一种带孔斜板式气液接触蒸发系统及方法

本发明涉及一种带孔斜板式气液接触蒸发系统及方法，属于高盐废水处理。

背景技术：

1、在煤矿、煤化工、钢铁生产、石油化工及热电厂等企业生产过程中反渗透除盐系统排放的浓水中含有大量的盐，这部分高盐废水直接排放对水体和土地都会造成严重的危害。高盐废水的处理方法根据原理的不同，主要分为加热蒸馏技术、膜分离技术、离子交换技术等。蒸馏技术有多级闪蒸、多效蒸发法和压汽蒸馏等。膜分离技术处理高盐废水主要有反渗透、电渗析等。随着高盐废水处理技术的不断发展，出现了一些新的技术和方法，例如，气液接触蒸发浓缩技术、冷冻除盐法、正渗透、膜蒸馏和溶剂萃取法等。

2、以上技术在废水处理方面都有一定的潜在价值，其中，气液接触蒸发浓缩技术通过质和热的交换使得水中的无机盐全部析出，具有低温运行、不易结垢等优点。现有的气液接触蒸发浓缩技术，例如：

3、中国发明专利cn105854324b公开一种用于气液接触法浓缩钛白废酸的喷射式气液接触蒸发器，该方法采用的主要部件包括：浓缩酸出口管、高温热风进口管、一级蒸发器壳体、耐高温喷、过热蒸汽出口管、连通管、热废酸进口管、耐酸泵、废酸出口管、高温气体进口管、除沫器、蒸汽出口管、废酸进口管、喷头组、二级蒸发器壳体、废酸排出管、气液分离器。

4、中国发明专利申请cn107892347a公开一种高压静电场式气液接触蒸发浓缩高盐废水装置及其工艺，包括高电压控制装置、蒸发器、回流空气进风风机、回流空气排风风机、循环泵、换热器、冷凝器。特点是含盐度废水经过换热器加热到较低温度，热的含盐废水以雾状或水滴状喷洒在蒸发器的多孔性填料上发生相变和进行热交换，在蒸发室内设有高电压装置，在填料层之间形成高压静电场，此时水的内部结构发生变化，加快水份挥发和能量传递，提高了含盐废水的浓缩和结晶效率。

5、中国发明专利申请cn104085933a公开了一种高盐高有机物废水处理工艺，利用工厂中的废弃低温余热，在低温50-70℃下，在气液降膜蒸发器中，通过5个工艺步骤将废水中的高盐及高有机物物质浓缩成固体进行收集，将高盐及高有机物水转化为蒸发水汽通过冷凝回收，实现对高盐及高有机物废水的回收处理。

6、cn110237554a公开了一种降膜蒸发系统及方法，包括蒸发器；蒸发器包括筒体和换热管，筒体内部上方横置设有上管板，筒体内部下方横置设有下管板，换热管固定设置在上管板和下管板之间；上管板和/或下管板上设有第一通孔，第一通孔的直径大于换热管的外径，换热管的顶端和/或底端从第一通孔中穿出；换热管外部在第一通孔处的间隙通过汽封密封。

7、目前，工业应用于高盐废水处理的技术主要有反渗透、多级闪蒸、多效蒸馏以及压汽蒸馏，其中反渗透适用于较低浓度(小于10％)高盐废水的除盐及浓缩，盐浓度达到10％以上时主要采用蒸馏法。已有的蒸馏技术存在难以克服的问题：能耗高、蒸发管道易堵塞、设备材质要求高、投资大、操作复杂，维修困难。上述提到的与气液接触蒸发技术相关的专利技术虽然具有低温运行、不易结垢等优点，但是仍然存在工艺和结构复杂、投资大、维修困难等问题。

技术实现思路

1、本发明为解决已有的蒸馏技术能耗高、蒸发管道易堵塞、设备材质要求高、投资大、操作复杂，维修困难等问题，同时本发明为解决现有的气液接触蒸发技术工艺和结构复杂、投资大、维修困难等问题，提供了一种带孔斜板式气液接触蒸发系统及方法。

