一种用于过热印染废水的余热梯级回收及蒸汽发生系统的制作方法

本公开涉及工业水处理及热回收领域，尤其涉及一种用于过热印染废水的余热梯级回收及蒸汽发生系统。

背景技术：

1、印染行业作为我国支柱产业之一，在生产过程中需消耗大量热源蒸汽制备热水，以供染机使用，同时也伴随着大量高温印染废水的余热浪费。据统计加工每吨产品需要消耗约6吨蒸汽，同时产生300～350m3不同温度的印染废水，占据工业废水总量的35％。在“双碳”目标的背景下，印染和纺织行业迫切需要采取节能减排措施。

2、同时，纺织印染行业需要消耗大量蒸汽，无论是染色、烘干、浆纱还是匹染，都需要大量的蒸汽。印染厂过去通常采用电厂管道蒸汽或传统锅炉的方式供应蒸汽，此外，大多数印染企业对蒸汽的管理相对粗放，尤其是在一些中、小型企业中，普遍缺乏科学的能源管理制度，在印染过程中，由于染色机在高压下染整，部分染色操作温度下排放的废水温度高于100℃甚至可达130℃，这部分高温废水与其他工艺排出的印染废水混合排入污水池，静滞降温后再进行污水处理，不仅容易对周围环境造成热污染，还白白浪费掉了这部分高温印染废水的余热，严重浪费能源。

3、回收过热印染废水中的余热用于生产蒸汽是解决印染行业中高温废水处理和蒸汽供应的有效途径，现有技术无法合理地利用余热来驱动蒸汽的产生。

技术实现思路

1、有鉴于此，本公开旨在提供一种用于过热印染废水的余热梯级回收及蒸汽发生系统，以解决现有技术中无法合理地利用余热来驱动蒸汽的产生技术问题。

2、本公开的提供一种用于过热印染废水的余热梯级回收及蒸汽发生系

3、统，其包括余热梯级回收单元、蒸汽发生单元、补给水单元以及压缩式热泵单元,所述余热梯级回收单元包括依次连接的第一水泵、第一溶液换热器、第二溶液换热器、第三溶液换热器以及第四溶液换热器；所述蒸汽发生单元包括第三水泵、减压阀、闪蒸罐、气液分离器和水蒸气压缩机；所述补给水单元包括依次连接的第一水泵、第一冷凝器、三通调节阀、第四水泵以及第二冷凝器；所述压缩式热泵单元包含低温级热泵循环部和高温级热泵循环部，所述低温级热泵循环部包括第一压缩机、第一冷凝器、第一节流阀以及第一蒸发器；所述高温级热泵循环部包括第二压缩机、第二冷凝器、第二节流阀以及第二蒸发器。

4、在一些实施例中，过热印染废水通过管路经所述第一水泵进入所述第一溶液换热器的溶液入口，所述第一溶液换热器的溶液出口通过管路连接所述第二溶液换热器的溶液入口，所述第二溶液换热器的溶液出口通过管路连接所述第三溶液换热器的溶液入口，所述第三溶液换热器的溶液出口通过管路连接所述第四溶液换热器的溶液入口，所述第四溶液换热器的溶液出口通过截止阀连接后续水处理装置。

5、在一些实施例中，所述第一溶液换热器的溶液出口通过管路经减压阀连接所述闪蒸罐；所述闪蒸罐顶部的蒸汽出口经第一单向阀与所述气液分离器的顶部的蒸汽出口经第二单向阀通过管路共同连接所述水蒸气压缩机以提供给高温蒸汽。

6、在一些实施例中，补给水通过管路经第二水泵进入所述第四溶液换热器的入口，所述第四溶液换热器的出口通过管路连接所述第一冷凝器的溶液入口，所述第一冷凝器的溶液出口通过管路连接所述三通调节阀的入口；所述三通调节阀的第一出口与所述闪蒸器的底部溶液出口通过管路共同连接所述第三水泵的入口，所述三通调节阀的第二出口与所述气液分离器的底部的溶液出口通过管路经所述第四水泵2共同连接所述第二冷凝器的溶液入口；所述第二冷凝器的蒸汽出口2通过管路连接所述气液分离器。

7、在一些实施例中，所述低温级热泵循环部中的所述第一压缩机的出口通过管路连接所述第一冷凝器的制冷剂入口，所述第一冷凝器的制冷剂出口通过管路经第一节流阀连接所述第一蒸发器的制冷剂入口，偶数第一蒸发器的制冷剂出口通过管路连接所述第一压缩机的入口完成循环；其中，所述第一蒸发器的冷却水出口通过管路经第五水泵连接所述第三溶液换热器的冷却水入口，所述第三溶液换热器的冷却水出口通过管路连接所述第一蒸发器的冷却水入口以完成冷却水循环。

