一种废水蒸干工艺及装置系统

摘要

本发明公开了一种废水蒸干工艺及装置系统，待处理废水先进入预处理软化系统进行软化处理，然后进入MVR系统进行蒸发浓缩，产生的二次蒸汽经压缩后进入蒸发器循环利用，浓缩液进入三效混流强制循环蒸发结晶系统进行蒸发结晶，结晶后产生的二次蒸汽循环回用于蒸发结晶系统中，结晶后的浓缩液和晶体颗粒进行固液离心分离，分离后的母液返回原液池或继续蒸发结晶，分离后的结晶体进入离心干燥包装系统进行称量包装。本发明采用此工艺对废水进行软化、蒸发、结晶、干燥包装后，无须向地面水域排放废水，可实现废水零排放的目的；而且该工艺系统低碳环保，物料可得到循环利用，热效率高，能耗低，节省能源，大大降低了运行成本，温差小，不易结垢，低腐蚀，设备使用寿命长。

权利要求

1. 一种废水蒸干工艺，其特征在于：待处理废水先进入预处理软化系统，用芒硝-石灰-烟道气法进行软化处理，除去易结垢阳离子，然后进入机械蒸汽再压缩循环蒸发系统、即MVR系统进行蒸发浓缩，产生的二次蒸汽经压缩后进入蒸发器循环利用，浓缩液进入三效混流强制循环蒸发结晶系统进行蒸发结晶，结晶后产生的二次蒸汽循环回用于蒸发结晶系统中，结晶后的浓缩液和晶体颗粒进行固液离心分离，分离后的母液返回原液池或连续进入循环蒸发结晶系统中继续蒸发结晶，分离后的结晶体进入离心干燥包装系统，经离心脱水、流化床干燥后进行称量包装。

2. 根据权利要求1所述的废水蒸干工艺，其特征在于：用芒硝-石灰-烟道气法进行软化处理时：无水芒硝的加药量为35kg/t，并配制成质量浓度为25%的水溶液使用；消石灰的加药量为37kg/t，并配制成质量浓度为5%的水溶液使用；盐酸的重量浓度为31%，加药量为0.6kg/t；聚合硫酸铁的纯度以铁计为12%，加药量为15g/t。

3. 根据权利要求1所述的废水蒸干工艺，其特征在于：废水在MVR系统进行蒸发浓缩的过程为：先进入预热器（1）进行预热，再进入蒸发器（2），打入鲜蒸汽对废水进行预蒸发，产生的浓缩液和二次蒸汽进入分离器（3）进行汽液分离，分离出来的二次蒸汽经压缩后打入蒸发器（2）循环利用，分离后的浓缩液进入三效混流强制循环蒸发结晶系统。

4. 根据权利要求3所述的废水蒸干工艺，其特征在于：软化后的废水进入MVR系统之前先按25g/t加入阻垢剂，按3-5g/t加入消泡剂；蒸发器（2）中的蒸发温度为90℃。

5. 根据权利要求1所述的废水蒸干工艺，其特征在于：MVR系统蒸发后的浓缩液在三效混流强制循环蒸发结晶系统进行蒸发结晶的过程为：浓缩液依次经过第二效、第一效、第三效强制循环蒸发结晶系统，结晶后产生的二次蒸汽循环回用于蒸发结晶系统中，结晶后的浓缩液和晶体颗粒排至晶浆离心机进行固液离心分离，分离后的母液返回原液池或连续进入循环蒸发结晶系统中继续蒸发结晶，第一效蒸发结晶后分离出硫酸钠结晶体，第三效蒸发结晶后分离出氯化钠结晶体，末效蒸发结晶后产生的二次蒸汽进入冷凝器（13）中冷凝。

6. 根据权利要求5所述的废水蒸干工艺，其特征在于：第一效、第二效、第三效强制循环蒸发结晶系统中的蒸发温度依次为100℃、80℃、55℃。

7. 根据权利要求4或6所述的废水蒸干工艺，其特征在于：MVR系统和三效混流强制循环蒸发结晶系统的工艺过程均通过可编程控制器PLC软件来控制，其输出、输入信号以及系统的操作均由配套的计算机完成。

8. 根据权利要求1所述的废水蒸干工艺，其特征在于：离心干燥包装系统采用离心机（26）+流化床干燥机（27）+包装机（28）；空气加热后进入干燥机的进风温度为140～

150℃。

9. 如权利要求1所述废水蒸干工艺所采用的装置系统，其特征在于：包括依次串联的预处理软化系统、MVR系统、三效混流强制循环蒸发结晶系统和离心干燥包装系统；所述预处理软化系统包括硫酸钙沉淀及分离装置（23）、烟道气除钙软化装置（24）和陶瓷膜分离装置（25）；MVR系统包括预热器（1）、蒸发器（2）、分离器（3）、蒸汽压缩机（4）和相应的泵、管道、阀门；三效混流强制循环蒸发结晶系统包括强制循环换热器（5、7、9）、强制循环分离器（6、8、10）和相应的泵、管道、阀门；离心干燥包装系统包括离心机（26）、流化床干燥机（27）和包装机（28）。

10. 根据权利要求9所述的废水蒸干装置系统，其特征在于：还包括控制系统，其硬件采用施耐德QUANTUM系列，监控软件采用施耐德 Vijeo Citect服务器版标准产品。

11. 根据权利要求9所述的废水蒸干装置系统，其特征在于：所述三效混流强制循环蒸发结晶系统还包括晶浆离心机（20、21）、结晶体收集器（11、12）和强制蒸馏换热器（22）。

