一种基于制造技术

本发明专利技术涉及一种基于

【技术实现步骤摘要】
一种基于CO2制冷的冷热深度综合利用的矿井水零排放系统


[0001]本专利技术涉及节能减排和废水处理领域，尤其涉及一种基于
CO2制冷的冷热深度综合利用的矿井水零排放系统
。

技术介绍

[0002]在煤炭开采过程中，地下水与煤层
、
岩层接触，加上人类的活动的影响，发生了一系列的物理
、
化学和生化反应，因而水质具有显著的煤炭行业特征：含有悬浮物的矿井水的悬浮物含量远远高于地表水，感官性状差；并且所含悬浮物的粒度小
、
比重轻
、
沉降速度慢
、
混凝效果差；矿井水中还含有废机油
、
乳化油等有机物污染物
。
如果不能对矿井水进行有效处理与资源化利用，则白白浪费了宝贵的水资源
、
污染危害生态环境
。
另外，随着煤矿开采深度的增加，深部开采遇到的高温热害更加严重，且矿井水中含有大量的
Ca
2+
，
Mg
2+
，
Na
+
，
SO
42
‑
等离子，如果不回收直接排放造成资源浪费
。
[0003]目前业内采用较为先进的处理工艺为“膜法分盐
+
分质结晶”工艺
。
即针对水质特点，通过“预处理
+
反渗透
+
化学软化
+
超滤
+
纳滤
>+
蒸发结晶”多级处理工艺，借助于纳滤和反渗透组合工艺先行分离一价阴离子和二价阴离子并分别进行预浓缩后，再各自进入蒸发结晶系统产出结晶盐产品的工艺
。
对于后续结晶零排放方法，存在能耗高
、
运行成本高；氯化钠
、
硫酸钠结晶盐的纯度不达标
、
成品盐回收率低
、
杂盐比例大等问题，成为制约其发展的两大难题
。

