【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及含盐矿井水处理，尤其涉及一种外冷器原位除垢的含盐矿井水零排放处理方法。
技术介绍
1、含盐矿井水是指含盐量超过1000mg/l的矿井水，它是伴随煤炭的开采而产生，其特点是产生量大、含盐量高、成分复杂等。目前，针对此类矿井水，主要采用预处理、膜浓缩和分盐结晶的方法实现零排放处理，即：通过预处理工艺去除矿井水中悬浮物，通过膜浓缩处理工艺去除矿井水中盐分，获取产品水，最终对膜浓缩工艺产生的高浓盐水进行分盐结晶，把浓盐水中的盐分变成固体，实现浓盐水中盐分的资源化利用。
2、在含盐矿井水零排放处理的过程中，冷冻结晶作为分盐结晶的关键环节，通过进一步提取母液中硫酸钠成分，将其转化成芒硝，并通过溶解形成硫酸钠溶液，返回至硫酸钠蒸发结晶系统继续蒸发浓缩，不仅可以提高硫酸钠的结晶产量，而且有效地减少杂盐的产生量。然而，在实际运行过程中，由于冷冻结晶过程中快速结晶，易产生结垢，会导致无法及时地发现外冷器换冷管堵塞，造成冷冻结晶系统瘫痪，增加清洗难度的同时，还会导致杂盐率增加，运行处理成本升高。
3、以往冷冻结晶系统遇到外冷器换冷管堵塞问题，只能被迫暂停系统运行，通过拆卸、浸泡等方式来去除结垢物，这样必然会缩短冷冻结晶系统的使用周期。有些煤矿考虑到此类情况的发生，专门在冷冻结晶系统设置了两台均能满足处理负荷的外冷器，当一台外冷器出现堵塞问题时，切换至另外一台外冷器，虽然能够维持冷冻结晶系统运行，但第一台外冷器拆卸出来，专门通过浸泡等方式去除换冷管表面的结垢物，大大地增加了人工成本。
技
1、为了解决上述技术问题，即现有的含盐矿井水零排放处理系统重，冷冻结晶所用的外冷器无法实现原位除垢，必须将其拆卸出来进行除垢，增加了人工成本，本专利技术提供了一种外冷器原位除垢的含盐矿井水零排放处理方法。本专利技术的方法能够在不拆卸外冷器的情况下，实现原位除垢，可减少人工成本，提高分盐结晶处理效率。
2、本专利技术的具体技术方案为：
3、一种外冷器原位除垢的含盐矿井水零排放处理方法，步骤包括：
4、s1：将含盐矿井水进行除悬浮物和膜浓缩后，依次进行蒸发结晶分离出无水na2so4、冷冻结晶分离出芒硝、蒸发结晶分离出nacl和干燥得杂盐；收集所述蒸发结晶中所用蒸汽凝水换热后形成的蒸汽冷凝水，以及所述干燥中蒸出的蒸汽冷凝水；
5、s2：在s1冷冻结晶过程中所用外冷器的换冷管内结垢时，采用以下方案a和/或方案b进行除垢：
6、方案a：将外冷器内的冷冻液采用s1中收集到的蒸汽冷凝水进行换热后，回流到外冷器的冷冻液管路内；
7、方案b：向换冷管内通入生蒸汽。
8、本专利技术在对含盐矿井水进行零排放处理的过程中，采用了分步结晶的方式，先通过蒸发结晶分离出无水na2so4，再通过冷冻结晶分离出芒硝，而后通过蒸发结晶分离出nacl，最后干燥得杂盐，这种方式充分考虑到了含盐矿井水的水质特征，能够实现分盐结晶，并回收其中的绝大部分硫酸钠和氯化钠以及少量杂盐。
9、在含盐矿井水零排放处理系统中，外冷器的换冷管内结垢成分较为复杂，包括钙、镁、碳酸氢根、硅等物质。本专利技术针对这些特定的结垢成分，设计了方案a和方案b。在方案a中，利用分盐结晶(包括蒸发结晶分离出无水na2so4，蒸发结晶分离出nacl，以及干燥得杂盐)过程中，产生的蒸汽冷凝水中的热量，对冷冻液(外冷器正常工作时在其中循环的工质)进行加热，加热后的冷冻液回流到外冷器中，与依附在换冷管内壁上的结垢物母液进行换热，能够消除结垢物，同时还能回收利用蒸汽冷凝水中的热量。在方案b中，通过将生蒸汽通入换冷管内，直接加热换冷管内壁上附着的结垢物，同样能够达到消除结垢的目的。通过上述方式，能够在不拆卸外冷器的情况下，实现原位除垢，使冷冻结晶单元稳定运行，这种除垢方式有利于减少人工成本，提高分盐结晶处理效率。
10、作为优选，步骤s2中，先采用方案a进行除垢，再采用方案b进行除垢；采用方案a进行除垢与采用方案b进行除垢的时长之比为1:1～2。
11、基于含盐矿井水零排放处理系统中外冷器内结垢的成因分析，其结垢中包含水溶性垢成分(主要为溶解性无机盐，例如硫酸钠、碳酸钠)和硬性垢成分(主要是钙、镁和硅的不溶性无机盐)。对于水溶性垢成分而言，采用方案a或方案b可实现较好的除垢。但对于硬性垢成分而言，单独采用方案a或方案b时效果不佳。本专利技术先进行方案a，利用与蒸汽冷凝水换热升温后的冷冻液，对换冷管内的结垢进行加热，使垢层部分溶解或剥离，由于升温后的冷冻液在换冷管外对换冷管进行加热，因而有利于结垢层中靠近管壁的一侧较好地受热进而发生部分溶解或剥离，从而在结垢层中产生更多贯穿结垢层的缝隙，有利于后续生蒸汽与结垢层充分接触，提高生蒸汽的作用效果；而后再进行方案b，向换冷管中通入生蒸汽，与换冷管内的结垢接触，能够提供水和外力作用，进一步溶解和剥离剩余的硬性垢成分。通过上述方式，将方案a和方案b以特定顺序联用，能够提高除垢效果(特别是当结垢层较厚时的除垢效果)，有效去除水溶性垢成分和硬性垢成分。
12、作为优选，步骤s2中，当换冷管出口端的液体压力较正常运行情况下提高50～400％，流量降低35％及以上且流量不为0，硬度提高40～125％，换冷管内在50～100khz超声波下检测到的0.40～0.45ms时刻信号出现变形的无规波长时，或者当换冷管出口端的流量为0时，采用方案a和/或方案b进行除垢。
13、本专利技术中的除垢方法可用于换冷管内发生结垢但未导致换冷管内完全堵塞，以及结垢物导致换冷管完全堵塞这两种情况下的除垢。“结垢物导致换冷管完全堵塞”即在按照步骤s1运行时，换冷管出口端的流量为0。