12. 根据权利要求9所述的废水蒸干装置系统，其特征在于：所述MVR系统还包括调节罐（14）、缓冲罐（15）和进料泵（16）；所述预热器采用板式换热器（17）；所述蒸发器为一效两体降膜蒸发器（18）；所述分离器为一效两体降膜分离器（19）。

13. 根据权利要求9-12中任一项所述的废水蒸干装置系统，其特征在于：所述蒸发器的加热管及管板、分离器、结晶器均使用TA10材质，加热器、分离器和结晶器外带100mm保温层，外表面涂有防锈漆；各分离器内及二次蒸汽出口设置有折流式、旋流式并连的曲折通道除雾装置。

14. 根据权利要求13所述的废水蒸干装置系统，其特征在于：蒸发器的加热室设有多个蒸汽进入通道；加热管和分离室及结晶器的内表面经镜面抛光处理过，无死角。

15. 根据权利要求9-12中任一项所述的废水蒸干装置系统，其特征在于：所述蒸汽压缩机采用原装进口，并带原装进口的马达和变频器；其与物料接触部分采用TA10材质、DN30mm的钛管，管厚为1.2mm。

16. 根据权利要求9-12中任一项所述的废水蒸干装置系统，其特征在于：所述的泵采用254SMO、1.4529或AL-6XN材质；所述的管道和阀门采用钛材质；所有的泵均配有备用泵，并带自动切换系统。

17. 根据权利要求9-12中任一项所述的废水蒸干装置系统，其特征在于：所述离心机采用立式离心机，流化床干燥机采用卧式耙散流化床干燥机，包装机为自动包装机。

18.根据权利要求9-12中任一项所述的废水蒸干装置系统，其特征在于：所述预处理软化系统的管道和阀门衬聚四氟乙烯，储罐和水池内衬玻璃鳞片。

说明书

一种废水蒸干工艺及装置系统

技术领域

[0001] 本发明涉及一种废水蒸干工艺及装置系统，特别是高浓度工业废水和/或脱硫废水的蒸干工艺及装置系统，属于污水处理技术领域。

背景技术

[0002] 目前常用的对高浓度工业废水和/或脱硫废水的后续深度处理方法为：(一)晶种法：此工艺是在蒸发器盐水循环过程中投加建立和维持硫酸钙结晶的晶核浆液，在盐水浓缩器完成大部分水的蒸发，盐水浓缩器排放大约20％TDS的盐水，这些盐水在结晶器内进一步浓缩、蒸发，将盐水浓缩成相当稠重的结晶浆液和母液(约50％总固形物)。结晶浆液和母液进入干燥雾化室干燥，最后以干粉形式收集后送至处置场掩埋。(二)反渗透浓缩法：根据脱硫废水水质特点，在去除水中颗粒、硬度后，可通过反渗透系统对脱硫废水进一步浓缩，从而降低一定废水水量。该系统先加入碱液，调整废水pH值，通过系列氧化还原反应将废水的重金属污染物转化为铵化物，投加絮凝剂使废水中的大部分悬浮物沉淀下来，通过澄清池(斜板沉淀池)予以去除，澄清后废水进入细砂过滤器、软化器，再经加酸调节后进入反渗透系统。

[0003] 晶种法对于一股行业或常规水系统中钙离子、硫酸根离子二者之和或者二者之一含量比较低的废水处理效果还不错，清理周期还可以接受，但对于已经是过饱和体系的脱硫废水，在进预热器时因为温升相变很快就会产生结垢，一旦形成结垢，会非常难以清洗，影响设备的运行和使用寿命。

[0004] 反渗透浓缩法需对RO进水进行预处理，包括浊度、结垢物质、COD等，系统较为复杂；回收水水质不如晶种法，且废水不能完全回收，需要向周边环境或污水收集体系中排放大量的污水，如排入现有污水收集系统，将加大后续污水处理的难度和费用。

发明内容

[0005] 本发明的目的在于：提供一种废水蒸干工艺及装置系统。本发明采用预处理软化+机械蒸汽再压缩循环蒸发+三效混流强制循环蒸发结晶+离心干燥包装工艺对废水进行软化、蒸发、结晶、干燥包装后，无须向地面水域排放废水，废水最终以蒸汽的形式排出，或以污泥等形式封闭、填埋处理，可实现废水零排放的目的。

[0006] 本发明的技术方案：一种废水蒸干工艺：待处理废水先进入预处理软化系统，用芒硝-石灰-烟道气法进行软化处理，除去易结垢阳离子，然后进入机械蒸汽再压缩循环蒸发系统、即MVR系统进行蒸发浓缩，产生的二次蒸汽经压缩后进入蒸发器循环利用，浓缩液进入三效混流强制循环蒸发结晶系统进行蒸发结晶，结晶后产生的二次蒸汽循环回用于蒸发结晶系统中，结晶后的浓缩液和晶体颗粒进行固液离心分离，分离后的母液返回原液池或连续进入循环蒸发结晶系统中继续蒸发结晶，分离后的结晶体进入离心干燥包装系统，经离心脱水、流化床干燥后进行称量包装。

[0007] 前述工艺中，用芒硝-石灰-烟道气法进行软化处理时：无水芒硝的加药量为35kg/t，并配制成质量浓度为25％的水溶液使用；消石灰的加药量为37kg/t，并配制成质量浓度为5％的水溶液使用；盐酸的重量浓度为31％，加药量为0.6kg/t；聚合硫酸铁的纯度以铁计为12％，加药量为15g/t。

