一种盐湖提锂中解析水加热装置及方法与流程

本发明属于盐湖提锂，具体是指一种盐湖提锂中解析水加热装置及方法。

背景技术：

1、吸附法是目前盐湖卤水提锂的主流工艺之一，其基本过程为：利用锂吸附剂选择性吸附卤水中的锂离子，再以解析水对吸附饱和的吸附剂进行洗脱解析，使锂离子进入解析液，解析液经后续除杂、浓缩、沉锂等工序制得锂产品。解析水的温度对解析效率和锂资源回收率有显著影响，为提高解析效率、提高锂资源回收率，通常需要将解析水升温至35~40℃甚至更高。

2、目前，盐湖提锂中解析水的加热常采用太阳池法、蒸汽加热法、电加热法等。太阳池法受气候、季节和昼夜变化影响大，供热不稳定且占地面积大，难以满足连续稳定生产的要求；蒸汽加热法需消耗大量蒸汽，而盐湖矿区通常远离热源，蒸汽制备和输送成本高；电加热法电耗大，运行费用高。上述加热方式普遍存在能耗高、运行成本高的问题。

3、同时，现有加热方式对解析水温度的调控不够精准，实际生产中容易出现两类极端工况：水温过高，造成能耗过剩、运行费用增加；水温不足，则解析不完全，导致锂资源回收率下降。

4、另一方面，盐湖提锂园区内的其他生产装置（例如化工装置）通常设有循环水系统，换热后的循环水温度一般为29~42℃，携带大量低品位余热，这部分余热通常经冷却塔冷却后散失于环境，既浪费能源，又消耗冷却水量。如何回收利用此类低品位余热对解析水进行精准升温，实现余热梯级回收，是本领域亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种盐湖提锂中解析水加热装置及方法，该装置及方法能够对解析水进行梯级加热，并可与蒸汽加热灵活切换，实现解析水的节能、精准、稳定升温。

2、为实现上述目的，本发明一种盐湖提锂中解析水加热装置，包括循环水系统、热泵系统、解析水系统和温度控制单元；

3、所述循环水系统包括循环水罐、第一循环水泵和第二循环水泵，所述循环水罐的进口用于接入外部生产装置换热后的循环水，所述循环水罐的出口分为第一支路和第二支路，所述第一支路经所述第一循环水泵与预热换热器的热侧进口连接，所述第二支路经所述第二循环水泵与取热换热器的热侧进口连接，所述预热换热器的热侧出口和所述取热换热器的热侧出口均用于接入外部生产装置的循环水回水管路；

4、所述热泵系统包括取热换热器、水源热泵机组、冷凝侧循环泵和升温换热器，所述取热换热器的冷侧与所述水源热泵机组的蒸发侧之间通过管路连接构成取热介质闭式循环回路，所述水源热泵机组的冷凝侧与所述升温换热器的热侧之间通过管路连接构成换热介质闭式循环回路，所述换热介质闭式循环回路上设置所述冷凝侧循环泵；

5、所述解析水系统包括解析水供水罐、解析水泵和解析水罐，所述解析水供水罐的进口用于接入后续膜法工序来的解析水，所述解析水供水罐的出口经所述解析水泵与所述预热换热器的冷侧进口连接，所述预热换热器的冷侧出口与所述升温换热器的冷侧进口连通，所述升温换热器的冷侧出口与所述解析水罐的进口连通，所述解析水罐的出口用于连接盐湖提锂的吸附解析单元；

6、所述温度控制单元用于检测升温后解析水的温度并根据检测结果调节所述水源热泵机组的负荷。

7、作为本发明进一步的方案：所述取热换热器包括并联的第一取热换热器和第二取热换热器；所述水源热泵机组包括一级水源热泵和二级水源热泵，所述一级水源热泵与所述二级水源热泵串联；

8、所述第一取热换热器的冷侧与所述一级水源热泵的蒸发侧之间构成取热介质闭式循环回路，该回路上设置一级取热循环泵；所述第二取热换热器的冷侧与所述二级水源热泵的蒸发侧之间构成取热介质闭式循环回路，该回路上设置二级取热循环泵；所述二级水源热泵的冷凝侧与所述升温换热器的热侧之间构成换热介质闭式循环回路。

9、作为本发明进一步的方案：所述一级水源热泵包括两台或三台水源热泵，所述二级水源热泵包括三台或两台水源热泵，所述一级水源热泵用于将取热介质预热至37~38℃，所述二级水源热泵用于将取热介质加热至43℃。

