【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及資源利用，尤其是涉及一種預(yù)熱防垢系統(tǒng)及方法，尤其涉及一種循環(huán)晶種的連續(xù)預(yù)熱防垢系統(tǒng)及方法。
技術(shù)介紹
1、硫酸鈣型廢水和鹵水的資源利用過程中，水中的鈣離子(ca2+)與其他離子如碳酸根(co32-)或硫酸根(so42-)結(jié)合，形成難溶性的鈣鹽，尤其在高溫?zé)岱ㄌ幚砉に囍校捎谶@類鈣鹽具有逆溶解度性質(zhì)，極易在換熱面沉積結(jié)垢。垢層的生長導(dǎo)致?lián)Q熱效率降低、生產(chǎn)效率下降、設(shè)備維護(hù)成本增加以及設(shè)備壽命縮短。
2、在處理這類水樣時，一般可使用特殊除垢劑、定期檢查和酸洗、機(jī)械清洗等方法緩解換熱器內(nèi)結(jié)垢問題。與上述方法相比，晶種法防垢法利用硫酸鈣優(yōu)先在晶種上沉積的特點(diǎn)，減緩和抑制在換熱面上的結(jié)垢，無需投加軟化藥劑即可實(shí)現(xiàn)連續(xù)運(yùn)行，避免了軟化藥劑產(chǎn)生的污泥，大大降低了處理費(fèi)用。但在制鹽和工業(yè)含鹽廢水處理中，由于硫酸鈣在換熱面上的結(jié)垢規(guī)律不清晰，導(dǎo)致在某些條件下晶種法的防垢效果并不明顯。
3、現(xiàn)有技術(shù)更多關(guān)注通過優(yōu)化設(shè)備結(jié)構(gòu)、利用超聲等外場、添加阻垢劑等手段解決預(yù)熱工序中換熱器結(jié)垢問題。與此同時，相比于預(yù)熱系統(tǒng)而言，現(xiàn)有技術(shù)中蒸發(fā)濃縮段換熱設(shè)備防垢問題被更多關(guān)注，如專利cn202110414610.6、202010093046.8、201920169181.9和202110915768.1等，均通過在蒸發(fā)階段向蒸發(fā)器內(nèi)添加石膏晶種，實(shí)現(xiàn)脫硫廢水蒸發(fā)換熱器防垢。研究表明，換熱面溫度、單位時間內(nèi)硫酸鈣析出速率、水樣組成和基礎(chǔ)物性的改變，都會影響晶種添加條件，因此上述技術(shù)中提出的晶種添加量仍需要進(jìn)一步依據(jù)操作條件進(jìn)行調(diào)
4、與蒸發(fā)段換熱器不同，預(yù)熱工段的料液升溫溫差較大，換熱界面溫差和固體顆粒在換熱面上的物理粘附是導(dǎo)致預(yù)熱系統(tǒng)中換熱界面結(jié)垢的主要原因。一方面，預(yù)熱段一般采用多級預(yù)熱，將料液升溫至50～110℃，由于難溶性鈣鹽(如caso4、caco3)的逆溶解度性質(zhì)，溫度較高的換熱面為這類鈣鹽提供了優(yōu)越的成核和生長位點(diǎn)。另一方面，當(dāng)管內(nèi)流速較低時，待加熱物料中懸浮固體顆粒易在換熱面發(fā)生沉降和粘附，從而導(dǎo)致?lián)Q熱面結(jié)疤和加重結(jié)垢。專利cn201810995127.x在鹵水預(yù)熱工段添加naoh將鹵水調(diào)制為堿性后，采用段板式換熱器對鹵水進(jìn)行兩級預(yù)熱，仍然需要通過流道切換和定期拆洗去除預(yù)熱器換熱面上的硫酸鈣垢層，保證換熱效應(yīng)，頻繁的拆洗和切換增加了生產(chǎn)操作工作量和復(fù)雜程度。
5、因此，針對脫硫廢水及其水質(zhì)類似的硫酸鈣型鹵水的預(yù)熱系統(tǒng)結(jié)垢問題，亟需提出一種循環(huán)晶種的連續(xù)換熱防垢工藝及系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)預(yù)熱系統(tǒng)的長期穩(wěn)定運(yùn)行，為預(yù)熱器結(jié)垢問題提供解決方法。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)的目的在于提供一種預(yù)熱防垢系統(tǒng)及方法，該系統(tǒng)能夠解決預(yù)熱系統(tǒng)在預(yù)熱處理過程中出現(xiàn)的結(jié)垢問題，實(shí)現(xiàn)預(yù)熱系統(tǒng)的長期穩(wěn)定運(yùn)行。