[0008] 前述工艺中，废水在MVR系统进行蒸发浓缩的过程为：先进入预热器进行预热，再进入蒸发器，打入鲜蒸汽对废水进行预蒸发，产生的浓缩液和二次蒸汽进入分离器进行汽液分离，分离出来的二次蒸汽经压缩后打入蒸发器循环利用，分离后的浓缩液进入三效混流强制循环蒸发结晶系统。

[0009] 前述工艺中，软化后的废水进入MVR系统之前先按25g/t加入阻垢剂，按3-5g/t加入消泡剂；蒸发器中的蒸发温度为90℃。

[0010] 前述工艺中，MVR系统蒸发后的浓缩液在三效混流强制循环蒸发结晶系统进行蒸发结晶的过程为：浓缩液依次经过第二效、第一效、第三效强制循环蒸发结晶系统，结晶后产生的二次蒸汽循环回用于蒸发结晶系统中，结晶后的浓缩液和晶体颗粒排至晶浆离心机进行固液离心分离，分离后的母液返回原液池或连续进入循环蒸发结晶系统中继续蒸发结晶，第一效蒸发结晶后分离出硫酸钠结晶体，第三效蒸发结晶后分离出氯化钠结晶体，末效蒸发结晶后产生的二次蒸汽进入冷凝器中冷凝。

[0011] 前述工艺中，第一效、第二效、第三效强制循环蒸发结晶系统中的蒸发温度依次为100℃、80℃、55℃。

[0012] 前述MVR系统和三效混流强制循环蒸发结晶系统的工艺过程均通过可编程控制器PLC软件来控制，其输出、输入信号以及系统的操作均由配套的计算机完成。

[0013] 前述离心干燥包装系统采用离心机+流化床干燥机+包装机；空气加热后进入干燥机的进风温度为140～150℃。

[0014] 前述废水蒸干工艺所采用的装置系统为：包括依次串联的预处理软化系统、MVR系统、三效混流强制循环蒸发结晶系统和离心干燥包装系统；所述预处理软化系统包括硫酸钙沉淀及分离装置、烟道气除钙软化装置和陶瓷膜分离装置；MVR系统包括预热器、蒸发器、分离器、蒸汽压缩机和相应的泵、管道、阀门；三效混流强制循环蒸发结晶系统包括强制循环换热器、强制循环分离器和相应的泵、管道、阀门；离心干燥包装系统包括离心机、流化床干燥机和包装机。

[0015] 前述的废水蒸干装置系统还包括控制系统，其硬件采用施耐德QUANTUM系列，监控软件采用施耐德Vijeo Citect服务器版标准产品。

[0016] 前述三效混流强制循环蒸发结晶系统还包括晶浆离心机、结晶体收集器和强制蒸馏换热器。

[0017] 前述MVR系统还包括调节罐、缓冲罐和进料泵；所述预热器采用板式换热器；所述蒸发器为一效两体降膜蒸发器(这种蒸发器采用立式设计，占地面积比传统的多效蒸发器要小，结构紧凑，使用的钛材也比传统蒸发器要少，而且能保证蒸发器的蒸发效果和使用寿命)；所述分离器为一效两体降膜分离器。

[0018] 前述蒸发器的加热管及管板、分离器、结晶器均使用TA10材质，加热器、分离器和结晶器外带100mm保温层，外表面涂有防锈漆。所用加热器可以使蒸汽均匀地分布到每一根列管式加热管的外壁，使生蒸汽通过加热管与被加热物料充分地接触换热，整个加热器温度平衡，这是使蒸发器高效运行的最关键点。

[0019] 前述各分离器内及二次蒸汽出口设置有折流式、旋流式并连的曲折通道除雾装置。该装置有效地防止了泡沫夹带料液现象，大大降低了冷凝水中含低沸点有机物(COD)的量，延长了设备的使用寿命，可确保设备正常运行。

[0020] 前述蒸发器的加热室设有多个蒸汽进入通道，避免了高速蒸汽流对加热管的冲击；加热管和分离室及结晶器的内表面经镜面抛光处理过，无死角，使结晶体从溶液中容易析出并分离，更使得在连续或间歇工作时结晶体不易堵塞出料口，保证设备长期平稳运行。

[0021] 前述的蒸汽压缩机采用原装进口，并带原装进口的马达和变频器；其与物料接触部分采用TA10材质、DN30mm的钛管，管厚为1.2mm；以保证其足够的强度和换热效果。从降膜分离器出来的二次蒸汽通过蒸汽压缩机的压缩升温，再进入蒸发器加热物料，达到循环利用二次蒸汽的目的，从而也节省了能源。

[0022] 前述的泵采用254SMO、1.4529(UNS N08926)或AL-6XN材质；管道和阀门采用钛材质。所有的泵均配有备用泵，并带自动切换系统。如有泵不能正常工作时，系统可自动切换到备用泵上，保证系统的正常稳定连续运行。

[0023] 前述离心机采用立式离心机，流化床干燥机采用卧式耙散流化床干燥机，包装机为自动包装机。

[0024] 前述预处理软化系统的管道和阀门衬聚四氟乙烯，储罐和水池内衬玻璃鳞片。

[0025] 以下是本发明废水蒸干工艺的实验考察及验证过程：

[0026] (一)预处理软化系统

[0027] 进入废水蒸干系统的水源有两种：一种是脱硫废水，水质满足(DL/T 997-2006)《火电厂石灰石-石膏湿法脱硫废水水质控制指标》，主要指标如下表1；另一种是高浓度工业废水，主要指标如下表2。以上两种废水可以分别进入废水蒸干系统，也可以混合后进入。

