公布日：2023.11.17
申請日：2023.09.19
分類號：C02F1/04(2023.01)I
摘要
本發明涉及一種低碳運行的雙熱泵廢水零排放處理系統，屬于節能減排和環保技術領域。所述廢水零排放處理系統包括順次相連的主蒸發單元、蒸汽噴射單元、蒸汽產生單元和二氧化碳壓縮單元。所述二氧化碳壓縮單元與低溫廢熱相連，所述二氧化碳壓縮單元中的二氧化碳能吸收所述低溫廢熱的熱量，對二氧化碳壓縮提溫后產生的熱量傳給所述蒸汽產生單元。所述蒸汽產生單元能產生蒸汽，使蒸汽經過所述蒸汽噴射單元進入所述主蒸發單元。所述主蒸發單元包括三效強制循環蒸發器，能利用蒸汽產生單元產生的蒸汽的熱量處理廢水。所述主蒸發單元還與濃縮單元相連。本發明利用低溫廢熱中的熱量作為熱源，實現能量回收利用，具有成本低、環境友好的優點。
權利要求書
1.一種低碳運行的雙熱泵廢水零排放處理系統，其特征在于，包括順次相連的主蒸發單元、蒸汽噴射單元、蒸汽產生單元和二氧化碳壓縮單元；所述二氧化碳壓縮單元與低溫廢熱相連，所述二氧化碳壓縮單元中容納的二氧化碳能吸收低溫廢熱的溫度，并對二氧化碳壓縮提溫后產生的熱量傳給所述蒸汽產生單元；所述蒸汽產生單元能利用所述二氧化碳壓縮單元傳遞的熱量產生蒸汽，使蒸汽經過所述蒸汽噴射單元進入所述主蒸發單元；所述主蒸發單元包括三效強制循環蒸發器，能利用蒸汽產生單元產生的蒸汽的熱量處理廢水；所述主蒸發單元還與濃縮單元相連，所述主蒸發單元產生的近飽和鹽水排入所述濃縮單元，所述濃縮單元處理得到結晶體和結晶母液，所述結晶體排出，所述結晶母液返回所述主蒸發單元進行循環處理。
2.根據權利要求1所述的低碳運行的雙熱泵廢水零排放處理系統，其特征在于，所述二氧化碳壓縮單元包括順次連接的二氧化碳壓縮機(7)、氣水換熱器(10)、膨脹閥(9)和蒸發器(8)，所述蒸發器(8)與低溫廢熱相連。
3.根據權利要求1所述的低碳運行的雙熱泵廢水零排放處理系統，其特征在于，所述蒸汽產生單元包括順次連接的熱水閃蒸罐(6)、氣水換熱器(10)和循環泵(11)，所述熱水閃蒸罐(6)也與所述循環泵(11)相連；所述氣水換熱器(10)和所述循環泵(11)之間的管道與所述主蒸發器(1)上的淡水產出口相連，所述淡水產出口能排出淡水。
4.根據權利要求1所述的低碳運行的雙熱泵廢水零排放處理系統，其特征在于，所述蒸汽噴射單元包括蒸汽噴射泵(2)和蒸汽壓縮機(5)；所述蒸汽噴射泵(2)通過噴射管道和吸汽管道分別與所述主蒸發器(1)相連，其中，蒸汽噴射泵(2)通過所述噴射管道向所述主蒸發器(1)內加入高溫蒸汽，所述主蒸發器(1)內的低溫蒸汽經過所述吸汽管道進入所述蒸汽噴射泵(2)；所述蒸汽噴射泵(2)還通過所述蒸汽壓縮機(5)與所述熱水閃蒸罐(6)相連。
5.根據權利要求1所述的低碳運行的雙熱泵廢水零排放處理系統，其特征在于，所述濃縮單元包括順次連接的出料泵(18)、稠厚器(12)、離心機(13)、母液罐(15)和母液泵(17)，所述出料泵(18)還與所述主蒸發器(1)的濃縮液出液口相連，所述母液泵(17)還與所述主蒸發器(1)的母液回流口相連；所述離心機(13)能產生所述結晶體和所述未結晶母液。
6.根據權利要求1所述的低碳運行的雙熱泵廢水零排放處理系統，其特征在于，所述主蒸發器(1)上設有待處理水入口，所述待處理水入口通過預熱器(16)與高鹽水入口相連，所述淡水產出口通過所述預熱器(16)與淡水出口相連。
7.根據權利要求1所述的低碳運行的雙熱泵廢水零排放處理系統，其特征在于，所述主蒸發器(1)還與冷凝器(3)相連，所述淡水產出口與所述預熱器(16)之間的管道也與所述冷凝器(3)相連。
8.根據權利要求1所述的低碳運行的雙熱泵廢水零排放處理系統，其特征在于，所述冷凝器(3)和熱水閃蒸罐(6)均與真空泵(4)相連。
9.根據權利要求1所述的低碳運行的雙熱泵廢水零排放處理系統，其特征在于，所述低溫廢熱的溫度為40-80℃。
發明內容
(一)要解決的技術問題
鑒于現有技術的上述缺點、不足，本發明提供一種低碳運行的雙熱泵廢水零排放處理系統，其解決了操作溫度高、蒸汽循環利用效率低、廢熱利用率低及成本高的技術問題。
(二)技術方案
為了達到上述目的，本發明采用的主要技術方案包括：
