專利名稱：一種采用熱泵的熱力廢水處理裝置及方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種廢水處理裝置，尤其涉及一種采用熱泵的熱力廢水處理裝置；此外，本發(fā)明還涉及一種采用熱泵的熱力廢水處理工藝方法。
背景技術：
在工業(yè)系統(tǒng)中，如在石灰石-石膏法濕法煙氣脫硫工藝中，脫硫會產(chǎn)生一定量的廢水，這部分廢水中含一定量的固體、氯離子、硫酸根離子及少量的重金屬等。目前，電廠FGD (煙氣脫硫)廢水系統(tǒng)通常采用以下方案方案一廢水送至廢水處理系統(tǒng)的中和、沉降、絮凝三聯(lián)箱，然后進入室內(nèi)布置的澄清器和出水箱，其間的出水位梯次布置，形成重力流。污泥脫水設備為板框式脫水機。澄清器底部污泥由污泥輸送泵打出，送至脫水機。 部分污泥由污泥循環(huán)泵送回中和箱，回流污泥是為三連箱的結(jié)晶反應提供晶種，回流量人
工調(diào)定。廢水處理系統(tǒng)所用的堿采用Ca(OH)2溶液。Ca(OH)2計量箱和有機硫、混凝劑、助凝劑、鹽酸計量箱后各設計量泵，完成向三連箱及出水箱自動在線調(diào)節(jié)計量加藥。廢水處理系統(tǒng)的pH檢測儀的電極設自動清洗裝置以防止結(jié)垢而失準。該方案的缺點是造價較高，系統(tǒng)復雜，占地面積大，需要化學藥品，能耗高，運行費用高，廢水不能重新利用；優(yōu)點能達標排放。方案二廢水送至廢水處理系統(tǒng)的中和箱，然后進入室外布置的澄清器和出水箱，其間的出水位梯次布置，形成重力流。廢水處理系統(tǒng)所用的堿采用Ca(OH)2溶液。該方案的缺點是不能達標排放，污泥需要深處理。優(yōu)點造價低，系統(tǒng)簡單，占地面積小，化學藥品少，能耗低，運行費用低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種采用熱泵的熱力廢水處理裝置，其只在啟動的過程中需要熱量，其他時間利用裝置內(nèi)的熱量循環(huán)，降低裝置能耗，該裝置簡單，占地面積小，成本低，且廢水的出水位冷凝水品質(zhì)能達到國家高標準。為此，本發(fā)明還提供一種采用熱泵的熱力廢水處理方法。為解決以上技術問題，本發(fā)明提供一種采用熱泵的熱力廢水處理裝置，包括廢水蒸發(fā)器、熱泵和廢水循環(huán)泵；廢水蒸發(fā)器從上至下由廢水除氧區(qū)、飽和蒸汽區(qū)、除霧器、高濃度廢水滯留區(qū)、換熱區(qū)、疏水儲存區(qū)和高濃度廢水分配區(qū)組成；熱泵用于將來自飽和蒸汽區(qū)的飽和蒸汽提高蒸汽參數(shù)，并將高參數(shù)蒸汽傳送至換熱區(qū)和廢水除氧區(qū)；廢水循環(huán)泵用于將來自高濃度廢水滯留區(qū)的高濃度廢水傳送至高濃度廢水分配區(qū)。
所述高濃度廢水分配區(qū)采用倒錐形結(jié)構。所述換熱區(qū)采用管殼式換熱器，該管殼式換熱器的換熱管采用翅片管，換熱管束采用鈦合金或鍍搪瓷材料；該管殼式換熱器外設有電加熱帶。所述熱泵用于將來自飽和蒸汽區(qū)的飽和蒸汽提高蒸汽參數(shù)具體為提高蒸汽的壓力和溫度，增加蒸汽與廢水之間的溫差傳熱，并提供熱量。所述高濃度廢水分配區(qū)、換熱區(qū)和高濃度廢水滯留區(qū)中間沒有飽和蒸汽區(qū)，飽和蒸汽區(qū)位于高濃度廢水滯留區(qū)上部，有利于飽和蒸汽的產(chǎn)生，并有利于提高飽和蒸汽的純度。