一种旋风式冷冻除盐系统及除盐方法技术方案

本发明专利技术属于水处理技术领域，更具体地说是一种旋风式冷冻除盐系统及除盐方法，该旋风式冷冻除盐系统及除盐方法通过合理的设计完全解决了现有冷冻除盐系统中冷冻过程中热量交换方式不合理的问题、系统内热能不平衡的问题、系统不能持续运行的问题以及运行能效低的问题。旋风式冷冻除盐系统及除盐方法的作用或应用并非用于完全替代传统的膜法或蒸发的处理方式，而是在传统的膜法和蒸发处理工艺之间增加一级中间处理工艺，用于降低整体的投资及运行成本，提高系统的运行稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种旋风式冷冻除盐系统及除盐方法
本专利技术属于水处理
，更具体地说是一种旋风式冷冻除盐系统及除盐方法。
技术介绍
随着我国工业的发展以及环保意识的逐渐增强，各类废水的近零排放处理要求逐渐增多。当前主流的零排放工艺通常为使用膜法将废水的浓度提升到2％-17％然后使用蒸发的方法进行最终浓缩或结晶。最终达到近零排放的目的。然而无论是使用膜法还是蒸发的方法都面临着运行费用极其高昂的情况。以蒸发为例，查询水的气化潜热表可知在常压情况下，水的气化潜热为2257.6KJ/Kg，因此如果使用电力在常压情况下将水直接蒸发的话，每蒸发1吨100摄氏度的水所需消耗的电能约为627KWH，即便是采用当前较为先进的多效蒸发方法，消耗的电能也将达到80-100KWH，运行成本十分昂贵。而根据相关研究数据显示，使用膜法除盐时，当水中的盐份>10％后膜法处理的运行成本将超过蒸发处理的运行成本，(具体取决于进水水质情况)而且在废水的处理过程中通常废水中的成分比较复杂，当废水被浓缩到一定浓度以后，随着水中的各种污染物的浓度增加，使用膜法处理时膜元件的运行稳定性会急剧下降，频繁的化学清洗会进一步降低系统的整体运行效率，运行成本进一步增加。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提供一种旋风式冷冻除盐系统及除盐方法，通过合理的设计完全解决了现有冷冻除盐系统中冷冻过程中热量交换方式不合理的问题、系统内热能不平衡的问题、系统不能持续运行的问题以及运行能效低的问题。根据本专利技术的目的，提供了一种旋风式冷冻除盐系统，包括压缩机、一级散热器、二级散热器、蒸发器/冷风机、出口风量计、蒸发器排水管、背压阀、循环风机及其入口的负压调节阀和出口的压力释放阀、气液分离过滤器、系统进水管、进水降温换热器、制冰塔、制冰塔冷空气吹入口及制冰塔进风导管，所述制冰塔进风导管内部设置进水喷淋装置并和原水进水管以及浓水循环回水管相连；所述制冰塔空气排出口与之相连的制冰塔内部设置导气管；制冰塔锥形底、制冰塔内冰位计、螺旋压榨输送机包含螺旋压榨输送机排水导流槽和落冰导管、多孔滤板、浓水排出口、浓水循环水箱、浓水循环水箱液位计、浓水循环水泵、浓水出水管，所述浓水出水管上设置浓水盐度计；浓水出水三通比例调节阀将浓水出水分往浓水排水管和浓水循环回水管、融冰池、融冰池温度计、融冰池溢流堰、淡水收集池、淡水收集池液位计、淡水输送泵，所述融冰池溢流堰顶部设置滤网。优选的，所述一级散热器、二级散热器、蒸发器/冷风机采用热泵原理，对系统内部的制冷剂进行不断的压缩、散热、蒸发循环然后将制得的冷量通过蒸发器/冷风机传输到由循环风机鼓入的空气当中然后进入到制冰塔中用于对进入制冰塔的水进行冷却制冰；所述一级散热器中散发的热量用于热能回收或散发到空气或其它冷却介质当中，所述二级散热器中散发的热量用于溶解融冰池中的冰；所述压缩机与一级散热器和冷风机连通；所述二级散热器位于融冰池内，二级散热器分别与冷风机和一级散热器连通；所述冷风机上安置有三组进出管路，冷风机通过第一组管路与二级散热器和压缩机连通，所述第一管路用于系统内部制冷剂的循环；所述冷风机通过第二组管路与制冰塔进风导管和循环风机连通，所述第二管路用于循环产生低温冷空气，为制冰塔内的制冰提供冷源；所述冷风机还设置有蒸发器排水管，用于冷风机的化霜处理；所述冷风机和制冰塔之间的连接管路上设有风量计用于监控冷风机的工作状况；当风量计检测到的蒸发器/冷风机出口风量减小到一定程度时即启动蒸发器/冷风机的化霜程序；蒸发器/冷风机进行化霜状态，化霜排出的水由蒸发器排水管排入到淡水收集池当中。