技术实现思路

[0004](
一
)
要解决的技术问题
[0005]鉴于现有技术的上述缺点
、
不足，本专利技术提供一种基于
CO2制冷的冷热深度综合利用的矿井水零排放系统，其解决了矿井水零排放处理时存在能耗高及运行成本高的技术问题
。
[0006](
二
)
技术方案
[0007]为了达到上述目的，本专利技术采用的主要技术方案包括：
[0008]本专利技术提供一种基于
CO2制冷的冷热深度综合利用的矿井水零排放系统，包括
NaCl
结晶单元
、Na2SO4结晶单元和混盐结晶单元；
[0009]高温高压
CO2能为所述
NaCl
结晶单元提供热量，所述高温高压
CO2对所述
NaCl
结晶单元加热后其携带余热排入所述
Na2SO4结晶单元继续供热，所述
NaCl
结晶单元能将
NaCl
原料水处理形成
NaCl
工业产品
、
淡水和
NaCl
母液，所述
NaCl
母液能排入所述混盐结晶单元；
[0010]初始加热蒸汽能为所述
Na2SO4结晶单元提供热量，所述
Na2SO4结晶单元能预热所述
NaCl
原料水，所述
Na2SO4结晶单元能将
Na2SO4原料水处理形成
Na2SO4固体
、
淡水和
Na2SO4母液，所述
Na2SO4母液能排入所述混盐结晶单元；
[0011]所述初始加热蒸汽还能为所述混盐结晶单元提供热量，所述混盐结晶单元能将混盐原料水
、
所述
NaCl
母液和所述
Na2SO4母液处理形成混盐固体
、
淡水和污水，所述污水排污
处理
。
[0012]可选地，所述
NaCl
结晶单元包括第一加热器
、
第一分离器和第一离心机
、
第一母液罐和第三预热器，所述第三预热器能对通入其中的所述
NaCl
原料水进行初级预热，被所述第三预热器预热的所述
NaCl
原料水进入所述第一加热器进一步升温；所述第一加热器由所述高温高压
CO2提供热量，加热后的
NaCl
原料水经所述第一分离器蒸发结晶，然后在所述第一离心机中离心分离，离心分离的母液收集在所述第一母液罐中；所述高温高压
CO2为所述第一加热器提供热量后形成低温
CO2，并以其余热为第一预热器提供热量；
[0013]所述
Na2SO4结晶单元包括
CO2制冷机
、
冷冻结晶机
、
第二离心机
、
第二母液罐
、
第一预热器
、
第二预热器
、
第二分离器
、
第一稠厚器
、
第三离心机和第三母液罐，所述
Na2SO4原料水经所述
CO2制冷机提供制冷源的所述冷冻结晶机冷却结晶，在所述第二离心机中离心分离，离心分离的母液收集在所述第二母液罐中；所述第二母液罐中的一部分母液返回所述冷冻结晶机中循环结晶，另一部分母液经所述第一预热器和所述第二预热器两次预热，所述第二预热器由所述初始加热蒸汽提供热量；预热后的母液进入所述第二分离器蒸发结晶，所产固液混合物经所述第一稠厚器后，进入第三离心机离心分离，离心分离的母液收集在第三母液罐中，再排入混盐溶液储罐；
[0014]所述混盐结晶单元包括混盐溶液储罐
、
第四预热器
、
第二加热器
、
第三分离器
、
第二稠厚器和第四离心机，所述第四预热器能对通入其中的所述混盐原料水进行初级预热，被所述第四预热器预热的所述混盐原料水进入所述第二加热器进一步升温，所述第二加热器由所述初始加热蒸汽提供的热量加热；加热后的混盐原料水经所述第三分离器浓缩，然后经所述第二稠厚器和所述第四分离机离心分离
。
[0015]可选地，所述第一分离器还通过第一循环泵与所述第一加热器相连，所述第一母液罐与所述第一循环泵相连以将
NaCl
母液循环至第一加热器中进行循环结晶，所述第一分离器还与第一真空泵相连以维持第一分离器真空状态
。
[0016]可选地，所述第一母液罐还与混盐溶液储罐相连，为混盐结晶单元提供
NaCl
母液
。
[0017]可选地，所述第一分离器还与第一干燥机相连
。
[0018]可选地，所述第一离心机通过所述第一干燥机与第一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于
CO2制冷的冷热深度综合利用的矿井水零排放系统，其特征在于，包括
NaCl
结晶单元
、Na2SO4结晶单元和混盐结晶单元；高温高压
CO2能为所述
NaCl
结晶单元提供热量，所述高温高压
CO2对所述
NaCl
结晶单元加热后其携带余热排入所述
Na2SO4结晶单元继续供热，所述
NaCl
结晶单元能将
NaCl
原料水处理形成
NaCl
工业产品
、
淡水和
NaCl
母液，所述
NaCl
母液能排入所述混盐结晶单元；初始加热蒸汽能为所述
Na2SO4结晶单元提供热量，所述
Na2SO4结晶单元能预热所述
NaCl
原料水，所述
Na2SO4结晶单元能将
Na2SO4原料水处理形成
Na2SO4固体
、
淡水和
Na2SO4母液，所述
Na2SO4母液能排入所述混盐结晶单元；所述初始加热蒸汽还能为所述混盐结晶单元提供热量，所述混盐结晶单元能将混盐原料水
、
所述
NaCl
母液和所述
Na2SO4母液处理形成混盐固体
、
淡水和污水，所述污水排污处理
。2.
根据权利要求1所述的矿井水零排放系统，其特征在于，所述
NaCl
结晶单元包括第一加热器
(2)、
第一分离器
(3)
和第一离心机
(4)、
第一母液罐
(8)
和第三预热器
(17)
，所述第三预热器
(17)
能对通入其中的所述
NaCl
原料水进行初级预热，被所述第三预热器
(17)
预热的所述
NaCl
原料水进入所述第一加热器
(2)
进一步升温；所述第一加热器
(2)
由所述高温高压
CO2提供热量，加热后的
NaCl
原料水经所述第一分离器
(3)
蒸发结晶，然后在所述第一离心机
(4)
中离心分离，离心分离的母液收集在所述第一母液罐
(8)
中；所述高温高压
CO2为所述第一加热器
(2)
提供热量后形成低温
CO2，并以其余热为第一预热器
(16)
提供热量；所述
Na2SO4结晶单元包括
CO2制冷机
(9)、
冷冻结晶机
(10)、
第二离心机
(11)、
第二母液罐
(14)、
第一预热器
(16)、
第二预热器
(18)、
第二分离器
(23)、
第一稠厚器
(21)、
第三离心机
(24)
和第三母液罐
(26)
，所述
Na2SO4原料水经所述
CO2制冷机
(9)
提供制冷源的所述冷冻结晶机
(10)
冷却结晶，在所述第二离心机
(11)
中离心分离，离心分离的母液收集在所述第二母液罐
(14)
中；所述第二母液罐
(14)
中的一部分母液返回所述冷冻结晶机
(10)
中循环结晶，另一部分母液经所述第一预热器
(16)
和所述第二预热器
(18)
两次预热，所述第二预热器
(18)
由所述初始加热蒸汽提供热量；预热后的母液进入所述第二分离器
(23)
蒸发结晶，所产固液混合物经所述第一稠厚器
(21)
后，进入第三离心机
(24)
离心分离，离心分离的母液收集在第三母液罐
(26)
中，再排入混盐溶液储罐
(28)
；所述混盐结晶单元包括混盐溶液储罐
(28)、
第四预热器
(29)、
第二加热器
(32)、
第三分离器
(33)、
第二稠厚器
(31)
和第四离心机
(34)
，所述第四预热器
(29)
能对通入其中的所述混盐原料水进行初级预热，被所述第四预热器
(29)
预热的所述混盐原料水进入所述第二加热器
(32)
进一步升温，所述第二加热器
(32)
由所述初始加热蒸汽提供的热量加热；加热后的混盐原料水经所述第三分离器
(33)
浓缩，然后...

【专利技术属性】
技术研发人员：张信荣，齐春华，刘佳，郑秋云，
申请(专利权)人：北京大学鄂尔多斯能源研究院，
类型：发明
国别省市：