多能互补的矿井水深度处理系统及处理方法与流程

本发明属于矿井水处理，具体涉及多能互补的矿井水深度处理系统，还涉及矿井水深度处理方法。

背景技术：

1、煤矿生产伴随着大量矿井水的产生，尤其是我国西北地区，地表干旱缺水，生态脆弱，煤矿主产区正在西移，每吨煤炭的产出约有2吨矿井水涌出。但由于这些矿井水内含有各类杂质及盐类，导致矿井水难以得到有效的资源化利用。

2、而现有的矿井水处理工艺复杂、水处理成本高，严重制约了矿井水的深度处理和资源化利用。与此同时，煤矿一般处在相对独立、人类活动相对较少的区域，这些区域内光能、风能等多种新能源充足，却尚未得到高效的开发和利用。如何将新能源开发与矿井水的深度处理相结合，从而优化矿井水处理工艺，降低水处理成本，成为亟需解决的技术问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供多能互补的矿井水深度处理系统，解决现有矿井水处理工艺复杂且处理成本高的问题。

2、本发明的另一目的是提供矿井水深度处理方法。

3、本发明所采用的技术方案是，多能互补的矿井水深度处理系统，包括蒸发沉淀系统，蒸发沉淀系统连接有多级蒸发结晶系统，多级蒸发结晶系统分别连接有提纯系统、多能供应系统，多能供应系统与蒸发沉淀系统连接。

4、本发明的特点还在于，

5、蒸发沉淀系统包括反应池，反应池连接有沉淀池，沉淀池连接有蒸发池，蒸发池与多级蒸发结晶系统连接。

6、反应池的入口端设置有加药装置，蒸发池内设置有水泵，水泵连接有机械雾化装置，机械雾化装置与多能供应系统连接。

7、多级蒸发结晶系统包括蒸发器i，蒸发器i依次串联有蒸发器ii、蒸发器iii，蒸发器i的进口端分别与蒸发池、加热器连接，蒸发器iii的二次蒸汽出口端与冷凝器连接，蒸发器i、蒸发器ii和蒸发器iii的冷凝水出口端均与加热器连接，蒸发器iii的结晶盐出口端与提纯系统连接，加热器、冷凝器均与多能供应系统连接。

8、冷凝器连接有热泵，热泵与多能供应系统连接。

9、多能供应系统包括储能熔盐模组、光伏发电模组，储能熔盐模组分别与热泵、提纯系统、加热器、集光聚能模组连接，集光聚能模组与加热器连接，光伏发电模组分别与加热器、机械雾化装置连接。

10、多能供应系统还包括辅助电力供应模组，辅助电力供应模组分别与蒸发沉淀系统、多级蒸发结晶系统。

11、本发明所采用的另一技术方案是，矿井水深度处理方法，采用上述多能互补的矿井水深度处理系统，具体按照以下步骤实施：

12、步骤1，矿井水抽排入蒸发沉淀系统中进行沉淀、蒸发，得到高浓度矿井水；

13、步骤2，高浓度矿井水进入多级蒸发结晶系统中进行处理，产出的结晶盐类进入提纯系统进行处理，产出的二次蒸汽冷凝处理后，余热储存至储能熔盐模组中，提纯系统产出的盐类进入储能熔盐模组中作为熔盐储能体。

14、本发明的特点还在于，

15、步骤1的具体过程为：

16、步骤1.1，矿井水抽排入反应池内，并通过加药装置加入絮凝剂后进入到沉淀池中进行沉淀、澄清，并将沉淀池内的沉淀物排出；

17、步骤1.2，将经步骤1.1处理后的矿井水排入蒸发池内，通过水泵将蒸发池内的矿井水提升至机械雾化装置进行雾化，在风能、光照的作用下，将雾化的矿井水进行蒸发，得到高浓度矿井水，此过程中通过光伏发电模组对机械雾化装置提供电能。

18、步骤2的具体过程为：

19、步骤2.1，步骤1得到的高浓度矿井水进入蒸发器i中，蒸发器i的热源为加热器加热产生的高温蒸汽，加热器的热源通过集光聚能模组提供，辅以光伏发电模组发电后转化的热能以及储能熔盐模组产生的热能作为加热器的热源，同时热源集光聚能模组将多余的部分热能存储至储能熔盐模组中，蒸发器i所产生的二次蒸汽进入到蒸发器ii，用作蒸发器ii的热源，蒸发器i所产生的浓缩液也进入到蒸发器ii中，蒸发器ii所产生的浓缩液和二次蒸汽再进入到蒸发器iii中，蒸发器i、蒸发器ii和蒸发器iii所产生的冷凝水均为完成液输送至加热器中进行利用，蒸发器iii所产生的二次蒸汽输送至冷凝器中与冷却水融合，进行冷凝处理，并将余热通过热泵存储在储能熔盐模组中；

