專(zhuān)利名稱(chēng)：在工業(yè)過(guò)程中水處理的方法
在工業(yè)過(guò)程中水處理的方法本發(fā)明涉及根據(jù)權(quán)利要求1的在工業(yè)過(guò)程中水處理的方法。為了處理供給水和鍋爐水，在工業(yè)過(guò)程中于蒸發(fā)過(guò)程之前處理這些水，特別是脫氣和除去供給水和鍋爐水中的無(wú)機(jī)溶液產(chǎn)物。對(duì)此，尤其使用了化學(xué)方法和在去礦物質(zhì)方面所謂的反滲透以及離子交換方法。這些處理方法尤其耗費(fèi)能量，且在技術(shù)上是復(fù)雜的。本發(fā)明的任務(wù)在于，提供對(duì)用于工業(yè)過(guò)程的水進(jìn)行處理的方法，該方法相對(duì)于傳統(tǒng)方法在能耗平衡方面具有優(yōu)勢(shì)。本發(fā)明的解決方案由具有權(quán)利要求1的特征的方法提供。根據(jù)本發(fā)明的方法使用了高溫(thermish)水處理過(guò)程進(jìn)行水處理、尤其是在工業(yè)過(guò)程中對(duì)供給水或鍋爐水的處理。在此，對(duì)于該高溫水處理過(guò)程，通過(guò)熱交換從第二高溫過(guò)程提取熱量。本發(fā)明的優(yōu)勢(shì)在于，由工業(yè)過(guò)程所產(chǎn)生的熱量不被排放到環(huán)境中，而是通過(guò)熱交換過(guò)程被導(dǎo)入水處理中。在此處有利的是，經(jīng)處理的水特別被輸入蒸發(fā)過(guò)程中。在本文中，蒸發(fā)過(guò)程是指將水蒸發(fā)并利用所形成的蒸汽激發(fā)后續(xù)過(guò)程。蒸汽能夠例如用于消毒材料，它還能用于加熱鍋爐或者直接加熱材料。供給水或鍋爐水的概念分別為:供給水是從供水處向過(guò)程中輸入的新鮮水(frisch Wasser)。鍋爐水是在過(guò)程中多次使用并被回收的水。有利的高溫水處理過(guò)程是指蒸發(fā)、揮發(fā)或所謂的膜蒸餾過(guò)程。蒸發(fā)是指這樣的過(guò)程，在該過(guò)程中將水加熱到沸點(diǎn)以上。揮發(fā)是指水在低于沸點(diǎn)的情況下向氣相的轉(zhuǎn)化。所述膜蒸餾是這樣的方法，其中借助熱量并在采用膜的情況下可對(duì)水去礦物質(zhì)。本發(fā)明尤其有利的實(shí)施方案在于，在第二過(guò)程與水處理過(guò)程之間設(shè)有用于熱傳導(dǎo)的熱交換介質(zhì)。在此，在實(shí)現(xiàn)水處理過(guò)程時(shí)第二過(guò)程的過(guò)程溫度為60°C至110°C，優(yōu)選為70。。至 IOO0C0在70°C至110°C之間的溫度水平上，熱勢(shì)非常高。使用潛力在技術(shù)上則被限制得非常低。這導(dǎo)致了，在70°C至100°C的溫度不適用于絕大多數(shù)高溫過(guò)程、尤其不適用于驅(qū)動(dòng)輪機(jī)的過(guò)程。這就是為何這樣具有在70°C至100°C放熱的過(guò)程良好地適用于水處理，因?yàn)橛绕溆糜谌サV物質(zhì)化的揮發(fā)過(guò)程以及膜蒸餾方法可在該溫度運(yùn)行。若過(guò)程蒸汽也直接與待加熱的原料一起使用，在對(duì)鍋爐水和供給水進(jìn)行處理時(shí)、尤其是用于后續(xù)蒸發(fā)的耗費(fèi)則明顯增加。這種情況例如出現(xiàn)在由蒸汽對(duì)食品加熱的食品工業(yè)或造紙工業(yè)中。在此，蒸汽被消耗且不可回收，導(dǎo)致必須將新的供給水注入過(guò)程中，并且必須相應(yīng)地進(jìn)行處理。通過(guò)使用多級(jí)式揮發(fā)方法達(dá)到了高的水凈化度。由此降低了例如在后續(xù)過(guò)程中腐蝕或沉積的問(wèn)題。脫氣或去礦物質(zhì)化于揮發(fā)方法內(nèi)在一個(gè)過(guò)程步驟中進(jìn)行。無(wú)需多個(gè)與此相關(guān)的特殊過(guò)程。以下附圖給出了本發(fā)明的其他實(shí)施方案以及其他特征。其中示出了:

