[發(fā)明專利]一種基于礦井水零排放全流程的節(jié)能降耗方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011047915.X
• 申請(qǐng)日: 2020-09-29
• 公開（公告）號(hào): CN112093966B
• 公開（公告）日: 2022-03-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭中權(quán);毛維東;鄭利祥;張軍;周如祿;楊建超
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中煤科工集團(tuán)杭州研究院有限公司
• 主分類號(hào): C02F9/10
• 分類號(hào): C02F9/10
• 代理公司: 浙江永航聯(lián)科專利代理有限公司 33304
• 代理人: 侯蘭玉

本發(fā)明涉及一種礦井水零排放處理方法，特別涉及一種基于礦井水零排放全流程的節(jié)能降耗方法，屬于水處理技術(shù)領(lǐng)域。一種基于礦井水零排放全流程的節(jié)能降耗方法，所述礦井水零排放全流程包括礦井水的凈化處理、膜濃縮處理和蒸發(fā)結(jié)晶工序，該方法是在礦井水零排放全流程工藝上進(jìn)行礦井水熱能回用，根據(jù)礦井水中溫度敏感物質(zhì)含量不同，分為直流式和混流式。本發(fā)明方法根據(jù)礦井水水溫水質(zhì)和蒸發(fā)結(jié)晶工序冷卻回水水溫不同，利用礦井水溫度低、比熱容大的特性，通過改變礦井水介質(zhì)在零排放處理中的流程，回收蒸發(fā)結(jié)晶工序產(chǎn)生的高品位熱量，利用這些熱量對(duì)低溫礦井水進(jìn)行增溫，實(shí)現(xiàn)提高礦井水零排放全流程中分段工藝效率和節(jié)省能耗運(yùn)行費(fèi)用等目的。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種礦井水零排放處理方法，特別涉及一種基于礦井水零排放全流程的節(jié)能降耗方法，屬于水處理技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

我國(guó)大部分煤礦處于華北、西北等缺水和生態(tài)環(huán)境脆弱地區(qū)，而該地區(qū)的礦井水90%以上為高鹽礦井水。高鹽礦井水常規(guī)處理已無法滿足排放或回用要求，需要進(jìn)行零排放處理。特別是近些年來各礦區(qū)對(duì)高鹽礦井水的排放要越來越高，煤炭企業(yè)在資源約束與排放限制方面的壓力陡然上升，加快落實(shí)節(jié)能降耗和高鹽水污染物零排放已成為必然選擇。

我國(guó)煤礦礦井水溫度通常在15℃-20℃之間，個(gè)別礦井水溫度在冬季甚至低于10℃，如何保證必要的礦井水溫度是礦井水零排放處理過程中需要解決的一個(gè)問題。常規(guī)做法是增加蒸汽換熱器，低溫時(shí)利用蒸汽加熱礦井水，提高溫度滿足后續(xù)膜濃縮工段處理要求；或者是提高膜濃縮階段的水泵揚(yáng)程，實(shí)現(xiàn)超濾和反滲透處理。無論是哪種方式，都必然增加蒸汽消耗和電能消耗，不是一個(gè)經(jīng)濟(jì)高效的方法。

高鹽礦井水的零排放處理工藝包含凈化處理、膜濃縮處理和蒸發(fā)結(jié)晶處理等工序。其中，膜濃縮處理的效率受到進(jìn)水溫度的影響，對(duì)進(jìn)水溫度有限值要求，在一定溫度范圍內(nèi)，溫度越高處理效率越高，能耗越低。以陶氏超濾膜為例，進(jìn)水溫度允許范圍值一般為1~40℃。由于礦井水粘度會(huì)隨著溫度發(fā)生變化，因此對(duì)于膜組件，在任意工作壓力下，其過濾流量或透膜壓差都會(huì)隨著溫度變化而呈較大幅度的變化。如14℃下膜組件通量為62L/(m²h)，25℃下膜組件通量為80L/(m²h)，35℃下膜組件通量為95L/(m²h)，溫度每下降5℃，產(chǎn)水量就會(huì)降低約10%。同樣的陶氏反滲透膜也隨著溫度的升高，所需滲透壓逐步降低。如相同條件下20℃下滲透壓為68.0bar，25℃下滲透壓為64.2bar，30℃下滲透壓為62.1bar，35℃下滲透壓為60.5bar。工藝參數(shù)值變化雖屬正?，F(xiàn)象，但影響生產(chǎn)效率。為保證較高的膜濃縮效率，一般需要對(duì)溫度過低或過高的礦井水進(jìn)行增溫或降溫調(diào)節(jié)，這將涉及到能耗管理與運(yùn)行費(fèi)用問題。

另外，蒸發(fā)結(jié)晶必將成為今后高鹽礦井水污染物零排放處理技術(shù)發(fā)展的終端工序，其中機(jī)械再壓縮蒸發(fā)結(jié)晶（MVR）和多效蒸發(fā)結(jié)晶（MED）技術(shù)需要采用高品質(zhì)生蒸汽作為熱源，運(yùn)行成本極高。同時(shí)MVR技術(shù)需要電力驅(qū)動(dòng)，提高蒸汽參數(shù)，耗電量大，運(yùn)行溫度高。據(jù)統(tǒng)計(jì)，礦井水零排放過程中電耗和蒸汽費(fèi)用占總運(yùn)行費(fèi)用的70%以上，在北方礦區(qū)冬季甚至達(dá)到85%以上，這成為了影響運(yùn)行費(fèi)用的關(guān)鍵因素，需要對(duì)蒸發(fā)結(jié)晶能耗管理和配套冷卻工序提出了更高的要求。

同時(shí)，蒸發(fā)結(jié)晶中的冷卻需求也比較大，包括二次蒸汽冷凝、蒸汽壓縮機(jī)冷卻、冷凍機(jī)組冷卻、循環(huán)冷卻水回水冷卻、機(jī)封水換熱器冷卻等。這些也均涉及到能耗管理問題。如果冷卻回水中熱量未被利用，將造成極大的能量浪費(fèi)。如果冷卻回水流量較小、換熱溫升較大，回水水溫過高直接進(jìn)入膜濃縮系統(tǒng)將造成膜元件損壞。因此，從減少蒸汽需求量的節(jié)能降耗角度分析，除需要提高礦井水物料的初始溫度外，還需要減少蒸汽冷凝和冷卻換熱余熱的浪費(fèi)?？傊扇〈胧?duì)蒸發(fā)結(jié)晶工序中低品位的蒸汽余熱回收利用，將其用于零排放各工段，對(duì)節(jié)能降耗和有效降低成本具有現(xiàn)實(shí)意義。