14、本专利技术中“换冷管内发生结垢但未导致换冷管内完全堵塞”的判断标准是在按照步骤s1运行时，“换冷管出口端的液体压力较正常运行情况下提高50～400％，流量降低35％及以上且不为0，硬度提高40～125％，换冷管内在50～100khz超声波下检测到的0.40～0.45ms时刻信号出现变形的无规波长”。其中，液体压力、流量、硬度可采用安装在换冷管出口端的在线压力计、流量计、硬度计进行实时监测，超声波信号可采用安装在换冷管中的超声波计实时监测，可通过反馈信号的变化来及时地判断换冷管结垢情况，避免换冷管堵塞后造成冷却结晶单元瘫痪。
15、液体压力、流量、硬度和超声波信号这四项因素在外冷器结垢过程中各自扮演着重要角色，且它们之间相互作用、相互影响，因此，在判断“换冷管内发生结垢但未导致换冷管内完全堵塞”时，将其作为一个整体，综合考虑这些因素，能够使换冷管内结垢情况的判断更加准确。具体而言：
16、(1)液体压力和流量：
17、液体压力和流量是决定换冷管内水流速度和流态的关键因素，直接影响后续垢层的继续形成和沉积速率。具体来说：较高的水流速度可以减少垢层在换冷管内壁上的沉积，因为水流会冲刷掉部分垢层，然而，过高的水流速度也可能导致水中的杂质和离子更快地沉积本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种外冷器原位除垢的含盐矿井水零排放处理方法，其特征在于，步骤包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S2中，先采用方案A进行除垢，再采用方案B进行除垢；采用方案A进行除垢与采用方案B进行除垢的时长之比为1:1~2。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S2中，当换冷管出口端的液体压力较正常运行情况下提高50~400%，流量降低35%及以上且流量不为0，硬度提高40~125%，换冷管内在50~100kHz超声波下检测到的0.40~0.45ms时刻信号出现变形的无规波长时，或者当换冷管出口端的流量为0时，采用方案A和/或方案B进行除垢。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S1具体包括：
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤S1.3中：将所得芒硝采用S1.2中换热后的浓缩盐水进行溶解后，进行加热结晶和浓缩，将得到的晶浆液稠厚、离心和干燥，得无水Na2SO4。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在收集到母液A后，将母液A先与冷却水进行换热，再与母液B进行换热，换热后的母
7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤S1.2中：所述蒸汽凝水的温度为105~143℃，绝对压力为120~400kPa；加热结晶和浓缩的温度为100~110℃；母液A中氯化钠和硫酸钠的质量浓度分别为18.0~25.9%和4.0~11.0%。
8.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤S1.3中：所述冷冻结晶和浓缩的温度为-5~0℃；母液B中氯化钠和硫酸钠的质量浓度分别为20.0~25.6%和0.5~1.2%。
9.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤S1.4中：所述蒸汽凝水的温度为105~143℃，绝对压力为120~400kPa；加热结晶和浓缩的温度为100~110℃；母液C中氯化钠质量浓度为25.9%~28.2%，硫酸钠质量浓度为0.0%~4.5%。
10.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤S2中：
...【技术特征摘要】
1.一种外冷器原位除垢的含盐矿井水零排放处理方法，其特征在于，步骤包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤s2中，先采用方案a进行除垢，再采用方案b进行除垢；采用方案a进行除垢与采用方案b进行除垢的时长之比为1:1~2。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤s2中，当换冷管出口端的液体压力较正常运行情况下提高50~400%，流量降低35%及以上且流量不为0，硬度提高40~125%，换冷管内在50~100khz超声波下检测到的0.40~0.45ms时刻信号出现变形的无规波长时，或者当换冷管出口端的流量为0时，采用方案a和/或方案b进行除垢。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤s1具体包括：
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤s1.3中：将所得芒硝采用s1.2中换热后的浓缩盐水进行溶解后，进行加热结晶和浓缩，将得到的晶浆液稠厚、离心和干燥，得无水na2so4。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨久利，毛维东，付元，唐志鹏，葛鹏，张军，李明德，李姝琪，
申请(专利权)人：中煤科工集团杭州研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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