[0028] 表1脱硫废水蒸干系统设计进水水质及水量

[0029]

[0030]

[0031] 表2高浓度工业废水蒸干系统设计进水水质及水量

[0032]

[0033] 表3预处理软化系统的进、出口水质

[0034]

[0035] 可见，经过软化处理后，废水中钙离子含量小于5ppm，镁离子含量小于1ppm，SS小于1ppm，进入蒸发系统的废水中成分主要为氯化钠和硫酸钠的混合盐，可基本杜绝系统在蒸发浓缩结晶过程中结垢情况的发生，确保系统清洗周期大于10个月。

[0036] (二)蒸发-结晶系统：蒸发阶段采用机械蒸汽再压缩循环蒸发(MVR)系统，结晶阶段采用三效混流强制循环蒸发结晶系统。

[0037] 进入MVR调节罐里的软化水再加入阻垢剂进一步防止软性脱硫盐水在换热管的2
结垢，调节罐设计为20m，有足够的水力停留时间以保证混合水液在调节罐里充分混合反应，然后通过除氧器分离二氧化碳和其他的不凝气，以保证换热器里充满蒸汽来进行换热，提高设备的换热效率。

[0038] 表4蒸发-结晶系统设计进水水质及水量

[0039]序号 项目 单位 参数
1 流量 m3/h 20
2 pH 6-8
3 温度 ℃ 30
4 SS mg/L ＜5
5 浊度 NTU
6 COD mg/L ＜5
7 铁 mg/L
8 Ca2+ mg/L ＜5

[0040] MVR系统蒸发了80％的水，该蒸发系统换热面积大，换热效率高，能耗低(压缩机的轴功率能耗只有20kWh/吨)，极大的降低了处理每吨水的能耗；且蒸发器采用立式设计，占地面积小。结晶阶段采用三效混流强制循环蒸发结晶器进行再蒸发及结晶，可最大限度的节能又可避免MVR蒸发系统对温升要求严格的缺点，保证整个系统的有效安全运行，且三效混流强制循环蒸发结晶工艺还可以实现硫酸钠和氯化钠的分别结晶分离，生成的硫酸钠可在预处理系统重复进行利用，同时氯化纳的纯度也得到提高，即使不进行结晶也可把浓缩的卤水作为氯碱化工原料进行销售，有利于提高副产品的附加值。

[0041] 工艺选择：根据软性脱硫盐水含盐沸点升高表以及对软性脱硫盐水蒸发实验沸点升高数据表：

[0042] 表5NaCl和Na2SO4单独溶液标准沸点升高表

[0043]

[0044] 表6软化后脱硫盐水蒸发实验沸点升高表

[0045]沸点升高 100℃ 101℃ 102℃ 103℃
软性脱硫盐水 2.8％ 4.4％ 7.3％ 24％

[0046] 根据以上两表的数据可知，在软性脱硫盐水溶液蒸发浓缩到7倍的时候，其沸点升高在3℃以内，为了能够降低设备成本和运行成本，整套蒸发浓缩设备采用一套MVR离心压缩机蒸发器和一套三效混流强制循环蒸发器串联使用。进料量为20000kg/h，整套设备的蒸发量为19350kg/h，结晶体质量为650kg/h，在MVR离心压缩机蒸发器的蒸发阶段，蒸发浓度从原液的3.25％蒸发浓缩到23％，其蒸发量为17.1吨/小时；在从23％蒸发到结晶阶段使用三效混流强制循环蒸发器来蒸发，其蒸发量为2.25吨/小时。

[0047] 在浓度为23％以前，其沸点升高为3℃以内，采用MVR离心压缩机降膜蒸发器来蒸发，其蒸发每吨水的能耗为20kWh/吨，其蒸发温度为90℃，二次蒸汽压缩后的温度为98℃。为了能够降低能耗，在降膜蒸发器采用了两个流程，每个流程的蒸发量如下表：

[0048] 表7MVR离心蒸发器蒸发量表

[0049]流程 蒸发温度 蒸发量
第一流程 90℃ 11500kg/h
第二流程 90℃ 5600kg/h

[0050] 降膜蒸发器具有换热效率高，蒸发量大；使粘度较大的料液容易流动蒸发，不容易结垢，浓缩时间短等优点。

[0051] 在三效混流强制循环蒸发器里，其鲜蒸汽的温度为120℃，从第一效进入，物料从第二效采用混流进料，每效的参数如下：

[0052] 表8三效混流强制循环蒸发器蒸发量表

[0053]效数 蒸发温度 蒸发量
第一效 100℃ 750kg/h
第二效 80℃ 750kg/h
第三效 55℃ 750kg/h

[0054] 表9三效混流强制循环蒸发器每效蒸发后无机盐含量理论值

[0055]效数 蒸发温度 NaCl溶解度(理论值) Na2SO4溶解度(理论值)
第一效 100℃ 28.12％ 29.8％
第二效 80℃ 27.54％ 30.41％
第三效 55℃ 27％ 31.03％

[0056] 表10NaCl和Na2SO4在水中的互溶度表

[0057]效数 蒸发温度 NaCl溶解度 Na2SO4溶解度
第一效 100℃ 28％ 0％
第二效 80℃ 16.6％ 10.3％
第三效 55℃ 26.9％ 0％