2、本專利技術(shù)的第一方面，提供一種預(yù)熱防垢系統(tǒng)，包括：預(yù)熱系統(tǒng)、晶種捕捉器、循環(huán)泵和后續(xù)處理系統(tǒng)；所述預(yù)熱系統(tǒng)、晶種捕捉器和循環(huán)泵通過管道依次連接形成循環(huán)回路；所述后續(xù)處理系統(tǒng)的進(jìn)口連接晶種捕捉器，所述后續(xù)處理系統(tǒng)的出口連接于晶種捕捉器與循環(huán)泵之間的管道上。
3、本專利技術(shù)中，晶種捕捉器利用不同粒徑顆粒沉降速率的差異，通過管路擴(kuò)徑和設(shè)置套管的方式捕捉收集大顆粒石膏顆粒，當(dāng)物料流經(jīng)擴(kuò)口處，由于截面積變大，物料流速減慢，大顆粒石膏顆粒由于重力優(yōu)勢發(fā)生沉降，作為晶種隨循環(huán)晶漿由套管出口排出，由循環(huán)泵返回至預(yù)熱系統(tǒng)前端與待加熱物料混合，實(shí)現(xiàn)晶種循環(huán)，而小顆粒則隨高溫料液進(jìn)入后續(xù)處理系統(tǒng)。
4、優(yōu)選的，所述晶種捕捉器設(shè)置有進(jìn)口、第一出口和第二出口；所述晶種捕捉器的進(jìn)口連接預(yù)熱系統(tǒng)的出口，所述晶種捕捉器的第一出口連接循環(huán)泵的進(jìn)口，所述晶種捕捉器的第二出口連接后續(xù)處理系統(tǒng)的進(jìn)口。
5、優(yōu)選的，所述后續(xù)處理系統(tǒng)為蒸發(fā)濃縮系統(tǒng)，所述蒸發(fā)濃縮系統(tǒng)設(shè)置有進(jìn)口、第一出口和第二出口；所述蒸發(fā)濃縮系統(tǒng)的進(jìn)口連接晶種捕捉器的第二出口，所述蒸發(fā)濃縮系統(tǒng)的第一出口連接于晶種捕捉器與循環(huán)泵之間的管道上，所述蒸發(fā)濃縮系統(tǒng)的第二出口連接物料輸出管道。
6、優(yōu)選的，所述預(yù)熱系統(tǒng)的進(jìn)口連接物料輸入管道，所述循環(huán)泵的出口連接物料輸入管道。
7、優(yōu)選的，所述預(yù)熱系統(tǒng)包括：依次串連的若干個預(yù)熱器，其中，第一個預(yù)熱器的進(jìn)口連接物料輸入管道，最后一個預(yù)熱器的出口連接晶種捕捉器的進(jìn)口。
8、本專利技術(shù)的第二方面，提供一種預(yù)熱防垢方法，采用上述的預(yù)熱防垢系統(tǒng)，包括如下步驟：
9、s1、液體物料進(jìn)入預(yù)熱系統(tǒng)加熱后得到高溫料液；
10、s2、高溫料液進(jìn)入晶種捕捉器中進(jìn)行粒度分級，篩選出含有大顆粒物的循環(huán)晶漿進(jìn)入循環(huán)回路，剩余小顆粒物隨高溫料液進(jìn)入后續(xù)處理系統(tǒng)；
11、s3、含有小顆粒物的高溫料液經(jīng)后續(xù)處理系統(tǒng)處理后得到補(bǔ)充晶漿，補(bǔ)充晶漿進(jìn)入循環(huán)回路與循環(huán)晶漿混合；
12、s4、混合后的晶漿經(jīng)循環(huán)泵輸送回預(yù)熱系統(tǒng)前端的管道中，與液體物料混合進(jìn)入預(yù)熱系統(tǒng)。
13、優(yōu)選的，步驟s1中，所述液體物料包括：硫酸鈣型廢水或硫酸鈣型鹵水中的一種或多種，所述液體物料的黏度為1.01～2.50mpa·s，更高黏度的液體物料預(yù)熱過程易導(dǎo)致顆粒在換熱面上粘附并沉積結(jié)垢，水樣中因懸浮固含量而導(dǎo)致的黏度超過本專利技術(shù)所述黏度范圍的，尤其建議先采用沉降的方式對水樣進(jìn)行預(yù)處理后再采用本專利技術(shù)所述方法處理可緩解結(jié)垢問題。
14、優(yōu)選的，步驟s2中，所述大顆粒物的粒徑大于或等于50μm，所述小顆粒物粒徑小于50μm。
15、優(yōu)選的，步驟s3中，補(bǔ)充晶漿石膏固含量控制在20％-50％，補(bǔ)充晶漿中顆粒物的粒徑大于或等于50μm。