20、步骤2.2，蒸发器iii所产生的结晶盐类进入提纯系统进行处理，形成氯化盐和硫酸盐，与外加的硝酸盐一起作为进入储能熔盐模组中作为熔盐储能体，提纯后的其他盐类进行回收。

21、本发明的有益效果是：

22、(1)本发明多能互补的矿井水深度处理系统，省去了一般深度水处理所采用的反渗透等工艺，缩短了工艺流程，工艺简单，同时降低了深度水处理系统的前期投资及后续维护成本；

23、(2)本发明多能互补的矿井水深度处理系统，应用集光聚能模组，为多级蒸发结晶系统提供热能，实现了光热对蒸发结晶的直接利用，提升了光热能的利用效率，大幅降低了处理成本；

24、(3)本发明多能互补的矿井水深度处理系统，将风能、光热、光电以及熔岩储能与矿井水深度处理有机融合，实现了多能互补的矿井水深度处理，充分利用资源；

25、(4)本发明矿井水深度处理方法，利用光伏发电模组发电驱动机械雾化装置进行雾化，可以大幅提升蒸发效率，同时采用多级蒸发结晶工艺，可以有效利用热能，降低蒸发结晶能耗，并将蒸发结晶的余热通过冷凝器、热泵供应储能熔盐模组，进一步回收有效热能，提升能量利用率。

技术特征：

1.多能互补的矿井水深度处理系统，其特征在于，包括蒸发沉淀系统(15)，所述蒸发沉淀系统(15)连接有多级蒸发结晶系统(16)，所述多级蒸发结晶系统(16)分别连接有提纯系统(10)、多能供应系统(17)，所述多能供应系统(17)与蒸发沉淀系统(15)连接。

2.根据权利要求1所述的多能互补的矿井水深度处理系统，其特征在于，所述蒸发沉淀系统(15)包括反应池(2)，所述反应池(2)连接有沉淀池(3)，所述沉淀池(3)连接有蒸发池(4)，所述蒸发池(4)与多级蒸发结晶系统(16)连接。

3.根据权利要求2所述的多能互补的矿井水深度处理系统，其特征在于，所述反应池(2)的入口端设置有加药装置，所述蒸发池(4)内设置有水泵，所述水泵连接有机械雾化装置，所述机械雾化装置与多能供应系统(17)连接。

4.根据权利要求3所述的多能互补的矿井水深度处理系统，其特征在于，所述多级蒸发结晶系统(16)包括蒸发器i(6)，所述蒸发器i(6)依次串联有蒸发器ii(7)、蒸发器iii(8)，所述蒸发器i(6)的进口端分别与蒸发池(4)、加热器(5)连接，所述蒸发器iii(8)的二次蒸汽出口端与冷凝器(9)连接，所述蒸发器i(6)、蒸发器ii(7)和蒸发器iii(8)的冷凝水出口端均与加热器(5)连接，所述蒸发器iii(8)的结晶盐出口端与提纯系统(10)连接，所述加热器(5)、冷凝器(9)均与多能供应系统(17)连接。

5.根据权利要求4所述的多能互补的矿井水深度处理系统，其特征在于，所述冷凝器(9)连接有热泵，所述热泵与多能供应系统(17)连接。

6.根据权利要求5所述的多能互补的矿井水深度处理系统，其特征在于，所述多能供应系统(17)包括储能熔盐模组(11)、光伏发电模组(13)，所述储能熔盐模组(11)分别与热泵、提纯系统(10)、加热器(5)、集光聚能模组(12)连接，所述集光聚能模组(12)与加热器(5)连接，所述光伏发电模组(13)分别与加热器(5)、机械雾化装置连接。

7.根据权利要求6所述的多能互补的矿井水深度处理系统，其特征在于，所述多能供应系统(17)还包括辅助电力供应模组(14)，所述辅助电力供应模组(14)分别与蒸发沉淀系统(15)、多级蒸发结晶系统(16)。

8.矿井水深度处理方法，其特征在于，采用权利要求7所述的多能互补的矿井水深度处理系统，具体按照以下步骤实施：

9.根据权利要求8所述的矿井水深度处理方法，其特征在于，步骤1的具体过程为：

10.根据权利要求8所述的矿井水深度处理方法，其特征在于，步骤2的具体过程为：

技术总结本发明公开了多能互补的矿井水深度处理系统及处理方法，包括蒸发沉淀系统，蒸发沉淀系统连接有多级蒸发结晶系统，多级蒸发结晶系统分别连接有提纯系统、多能供应系统，多能供应系统与蒸发沉淀系统连接；蒸发沉淀系统对矿井水进行沉淀、蒸发，多级蒸发结晶系统进一步进行蒸发浓缩，获取结晶盐类，并对其进行回收利用。本发明工艺简单，同时降低了深度水处理系统的前期投资及后续维护成本。技术研发人员：丁湘,蒲治国,贺晓浪,段东伟,秦伟,张齐,岳扬凡,董伸培,张坤,闫鑫受保护的技术使用者：中煤能源研究院有限责任公司技术研发日：技术公布日：2024/12/2