圖1為在后續(xù)過(guò)程中采用過(guò)程熱量進(jìn)行水處理的示意圖，以及
圖2為膜蒸餾設(shè)備的示意圖。在圖1中示意性地描繪了水處理過(guò)程。對(duì)此將通過(guò)左側(cè)箭頭指示的水4導(dǎo)入到水處理過(guò)程6中。在此，其可以是已經(jīng)使用過(guò)一次的鍋爐水或者新鮮水或供給水。在處理過(guò)程6中對(duì)水4的處理用于稍后在蒸發(fā)器18中的蒸發(fā)。在蒸發(fā)器18中通過(guò)蒸發(fā)過(guò)程2形成的蒸汽能夠形式多樣地應(yīng)用于后續(xù)的過(guò)程步驟中。所述蒸汽能夠例如應(yīng)用于加熱食品。此外，蒸汽還能夠用于造紙工業(yè)中。蒸汽能夠用于加熱或者還用于滅菌。通過(guò)熱交換器16從第二高溫過(guò)程8提取熱量用于在水處理過(guò)程6中的水處理。此處在熱交換器中，在閉合的循環(huán)過(guò)程中的熱交換介質(zhì)10具有60°C至110°C、優(yōu)選70°C至100°C的溫度。所述熱交換介質(zhì)10在熱狀態(tài)14下輸入到蒸發(fā)過(guò)程6中。在此還設(shè)有熱交換器20，將高溫?zé)峤粨Q介質(zhì)14的熱量釋放到水4中。在此對(duì)水4進(jìn)行加熱。熱交換介質(zhì)10作為冷的熱交換介質(zhì)12通過(guò)泵22被導(dǎo)回到過(guò)程8和熱交換器16中。循環(huán)運(yùn)行重新開(kāi)始。高溫水處理過(guò)程6可以是例如蒸發(fā)過(guò)程、揮發(fā)過(guò)程或膜蒸餾方法。此外，尤其應(yīng)該提到后兩個(gè)過(guò)程。揮發(fā)方法是在100°C以下使用的方法。因此，該方法，尤其多級(jí)式揮發(fā)方法，特別良好地適合于高溫過(guò)程8的低溫放熱的應(yīng)用，所述應(yīng)用通常低于100°C，但高于70°C。在該溫度范圍內(nèi)放熱的過(guò)程經(jīng)常出現(xiàn)在工業(yè)應(yīng)用中，然而難以應(yīng)用于熱量回收。這尤其導(dǎo)致了低于100°C的溫度不適于驅(qū)動(dòng)形成流體的蒸汽輪機(jī)。通常，將過(guò)程從該溫度范圍冷卻，方式為簡(jiǎn)單地向環(huán)境釋放熱量。本發(fā)明描述了能量上非常經(jīng)濟(jì)的方法，用以從經(jīng)濟(jì)上和環(huán)境上有益地使用這種難以應(yīng)用的放熱量。作為其他有益的配置方案，膜蒸餾過(guò)程被用于水處理過(guò)程6。膜蒸餾通常被用于海水的脫鹽，然而它能夠有利地用于少量含鹽的供給水的處理和去礦物質(zhì)化。該膜蒸餾是高溫和膜脫鹽過(guò)程的混合，在膜脫鹽過(guò)程中使用了疏水膜36，其僅讓水蒸汽通過(guò)，而將液態(tài)水擋回。在膜的一側(cè)36為含礦物的高溫水，而另一側(cè)為冷的表面。通過(guò)設(shè)備的對(duì)流操作實(shí)現(xiàn)了在膜的整個(gè)長(zhǎng)度上形成溫差(參見(jiàn)圖2)。由此形成的水蒸汽分壓差發(fā)揮作用，導(dǎo)致水分子從膜36熱的一側(cè)向冷的一側(cè)遷移。膜36是疏水的，也即由避免直接被液態(tài)水4潤(rùn)濕的材料制成。例如聚四氟乙烯對(duì)此適用。膜36非常薄，并具有大約35 μ m的孔徑。在技術(shù)上的應(yīng)用中，其被緊固在未在此處繪出的塑料基底上，所述塑料基底用作機(jī)械支承底座。基底具有較大的孔，并且同樣由疏水材料制成。該系統(tǒng)根據(jù)傳熱原理工作。冷的含礦物水經(jīng)過(guò)冷凝進(jìn)入口 26流入，并且通過(guò)冷凝熱被從例如約20°C (Tl)加熱到例如75°C (T2)。