结晶盐负压蒸发原理,浓盐水蒸发结晶工艺流程图

首页 > 经验 > 作者:YD1662022-11-04 01:12:41

MED法最早应用于海水淡化,近年来不断发展,已广泛应用于果汁浓缩、造纸业和废碱液回收等,淡水生产能力可达40000 m³/d。Dahdah T H 等基于上层建筑的概念提出低温多效蒸馏-热蒸汽压缩(MED-TVC)作为传统 MED 的一种改进,并利用 MED 装置内发生的闪蒸过程,确定了系统的最佳方案及最优运行条件;经过案例验证,该系统结构节省了成本,适用于海水淡化工厂和具有海水淡化系统的电厂,并扩展至混合热力脱盐装置,在热电联产中展示了显著的优越性。

3、机械蒸汽再压缩蒸发

作为20 世纪90 年代末开发出来的新型高效节能蒸发技术,机械蒸汽再压缩蒸发(MVR)又可称为热泵技术,其基本原理是将蒸发器中原本需要用冷却水冷凝的二次蒸汽,经压缩风机提高其压力和饱和温度,增加其热焓,然后再送入蒸发器加热室作为热源加热料液,其基本原理如图4所示。大多数MVR装置生产能力约500m³/d,同传统MED 相比,二次蒸汽的潜热得到了充分利用,节能50%。

结晶盐负压蒸发原理,浓盐水蒸发结晶工艺流程图(5)

我国MVR技术的相关研究虽起步较晚,但已成为国家重点推广的节能环保技术之一,在浓缩制盐、化工污水处理、食品工业、制药(维生素等)、废水处理(含盐废水、含重金属废水等)等领域商业化应用运行良好。毛彦霞进行了内置式 MVR中试装置处理不同含盐量的单污染物模拟废水、模拟RO浓水和模拟脱硫废水的试验研究,发现其处理1t原水、RO浓水原水、脱硫废水原水的平均能耗分别为 23.3、23.0、23.5 kW·h,最高水回收率达91.2%,证明该装置基本可行。为了尽早实现 MVR技术在高盐有机废水零排放领域的推广与应用,我国科研人员还需在 MVR 设备国产化和操作条件优化等方面深入开展研究工作,以降低设备成本。

4、喷雾蒸发

喷雾蒸发(SED)是近期发展起来的一项新的非常规强化蒸发脱盐技术,属于增湿-除湿技术的一种,其原理是依据双流体雾化原理使浓盐水在热空气中雾化并迅速蒸发,在相变过程中实现固液分离。SED可充分利用废热废气,水回收率高达90%以上,可直接形成盐晶,实现零排放。闪蒸是喷雾蒸发的常见蒸发形式。赵子竞通过进行液滴蒸发零维模型的MATLAB模拟、Fluent 离散相三维模型仿真及相关实验验证,得出当空气初始温度为90℃、喷雾温度为20℃、气液体积比为45000时,直径为0.1mm的雾滴在 1.29s内完全蒸发,实现了零排放,此时空气相对湿度为78%,而当气液体积比降至40000、液滴直径降至0.0367mm时达到气液平衡,空气处于饱和状态。此外,某大学设计的喷雾蒸发技术设备可以把146790mg/L的高质 量浓度盐水浓缩为351880mg/L,技术性能稳定。

SED法在食品、化工等领域应用广泛,但在废水处理中应用较少。在国内,蒸发塘利用机械SED技术,大大增加了蒸发速度,减小了蒸发塘面积。燃煤电厂针对湿法脱硫废水的特点,通常结合炉后烟风系统配置,基于喷雾干燥原理,利用锅炉尾部烟气余热使烟道内脱硫废水迅速完成喷雾蒸发,溶解物迅速结晶并被除尘器捕集,实现脱硫废水的近零排放。SED 法与传统的 RO、MSF、MED 等方法联合运用,可以大大增加高盐废水的浓缩率,提高整个脱盐系统的综合经济效益。

5、蒸发法技术比较

MED、MSF、MVR、SED 几种主要蒸发法在节能性、环保性、经济性及规模和预处理要求方面的比较见表1。相比MSF、MED和MVR 等常规的含盐废水处理方法,SED具有装置操作灵活、预处理简单、不易结垢及环保性良好等优点,适于处理较高盐度含盐废水,且脱盐效率高,盐分甚至可以完全结晶,经济性好、节能效果显著,能克服常规处理方法的缺点,具有较大的研究价值。但是,含盐废水的复杂性使得单一技术难以实现对含盐废水的高效节能处理,因此,技术集成优化是火电厂含盐废水处理技术发展的重要趋势。

结晶盐负压蒸发原理,浓盐水蒸发结晶工艺流程图(6)

二、蒸发结晶技术及应用案例

1、蒸发结晶技术

蒸发结晶技术路线一般为“预处理单元” “减量浓缩单元” “蒸发结晶单元”,废水必须经相应预处理再送入蒸发结晶单元,若直接采用蒸发的方法处理,势必会消耗大量蒸汽和电力。蒸发结晶单元是整个脱硫废水零排放系统的关键,主要包括前面所述各种蒸发法及喷雾干燥/结晶等,其本质均为通过末端废水的物理性蒸发实现盐与水的分离。

图5给出了8个利用蒸发结晶技术实现零排放的较常用工艺,即:预处理 MVC 浓缩 MVC 结晶、预处理 多级预热 多效蒸发(MED) 结晶、预处理 高压反渗透 MVC 蒸发 MVC 结晶、预处理 膜浓缩 正渗透 机械蒸发(MVC)结晶、预处理 MVC 蒸发 三效混流强制循环蒸发结晶、预处理 MED 结晶、Na2CO3 软化 多效立管降膜蒸发 结晶、卧管喷淋薄膜蒸发 结晶

结晶盐负压蒸发原理,浓盐水蒸发结晶工艺流程图(7)

蒸发结晶技术是一种有效的脱盐技术,但其投资及运行成本较高,综合考虑经济性和环保要求,在现场开展中试工作,确定合适的蒸发结晶废水零排放技术应为今后火电厂废水处理的重中之重。

2、蒸发结晶技术应用案例

目前国内已有十几家火电厂运用不同的蒸发结晶技术实现了含盐废水零排放,典型案例及应用效果见表2。由表2可知,这几家电厂采用的末端蒸发结晶技术为多效强制循环蒸发结晶或机械蒸汽再压缩蒸发结晶,虽然从不同程度上实现了零排放,但仍存在经济投资大、结晶盐是杂盐等问题。因此,寻找能够商业化应用的火电厂含盐废水零排放普适技术成为火电厂当前急需解决的首要问题。

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