜式蒸发器处理高盐废水的装置，其特征在于，所述旋膜式蒸发器采用立式蒸发方式。

3.根据权利要求1所述的一种旋膜式蒸发器处理高盐废水的装置，其特征在于，所述蒸汽压缩机(13)的蒸汽出口设有第二温度计(1)，换热器(20)的废水出口设有第一温度计(21)，换热器(20)的蒸汽进口(24)上设置有蒸汽阀门(23)，换热器(20)的冷凝液出口(25)上设置有第二疏水阀(28)相连。

4.根据权利要求1所述的一种旋膜式蒸发器处理高盐废水的装置，其特征在于，所述气液分离段设置有补充汽入口(15)，高盐废水进口(18)与分布器(14)连接，蒸发浓缩段底部的壳层(19)上设置有浓缩液出口(12)，蒸发浓缩段的废水蒸汽出口(22)连接的管路上设置有第一疏水阀(26)。

5.根据权利要求4所述的一种旋膜式蒸发器处理高盐废水的装置，其特征在于，所述壳层(19)外设置有轴承安装座(10)，主轴(6)安装在所述轴承安装座的轴承中。

6.根据权利要求5所述的一种旋膜式蒸发器处理高盐废水的装置，其特征在于，所述壳层(19)向蒸发浓缩段内部隆起，在蒸发浓缩段底部外侧形成一个凹陷区，所述轴承安装座(10)及轴承设置在凹陷区中。

7.根据权利要求1、2、3、4、5或6所述的一种旋膜式蒸发器处理高盐废水的装置，其特征在于，所述磁性刮板(7)与主轴(6)垂直连接，蒸发浓缩段底部内侧设有与主轴(6)相连的保护罩(27)。

8.根据权利要求1、2、3、4、5或6所述的一种旋膜式蒸发器处理高盐废水的装置，其特征在于，所述磁性刮板(7)包括安装在主轴(6)上的支撑杆(73)、器安装在所述支撑杆(73)外端的磁铁外壳(72)和安装在所述磁铁外壳(72)外侧的马氏体不锈钢材质的刮板芯(71)。

9.一种旋膜式蒸发器处理高盐废水的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

1)打开补充汽入口(15)处的阀门，使生蒸汽充满蒸发器壳层，打开蒸汽压缩机(13)压缩生蒸汽，提高蒸汽温度，经压缩后的蒸汽对内壳(8)进行加热，第二温度计(1)检测蒸汽经压缩机(13)压缩后的蒸汽温度，若温度过高或过低通过调节压缩机(13)频率来调节温度；

2)电机(2)通过主轴(6)驱动磁性刮板(7)旋转，被磁铁外壳(72)吸在内部的刮板芯(71)在离心力的作用下伸出磁铁外壳(72)，与蒸发器内壳(8)接触，蒸汽进入换热器蒸汽进口(24)对高盐废水进行加热，换热后的蒸汽由换热器冷凝液出口(25)排出，经加热的高盐废水从高盐废水进口(18)进入分布器(14)，分布器(14)将高盐废水均匀分布在内壳(8)上向下流动，磁性刮板(7)将向下流动的高盐废水摊开，高盐废水受热蒸发，留盐垢在内壳上，磁性刮板(7)在将高盐废水摊开的同时将盐垢刮下；

3)当第一温度计(21)温度达到设定温度后关闭补充汽入口(15)阀门，压缩机(13)压缩高盐废水蒸汽获得的潜热对蒸发器进行加热；

4)高盐废水浓缩液在蒸发器底部汇集，主轴(6)带动底部刮板(11)旋转刮去沉积在底部的盐垢，浓缩液在浓缩液出口(12)排出；

5)废水蒸汽从蒸发器下部的废水蒸汽出口(22)出去，冷凝液经第一疏水阀(26)排出。

10.根据权利要求9所述的一种旋膜式蒸发器处理高盐废水的方法，其特征在于，所述第一温度计(21)检测高盐废水经换热器(20)换热后的温度，通过调节蒸汽阀门(23)调节换热温度。