圖2示出了圖1中的水處理過(guò)程6的示例性的附圖，隨后根據(jù)圖2通過(guò)所述熱交換器20加熱到80°C，用以實(shí)現(xiàn)足夠高的溫差。水4被導(dǎo)入蒸發(fā)管路32中，并且通過(guò)膜36作為蒸汽擴(kuò)散。緊隨其后，與薄膜34相對(duì)的膜36冷凝水4，該膜通過(guò)由冷凝器管路28流入的冷水4以對(duì)流原理冷卻。在蒸餾管路38中，冷凝水4通過(guò)蒸餾物排出口 40被導(dǎo)出。具有較高礦物濃度的水4通過(guò)濃縮物排出口 42被排出。通過(guò)濃縮物排出口 42排出的水4能夠再一次被輸入膜蒸餾過(guò)程中。通過(guò)蒸餾物排出口 40排出的水4能夠被直接繼續(xù)輸入蒸汽形成器18中。經(jīng)由熱交換器16和20輸入水處理過(guò)程6中的熱量能夠同樣來(lái)自工業(yè)過(guò)程，其中水蒸汽還從蒸發(fā)過(guò)程2供給到該工業(yè)過(guò)程中。然而還可有利的是，在來(lái)自多個(gè)獨(dú)立過(guò)程構(gòu)成的工業(yè)操作內(nèi)部，將位于60°C至110范圍、或70°C至100°C范圍中的放熱回收到熱量存儲(chǔ)器中，并且將其輸入高溫水處理過(guò)程中。由此，所述無(wú)用的向環(huán)境釋放的熱量首先被輸入在此處未示出的中央儲(chǔ)能器中，并且隨后被用于高溫水處理過(guò)程，該過(guò)程還可分別存在于大量的工業(yè)操作中。
權(quán)利要求
1.水處理的方法，其中，通過(guò)高溫水處理過(guò)程(6)對(duì)水(4)進(jìn)行處理，并且用于高溫水處理過(guò)程￠)的熱量通過(guò)熱交換從第二高溫過(guò)程(8)中提取。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，將經(jīng)處理的水輸入到蒸發(fā)過(guò)程(2)中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，作為高溫水處理過(guò)程(6)采用蒸發(fā)過(guò)程、揮發(fā)過(guò)程和/或膜蒸餾過(guò)程。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在第二過(guò)程(8)與水處理過(guò)程(6)之間設(shè)有用于傳熱的熱交換介質(zhì)(10)，在其到達(dá)水處理過(guò)程時(shí)的過(guò)程溫度為60°C至110°C，尤其為 70℃至 100℃。
5.根據(jù)權(quán)利要求3至4中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述揮發(fā)方法為多級(jí)式揮發(fā)方法。
6.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述第二高溫過(guò)程(8)為用于造紙或用于食品制 造的過(guò)程。
全文摘要
本發(fā)明涉及對(duì)工業(yè)過(guò)程中的水(4)進(jìn)行處理的方法，其中，通過(guò)高溫水處理過(guò)程(6)對(duì)水(4)進(jìn)行處理，并且用于高溫水處理過(guò)程(6)的熱量通過(guò)熱交換從第二高溫過(guò)程(8)中提取，并且將經(jīng)處理的水輸入到蒸發(fā)過(guò)程(2)中。
文檔編號(hào)C02F1/04GK103209744SQ201180055172
公開(kāi)日2013年7月17日 申請(qǐng)日期2011年11月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月19日
發(fā)明者M.菲比格, A.豪澤, J.謝弗 申請(qǐng)人:西門(mén)子公司