所述廢水除氧區(qū)頂部設有排氣孔，廢水內(nèi)的氧氣通過該排氣孔排放，排氣孔還能部分平衡廢水蒸發(fā)器中高濃度廢水區(qū)域的壓力穩(wěn)定。此外，本發(fā)明還提供一種采用熱泵的熱力廢水處理方法，包括如下步驟(1)廢水通過廢水除氧區(qū)進入高濃度廢水滯留區(qū)，達到一定的液位后關閉廢水入口，啟動廢水循環(huán)泵，來自高濃度廢水滯留區(qū)的高濃度廢水通過廢水循環(huán)泵進入高濃度廢水分配區(qū)，將高濃度廢水分配到換熱區(qū)的換熱管內(nèi)，形成一個高濃度廢水的循環(huán)；(2)啟動安裝在換熱器外的電加熱帶，給換熱管內(nèi)的高濃度廢水加熱，使其達到飽和溫度后，飽和蒸汽充滿飽和蒸汽區(qū)，停止加熱；(3)啟動熱泵，利用熱泵提高飽和蒸汽的參數(shù)后，將該高參數(shù)蒸汽傳送至換熱區(qū)和廢水除氧區(qū)；(4)打開廢水入口，廢水和步驟(3)的高參數(shù)蒸汽進入廢水除氧區(qū)進行除氧后，依靠重力進入高濃度廢水滯留區(qū)；(5)換熱區(qū)的換熱管內(nèi)充滿高濃度廢水，該高濃度廢水吸收步驟C3)通過熱泵傳來的高參數(shù)蒸汽冷卻放熱后形成冷凝水疏水置于疏水儲存區(qū)后外排；換熱區(qū)的高濃度廢水吸收高參數(shù)蒸汽的汽化潛熱后又有部分高濃度廢水通過高濃度廢水滯留區(qū)、除霧器后進入飽和蒸汽區(qū)蒸發(fā)成飽和蒸汽，形成一個熱量循環(huán)。步驟(3)中，所述利用熱泵提高蒸汽參數(shù)具體為提高蒸汽的壓力和溫度，增加蒸汽與廢水之間的溫差傳熱，并提供熱量。步驟(1)、步驟( 和步驟(5)中，所述換熱管內(nèi)的高濃度廢水從下至上流動。步驟(1)、步驟( 和步驟( 中，所述換熱管內(nèi)的高濃度廢水從下至上流動，在頂部高濃度廢水滯留區(qū)形成一個高濃度廢水流化床，防止?jié){液沉淀。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果在于本發(fā)明采用熱泵技術，熱量為裝置內(nèi)循環(huán)，將廢水先蒸發(fā)成水蒸汽，利用熱泵提高蒸汽參數(shù)，后供給高濃度廢水冷卻放熱后成合格的冷凝水疏水外排。高濃度廢水吸收高參數(shù)蒸汽的汽化潛熱后又有部分高濃度廢水蒸發(fā)成水蒸汽，完成這樣的一個熱量循環(huán)。該裝置只在啟動的過程中需要熱量，其他時間利用裝置內(nèi)的熱量循環(huán)，以降低廢水裝置能耗，廢水的排放水是高參數(shù)蒸氣的冷凝水，品質(zhì)能達到國家高標準。本發(fā)明的能耗低、裝置簡單、占地小、不需要化學藥劑、運行成本低及合格廢水排放的品質(zhì)高，廢水可以重新利用，符合環(huán)保及循環(huán)經(jīng)濟的要求。


下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進一步詳細的說明
圖1為本發(fā)明一種采用熱泵的熱力廢水處理裝置的結(jié)構示意圖。其中1-廢水蒸發(fā)器、2-熱泵、3-廢水循環(huán)泵、11-廢水除氧區(qū)、12-飽和蒸汽區(qū)、 13-除霧器、14-高濃度廢水滯留區(qū)，15-換熱區(qū)，16-疏水儲存區(qū)，17-高濃度廢水分配區(qū)。