16、優(yōu)選的，步驟s4中，混合后的晶漿與液體物料混合進(jìn)入預(yù)熱系統(tǒng)，依據(jù)預(yù)熱系統(tǒng)熱源溫度及不同溫度換熱面結(jié)垢差異性，通過調(diào)節(jié)循環(huán)晶漿和補(bǔ)充晶漿流量，控制預(yù)熱系統(tǒng)中石膏晶種固含量(質(zhì)量百分?jǐn)?shù))滿足以下條件，實(shí)現(xiàn)預(yù)熱系統(tǒng)長期穩(wěn)定運(yùn)行，超過3個月不結(jié)垢：
17、預(yù)熱系統(tǒng)中熱源溫度大于或等于80℃時，石膏晶種固含量控制在1.5％～3％；
18、預(yù)熱系統(tǒng)中熱源溫度小于80℃時，石膏晶種固含量控制在1％～10％。
19、本專利技術(shù)具有如下有益效果：
20、(1)本專利技術(shù)通過預(yù)熱后高溫料液的循環(huán)，不僅實(shí)現(xiàn)預(yù)熱系統(tǒng)石膏晶種循環(huán)，同時利用高溫料液循環(huán)增大了預(yù)熱系統(tǒng)內(nèi)物料流速，抑制了小顆粒在預(yù)熱系統(tǒng)內(nèi)的粘附和沉積。
21、(2)本專利技術(shù)利用后續(xù)處理系統(tǒng)自身產(chǎn)生的石膏晶漿進(jìn)行補(bǔ)充，可保證預(yù)熱系統(tǒng)晶種含量穩(wěn)定，系統(tǒng)本身析出的石膏晶種顆粒表面性質(zhì)與液相中溶質(zhì)具有更高的一致性，可獲得更好的防垢效果。
22、(3)本專利技術(shù)通過設(shè)置晶種捕捉器和控制晶漿內(nèi)顆粒物的粒度分布，實(shí)現(xiàn)預(yù)熱器系統(tǒng)石膏晶種粒度分級，減少小顆粒固體占比，從而從根本上減緩小顆粒在換熱面沉積，降低換熱面結(jié)垢風(fēng)險。
本文檔來自技高網(wǎng)...【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種預(yù)熱防垢系統(tǒng)，其特征在于，包括：預(yù)熱系統(tǒng)、晶種捕捉器、循環(huán)泵和后續(xù)處理系統(tǒng)；所述預(yù)熱系統(tǒng)、晶種捕捉器和循環(huán)泵通過管道依次連接形成循環(huán)回路；所述后續(xù)處理系統(tǒng)的進(jìn)口連接晶種捕捉器，所述后續(xù)處理系統(tǒng)的出口連接于晶種捕捉器與循環(huán)泵之間的管道上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)熱防垢系統(tǒng)，其特征在于，所述晶種捕捉器設(shè)置有進(jìn)口、第一出口和第二出口；所述晶種捕捉器的進(jìn)口連接預(yù)熱系統(tǒng)的出口，所述晶種捕捉器的第一出口連接循環(huán)泵的進(jìn)口，所述晶種捕捉器的第二出口連接后續(xù)處理系統(tǒng)的進(jìn)口。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的預(yù)熱防垢系統(tǒng)，其特征在于，所述后續(xù)處理系統(tǒng)為蒸發(fā)濃縮系統(tǒng)，所述蒸發(fā)濃縮系統(tǒng)設(shè)置有進(jìn)口、第一出口和第二出口；所述蒸發(fā)濃縮系統(tǒng)的進(jìn)口連接晶種捕捉器的第二出口，所述蒸發(fā)濃縮系統(tǒng)的第一出口連接于晶種捕捉器與循環(huán)泵之間的管道上，所述蒸發(fā)濃縮系統(tǒng)的第二出口連接物料輸出管道。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)熱防垢系統(tǒng)，其特征在于，所述預(yù)熱系統(tǒng)的進(jìn)口連接物料輸入管道，所述循環(huán)泵的出口連接物料輸入管道。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)熱防垢系統(tǒng)，其特征在于，所述預(yù)熱系統(tǒng)
