用低温废烟气余热进行污水处理同时实现海水淡化的工艺

摘要

本发明主要涉及一种沿海钢铁企业利用低温废烟气余热进行污水处理同时实现海水淡化的工艺，属于余热余能资源综合回收利用及海水淡化领域。本发明回收利用钢铁企业废弃的低温烟气余热，用以处理生产过程中所产生的污水，该过程所产蒸汽经负压饱和等工序处理后，送至LT-MED海水淡化装置的第一效中，即可实现海水淡化的低成本生产。整个过程以物理处理方法为主，不产生二次污染，在回收利用余热余能的基础上，不仅实现了污水减排，而且将污水处理过程中的蒸汽资源用于启动LT-MED海水淡化工艺，从而实现了海水淡化及盐化工过程的低成本生产，有效解决沿海钢铁企业水资源短缺的困境。

说明书

技术领域

 本发明属于余热余能资源综合回收利用及海水淡化领域，特别是涉及一种沿海钢铁企业利用低温废烟气余热进行污水处理同时实现海水淡化的工艺。

背景技术

我国水资源总量2.81万亿立方米，居世界第6位，但人口为世界人口的四分之一，人均水资源为世界第108位，是世界上21个贫水国家之一。冶金工业是工业领域中的用水和排污大户，仅次于电力、纺织印染和造纸行业，其耗水量约占全国工业水耗的14%，排放污水量约占工业总排放的12%，用水量及废水排放量巨大，尤其在沿海缺水地区，淡水资源极其匮乏，这使得冶金工业向海洋要水，采用海水淡化技术来解决淡水资源短缺成为了必由之路和有效途径之一。

钢铁企业在消耗能源推动物料转变的同时，也会产生大量的余热余能，其主要存在形式为冷却水显热、废烟气显热、产品显热以及废渣显热，其中，废烟气显热所占比例为37%，仅次于产品显热，所含能量巨大。对于钢铁企业烟气余热的回收利用，现阶段大多数钢铁企业只回收了其中的中高温烟气的余热，而对于低温烟气则没有加以合理利用。由于低温烟气的利用率低，部分企业甚至直接排入大气，既浪费资源，又污染环境。因此利用钢铁企业低温废弃烟气余热进行污水处理同时实现海水淡化的工艺对于沿海钢铁企业解决用水紧张困境及污水减排具有广阔的应用空间。

发明内容

发明目的

为了解决沿海钢铁企业水资源短缺的困境，本发明提出了一种沿海钢铁企业利用低温废烟气余热进行污水处理同时实现海水淡化的工艺，回收利用钢铁企业废弃的低温烟气余热，用以处理生产过程中所产生的污水，该过程所产蒸汽经负压饱和等工序处理后，送至LT-MED海水淡化装置的第一效中，即可实现海水淡化的低成本生产。

技术方案

一种用低温废烟气余热进行污水处理同时实现海水淡化的工艺，其特征在于：该方法步骤如下：

步骤一：将钢铁企业低温烟气集中并通过低温烟气壳管式负压蒸发器进行换热，实现生产过程中所产生的污水处理工艺并生产蒸汽；

步骤二：将步骤一中所生产的负压蒸汽及引射蒸汽经TVC装置处理为相应压力状态下的饱和蒸汽；

步骤三：将负压饱和蒸汽通入海水淡化装置第一效中，按LT-MED海水淡化流程完成海水淡化工艺；

步骤四：将整个过程所生产的淡水资源回用于冶金企业。

首先将钢铁企业废弃烟气余热资源用于负压蒸发自身所产污水，该过程所产蒸汽经相关操作后进入LT-MED装置第一效中启动低温多效海水淡化工艺。

所述工艺采用物理方法进行污水处理，所产生的蒸气用于启动海水淡化工艺。

所述工艺用于沿海钢铁企业进行余热回收、污水减排、海水淡化及盐化工工艺。

所述低温烟气负压蒸发采用低温烟气壳管式负压蒸发器，管板采用铜板。

低温烟气壳管式负压蒸发器包括：蒸发腔体、鼓风机、空压机、蒸汽导流管和横向蒸发内管；蒸发器底部设有布水头，蒸发器一侧的底部连通鼓风机，蒸发器内部为蒸发腔体，蒸发腔体内部设有横向蒸发内管，蒸发器顶部通过蒸汽导流管连接空压机，蒸发器顶部一侧设有烟气出口，低温烟气走管程，污水及蒸汽走壳程。