具體實施例方式如圖1所示，本發(fā)明一種采用熱泵的熱力廢水處理裝置，包括廢水蒸發(fā)器1、熱泵 2和廢水循環(huán)泵3。廢水蒸發(fā)器從上至下由廢水除氧區(qū)11、飽和蒸汽區(qū)12、除霧器13、高濃度廢水滯留區(qū)14、換熱區(qū)15、疏水儲存區(qū)16和高濃度廢水分配區(qū)17組成。熱泵2用于將來自飽和蒸汽區(qū)12的飽和蒸汽提高蒸汽參數(shù)，并將高參數(shù)蒸汽傳送至換熱區(qū)15和廢水除氧區(qū)11。廢水循環(huán)泵3用于將來自高濃度廢水滯留區(qū)14的高濃度廢水傳送至高濃度廢水分配區(qū)17。廢水除氧區(qū)11可除掉廢水中的氧氣，防止廢水蒸發(fā)器1、熱泵2和廢水循環(huán)泵3的材料被氧化腐蝕。廢水內(nèi)的氧氣通過廢水除氧區(qū)11頂部的排氣孔排放，排氣孔還可部分平衡廢水蒸發(fā)器1中高濃度廢水區(qū)域的壓力穩(wěn)定。廢水除氧區(qū)11設于廢水蒸發(fā)器1的頂部， 節(jié)省了空間，減少了中間環(huán)節(jié)，脫硫后的廢水靠重力落到高濃度廢水滯留區(qū)14，可避免傳統(tǒng)廢水處理裝置中因為廢水除氧區(qū)11與廢水蒸發(fā)器1分開布置而造成的管道堵塞。換熱區(qū)15采用管殼式換熱器，該管殼式換熱器的換熱管采用翅片管，增加了換熱效果，減少高濃度廢水的循環(huán)量，降低廢水循環(huán)泵的耗能，降低了廢水蒸發(fā)器的制造成本。 該管殼式換熱器的換熱管束采用鈦合金或鍍搪瓷材料，防止其腐蝕。該管殼式換熱器外設有電加熱帶。該管殼式換熱器的管程充滿高濃度廢水，高參數(shù)蒸汽充滿在殼程，高參數(shù)蒸汽被高濃度廢水吸收熱量冷卻后，轉(zhuǎn)化為冷凝水，冷凝水靠重力落到疏水儲存區(qū)16。高濃度廢水在換熱區(qū)15的換熱管內(nèi)，從下至上流動，使換熱管內(nèi)充滿高濃度廢水，在換熱管內(nèi)高濃度廢水的流速通過廢水循環(huán)泵3的流量選型來控制，可控制在1. 5m/ s 2. 5m/s的合理的流速范圍；避免了高濃度廢水從上到下依靠重力流下時，流速無法控制，在換熱管上部低流速，換熱管下部因為重力加速度流速高，造成下部換熱管束內(nèi)沒有充滿液體，容易結(jié)垢，并且流速高會增加下部換熱管束的局部磨損。高濃度廢水在換熱管內(nèi)，從下至上流動，在頂部漿液池(即高濃度廢水滯留區(qū)14) 形成了一個高濃度廢水流化床，防止?jié){液沉淀。高濃度廢水分配區(qū)17、換熱區(qū)15和高濃度廢水滯留區(qū)14中間沒有飽和蒸汽區(qū)，飽和蒸汽區(qū)12設計在高濃度廢水滯留區(qū)14的上部，有利于飽和蒸汽的產(chǎn)生，并有利于提高飽和蒸汽的純度。高濃度廢水在換熱管內(nèi)，從下至上流動，減少了管系的進、出口之間的勢能差，降低了廢水循環(huán)泵3的揚程，節(jié)約了廢水循環(huán)泵3的耗能，降低了廢水循環(huán)泵3的磨損。 該方式在廢水循環(huán)泵3的入口靜壓高(從廢水循環(huán)泵3入口到高濃度廢水滯留區(qū)14的高度)，可避免廢水循環(huán)泵3的汽蝕。高濃度廢水分配區(qū)17采用倒錐形，可將高濃度廢水均勻分布，并防止了入口高濃度廢水堵塞。