6.一種預(yù)熱防垢方法，其特征在于，采用權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的預(yù)熱防垢系統(tǒng)，包括如下步驟：
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的預(yù)熱防垢方法，其特征在于，步驟S1中，所述液體物料包括：硫酸鈣型廢水或硫酸鈣型鹵水中的一種或多種，所述液體物料的黏度為1.01～2.50mPa·s。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的預(yù)熱防垢方法，其特征在于，步驟S2中，所述大顆粒物的粒徑大于或等于50μm。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的預(yù)熱防垢方法，其特征在于，步驟S3中，補(bǔ)充晶漿石膏固含量控制在20％-50％，補(bǔ)充晶漿中顆粒物的粒徑大于或等于50μm。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的預(yù)熱防垢方法，其特征在于，步驟S4中，混合后的晶漿與液體物料混合進(jìn)入預(yù)熱系統(tǒng)，預(yù)熱系統(tǒng)中熱源溫度大于或等于80℃時，石膏晶種固含量控制在1.5％～3％，預(yù)熱系統(tǒng)中熱源溫度小于80℃時，石膏晶種固含量控制在1％～10％。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種預(yù)熱防垢系統(tǒng)，其特征在于，包括：預(yù)熱系統(tǒng)、晶種捕捉器、循環(huán)泵和后續(xù)處理系統(tǒng)；所述預(yù)熱系統(tǒng)、晶種捕捉器和循環(huán)泵通過管道依次連接形成循環(huán)回路；所述后續(xù)處理系統(tǒng)的進(jìn)口連接晶種捕捉器，所述后續(xù)處理系統(tǒng)的出口連接于晶種捕捉器與循環(huán)泵之間的管道上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)熱防垢系統(tǒng)，其特征在于，所述晶種捕捉器設(shè)置有進(jìn)口、第一出口和第二出口；所述晶種捕捉器的進(jìn)口連接預(yù)熱系統(tǒng)的出口，所述晶種捕捉器的第一出口連接循環(huán)泵的進(jìn)口，所述晶種捕捉器的第二出口連接后續(xù)處理系統(tǒng)的進(jìn)口。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的預(yù)熱防垢系統(tǒng)，其特征在于，所述后續(xù)處理系統(tǒng)為蒸發(fā)濃縮系統(tǒng)，所述蒸發(fā)濃縮系統(tǒng)設(shè)置有進(jìn)口、第一出口和第二出口；所述蒸發(fā)濃縮系統(tǒng)的進(jìn)口連接晶種捕捉器的第二出口，所述蒸發(fā)濃縮系統(tǒng)的第一出口連接于晶種捕捉器與循環(huán)泵之間的管道上，所述蒸發(fā)濃縮系統(tǒng)的第二出口連接物料輸出管道。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)熱防垢系統(tǒng)，其特征在于，所述預(yù)熱系統(tǒng)的進(jìn)口連接物料輸入管道，所述循環(huán)泵的出口連接物料輸入管道。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)熱防垢系...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：陳海杰，麻曉越，魏新，王雙嫻，汪作勝，張靖宜，王彥飛，楊靜，孫聰聰，
申請(專利權(quán))人：大唐環(huán)境產(chǎn)業(yè)集團(tuán)股份有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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