緯綸環保自主研發設備低溫高效節能蒸發結晶廢水零排放
2018中國·海淀高價值專利培育大賽”復賽入圍項目（十七）
項目名稱：低溫高效節能的工業廢水零排放項目
牽頭單位：北京緯綸華業環保科技股份有限公司
緯綸環保自主研發低溫高效節能蒸發結晶廢水零排放設備及工藝
肩負社會責任 共創美好未來
1單位簡介
北京緯綸華業環保科技股份有限公司成立于2001年，污水處置、油泥與污泥處理、固廢危廢處置與資源化領域深耕多年，具有豐富的技術研發和實踐經驗的高新技術企業，并且，公司已于2010年成功掛牌新三板。以自主研發的核心技術為支撐，致力于從技術咨詢、工程設計、系統集成、設備制造、工程建設、運營管理六大方面，為用戶提供“一站式”服務，為環境治理提供全方位的保證。公司非常重視技術創新工作的開展，積累了大量的無形資產，截止目前為止，公司共擁有專利37項，其中發明專利19項，軟件著作權20余項純水設備 。
此次大賽，緯綸環保攜“一種低溫高效蒸發結晶設備及工藝（發明專利號：201310122372為主的項目專利參與這次高科技公司之間的比拼，感到十分榮幸，希望公司的技術能得到大家的認可與鼓勵。本低溫高效工業廢水零排放項目已獲八項專利授權，涉及技術方案及機械結構方面，圍繞主專利層層布局，此外還有多個專項專利正在申請中。本項目專利可廣泛應用于化工物料的連續蒸發結晶、溶劑的回收、環境污水處置、工業濃鹽水處理、海水淡化處置等，具有廣大的應用市場寧波純水設備。
低溫高效蒸發結晶零排放技術是緯綸環保自主研發的一項用于高含鹽廢水處置與回收利用的廢水處置技術，廢水零排放技術的革新。本項目技術突破其他零排放所面臨的蒸發量大、回收品質低、運行不穩定、運行利息高等運行管理的諸多問題。
蒸發濃縮結晶過程中如何提高熱能的利用率，降低運行本錢，并使蒸發濃縮結晶一體化，實現高效穩定運行以及具有一定通用性的系統單元一直是亟待解決的問題。因此，本項目針對以上問題提供了一種具有結構緊湊、系統化，工業純水設備占地面積小、能耗低、能量重復利用率高、運行費用低、高節能、運行效果穩定等優點的蒸發濃縮結晶系統，從而實現了不同行業領域中各類高濃度含鹽廢水的資源化和無害化處置，因此，目前該系統在市場上具有極大的應用前景。
2本項目擬解決的關鍵科學問題
本項目研發針對當前工業含鹽廢水，全面分析高含鹽水質特點基礎上開發出能夠實現廢水零排放的蒸發結晶工藝及設備。擬解決以下關鍵工藝技術問題：
1由于在降膜蒸發過程中，隨著運行時間的延長，板片上的結垢逐漸積累，致使傳熱系數降低，造成汽耗高，蒸水能力下降。因此本開發項目擬解決的關鍵問題之一是降低蒸發過程的設備結垢風險，通過引入不同的換熱體系，即利用空氣與熱水直接接觸，并增大熱水的流速，進而防止了蒸發過程中設備結構的風險；
2大多蒸發和結晶操作單元都是分離的其中每個操作單元中設備的結構都比較復雜，功能單一，設備操作不夠方便等，因此本開發項目擬解決的關鍵問題之一是使蒸發和結晶工藝一體化，過程中的控制和操作自動化，進而有效的提高整個操作單元的效率；工業純水設備
3目前其它蒸發結晶工藝過程中，均存在能耗高，熱量重復利用低等特點，因此，如何降低蒸發結晶的產水能耗也是開發項目擬解決的關鍵問題之一；
4完全實現本蒸發結晶系統操作單元的自動化控制；
5由于蒸發結晶所處理的廢水均為膜過濾產生的濃鹽水或其它工藝發生的濃鹽水的成份較復雜，因此，針對各類廢濃鹽水，蒸發結晶設備的選材問題；
6如何解決本蒸發結晶系統產水水質達標問題；
7蒸發結晶系統工藝參數的科學計算與合理確定。
3本項目的創新點