[0058] 为了分离Na2SO4和NaCl，考虑到Na2SO4和NaCl的溶解度特性，Na2SO4的溶解度随着温度的升高降低，NaCl的溶解度随着温度的升高基本保持不变，物料从第二效进入后经过第二效蒸发750kg/h水后，此时第二效的温度为80℃，NaCl的含量为19％，根据表9可知在80℃时，NaCl还没有达到27.54％的结晶浓度，所以在第二效里NaCl和Na2SO4处于共存状态；通过第一效蒸发750kg/h后，NaCl的含量为28％，Na2SO4的含量为19.3％，但根据表10可知，在温度为100℃的时候，如果NaCl的浓度超过28％的时候，Na2SO4的含量接近0％，所以在第一效的时候，Na2SO4能够全部结晶出来，达到了分离Na2SO4和NaCl的目标；再通过第三效蒸发750kg/h后，达到了NaCl的结晶浓度，从第三效里分离出较为纯净的NaCl。

[0059] 根据工程经验和查阅腐蚀手册的结果，含有高浓度的氯离子的溶液，在高液温的环境下对普通不锈钢具有很强的腐蚀性，为确保设备可以长期稳定地处于正常工作状态，在本套装置中，蒸发器的加热管及管板使用TA10材质，分离器使用TA10材质，结晶器使用TA10材质，加热器、分离器外带100mm保温层，外表面涂防锈漆。

[0060] 本发明蒸发-结晶系统的特点及优势：

[0061] 能耗低：本发明方案采用MVR离心压缩机蒸发器串联三效混流强制循环蒸发器，在MVR离心压缩机蒸发器中蒸发了17130kg/h的水，其压缩机的轴功率能耗只有20kWh/吨，极大的降低了处理每吨水的能耗。由于采用了离心压缩机，其噪音能够控制在85dba以内。NaCl和Na2SO4分离系统：为了更好的利用废液中的无机盐，达到对废液的资源化利用，本方案充分利用这两种盐溶解度在不同温度下的差别，在强制循环的第一效分离出Na2SO4，在第三效分离出NaCl。分离出来的240kg的Na2SO4再加入原液中以除去原液中的钙离子，从而降低处理运行成本，其分离出来的NaCl可以用作氯碱工业的原料。

[0062] 蒸馏水水质好：由于采用了低温(离心压缩机蒸发器的蒸发温度为90℃)，以及采用了相应的除沫技术，能够保证原液里的易挥发物质和易分解物质减少挥发和分解的可能性，防止大液滴从二次蒸汽出口飞溅出去。本装置采用的高效除沫器在各效分离器内及二次蒸汽出口设置了折流式、旋流式并连的曲折通道除雾装置。本装置有效的防止了泡沫夹带料液的现象，同时也大大降低了蒸发出冷凝水中含低沸点有机物(COD)的量，延长了设备的使用寿命，以确保设备正常运行。

[0063] 设备使用寿命长：MVR机械压缩机采用原装进口(包括压缩机、马达、变频器、泵等)；和物料接触部分使用TA10材质，DN30mm的钛管，管厚为1.2mm，保证其足够的强度和换热效果。本系统的泵均采用一开一备，带自动切换系统，如有泵不能工作，系统可自动切换到备用泵上，保证系统的正常稳定连续运行。

[0064] 成膜效果好：作为降膜蒸发器的关键技术-布膜器，是保证蒸发器能够正常连续工作的关键零配件，而本发明所用蒸发器中的布膜器，能够保证其液膜均匀，表面完全湿润，杜绝了因布膜器设计不合理而导致的换热管结垢现象。

[0065] 自动清洗系统：在进入蒸发器前，原液进行软化处理，使其原液里的钙离子浓度降到5ppm以下，再加上本系统实行低温、低温差蒸发，降低了设备结垢的可能性。但设备经过长期(10个月以上)的运行，不可避免的会有结垢现象出现，当出现结垢现象而导致设备蒸发能力下降时，可以使用本自动清洗系统，系统会根据设定的定期清洗时间从清洗液罐泵入清洗液，其清洗过程同蒸发过程一样，清洗后的清洗液泵入原液混合一起蒸发处理。

[0066] 传热效果好：将具有强化传热、防垢性能优良的降膜蒸发和强制循环蒸发的优势相结合，形成优势互补的浓缩方式。在结晶器中过饱和溶液进行热结晶，使固-液相得到快速地分离。本装置可实现强化传热，又能防止沸腾蒸发过程中加热管内壁面产生结垢。通过在加热系统中加设一套强制循环装置，使加热管中物料流速达≥2.0m/s，达到强化传热的目的，这样就使得传热效率得到较大提高，同时由于保持了管束中料液的高速流动，也防止了结晶的物料在加热管内壁附着，进而最大限度地阻止了结垢的产生。

[0067] 本发明MVR蒸发器方案和传统蒸发器能耗的对比：

[0068] 运行成本的计算根据以下数据：

[0069] 进料量：480吨/天，20吨/小时；

[0070] 蒸发量：464.4吨/天，19.35吨/小时；

[0071] 进料浓度：3.25％

[0072] 出料浓度：蒸发浓缩到结晶

[0073] 工作时间：5000小时/年

[0074] 电价：0.45RMB/KW/h

[0075] 水费：1.6RMB/吨

[0076] 蒸汽价：120RMB/吨

[0077]