8、在一些实施例中，所述第一冷凝器的溶液出口处设置第一温度控制器，所述第一温度控制器的控制信号通过导线连接所述第一压缩机；所述第一溶液换热器的溶液出口处设置第二温度控制器，所述第二温度控制器的控制信号通过导线连接所述三通调节阀。

9、在一些实施例中，所述高温级热泵循环部中的所述第二压缩机的出口通过管路连接所述第二冷凝器的制冷剂入口，所述第二冷凝器的制冷剂出口通过管路经第二节流阀连接所述第二蒸发器的制冷剂入口，所述第二蒸发器的制冷剂出口通过管路连接所述第二压缩机的入口完成循环；其中，所述第二蒸发器的冷却水出口通过管路经第六水泵连接所述第二溶液换热器的冷却水入口，所述第二溶液换热器的冷却水出口通过管路连接所述第二蒸发器的冷却水入口以完成冷却水循环。

10、在一些实施例中，所述闪蒸罐内设置第一压力控制器，所述第一压力控制器的控制信号通过导线连接所述减压阀；所述气液分离器内设置有第二压力控制器，所述第二压力控制器的控制信号通过导线连接所述第二压缩机。

11、在一些实施例中，所述第一压缩机为变频压缩机，其受所述第二温度控制器的温度控制，所述第一压缩机的频率与所述冷凝器的出口处溶液温度成反比例调节关系；所述三通调节阀的阀门开度受所述第二温度控制器的温度控制，所述三通调节阀的出口开度与所述第一溶液换热器的溶液出口处的温度成正比例调节关系。

12、在一些实施例中，所述减压阀受所述第一压力控制器的压力控制，所述减压阀的出口压力与所述闪蒸罐内的压力成反比例调节关系；所述第二压缩机为变频压缩机，其受所述第二压力控制器的压力控制，所述第二压缩机的运行频率与所述气液分离器内的压力成反比例调节关系。

13、本公开实施例包括余热梯级回收单元、蒸汽发生单元、补给水单元、以及压缩式热泵单元。这里的过热印染废水通过四级降温，预热能量依次用于驱动闪蒸器、高温和低温级热泵循环部以及预热补给水，最终符合排放标准后排出，通过梯级利用过热废水中的余热，根据不同温度采取合理的蒸汽供应系统，实现对不同余热的高效回收。同时，本公开实施例根据补给水回收热量后温度的不同，分别采取了降压闪蒸和热泵冷凝器逐级加热蒸发两种方式产生低温蒸汽，并由水蒸气压缩机压缩成高温蒸汽供给用户使用。此外，本公开实施例通过采用逐级降温的方式，还可以有效降低溶液换热器内部的温差，降低换热器设计的要求。

14、为使本公开的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

技术特征：

1.一种用于过热印染废水的余热梯级回收及蒸汽发生系统，其特征在于，包括余热梯级回收单元、蒸汽发生单元、补给水单元以及压缩式热泵单元,所述余热梯级回收单元包括依次连接的第一水泵、第一溶液换热器、第二溶液换热器、第三溶液换热器以及第四溶液换热器；所述蒸汽发生单元包括第三水泵、减压阀、闪蒸罐、气液分离器和水蒸气压缩机；所述补给水单元包括依次连接的第一水泵、第一冷凝器、三通调节阀、第四水泵以及第二冷凝器；所述压缩式热泵单元包含低温级热泵循环部和高温级热泵循环部，所述低温级热泵循环部包括第一压缩机、第一冷凝器、第一节流阀以及第一蒸发器；所述高温级热泵循环部包括第二压缩机、第二冷凝器、第二节流阀以及第二蒸发器。

2.根据权利要求1所述的余热梯级回收及蒸汽发生系统，其特征在于，过热印染废水通过管路经所述第一水泵进入所述第一溶液换热器的溶液入口，所述第一溶液换热器的溶液出口通过管路连接所述第二溶液换热器的溶液入口，所述第二溶液换热器的溶液出口通过管路连接所述第三溶液换热器的溶液入口，所述第三溶液换热器的溶液出口通过管路连接所述第四溶液换热器的溶液入口，所述第四溶液换热器的溶液出口通过截止阀连接后续水处理装置。

3.根据权利要求2所述的余热梯级回收及蒸汽发生系统，其特征在于，所述第一溶液换热器的溶液出口通过管路经减压阀连接所述闪蒸罐；所述闪蒸罐顶部的蒸汽出口经第一单向阀与所述气液分离器的顶部的蒸汽出口经第二单向阀通过管路共同连接所述水蒸气压缩机以提供给高温蒸汽。