优选的，所述的系统进水管、进水降温换热器用于利用系统的产水冰中的冷量将被处理的水引入系统当中并降温至接近于摄氏度，以利于在后续处理过程中水在冷冻时消耗的冷量更小，达到最佳节能目的。优选的，所述制冰塔为中空圆桶状，其上部为旋风式气固分离设备，用于利用冷空气对进水进行冷冻并分离，下部为冰水混合物的收集及排除部分；所述制冰塔冷空气吹入口和位于制冰塔上部的制冰塔进风导管相连接，所述制冰塔进风导管内部设置进水喷淋装置，用于将系统进水喷淋到制冰塔进风导管中，成为细小雾滴；所述制冰塔的进水管分别和原水进水管以及浓水循环回水管相连可分别引入连接来自原水进水和浓水循环回水的两路进水；由进水喷淋装置喷出的细小雾滴先进入制冰塔进风导管随后进入制冰塔中，期间细小雾滴和低温冷空气接触后一部分水迅速结成冰粒同时排出盐份，而另一部分水中由于水中的盐份增加，冰点降低，达到温度平衡后不会进一步被冷冻。从制冰塔进风导管中吹入的气、水、冰混合物以一个倾斜角度吹入制冰塔当中，在冷空气吹入角度和制冰塔内部导气管的共同作用下，制冰塔进风导管吹入的冷空气、水、冰混合物在制冰塔中旋转下降。混合物中的冰晶以及未结冰的雾滴在离心力的作用下被聚集到制冰塔的桶壁附近并逐渐坠落到制冰塔下部的冰水混合区，吹入的冷空气在与制冰塔中的雾滴充分接触后冷量被水吸收，温度逐渐升高后从制冰塔空气排出口中排出，与空气排出口相连的制冰塔内部设置导气管，用于帮助制冰塔中的冰晶和冷空气的分离；从制冰塔空气排出口中排出的空气经循环风机增压，气水分离过滤器除水后进入蒸发器/冷风机中冷却后再次循环回到制冰塔当中。制冰塔内冰位计用于控制螺旋压榨输送机的启停，确保制冰塔中冰粒的高度始终位于制冰塔内冰位计的两个控制点之间。螺旋压榨输送机用于将制冰塔内的冰粒排出到制冰塔外，同时通过压榨的方法将冰粒中夹杂的含有较高盐份的水排出；排出的水由压榨输送机排水导流槽流回到制冰塔当中。压榨后较为纯净的冰顺落冰导管落入到融冰池当中。制冰塔的底部设置多孔滤板用于将制冰塔中的冰粒和水分离开，透过制冰塔的底部设置多孔滤板的浓水经由浓水排出口排出制冰塔。优选的，所述的浓水循环水箱用于收集制冰塔中排出的由进水经制冰塔去除了一部分含盐分较少的冰而被缩的浓缩水，浓缩水排往浓水循环水箱时排水点的高度位于制冰塔中制冰塔内冰位计和螺旋压榨输送机中间高度位置，确保螺旋压榨输送机所处之处始终位于冰水混合物之中，以便于冰容易被螺旋压榨输送机顺利排出，这一区域我们可将其定义为冰水混合区。浓水循环水箱中设置浓水循环水箱液位计用于控制浓水循环水泵的启停以及浓水循环水箱的排空；浓水循环水泵的出口浓水出水管上设置浓水盐度计用于检测浓水泵出水的盐度并用于控制浓水出水三通比例调节阀的浓水的去向，如浓水中盐度高于设定盐度则浓水排往浓水排水管如浓水盐度低于设定盐度则浓水经浓水循环回水管回到制冰塔中再次被浓缩直至达到设定浓度为止。优选的，所述的融冰池用于接收并溶解在制冰塔产生并经螺旋压榨输送机压榨后的干净冰块，融冰池和淡水收集池相邻位置设置溢流堰溢流堰顶部设置有滤网融冰池中的水经溢流堰上部的滤网流入到淡水收集池当中，溢流堰和滤网将融冰池中的冰块始终截留在融冰池一侧，同时始终保证融冰池中的液位保持在一定的高度，一方面保证融冰池的融冰效果，另一方面可确保二级散热器和进水降温换热器的换热效果。淡水收集池中设置淡水收集池液位计用于控制淡水输送泵的启停以及淡水的最终排出。