一种高钙有机溶液浓缩前的超声-热耦合阻垢预处理工艺制造技术

本发明专利技术提供一种高钙有机溶液浓缩前的超声‑热耦合阻垢预处理工艺，尤其适用于污泥处理行业中热水解工艺处理后的污泥液、垃圾渗滤液等，包括以下步骤：待浓缩的高钙有机溶液依次经过超声波处理、一次加热、二次加热处理，最后通过自动排气装置排出二氧化碳气体后完成阻垢预处理，进入浓缩工艺，所述超声波装置位于各处理阶段的最前端，自动排气装置位于各处理阶段的最后。本发明专利技术采用超声‑热耦合技术，综合利用超声波的空化作用、机械作用，结合换热和蒸汽加热的热作用，相互耦合，提高溶液流动性，降低溶液粘度，增加传热系数，被超声波处理和加热后的高钙有机溶液中的碳酸钙晶体均匀，晶型小，不易吸附在金属表面，同时溶液内部二氧化碳随溶液温度的升高和压力的降低而大幅降低，与其他不凝气体一起及时排出，阻断了碳酸钙盐的形成条件，进一步降低了后续浓缩过程结垢的可能，实现了高钙有机溶液浓缩前的阻垢预处理。

【技术实现步骤摘要】
一种高钙有机溶液浓缩前的超声-热耦合阻垢预处理工艺
本专利技术涉及一种高钙有机溶液浓缩前的超声-热耦合阻垢预处理工艺，尤其是适用于污泥处理行业中热水解工艺处理后的污泥液、垃圾渗滤液等，属于环保