本發(fā)明熱力廢水處理裝置的熱量為裝置內(nèi)循環(huán)，采用熱泵(市場可采購)技術，采用該裝置的廢水處理方法主要包括如下工藝步驟(見圖1)首先，廢水通過廢水除氧區(qū)11進入高濃度廢水滯留區(qū)14，達到一定的液位(該液位能滿足廢水循環(huán)的要求)后關閉廢水入口，啟動廢水循環(huán)泵3，來自高濃度廢水滯留區(qū)14的高濃度廢水利用廢水循環(huán)泵3進入高濃度廢水分配區(qū)17，將高濃度廢水分配到換熱區(qū)15的換熱管內(nèi)，形成一個高濃度廢水的循環(huán)；然后，啟動安裝在換熱器外的電加熱帶，給換熱區(qū)15的換熱管內(nèi)的高濃度廢水加熱，使其達到飽和溫度后等待2分鐘，飽和蒸汽充滿飽和蒸汽區(qū)12，停止加熱；再啟動熱泵2，利用熱泵2提高飽和蒸汽的參數(shù)(提高蒸汽的壓力和溫度，增加蒸汽與廢水之間的溫差傳熱，并提供熱量)后，將該高參數(shù)蒸汽傳送至換熱區(qū)15和廢水除氧區(qū)11 ；打開廢水入口，廢水和高參數(shù)蒸汽進入廢水除氧區(qū)11進行除氧后，依靠重力進入高濃度廢水滯留區(qū)14 ；換熱區(qū)15 的換熱管內(nèi)充滿高濃度廢水，該高濃度廢水吸收通過熱泵2傳來的高參數(shù)蒸汽冷卻放熱后形成冷凝水疏水置于疏水儲存區(qū)16后外排；換熱區(qū)15的高濃度廢水吸收高參數(shù)蒸汽的汽化潛熱后又有部分高濃度廢水通過高濃度廢水滯留區(qū)14、除霧器13后進入飽和蒸汽區(qū)12 蒸發(fā)成飽和蒸汽，形成一個熱量循環(huán)。 本發(fā)明的能耗低、裝置簡單、占地小、不需要化學藥劑、運行成本低及合格廢水排放的品質(zhì)高，廢水可以重新利用，符合環(huán)保及循環(huán)經(jīng)濟的要求。
權利要求
1.一種采用熱泵的熱力廢水處理裝置，其特征在于，包括廢水蒸發(fā)器、熱泵和廢水循環(huán)泵；廢水蒸發(fā)器從上至下由廢水除氧區(qū)、飽和蒸汽區(qū)、除霧器、高濃度廢水滯留區(qū)、換熱區(qū)、疏水儲存區(qū)和高濃度廢水分配區(qū)組成；熱泵用于將來自飽和蒸汽區(qū)的飽和蒸汽提高蒸汽參數(shù)，并將高參數(shù)蒸汽傳送至換熱區(qū)和廢水除氧區(qū)；廢水循環(huán)泵用于將來自高濃度廢水滯留區(qū)的高濃度廢水傳送至高濃度廢水分配區(qū)。
2.根據(jù)權利要求1所述的采用熱泵的熱力廢水處理裝置，其特征在于，所述高濃度廢水分配區(qū)采用倒錐形結(jié)構。
3.根據(jù)權利要求1所述的采用熱泵的熱力廢水處理裝置，其特征在于，所述換熱區(qū)采用管殼式換熱器，該管殼式換熱器的換熱管采用翅片管，換熱管束采用鈦合金或鍍搪瓷材料；該管殼式換熱器外設有電加熱帶。
4.根據(jù)權利要求1所述的采用熱泵的熱力廢水處理裝置，其特征在于，所述熱泵用于將來自飽和蒸汽區(qū)的飽和蒸汽提高蒸汽參數(shù)具體為提高蒸汽的壓力和溫度，增加蒸汽與廢水之間的溫差傳熱，并提供熱量。
5.根據(jù)權利要求1所述的采用熱泵的熱力廢水處理裝置，其特征在于，所述高濃度廢水分配區(qū)、換熱區(qū)和高濃度廢水滯留區(qū)中間沒有飽和蒸汽區(qū)，飽和蒸汽區(qū)位于高濃度廢水滯留區(qū)上部，有利于飽和蒸汽的產(chǎn)生，并有利于提高飽和蒸汽的純度。