[0078] 本发明蒸发-结晶系统的控制系统：

[0079] 整套系统的运作是通过PLC软件来控制的，所有的输出和输入信号，还有系统的操作都由配套的计算机完成。上位机操作系统采用的是性能优良的组态软件。现场控制系统采用具有强大处理能力和较大的存储空间的中小型PLC。上位机操作系统与现场控制系统是通过工业以太网TCP/IP协议，它是基于10/100Mbps以太网的开放网络技术，拥有广泛的厂商支持；能够简单方便的链接到第三方，具有更好的开放性、可靠性、经济性、先进性。

[0080] 整套控制系统由以下几部分组成：启动；转换；蒸发产品；清洗；停机。

[0081] 整套控制系统配有内置的安全操作系统以防止生产过程中对产品质量的损害和重要部件的损坏。其主要功能如下：

[0082] a)远程启动，运行预设定参数，达到稳定蒸发状态。

[0083] b)远程关机。

[0084] c)远程自动清洗系统、可以自动定时清洗、也可手动随时清洗。保持传热系数，提高生产率。

[0085] d)自动报警系统。

[0086] e)自动提示错误，帮助使用人员快速排错。

[0087] f)自动保护系统，比如说如果出现液位不停地升高，或不停地减低达到警戒线的时候，系统会自动进入保护状态。

[0088] g)压缩机保护系统，降低压缩机工作时的温度，保证压缩后的蒸汽温度恒定和压缩机长期稳定工作。

[0089] h)蒸发器压力控制系统，保证蒸发器压力的恒定，确保蒸发器温度的恒定，保证蒸发效果。

[0090] 综上所述，本发明蒸发-结晶工艺系统的优点如下：

[0091] (1)热效率高，节省能源，比能耗低，蒸发一吨水的能耗大约是传统蒸发器的1/6到1/5。

[0092] (2)低运行成本：由于能耗低，相应整个蒸发器运行成本也大大降低，只有传统蒸发器的1/3到1/2。

[0093] (3)温差小，不容易腐蚀换热管，也不容易结垢，对热敏性的物料具有很好的蒸发效果，可延长设备使用寿命。

[0094] (4)智能化，可以通过软件很容易地监控压缩机的各个运行参数，而且可以得出分析报告。

[0095] (5)整个压缩机接触物料的部分不含油，不会污染物料和冷凝水。

[0096] (三)离心干燥包装系统

[0097] 采用了制盐行业的离心、干燥和包装工艺：离心机+流化床干燥机+自动包装机。离心脱水后结晶盐含水率小于5％，流化床干燥后结晶盐含水率小于0.5％；本工艺流程简单，自动化程度高。

[0098] 1.针对物料的特性，采用分离干燥结合的脱水工艺和干燥设备；该干燥系统选用卧式耙散流化床干燥机，此干燥机具有以下突出优点：

[0099] (1)传热强度大，热效率高，每干燥处理一吨盐只需要100公斤蒸汽。

[0100] (2)可根据流化床内的温度变化调节加料量，进行连续生产。

[0101] (3)流化床内的物料干燥均匀，可达到较低的产品含水量，含水率小于0.5％。

[0102] (4)采用全封闭结构，避免物料与空气接触产生吸潮现象。

[0103] (5)系统采用多级除尘，提高产品得率，降低物料损耗。

[0104] 2.离心机的主要设计特点：

[0105]

[0106] 离心机部件：

[0107] 机器外壳：可选择全开式设计，便于完全介入到内部。

[0108] 盖板：全开式，平板状或半球形，液压启闭，可配锁定装置。有多种类型的密封装置(普通或充气式)可配。全景式视镜，配清洗喷头或清洗刷，可配照明灯。

[0109] 转鼓：侧壁可采取加强环设计，底部衬合金或为全合金。滤布或滤网安装于膨胀环或嵌缝绳上。

[0110] 3.包装机的主要设计特点：

[0111] 主要由物料进口、给料机构(闸门)、称量斗、夹袋机构、机架、吸风口、传感器、控制箱、输送和缝包机构等组成。

[0112] 包装机特点：称量精度高；包装速度快；操作简单；运行稳定、可靠；结构紧凑、便于安装；设计合理、便于维护。

[0113] 4.离心干燥包装系统工作原理

[0114] 经离心分离后的物料含水量约5％，落入皮带输送带上，送至干燥进料斗上。

[0115] 空气经蒸汽换热器加热后进入干燥机，进风温度约140～150℃。湿物料送至加料机(变频控制)中，均匀加入流化床第一室中(带机械耙散装置，防止物料结块)，与热空气充分接触，使物料快速升温，初步干燥。经过第一室后，物料达到松散的形状，保证了整个干燥过程的流化质量，并最终达到干燥要求，干燥后的结晶盐提升到储料仓。

[0116] 与物料接触过的废气，利用设备体积扩张原理，在干燥室内达到一定的沉降速度，使排出空气中的细粉含量降到最低。排出的废气由旋风分离器除尘后，经引风机引出至水幕除尘器除尘后放空。

[0117] 储料仓的物料由给料机构(气动闸门)加入称量斗，控制器收到传感器的重量信号后，按预先设定的程序值进行控制，开始时进行快速(快加、中加、慢加同时)给料；当重量≥(目标值-粗计量值)时，停止快加信号输出，进入中速(中加、慢加同时)给料；当重量≥(目标值-精计量值)时，停止中加信号输出，进入慢速(慢加)给料；当重量≥(目标值-过冲量值)时，停止慢加信号输出，给料门完全关闭，定值称量完成。夹袋信号输入后，称量斗卸料门自动开启，当重量≤零位设定值时，称量斗卸料门自动关闭，物料袋自动松开落入输送带上，被送到缝包机缝包之后进入下一工序，同时控制器进入下一控制循环。