技术介绍
高钙有机溶液主要产生于污泥热水解工艺处理过程，污泥在碱、热条件下水解反应，然后经固液分离，得到一种高钙碱性有机溶液。该溶液中钙镁离子含量高，硬度可达3000mg/L以上，大量钙离子与溶液中的酯类、糖类和氨基酸类结合，在溶液中主要以离子形态存在，部分钙离子与碳酸根存在于溶液中。该有机溶液在输送、浓缩过程中，碳酸钙和碳酸镁盐类随温度升高溶解度降低，结晶析出，附着在管道壁及蒸发传热壁面上。污垢的产生和积累，可导致管路堵塞、设备腐蚀加剧、换热效率降低等许多问题，结垢问题已成为此类有机溶液浓缩工艺不可避免的普遍问题，严重影响浓缩设备长期平稳运行。结合工程实践经验，浓缩设备内部溶液温度越高结垢现象越严重，换热设备一个月左右就需要清洗一次，进、出料管线也需3-6个月清理一次，频繁停机清洗，大大增加人工清洗维护工作量，大片析出的碳酸钙附着在传热壁面，传热效率降低，系统蒸发效率降低，能耗增大。
技术实现思路
针对以上问题，本专利技术提供一种高钙有机溶液浓缩前的超声-热耦合阻垢预处理工艺，采用超声-热耦合技术，对高钙有机溶液进行浓缩前预处理，利用超声波在流体介质中的空化作用加速钙镁离子的析出，同时将已析出的碳酸盐垢及颗粒杂质击碎，阻止结晶体附着在管壁上，配合热能作用，提高溶液温度，降低二氧化碳溶解度，析出的二氧化碳及时排出，从而减少碳酸盐垢的产生，以实现防垢、阻垢目的。采用本预处理工艺，可实现在线连续除垢，无需停机，无需拆卸管道，不影响正常生产，提高浓缩设备使用寿命，保证设备安全、平稳运行。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案如下：一种高钙有机溶液浓缩前的超声-热耦合阻垢预处理工艺，包括以下步骤：待浓缩的高钙有机溶液依次经过超声波处理、一次加热、二次加热处理，最后通过自动排气装置排出二氧化碳气体后完成阻垢预处理，进入浓缩工艺，所述各工段处理过程由原液罐、原液输送泵、超声波装置、冷凝水泵、冷凝水暂存罐、自动排气装置、二次加热装置、一次加热装置、管路、冷凝水存储罐组成，待浓缩的高钙有机溶液暂存在原液罐中，由原液输送泵通过管路输送至超声波装置，再经管路输送至一次加热装置进行预热，升温后由管路输送至二次加热装置再次被加热，然后由管路输送至自动排气装置排出二氧化碳后去浓缩；本步骤中，所述超声波装置位于各处理阶段的最前端，自动排气装置位于各处理阶段的最后。在所述的超声波处理过程中，通过超声波装置向高钙有机溶液施加一个特定频率的声波，超声波在流体介质中的空化作用所产生的强大压力峰可以加速钙离子的析出，并能够将已析出的碳酸盐垢及颗粒杂质击碎成细小的颗粒而悬浮于介质中；在强超声作用下，每一个空化气泡都是一个“热点”，它在爆破时刻产生出非同寻常的能量效应，并在液固交界面产生速度约为110m/s的微射流，微射流作用会在界面之间形成剧烈的机械搅拌效应，而且这种效应可以突破层流边界层的限制，从而强化界面间的化学反应过程和质量及热量传递过程，通过超声波的空化作用、热作用和机械作用从而达到防垢、阻垢的效果。受超声波传输距离限制，超声波装置设置在各处理阶段的最前端，避免所述一次加热装置、二次加热装置壁面结垢，保证传热效率，提高加热装置的可靠性。所述超声波处理采用的频率范围为19-22kHz。在所述的一次加热和二次加热过程中，热源蒸汽进入二次加热装置，放出热量，转变为冷凝水，由管路输送至冷凝水暂存罐，再由冷凝水泵经管路输送至一次加热装置，进一步放出热量后由管路输送至冷凝水存储罐收集、存储，并作为回用水再利用。冷凝水暂存罐内除暂存二次加热装置产生的冷凝水外，高钙有机溶液浓缩过程产生的冷凝水也在此罐内暂存，并与二次加热装置产生的冷凝水一起供一次加热装置使用。两次加热过程通过合理优化，充分利用余热余能，实现能量的梯级利用，仅需消耗少量蒸汽即可实现65-70℃的温升。所述自动排气装置位于超声波处理、一次加热和二次加热之后，溶液中二氧化碳溶解度随着温度的升高而降低，随着压力的降低而降低。高钙有机溶液先后经过两次加热，温度不断升高，溶解度下降，溶液中的二氧化碳和其他不凝气体不断析出并在管路内富集，最后通过所述的自动排气装置排出。此外，管路内的压力随着传输距离的增加而降低，相应的溶液中的二氧化碳气体溶解度也随之降低，所述自动排气装置离所述原液输送泵最远，该位置也最有利于二氧化碳的排出。在预处理阶段降低二氧化碳含量，减少碳酸盐垢的产生，从而达到防垢、阻垢的效果。作为上述技术方案的优选，所述一次加热装置为板式换热器，换热系数高，传热效果好，拆装方便。作为上述技术方案的优选，所述二次加热装置为板式换热器或管壳式换热器。综上所述，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术采用超声-热耦合技术，综合利用超声波的空化作用、机械作用，结合换热和蒸汽加热的热作用，相互耦合，提高溶液流动性，降低溶液粘度，超声波空化产生的微射流作用，不断冲刷传热表面，增加流体在传热界面的湍动程度，减小传热边界层厚度，增加传热系数，被超声波处理和加热后的高钙有机溶液中的碳酸钙晶体均匀，晶型小，不易吸附在金属表面，同时溶液内部二氧化碳随溶液温度的升高和压力的降低而大幅降低，与其他不凝气体一起及时排出，阻断了碳酸钙盐的形成条件，进一步降低了后续浓缩过程结垢的可能，实现了高钙有机溶液浓缩前的阻垢预处理。附图说明下面结合附图对本专利技术作进一步的说明。图1是本专利技术一种高钙有机溶液浓缩前的超声-热耦合阻垢预处理工艺的流程图；图2是本专利技术中的各装置示意图。图中，1、原液罐，2、原液输送泵，3、超声波装置，4、冷凝水泵，5、冷凝水暂存罐，6、自动排气装置，7、二次加热装置，8、一次加热装置，9、管路，10、冷凝水存储罐。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将本专利技术的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本专利技术所保护的范围。实施例一某市政污泥处置项目采用热水解工艺处置后得到的溶液理化指标如下：如图1所示，一种高钙有机溶液浓缩前的超声-热耦合阻垢预处理工艺，包括以下步骤：待浓缩的高钙有机溶液依次经过超声波处理、一次加热、二次加热处理，最后通过自动排气装置排出二氧化碳气体后完成浓缩前的阻垢预处理，进入浓缩工艺。如果2所示，所述各工段处理过程由原液罐1、原液输送泵2、超声波装置3、冷凝水泵4、冷凝水暂存罐5、自动排气装置6、二次加热装置7、一次加热装置8、管路9、冷凝水存储罐10组成，待浓缩的高钙有机溶液暂存在原液罐1中，由原液输送泵2通过管路9输送至超声波装置3，超声波频率为20kHz本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高钙有机溶液浓缩前的超声-热耦合阻垢预处理工艺，包括以下步骤：/n待浓缩的高钙有机溶液依次经过超声波处理、一次加热、二次加热处理，最后通过自动排气装置排出二氧化碳气体后完成阻垢预处理，进入浓缩工艺，所述各工段处理过程由原液罐（1）、原液输送泵（2）、超声波装置（3）、冷凝水泵（4）、冷凝水暂存罐（5）、自动排气装置（6）、二次加热装置（7）、一次加热装置（8）、管路（9）、冷凝水存储罐（10）组成，待浓缩的高钙有机溶液暂存在原液罐（1）中，由原液输送泵（2）通过管路（9）输送至超声波装置（3），再经管路（9）输送至一次加热装置（8）进行预热，升温后由管路（9）输送至二次加热装置（7）再次被加热，然后由管路（9）输送至自动排气装置（6）排出二氧化碳后去浓缩；本步骤中，所述超声波装置（3）位于各处理阶段的最前端，自动排气装置（6）位于各处理阶段的最后。/n

【技术特征摘要】
1.一种高钙有机溶液浓缩前的超声-热耦合阻垢预处理工艺，包括以下步骤：
待浓缩的高钙有机溶液依次经过超声波处理、一次加热、二次加热处理，最后通过自动排气装置排出二氧化碳气体后完成阻垢预处理，进入浓缩工艺，所述各工段处理过程由原液罐（1）、原液输送泵（2）、超声波装置（3）、冷凝水泵（4）、冷凝水暂存罐（5）、自动排气装置（6）、二次加热装置（7）、一次加热装置（8）、管路（9）、冷凝水存储罐（10）组成，待浓缩的高钙有机溶液暂存在原液罐（1）中，由原液输送泵（2）通过管路（9）输送至超声波装置（3），再经管路（9）输送至一次加热装置（8）进行预热，升温后由管路（9）输送至二次加热装置（7）再次被加热，然后由管路（9）输送至自动排气装置（6...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚荣荣，孙志刚，杨巍，赵鹤然，杨茜月，刘宗辉，王为宇，
申请(专利权)人：科尼兹环保科技大连有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁;21