蒸发器内部横向蒸发内管采用等边三角形排布方式。

优点及效果

本发明优点和有益效果如下：

1、本发明实现了低温废弃余热资源的回收利用，除换热装置的建设与维护费用外，使得污水处理无其他成本；

2、本发明所提出的整个工艺以物理方法为主，不对环境构成任何威胁，属于可持续发展的污水处理措施；

3、本发明将污水处理过程中生产的蒸汽作为LT-MED装置的第一效蒸汽，推动低温多效海水淡化工程的低成本运转；

4、本发明实现了沿海钢铁企业余热资源回收利用、污水减排技术及LT-MED海水淡化技术的联合运用，既回收了大量余热资源，还减少了污水排放，同时向大海索取水资源，解决了沿海钢铁企业水资源供给短缺的问题。

附图说明

图1是本发明的工艺流程图；

图2是本发明基于现代钢铁企业水循环系统的工艺流程图；

图3是本发明工艺示意图；

图4是本发明的低温烟气壳管式负压蒸发器装置结构图；

图5是低温烟气壳管式负压蒸发器管道排布图。

附图标记说明：

图中，1—布水头，2—蒸发腔体，3—鼓风机，4—空压机，5—烟气出口，6—蒸汽导流管，7—横向蒸发内管。

具体实施方式：

本发明原理如下：

回收利用钢铁企业废弃的低温烟气余热，用以处理生产过程中所产生的污水，该过程所产蒸汽经负压饱和等工序处理后，送至LT-MED海水淡化装置的第一效中，即可实现海水淡化的低成本生产。整个过程以物理处理方法为主，不产生二次污染，在回收利用余热余能的基础上，不仅实现了污水减排，而且将污水处理过程中的蒸汽资源用于启动LT-MED海水淡化工艺，从而实现了海水淡化及盐化工过程的低成本生产。

下面结合附图对本发明做进一步的说明：

如图1、图2、图3所示，本发明提出了一种沿海钢铁企业利用低温废烟气余热进行污水处理同时实现海水淡化的工艺的流程图及示意图，包括利用钢厂废弃低温烟气的余热处理钢铁企业污水生产负压饱和蒸汽工艺及LT-MED海水淡化工艺两个部分。按图2及图3所示流程布置上述两项工艺的具体排布。其中，利用钢厂废弃低温烟气的余热处理钢铁企业污水生产负压饱和蒸汽工艺所利用的核心装置为低温烟气壳管式负压蒸发器，蒸发器的结构如图4所示，蒸发器底部设有布水头1，蒸发器一侧的底部连通鼓风机3，蒸发器内部为蒸发腔体2，蒸发腔体2内部设有横向蒸发内管7，蒸发器顶部通过蒸汽导流管6连接空压机4，蒸发器顶部一侧设有烟气出口5。

污水经过布水头1流入蒸发腔体2中，同时，烟气由鼓风机3鼓入蒸发腔体2内部设有的横向蒸发内管7中，实现与蒸发腔体2中污水进行热交换的过程，使蒸发腔体2中的污水蒸发，产生的蒸汽通过蒸汽导流管6进入下一环节使用，而换热结束后的烟气经烟气出口5排出并进行废气处理。

横向蒸发内管 7的排布方式如图5所示。蒸发器管板选材为铜板，低温烟气走管程，污水及蒸汽走壳程，蒸发器壳体采用卧式圆形结构，其内径为12m，壳体长度为4.2m，两侧腔体预留长度为0.6m，蒸发器内部的管道横向蒸发内管内径为50mm，外径为64mm，管道排布采用等边三角形排列法，其中心距为76mm。

本发明这种沿海钢铁企业利用低温废烟气余热进行污水处理同时实现海水淡化的工艺的具体实施方式为：基于物理上负压蒸馏的原理，利用钢铁企业中废弃不用的低温烟气所携带的低温余热对钢铁工业生产过程中所产生的污水进行处理，首先将经物理处理的污水在负压换热装置进行负压蒸馏，产生的大量蒸汽经一定的处理（除去挥发性气体，如HCl，H₂S等；减压处理）后再进入低温多效蒸馏装置，进行LT-MED海水淡化工艺，生产淡水并实现粗盐生产工艺。

步骤一：将钢铁企业低温烟气集中并通过低温烟气壳管式负压蒸发器进行换热，实现生产过程中所产生的污水处理工艺并生产蒸汽。

步骤二：将步骤一中所生产的负压蒸汽及引射蒸汽经TVC装置处理为相应压力状态下的饱和蒸汽。

步骤三：将负压饱和蒸汽通入海水淡化装置第一效中，按LT-MED海水淡化流程完成海水淡化工艺。

步骤四：将整个过程所生产的淡水资源回用于冶金企业。

步骤五：实现海水淡化工艺粗盐生产过程。

本方案的实施不仅可有效回收利用冶金工业中废弃烟气的低温余热，又可作为污水处理的前道工序，这不仅大大减轻了后续污水处理工序中的操作与经济负担，同时还生产了大量的纯净水资源，并供入冶金工业的各道工序中进行循环利用，此外，海水淡化过程中出生产淡水资源外还可实现粗盐生产过程，增加经济效益。