10、作为本发明进一步的方案：所述解析水系统还包括蒸汽换热器，所述蒸汽换热器的热侧进口用于接入蒸汽，所述解析水供水罐的出口经所述解析水泵还与所述蒸汽换热器的冷侧进口连接，所述蒸汽换热器的冷侧出口与所述解析水罐的进口连接；

11、所述蒸汽换热器与所述预热换热器及所述升温换热器并联设置或串联设置；并联设置时，所述解析水系统的管路上设置有切换阀组，用于实现热泵加热模式与蒸汽加热模式的切换或同时投用；预热换热器和升温换热器是串联关系，夏季循环水温度较高时，不投用预热换热器。蒸汽换热器与水源热泵机组是并联模式，切换使用。

12、作为本发明进一步的方案：所述预热换热器、所述取热换热器和所述升温换热器均为板式换热器；所述蒸汽换热器为板式换热器或管壳式换热器。

13、一种盐湖提锂中解析水加热方法，采用如上述所述装置实施，包括以下步骤：

14、s1、外部生产装置换热后的循环水送入循环水罐缓存，然后分为第一支路和第二支路，第一支路循环水由第一循环水泵送至预热换热器的热侧，第二支路循环水由第二循环水泵送至取热换热器的热侧；

15、s2、外部来的解析水送入解析水供水罐缓存，由解析水泵送入预热换热器的冷侧，与第一支路循环水换热完成预热，放热降温后的第一支路循环水返回外部生产装置；

16、s3、第二支路循环水在取热换热器中将热量传递给取热介质，降温后返回外部生产装置重复使用；取热介质吸热升温后进入水源热泵机组的蒸发侧放出热量，降温后由取热循环泵送回取热换热器循环取热；水源热泵机组将取热介质回收的热量提升品位后用于加热换热介质；

17、s4、经预热的解析水进入升温换热器的冷侧，与水源热泵机组冷凝侧送来的高温换热介质换热，升温至预设解析温度后送入解析水罐储存，并按需送往吸附解析单元；放热后的换热介质由冷凝侧循环泵送回水源热泵机组再次加热，形成闭式循环；

18、运行过程中，温度控制单元实时检测升温后解析水的温度，当实测温度低于预设解析温度时提高水源热泵机组的负荷，当实测温度高于预设解析温度时降低水源热泵机组的负荷，将解析水温度控制在预设解析温度附近。

19、作为本发明进一步的方案：步骤s3中所述第二支路循环水降温至25~28℃后返回外部生产装置；所述取热介质吸热升温至35℃后进入水源热泵机组的蒸发侧；所述换热介质经水源热泵机组加热升温至40~45℃，放热后降温至28~33℃；步骤s2中所述解析水被预热至28℃以上；步骤s4中所述预设解析温度为35℃以上。

20、作为本发明进一步的方案：当所述装置还包括蒸汽换热器时，所述方法还包括蒸汽加热模式：外部来的解析水由解析水泵送入蒸汽换热器的冷侧，与通入蒸汽换热器热侧的蒸汽换热，升温至预设解析温度后送入解析水罐；作为本发明进一步的方案：所述取热介质闭式循环回路和所述换热介质闭式循环回路中的循环介质为脱盐水。

21、作为本发明进一步的方案：步骤s3中所述水源热泵机组采用两级加热方式，包括一级水源热泵和二级水源热泵，取热介质先经一级水源热泵预热至37~38℃，再经二级水源热泵加热至43℃。

22、与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

23、（1）余热梯级回收，运行成本低。预热换热器直接回收循环水显热对解析水进行一级预热，热泵机组进一步吸取循环水中的低品位热量并提升品位，对解析水进行二级升温，形成“直接换热＋热泵提质”的梯级加热；热源为外部生产装置换热后的循环水，可免费获取甚至因替外部装置承担冷却负荷而获得收益；热泵制热能效比高，消耗少量电能即可回收数倍热量，与蒸汽加热、电加热相比可显著降低能耗和运行费用；取热侧与放热侧均为闭式循环，无需像传统开式循环水系统那样投加阻垢剂、杀菌剂等药剂，维护工作量小，进一步节省药剂采购及设备维护成本。

24、（2）控温精准，保障锂资源回收率。实时检测解析水出口温度并联动调节热泵机组负荷或蒸汽调节阀开度，使解析水温度稳定在预设解析温度，有效避免水温过高造成的能耗过剩与水温不足导致的解析不完全两类极端工况，保障吸附剂的解析效率和锂资源回收率。

25、（3）双热源切换灵活，供热可靠。蒸汽加热支路与热泵加热支路并联设置，冬季或外部生产装置检修停供循环水时，可快速切换为低压蒸汽加热，将解析水升温至42℃以上，升温速度快、操作灵活，蒸汽凝液回收利用，保障解析工序连续稳定运行。