2、为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

3、一种带孔斜板式气液接触蒸发系统，包括：循环水箱、带孔斜板、循环泵、加热热源、鼓风机、高位水箱；所述循环水箱设有进水口、出汽口和排渣口，所述带孔斜板上分布有复数个过流孔，所述带孔斜板倾斜地设置在所述循环水箱中且所述过流孔位于所述循环水箱的液位之上方，所述高位水箱位于所述带孔斜板的上方，所述循环泵将所述循环水箱的水抽至所述高位水箱，所述高位水箱的水沿着所述带孔斜板的上表面一侧至上而下流动，所述加热热源用于对所述循环水箱或高位水箱内的水进行加热，所述鼓风机朝向所述带孔斜板的下表面一侧送风。

4、优选的，还包括预热水箱和设置在所述预热水箱内的冷凝换热器，所述预热水箱的进口供原水进入，所述预热水箱的出口与所述循环水箱的进水口相连通，所述冷凝换热器的进口与所述循环水箱的出汽口相连通，所述冷凝换热器设有的冷凝水出口和排气口通至外部。

5、优选的，所述带孔斜板由耐腐蚀金属板材制作，均布直径为3～8mm的所述过流孔，开孔比为4～6％；

6、优选的，所述带孔斜板相对于水平面的安装角度为30°～60°。

7、优选的，所述高位水箱设于所述循环水箱内，还包括一个整流挡板，所述整流挡板使所述高位水箱的水流成均匀膜状平铺在所述带孔斜板的上表面上。

8、优选的，所述循环水箱朝向所述带孔斜板下表面一侧的箱壁上设有进风口，所述进风口连接所述鼓风机，所述鼓风机往所述循环水箱内部提供水平方向的干燥空气；所述带孔斜板倾斜地安装在所述循环水箱内时，所述带孔斜板上的过流孔朝水平方向设置。

9、优选的，所述循环水箱、带孔斜板、循环泵、加热热源、鼓风机、高位水箱均设置在一个相对封闭的保温空间里。

10、优选的，所述循环水箱底部设有锥形渣斗，所述渣斗的底部设有所述排渣口，所述排渣口通过一排渣阀门控制开闭。

11、优选的，所述加热热源用于将循环水箱或高位水箱内的水加热至大于40℃。

12、此外，本发明还一种带孔斜板式气液接触蒸发方法，其采用上述任一项所述的带孔斜板式气液接触蒸发系统，其蒸发方法是：使原水进入所述循环水箱，通过所述加热热源加热后，由所述循环泵提升至所述高位水箱，所述高位水箱的水流沿着所述带孔斜板的上表面从上至下流回所述循环水箱中，水流经过所述带孔斜板上的过流孔时在所述过流孔处产生微真空，所述鼓风机将干燥的空气送至所述带孔斜板的下表面一侧并通过所述过流孔，在所述带孔斜板的表面上空气与水流充分接触，并受微真空作用形成饱和蒸汽，饱和蒸汽从循环水箱的顶部排出，过饱和结晶盐由循环水箱的底部排出。

13、本发明的有益效果至少包括：

14、1.本发明的带孔斜板式气液接触蒸发系统通过在循环水箱内设置带孔斜板，使高位水箱内的水以一定流速沿带孔斜板的上表面自上而下流动，由于水流在带孔斜板的表面快速流动形成抽吸作用，会在水膜与带孔斜板之间形成一定的负压(微真空状态)，并且，水在带孔斜板上面以水膜的形式存在增大了水的表面积，由带孔斜板的下表面一侧吹来的鼓风机的风与水流充分接触在微真空状态下极易形成饱和蒸汽，进而被风吹走。该系统的运行只需功率较小的循环泵将循环水箱的水提升至高位水箱中，只需功率较小的鼓风机送风即可实现大面积的传质传热，结构简单，能耗低，不易堵塞，设备材质要求低，成本低，操作简单，方便维修，效率高等。解决了已有的蒸馏技术能耗高、蒸发管道易堵塞、设备材质要求高、投资大、操作复杂，维修困难等问题，同时解决了现有的气液接触蒸发技术工艺和结构复杂、投资大、维修困难等问题。

15、2.本发明由于水流顺着带孔斜板快速向下流动，热交换和质交换只是在带孔斜板的表面进行，因此不会对带孔斜板造成污染和结垢，节省了清洗的时间和费用，设备简单，设备维护简便，投资成本低。

16、3.本发明由于微真空作用容易形成饱和蒸汽，因此，对原水的温度要求不高，大于40℃即可，可以利用低品位热源加热原水，相比于已有的多效蒸发、多级闪蒸和压汽蒸馏，在预处理和热量需求方面具有明显的优势，运行成本低。