融冰池中设置融冰池温度计一方面用以监测融冰本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种旋风式冷冻除盐系统，其特征在于，包括压缩机(101)、一级散热器(102)、二级散热器(103)、蒸发器/冷风机(104)、出口风量计(1041)、蒸发器排水管(1042)、背压阀(1043)、循环风机(105)及其入口的负压调节阀(1051)和出口的压力释放阀(1052)、气液分离过滤器(106)、系统进水管(201)、进水降温换热器(202)、制冰塔(301)、制冰塔冷空气吹入口(302)及制冰塔进风导管(303)，所述制冰塔进风导管(303)内部设置进水喷淋装置(3031)并和原水进水管(3032)以及浓水循环回水管(4052)相连；所述制冰塔空气排出口(304)与之相连的制冰塔(301)内部设置导气管(3041)；制冰塔锥形底(305)、制冰塔内冰位计(306)、螺旋压榨输送机(307)包含螺旋压榨输送机排水导流槽(3071)和落冰导管(3072)、多孔滤板(308)、浓水排出口(309)、浓水循环水箱(401)、浓水循环水箱液位计(402)、浓水循环水泵(403)、浓水出水管(404)，所述浓水出水管(404)上设置浓水盐度计(4041)；浓水出水三通比例调节阀(405)将浓水出水分往浓水排水管(4051)和浓水循环回水管(4052)、融冰池(501)、融冰池温度计(502)、融冰池溢流堰(503)、淡水收集池(504)、淡水收集池液位计(505)、淡水输送泵(601)，所述融冰池溢流堰(503)顶部设置滤网(5031)。/n...

【技术特征摘要】
1.一种旋风式冷冻除盐系统，其特征在于，包括压缩机(101)、一级散热器(102)、二级散热器(103)、蒸发器/冷风机(104)、出口风量计(1041)、蒸发器排水管(1042)、背压阀(1043)、循环风机(105)及其入口的负压调节阀(1051)和出口的压力释放阀(1052)、气液分离过滤器(106)、系统进水管(201)、进水降温换热器(202)、制冰塔(301)、制冰塔冷空气吹入口(302)及制冰塔进风导管(303)，所述制冰塔进风导管(303)内部设置进水喷淋装置(3031)并和原水进水管(3032)以及浓水循环回水管(4052)相连；所述制冰塔空气排出口(304)与之相连的制冰塔(301)内部设置导气管(3041)；制冰塔锥形底(305)、制冰塔内冰位计(306)、螺旋压榨输送机(307)包含螺旋压榨输送机排水导流槽(3071)和落冰导管(3072)、多孔滤板(308)、浓水排出口(309)、浓水循环水箱(401)、浓水循环水箱液位计(402)、浓水循环水泵(403)、浓水出水管(404)，所述浓水出水管(404)上设置浓水盐度计(4041)；浓水出水三通比例调节阀(405)将浓水出水分往浓水排水管(4051)和浓水循环回水管(4052)、融冰池(501)、融冰池温度计(502)、融冰池溢流堰(503)、淡水收集池(504)、淡水收集池液位计(505)、淡水输送泵(601)，所述融冰池溢流堰(503)顶部设置滤网(5031)。


2.根据权利要求1所述的一种旋风式冷冻除盐系统，其特征在于：所述一级散热器(102)、二级散热器(103)、蒸发器/冷风机(104)采用热泵原理，对系统内部的制冷剂进行不断的压缩、散热、蒸发循环然后将制得的冷量通过蒸发器/冷风机(104)传输到由循环风机(105)鼓入的空气当中然后进入到制冰塔(301)中用于对进入制冰塔的水进行冷却制冰；所述一级散热器(102)中散发的热量用于热能回收或散发到空气或其它冷却介质当中，所述二级散热器中散发的热量用于溶解融冰池中的冰；所述压缩机(101)与一级散热器(102)和冷风机(104)连通；所述二级散热器(103)位于融冰池(501)内，二级散热器(103)分别与冷风机(104)和一级散热器(102)连通；所述冷风机(104)上安置有三组进出管路，冷风机(104)通过第一组管路与二级散热器(103)和压缩机(101)连通，所述第一管路用于系统内部制冷剂的循环；所述冷风机(104)通过第二组管路与