[0118] 本发明废水蒸干系统的特点如下：

[0119] 1、低碳环保：利用烟道气中的CO2和水中的钙离子生成难溶盐碳酸钙沉淀，达到除钙软化目的并减排二氧化碳。

[0120] 2、物料循环：结晶产生的硫酸钠又可重新作为预处理的原料重复使用。结晶的工业氯化钠纯度大于98％，可以作为氯碱化工的原材料得到再利用，蒸发凝结水作为系统的自用水，MVR系统蒸发冷凝水含盐量小于20ppm，简单处理后可作为锅炉补给水。

[0121] 3、节能：蒸发浓缩系统采用MVR系统，通过使用负压降膜一效两体大蒸发面积的蒸发器，最大程度的节约电耗，热效率高，节省能源，比能耗低，蒸发一吨水的能耗约是传统三效蒸发的1/5；负运行成本大大降低，并不容易腐蚀换热管，也不容易结垢，延长设备使用寿命。

[0122] 4、不结垢低腐蚀：由于采用软化预处理和阻垢剂防结垢，可基本实现系统不结垢；MVR系统的针对性设计可保证蒸发温差小，安全性高，同时材质的保证和三效混流强制循环蒸发技术的使用也极大降低了设备的腐蚀。

[0123] 5、经过中小试大量的试验，加之发明人丰富的电力行业设计经验，使得此系统具有高安全性和可靠性。

[0124] 6、系统布局合理，便于操作检修。

[0125] 7、自动化程度高，全过程基本实现无人值守。

[0126] 与现有技术相比，本发明采用预处理软化+机械蒸汽再压缩循环蒸发+三效混流强制循环蒸发结晶+离心干燥包装工艺对废水进行软化、蒸发、结晶、干燥包装后，无须向地面水域排放废水，废水最终以蒸汽的形式排出，或以污泥等形式封闭、填埋处理，可实现废水零排放的目的；而且该工艺系统低碳环保，物料可得到循环利用，热效率高，能耗低，节省能源，大大降低了运行成本，温差小，不易腐蚀管路，也不易结垢，设备使用寿命长。

附图说明

[0127] 图1是本发明的一种工艺流程框图；

[0128] 图2是本发明的一种装置系统结构示意图。

[0129] 附图中的标号为：1-预热器，2-蒸发器，3-分离器，4-蒸汽压缩机，5-三效强制循环换热器，6-三效强制循环分离器，7-二效强制循环换热器，8-二效强制循环分离器，9-一效强制循环换热器，10-一效强制循环分离器，11-氯化钠结晶体收集器，12-硫酸钠结晶体收集器，13-冷凝器，14-调节罐，15-缓冲罐，16-进料泵，17-板式换热器，18-一效两体降膜蒸发器，19-一效两体降膜分离器，20-三效晶浆离心机，21-一效晶浆离心机，22-强制蒸馏换热器，23-硫酸钙沉淀及分离装置，24-烟道气除钙软化装置，25-陶瓷膜分离装置，26-离心机，27-流化床干燥机，28-包装机；＝＝代表冷凝水管路；-代表蒸汽管路。

具体实施方式

[0130] 本发明的实施例1：废水蒸干工艺(参见图1)：待处理废水先进入预处理软化系统，用芒硝-石灰-烟道气法进行软化处理(具体的药剂耗用参数见下表11)，除去易结垢阳离子，然后储存在调节罐中，由泵打入缓冲罐，向缓冲罐里加入阻垢剂和消泡剂，阻垢剂添加量为25g/t，消泡剂添加量为3g/t；废水从缓冲罐出来，由进料泵打入MVR系统的预热器1(优选板式换热器)，与蒸发器2和强制循环蒸发结晶系统出来的蒸汽冷凝液进行热交换；废水预热后，再进入蒸发器2，首先打入鲜蒸汽对废水进行预蒸发约100～200分钟，达到蒸发温度90℃(降低蒸发温度能够大量抑制结垢的可能性，降低蒸发器由于结垢堵管的可能性)；初始蒸发时，废水在换热室内以降膜的方式进行蒸发，产生二次蒸汽和浓缩液；浓缩液和二次蒸汽进入分离器3进行汽液分离，分离出来的二次蒸汽经蒸汽压缩机4压缩后，温度升高到98℃左右，再打入蒸发器2循环利用，换热后蒸汽冷凝成水由蒸馏水泵排出；分离后的浓缩液进入三效混流强制循环蒸发结晶系统，以混流蒸发方式进行蒸发结晶，浓缩液依次经过第二效、第一效、第三效强制循环蒸发结晶系统，蒸发温度分别为80℃、100℃、55℃，结晶后产生的二次蒸汽循环回用于蒸发结晶系统中，结晶后的浓缩液和晶体颗粒排至晶浆离心机进行固液离心分离，分离后的母液返回原液池或连续进入循环蒸发结晶系统中继续蒸发结晶，第一效蒸发结晶后分离出硫酸钠结晶体，第三效蒸发结晶后分离出氯化钠结晶体；末效蒸发结晶后产生的二次蒸汽进入冷凝器13中冷凝；分离出的硫酸钠结晶体和氯化钠结晶体进入离心干燥包装系统，经离心机26离心脱水，流化床干燥机27干燥后进入包装机28进行称量包装，干燥机的进风温度为140～150℃。其中MVR系统和三效混流强制循环蒸发结晶系统的工艺过程均通过可编程控制器PLC软件来控制，其输出、输入信号以及系统的操作均由配套的计算机完成。