4.根据权利要求3所述的余热梯级回收及蒸汽发生系统，其特征在于，补给水通过管路经第二水泵进入所述第四溶液换热器的入口，所述第四溶液换热器的出口通过管路连接所述第一冷凝器的溶液入口，所述第一冷凝器的溶液出口通过管路连接所述三通调节阀的入口；所述三通调节阀的第一出口与所述闪蒸器的底部溶液出口通过管路共同连接所述第三水泵的入口，所述三通调节阀的第二出口与所述气液分离器的底部的溶液出口通过管路经所述第四水泵2共同连接所述第二冷凝器的溶液入口；所述第二冷凝器的蒸汽出口2通过管路连接所述气液分离器。

5.根据权利要求4所述的余热梯级回收及蒸汽发生系统，其特征在于，所述低温级热泵循环部中的所述第一压缩机的出口通过管路连接所述第一冷凝器的制冷剂入口，所述第一冷凝器的制冷剂出口通过管路经第一节流阀连接所述第一蒸发器的制冷剂入口，偶数第一蒸发器的制冷剂出口通过管路连接所述第一压缩机的入口完成循环；其中，所述第一蒸发器的冷却水出口通过管路经第五水泵连接所述第三溶液换热器的冷却水入口，所述第三溶液换热器的冷却水出口通过管路连接所述第一蒸发器的冷却水入口以完成冷却水循环。

6.根据权利要求5所述的余热梯级回收及蒸汽发生系统，其特征在于，所述第一冷凝器的溶液出口处设置第一温度控制器，所述第一温度控制器的控制信号通过导线连接所述第一压缩机；所述第一溶液换热器的溶液出口处设置第二温度控制器，所述第二温度控制器的控制信号通过导线连接所述三通调节阀。

7.根据权利要求6所述的余热梯级回收及蒸汽发生系统，其特征在于，所述高温级热泵循环部中的所述第二压缩机的出口通过管路连接所述第二冷凝器的制冷剂入口，所述第二冷凝器的制冷剂出口通过管路经第二节流阀连接所述第二蒸发器的制冷剂入口，所述第二蒸发器的制冷剂出口通过管路连接所述第二压缩机的入口完成循环；其中，所述第二蒸发器的冷却水出口通过管路经第六水泵连接所述第二溶液换热器的冷却水入口，所述第二溶液换热器的冷却水出口通过管路连接所述第二蒸发器的冷却水入口以完成冷却水循环。

8.根据权利要求7所述的余热梯级回收及蒸汽发生系统，其特征在于，所述闪蒸罐内设置第一压力控制器，所述第一压力控制器的控制信号通过导线连接所述减压阀；所述气液分离器内设置有第二压力控制器，所述第二压力控制器的控制信号通过导线连接所述第二压缩机。

9.根据权利要求8所述的余热梯级回收及蒸汽发生系统，其特征在于，所述第一压缩机为变频压缩机，其受所述第二温度控制器的温度控制，所述第一压缩机的频率与所述冷凝器的出口处溶液温度成反比例调节关系；所述三通调节阀的阀门开度受所述第二温度控制器的温度控制，所述三通调节阀的出口开度与所述第一溶液换热器的溶液出口处的温度成正比例调节关系。

10.根据权利要求9所述的余热梯级回收及蒸汽发生系统，其特征在于，所述减压阀受所述第一压力控制器的压力控制，所述减压阀的出口压力与所述闪蒸罐内的压力成反比例调节关系；所述第二压缩机为变频压缩机，其受所述第二压力控制器的压力控制，所述第二压缩机的运行频率与所述气液分离器内的压力成反比例调节关系。

技术总结本公开提供一种用于过热印染废水的余热梯级回收及蒸汽发生系统，包括余热梯级回收单元、蒸汽发生单元、补给水单元以及压缩式热泵单元。本公开实施例的过热印染废水通过四级降温，预热能量依次用于驱动闪蒸器、高温和低温级热泵循环部以及预热补给水，最终符合排放标准后排出，还可以根据补给水回收热量后温度的不同分别采取了降压闪蒸和热泵冷凝器逐级加热蒸发两种方式产生低温蒸汽，并由水蒸气压缩机压缩成高温蒸汽供给用户使用。此外，通过采用逐级降温的方式，还可以有效降低溶液换热器内部的温差，降低换热器设计的要求。技术研发人员：陈文卿,沈九兵,张震,何志龙,邢子文受保护的技术使用者：苏州思源能动装备科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/18