制冰塔进风导管(303)和循环风机(105)连通，所述第二管路用于循环产生低温冷空气，为制冰塔内的制冰提供冷源；所述冷风机(104)还设置有蒸发器排水管(1042)，用于冷风机(104)的化霜处理；所述冷风机(104)和制冰塔之间的连接管路上设有风量计(1041)用于监控冷风机的工作状况；当风量计(1041)检测到的蒸发器/冷风机(104)出口风量减小到一定程度时即启动蒸发器/冷风机(104)的化霜程序；蒸发器/冷风机(104)进行化霜状态，化霜排出的水由蒸发器排水管(1042)排入到淡水收集池(504)当中。


3.根据权利要求2所述的一种旋风式冷冻除盐系统，其特征在于，所述的系统进水管(201)、进水降温换热器(202)用于利用系统的产水(冰)中的冷量将被处理的水引入系统当中并降温至接近于0摄氏度，以利于在后续处理过程中水在冷冻时消耗的冷量更小，达到最佳节能目的。


4.根据权利要求3所述的一种旋风式冷冻除盐系统，其特征在于，所述制冰塔(301)为中空圆桶状，其上部为旋风式气固分离设备，用于利用冷空气对进水进行冷冻并分离，下部为冰水混合物的收集及排除部分；所述制冰塔冷空气吹入口(302)和位于制冰塔(301)上部的制冰塔进风导管(303)相连接，所述制冰塔进风导管(303)内部设置进水喷淋装置(3031)，用于将系统进水喷淋到制冰塔进风导管(303)中，成为细小雾滴；所述制冰塔(301)的进水管分别和原水进水管(3032)以及浓水循环回水管(4052)相连可分别引入连接来自原水进水和浓水循环回水的两路进水；由进水喷淋装置(3031)喷出的细小雾滴先进入制冰塔进风导管(303)随后进入制冰塔(301)中，期间细小雾滴和低温冷空气接触后一部分水迅速结成冰粒同时排出盐份，而另一部分水中由于水中的盐份增加，冰点降低，达到温度平衡后不会进一步被冷冻。从制冰塔进风导管(303)中吹入的气、水、冰混合物以一个倾斜角度吹入制冰塔(301)当中，在冷空气吹入角度和制冰塔内部导气管(3041)的共同作用下，制冰塔进风导管(303)吹入的冷空气、水、冰混合物在制冰塔中旋转下降。混合物中的冰晶以及未结冰的雾滴在离心力的作用下被聚集到制冰塔(301)的桶壁附近并逐渐坠落到制冰塔(301)下部的冰水混合区，吹入的冷空气在与制冰塔中的雾滴充分接触后冷量被水吸收，温度逐渐升高后从制冰塔空气排出口(304)中排出，与空气排出口(304)相连的制冰塔内部设置导气管(3041)，用于帮助制冰塔中的冰晶和冷空气的分离；从制冰塔空气排出口(304)中排出的空气经循环风机(105)增压，气水分离过滤器(106)除水后进入蒸发器/冷风机(104)中冷却后再次循环回到制冰塔当中。制冰塔内冰位计(306)用于控制螺旋压榨输送机(307)的启停，确保制冰塔中冰粒的高度始终位于制冰塔内冰位计(306)的两个控制点之间。螺旋压榨输送机用于将制冰塔内的冰粒排出到制冰塔外，同时通过压榨的方法将冰粒中夹杂的含有较高盐份的水排出；排出的水由压榨输送机排水导流槽(3071)流回到制冰塔当中。压榨后较为纯净的冰顺落冰导管(3072)落入到融冰池当中。制冰塔(301)的底部设置多孔滤板(308)用于将制冰塔中的冰粒和水分离开，透过制冰塔(301)的底部设置多孔滤板(308)的浓水经由浓水排出口(309)排出制冰塔。


5.根据权利要求4所述的一种旋风式冷冻除盐系统，其特征在于，所述的浓水循环水箱(401)用于收集制冰塔(301)中排出的由进水经制冰塔去除了一部分含盐分较少的冰而被缩的浓缩水，浓缩水排往浓水循环水箱(401)时排水点的高度位于制冰塔(3...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏伯一，周伟，张学良，何嘉慧，宋正元，禹路，
申请(专利权)人：江苏中电创新环境科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32