6.根據(jù)權利要求1所述的采用熱泵的熱力廢水處理裝置，其特征在于，所述廢水除氧區(qū)頂部設有排氣孔，廢水內(nèi)的氧氣通過該排氣孔排放，排氣孔還能部分平衡廢水蒸發(fā)器中高濃度廢水區(qū)域的壓力穩(wěn)定。
7.一種采用熱泵的熱力廢水處理方法，其特征在于，包括如下步驟(1)廢水通過廢水除氧區(qū)進入高濃度廢水滯留區(qū)，達到一定的液位后關閉廢水入口，啟動廢水循環(huán)泵，來自高濃度廢水滯留區(qū)的高濃度廢水通過廢水循環(huán)泵進入高濃度廢水分配區(qū)，將高濃度廢水分配到換熱區(qū)的換熱管內(nèi)，形成一個高濃度廢水的循環(huán)；(2)啟動安裝在換熱器外的電加熱帶，給換熱管內(nèi)的高濃度廢水加熱，使其達到飽和溫度后，飽和蒸汽充滿飽和蒸汽區(qū)，停止加熱；(3)啟動熱泵，利用熱泵提高飽和蒸汽的參數(shù)后，將該高參數(shù)蒸汽傳送至換熱區(qū)和廢水除氧區(qū)；(4)打開廢水入口，廢水和步驟(3)的高參數(shù)蒸汽進入廢水除氧區(qū)進行除氧后，依靠重力進入高濃度廢水滯留區(qū)；(5)換熱區(qū)的換熱管內(nèi)充滿高濃度廢水，該高濃度廢水吸收步驟C3)通過熱泵傳來的高參數(shù)蒸汽冷卻放熱后形成冷凝水疏水置于疏水儲存區(qū)后外排；換熱區(qū)的高濃度廢水吸收高參數(shù)蒸汽的汽化潛熱后又有部分高濃度廢水通過高濃度廢水滯留區(qū)、除霧器后進入飽和蒸汽區(qū)蒸發(fā)成飽和蒸汽，形成一個熱量循環(huán)。
8.根據(jù)權利要求7所述的采用熱泵的熱力廢水處理方法，其特征在于，步驟(3)中，所述利用熱泵提高蒸汽參數(shù)具體為提高蒸汽的壓力和溫度，增加蒸汽與廢水之間的溫差傳熱，并提供熱量。
9.根據(jù)權利要求7所述的采用熱泵的熱力廢水處理方法，其特征在于，步驟(1)、步驟 (2)和步驟(5)中，所述換熱管內(nèi)的高濃度廢水從下至上流動。
10.根據(jù)權利要求7或9所述的采用熱泵的熱力廢水處理方法，其特征在于，步驟(1)、步驟( 和步驟( 中，所述換熱管內(nèi)的高濃度廢水從下至上流動，在頂部高濃度廢水滯留區(qū)形成一個高濃度廢水流化床，防止?jié){液沉淀。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種采用熱泵的熱力廢水處理裝置，包括廢水蒸發(fā)器、熱泵和廢水循環(huán)泵；廢水蒸發(fā)器從上至下由廢水除氧區(qū)、飽和蒸汽區(qū)、除霧器、高濃度廢水滯留區(qū)、換熱區(qū)、疏水儲存區(qū)和高濃度廢水分配區(qū)組成。此外，本發(fā)明還公開一種采用熱泵的熱力廢水處理方法，將廢水先蒸發(fā)成水蒸汽，利用熱泵提高蒸汽參數(shù)后供給換熱區(qū)的高濃度廢水冷卻放熱后成合格的冷凝水疏水外排。高濃度廢水吸收高參數(shù)蒸汽的汽化潛熱后又有部分高濃度廢水蒸發(fā)成水蒸汽，完成一個熱量循環(huán)。本發(fā)明只在啟動的過程中需要熱量，其他時間利用裝置內(nèi)的熱量循環(huán)，以降低裝置能耗，本發(fā)明裝置簡單，占地面積小，成本低，且廢水的出水位冷凝水品質(zhì)能達到國家高標準。
文檔編號C02F1/20GK102372331SQ20101026125
公開日2012年3月14日 申請日期2010年8月24日 優(yōu)先權日2010年8月24日
發(fā)明者劉上光 申請人:劉上光