罕見的蒸發設備通常采用蒸汽及電能進行加熱蒸發，蒸發的溫度也常常確定在100℃左右，這樣條件下的設備選材要求高，運行利息及設備結垢的風險大大提高，一般發生1噸清水的能耗折合電能在100-150kw
本項目采用了能量回收系統，即利用了熱泵原理，熱泵是一種能從自然界的空氣、水或土壤中獲取低品位熱能，經過電力做功，提供可被人們所用的高品位熱能的裝置。熱泵實質上是一種熱量提升裝置，熱泵的作用是從周圍環境中吸取熱量，并把它傳送給被加熱的對象（溫度較高的物體）其工作原理與制冷機相同，都是依照逆卡諾循環工作的所不同的只是工作溫度范圍不一樣。熱泵在工作時，自身消耗一部分能量，把環境介質中貯存的能量加以挖掘，通過傳熱工質循環系統提高溫度進行利用，而整個熱泵裝置所消耗的功僅為輸出功中的一小局部，因此，采用熱泵技術可以節約大量高品位能源，熱泵技術被形象的稱為“熱量倍增器”熱泵機組全年平均運行利息只需電直接加熱的1/4燃油、燃氣加熱的1/3~1/2慣例太陽能的1/1.5熱泵系統由壓縮機、冷凝器、節流裝置和蒸發器組成。系統內運行的工質，蒸發器中吸取干燥室排出濕熱空氣中的熱量，從低壓液態工質蒸發成低壓蒸汽，經壓縮機增壓成為高溫高壓的蒸汽；冷凝器中，高溫高壓的工質蒸汽放出熱量加熱進入干燥室的空氣，而工質自身則從氣體冷凝成高壓液體；通過節流裝置，液體工質發生阻塞效應，降低了壓力和溫度，成為低壓低溫液體，再度進入蒸發器中吸收濕熱氣體的熱量，如此反復循環將低溫熱量輸送到高溫介質中去，形成熱泵循環寧波純水設備。
本項目采用的能量回收系統，即利用了熱泵技術，并將其引入蒸發結晶系統內，這可大大節約能源和降低運行費用。本項目中操作溫度在80℃以下，空氣密閉循環，有利于提高產水水質。
4本項目技術具有如下優點
1由于系統利用的余熱，比如低溫循環水、沖渣水、地熱尾水、太陽能熱水、廢熱油等，因此，系統高效節能，相應大大減少了系統的運行費用；
2由于蒸發溫度在80℃以下，相對溫度較低，因此可實現低溫高效；
3通過噴淋冷凝，可將水氣所攜帶的能量轉移進水里，進而在經過機組的吸收給原水加熱，充分利用了能量，回收了能量,能量重復利用率高；
4整個系統處于密閉狀態，不發生任何廢氣，不向空氣中排放任何氣體，不污染環境；
5由于通過不時循環蒸發與濃縮處理，最終可以使鹽結晶出來，清水進行回用，處置完全，可以達到真正的零排放”要求，進而實現了各類高濃度含鹽廢水的資源化和無害化處置；
6處置對象廣泛，對化工類、制藥類、以及各種高濃度含鹽廢水以及海水淡化等均適用；
7本發明的目的于克服現有技術的缺乏，提供一種有機含鹽廢水的處置系統及方法，能降低廢水中有機物的含量、提高蒸發結晶的效率、提高產品水和鹽的質量，實現廢水零排放以及鹽類的回收寧波純水設備
；
8無高溫高壓設備，系統運行平安可靠，并且智能；
9并將蒸發與結晶有效的融合，實現系統一體化。
5主要研發成員介紹
1.張學輝，畢業于浙江工業大學工業催化專業，曾就職于中科院過程所，現任公司緯綸環保技術研發部主任。
2.包長春，高級工程師，二級建造師。畢業于北京工商大學環境工程專業，任工藝工程師、設計部副經理，現任水處置事業部總工程師。
3.張悅，畢業于北京理工大學化學工程與技術專業，現為水處置事業部成員。
愿共同努力，把脈含鹽廢水，為高效、節能、平安穩定地實現各行業的廢水零排放純水設備 ，研發出合理可行的機械設備及工藝路線，為祖國的青山綠水和生態文明貢獻出一份力量。
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