第一方面，本發明提供一種低碳運行的雙熱泵廢水零排放處理系統，包括順次相連的主蒸發單元、蒸汽噴射單元、蒸汽產生單元和二氧化碳壓縮單元；
所述二氧化碳壓縮單元與低溫廢熱相連，所述二氧化碳壓縮單元中容納的二氧化碳能吸收低溫廢熱的溫度，并對二氧化碳壓縮提溫后產生的熱量傳給所述蒸汽產生單元；
所述蒸汽產生單元能利用所述二氧化碳壓縮單元傳遞的熱量產生蒸汽，使蒸汽經過所述蒸汽噴射單元進入所述主蒸發單元；
所述主蒸發單元包括三效強制循環蒸發器，能利用蒸汽產生單元產生的蒸汽的熱量處理廢水；
所述主蒸發單元還與濃縮單元相連，所述主蒸發單元產生的近飽和鹽水排入所述濃縮單元，所述濃縮單元處理得到結晶體和結晶母液，所述結晶體排出，所述結晶母液返回所述主蒸發單元進行循環處理。
可選地，所述二氧化碳壓縮單元包括順次連接的二氧化碳壓縮機、氣水換熱器、膨脹閥和蒸發器，所述蒸發器與低溫廢熱相連。
本發明中二氧化碳壓縮單元能使其中的二氧化碳與蒸發器內的低溫廢熱中的熱量有效回收，壓縮二氧化碳也能將熱量有效釋放。
可選地，所述蒸汽產生單元包括順次連接的熱水閃蒸罐、氣水換熱器和循環泵，所述熱水閃蒸罐也與所述循環泵相連；
所述氣水換熱器和所述循環泵之間的管道與所述主蒸發器上的淡水產出口相連，所述淡水產出口能排出淡水。
本發明中使用氣水換熱器將二氧化碳釋放的熱量吸收到水中，其中，氣水換熱器中的水來三效強制循環蒸發器產出的淡水，實現了廢水處理產出水的重新利用，無需額外淡水資源，環境友好，節省資源。
可選地，所述蒸汽噴射單元包括蒸汽噴射泵和蒸汽壓縮機；
所述蒸汽噴射泵通過噴射管道和吸汽管道分別與所述主蒸發器相連，其中，蒸汽噴射泵通過所述噴射管道向所述主蒸發器內加入高溫蒸汽，所述主蒸發器內的低溫蒸汽經過所述吸汽管道進入所述蒸汽噴射泵。
所述蒸汽噴射泵還通過所述蒸汽壓縮機與所述熱水閃蒸罐相連。
本發明的蒸汽噴射單元設置有蒸汽壓縮機，能對蒸汽壓縮，能有效地進一步提高蒸汽的溫度，使高溫蒸汽進入三效強制循環蒸發器，提升了三效強制循環蒸發器的蒸發效果，通過壓縮升溫的方式也能減少對熱水閃蒸罐中蒸汽溫度的要求，節省能源。
可選地，所述濃縮單元包括順次連接的出料泵、稠厚器、離心機、母液罐和母液泵，所述出料泵還與所述主蒸發器的濃縮液出液口相連，所述母液泵還與所述主蒸發器的母液回流口相連；
所述離心機能產生所述結晶體和所述未結晶母液。
本發明對近飽和鹽水進行了有效處理，產生結晶體或未結晶母液，使結晶體排出，同時使未結晶母液重新進入三效強制循環蒸發器，實現了廢水的零排放。
可選地，所述主蒸發器上設有待處理水入口，所述待處理水入口通過預熱器與高鹽水入口相連，所述淡水產出口通過所述預熱器與淡水出口相連。
本發明的預熱器既能對淡水產出口中淡水的熱量重新回收，又能對高鹽水進行加熱，實現了熱量回收利用，節省能耗。
可選地，所述主蒸發器還與冷凝器相連，所述淡水產出口與所述預熱器之間的管道也與所述冷凝器相連。
本發明的冷凝器能將部分蒸汽冷凝成淡水排出，有效回收廢水中的淡水。
可選地，所述冷凝器和熱水閃蒸罐均與真空泵相連。
本發明的真空泵制造了真空環境，在此環境下能降低廢水沸點，使廢水容易變成蒸汽，無需升高過高溫度，節省能耗。
可選地，所述低溫廢熱的溫度為40-80℃。
(三)有益效果
本發明的有益效果是：本發明的一種低碳運行的雙熱泵廢水零排放處理系統，通過設置二氧化碳壓縮單元，二氧化碳能將低溫廢熱(40-80℃)中的熱量吸收，壓縮二氧化碳能將熱量釋放，對熱量重新利用。二氧化碳釋放的熱量能傳給蒸汽產生單元，進而產生蒸汽，蒸汽對主蒸發單元加熱，使主蒸發單元能處理廢水。通過設置濃縮單元，能將主蒸發單元處理過的近飽和鹽水進行處理，得到的結晶體排出，未結晶母液重新回到主蒸發單元處理，實現廢水的零排放。本發明使用低溫廢熱中的熱量作為熱源，實現能量回收利用，具有成本低、環境友好的優點。
本發明中的主蒸發單元為三效強制循環蒸發器，本身具備節能的效果，而且三效強制循環蒸發器的蒸發效果良好，能有效將廢水濃縮，便于減少廢水的排放。
本發明中的蒸汽噴射單元設置有蒸汽壓縮機，能對蒸汽壓縮，有效二次提高蒸汽的溫度，使高溫蒸汽進入主蒸發器，提升了主蒸發器的蒸發效果，通過壓縮升溫的方式也能減少對熱水閃蒸罐中蒸汽溫度的要求，節省能源。
（發明人：張信榮;齊春華;劉佳;鄭秋云）