[0131] 表11预处理软化系统药剂耗用参数表

[0132]

[0133] 上述工艺可采用的废水蒸干装置系统(参见图2)：包括依次串联的预处理软化系统、机械蒸汽再压缩循环蒸发(MVR)系统、三效混流强制循环蒸发结晶系统和离心干燥包装系统以及相应的控制系统；预处理软化系统包括硫酸钙沉淀及分离装置23、烟道气除钙软化装置24和陶瓷膜分离装置25；MVR系统包括经泵、管道、阀门依次相连接的调节罐14、缓冲罐15、进料泵16、板式换热器17、一效两体降膜蒸发器18、一效两体降膜分离器19和蒸汽压缩机4，蒸汽压缩机4还通过管道与一效两体降膜蒸发器18连接；三效混流强制循环蒸发结晶系统包括经泵、管道、阀门相连接的二效强制循环换热器7、二效强制循环分离器8、一效强制循环换热器9、一效强制循环分离器10、三效强制循环换热器5、三效强制循环分离器6和三效晶浆离心机20、氯化钠结晶体收集器11、一效晶浆离心机21、硫酸钠结晶体收集器12以及强制蒸馏换热器22；离心干燥包装系统包括立式离心机26、卧式耙散流化床干燥机27和自动包装机28。

[0134] 前述控制系统的硬件采用施耐德QUANTUM系列，监控软件采用施耐德Vijeo Citect服务器版标准产品。前述预处理软化系统的管道和阀门衬聚四氟乙烯，储罐和水池内衬玻璃鳞片。前述蒸汽压缩机采用原装进口，并带原装进口的马达和变频器；其与物料接触部分采用TA10材质、DN30mm的钛管，管厚为1.2mm。所述的泵采用254SMO材质，管道和阀门采用钛材质；且所有的泵均配有备用泵，并带自动切换系统。前述蒸发器的加热管及管板、分离器、结晶器均使用TA10材质，加热器、分离器和结晶器外带100mm保温层，外表面涂有防锈漆。各分离器内及二次蒸汽出口设置有折流式、旋流式并连的曲折通道除雾装置。蒸发器的加热室设有多个蒸汽进入通道。加热管和分离室及结晶器的内表面经镜面抛光处理过，无死角。

[0135] 前述设备的主要工作技术参数为：

[0136] (1)MVR离心压缩机蒸发器技术参数

[0137]

[0138]

[0139] (2)三效混流强制循环蒸发器技术参数

[0140]

[0141]

[0142] 采用该废水蒸干系统，蒸发器冷凝水的出水水质为：

[0143]

[0144] 结晶器初级冷凝液水质为：

[0145]

[0146] MVR蒸发浓缩液水质为：

[0147]

[0148] 结晶干燥后的氯化钠质量指标为：

[0149]序号 项目 单位 指标
1 NaCL ％ ≥98
2 Na2SO4 ％ ＜0.5
3 H2O ％ ＜0.5
4 其它 ％ ＜1

[0150] 本发明的实施例2：废水蒸干工艺(参见图1)：待处理废水先进入预处理软化系统，用芒硝-石灰-烟道气法进行软化处理，除去易结垢阳离子，然后按25g/t加入阻垢剂，按4g/t加入消泡剂后，打入MVR系统的预热器1进行预热，再进入蒸发器2，打入鲜蒸汽对废水进行预蒸发，产生的浓缩液和二次蒸汽进入分离器3进行汽液分离，分离出来的二次蒸汽经蒸汽压缩机4压缩后打入蒸发器2循环利用；分离后的浓缩液进入三效强制循环蒸发结晶系统以混流蒸发方式进行蒸发结晶，浓缩液依次经过第二效、第一效、第三效强制循环蒸发结晶系统，结晶后产生的二次蒸汽循环回用于蒸发结晶系统中，结晶后的浓缩液和晶体颗粒排至晶浆离心机进行固液离心分离，分离后的母液返回原液池或连续进入循环蒸发结晶系统中继续蒸发结晶，第一效蒸发结晶后分离出硫酸钠结晶体，第三效蒸发结晶后分离出氯化钠结晶体；末效蒸发结晶后产生的二次蒸汽进入冷凝器13中冷凝；分离出的硫酸钠结晶体和氯化钠结晶体进入离心干燥包装系统，经离心机26离心脱水，流化床干燥机27干燥后进入包装机28进行称量包装。

[0151] 上述工艺可采用的废水蒸干装置系统：包括依次串联的预处理软化系统、机械蒸汽再压缩循环蒸发(MVR)系统、三效混流强制循环蒸发结晶系统和离心干燥包装系统以及相应的控制系统；预处理软化系统包括硫酸钙沉淀及分离装置23、烟道气除钙软化装置24和陶瓷膜分离装置25；MVR系统包括经泵、管道、阀门依次相连接的预热器1、蒸发器2、分离器3和蒸汽压缩机4，蒸汽压缩机4还通过管道与蒸发器2连接；三效混流强制循环蒸发结晶系统包括经泵、管道、阀门相连接的(二效、一效、三效)强制循环换热器、(二效、一效、三效)强制循环分离器、(三效、一效)晶浆离心机、(氯化钠、硫酸钠)结晶体收集器和强制蒸馏换热器22；离心干燥包装系统包括离心机26、流化床干燥机27和包装机28。