一种闪蒸罐节水装置及系统的制作方法

1.本实用新型涉及多晶硅还原炉余热利用技术领域，尤其涉及一种闪蒸罐节水装置及系统。


背景技术：

2.多晶硅还原炉运行时在夹套中通入冷却水以达到降温的目的，产生的热水主要通过闪蒸罐闪发成蒸汽，为避免管路结垢造成堵塞或影响换热效率，因此冷却水应保持较低的硬度、电导率，通常的解决方案是在闪蒸罐内补入脱盐水和蒸汽凝液，但经过长时间闪蒸，水中金属离子、污垢、铁锈等悬浮物会浓缩富集，冷却水的硬度、电导率仍会升高，此时通常通过需定期将部分冷却水排放处理，直接排放至地沟或污水站进行后续处理，然而由于排放冷却水的温度较高，会造成地沟防腐材料(环氧地坪)表面损坏，若排放至污水站进行处理则会增加污水外排量，造成水资源的浪费。
3.目前多晶硅制造行业还原炉余热利用技术被广泛应用，例如申请公布号cn203998973u、cn111637557a，以上专利对还原炉余热利用提供了解决技术，但未涉及冷却水系统水质保证的方法，因此在实际运行过程中仍是将冷却水外排，依然无法解决水资源浪费的问题。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于克服现有技术中水资源浪费的问题，提供一种闪蒸罐节水装置及系统。
5.本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：一种闪蒸罐节水装置，系统具体包括还原炉、闪蒸罐、过滤/反洗管路和循环管路，还原炉上设有冷却水管道，过滤/反洗管路上设有第一过滤器，循环管路上设有循环泵；
6.冷却水管道流出的冷却水经过滤/反洗管路上的第一过滤器流入闪蒸罐，闪蒸罐中流出的水经循环管路上的循环泵输入至冷却水管道。
7.作为一选项，第一过滤器的过滤进口端设有第五切断阀、第一排污阀，第一过滤器的过滤出口端设有第四切断阀。
8.作为一选项，所述第一过滤器的过滤进口端与冷却水管道之间设有第一开关；循环管路一端连接至第一开关与第一过滤器之间，另一端连接至闪蒸罐。
9.作为一选项，循环管路上设有第二开关。
10.作为一选项，所述过滤/反洗管路上还设有第二过滤器，第二过滤器的过滤进口端设有第七切断阀、第二排污阀，第二过滤器的过滤出口端设有第六切断阀；第一过滤器与第二过滤器并联连接，且第一开关设于第一过滤器与第二过滤器的过滤进口端与冷却水管道出口端之间。
11.作为一选项，所述第一过滤器和第二过滤器的过滤进口端与过滤出口端均设有压力检测器。
12.作为一选项，所述装置还包括直通管路，所述直通管路与两个过滤器并联连接，且冷却水管道出口端与第一开关之间设有水质监测仪。
13.作为一选项，所述直通管路上设有第三开关。
14.需要进一步说明的是，上述各选项对应的技术特征可以相互组合或替换构成新的技术方案。
15.本实用新型还包括一种系统，包括上述节水装置，还包括用于控制所述节水装置自动运行的控制单元。
16.作为一选项，系统还包括报警单元，报警单元与控制单元输出端连接。
17.与现有技术相比，本实用新型有益效果是：
18.本实用新型冷却水管道中的冷却水经过滤/反洗管路上的第一过滤器进行过滤、净化处理后传输至闪蒸罐，以使冷却水的水质硬度以及电导率符合要求，闪蒸罐再将冷却水闪发成蒸汽，实现冷却水的二次利用，且闪蒸罐中的水在循环管路上循环泵的作用下，可再次输入冷却水管道，无需将冷却水外排，实现了冷却水的循环利用，节约了冷却水的热量和水资源，并且保证了冷却水的水质。
附图说明
19.下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细的说明，此处所说明的附图用来提供对本技术的进一步理解，构成本技术的一部分，在这些附图中使用相同的参考标号来表示相同或相似的部分，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。
20.图1为本实用新型实施例1的节水装置结构示意图；
21.图2为本实用新型实施例1的节水装置结构示意图。
22.图中：还原炉1、冷却水管道2、闪蒸罐3、第一过滤器4、第二过滤器5、第一开关6、第二开关7、第三开关8、第四切断阀9a、第五切断阀9b、第六切断阀9c、第七切断阀9d、第一排污阀10a、第二排污阀10b、循环泵11、压力检测器12、水质监测仪13
具体实施方式
23.下面结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
24.在本实用新型的描述中，需要说明的是，属于“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系为基于附图所述的方向或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，属于“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
25.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，属于“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，
可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
26.此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
27.实施例1
28.如图1所示，在实施例1中，一种闪蒸罐节水装置，装置具体包括还原炉1、闪蒸罐3、过滤/反洗管路和循环管路，还原炉1上设有冷却水管道2，过滤/反洗管路上设有第一过滤器4，循环管路上设有循环泵11；冷却水管道2流出的冷却水经过滤/反洗管路上的第一过滤器4流入闪蒸罐3，闪蒸罐3中流出的水经循环管路上的循环泵11输入至冷却水管道2。具体地，冷却水管道2环设与还原炉1外壁上，最大化提高散热效率；闪蒸罐3a端输出水蒸汽，b端接热脱盐水来自管网，c端连接至大于等于90℃的蒸汽凝水管道。需要说明的是，过滤/反洗管路入口端以对冷却水进行过滤处理时的水流流入方向(流入过滤器)作为参考方向，过滤/反洗管路入口端与冷却水管道2的出口端连通。需要说明的是，还原炉1炉内温度约1000℃，因此冷却水管道2中的冷却水采用的是温度大于100℃的冷却水，以保证还原炉的正常工作。
29.本实用新型节水装置具体工作原理为，冷却水管道2中的冷却水经过滤/反洗管路上的第一过滤器4进行过滤、净化处理后传输至闪蒸罐3，以使冷却水的水质硬度以及电导率符合要求，闪蒸罐3再将冷却水闪发成蒸汽，实现冷却水的二次利用，且闪蒸罐3中的水在循环管路上循环泵11的作用下，可再次输入冷却水管道，无需将冷却水外排，实现了冷却水的循环利用，节约了冷却水的热量和水资源，并且保证了冷却水的水质。
30.进一步地，如图2所示，第一过滤器4的过滤进口端设有第五切断阀9b、第一排污阀10a，第一过滤器的过滤出口端设有第四切断阀9a，进而实现冷却水的过滤与对第一过滤器4的反洗工作。具体地，若当前需要进行对冷却水进行过滤处理时，打开第五切断阀9b、第四切端阀9a，使冷却水管道2中的冷却水依次经第一过滤器4的过滤进口端进入第一过滤器4，第一过滤器4对冷却水进行过滤、净化处理，再从第一过滤器4的过滤出口端进入闪蒸罐3，以使冷却水的水质硬度以及电导率符合要求，闪蒸罐3再将冷却水闪发成蒸汽，实现冷却水的二次利用；若需要对第一过滤器4进行反洗时，打开第一过滤器4的过滤出口端的第四切断阀9a，并关闭第一过滤器的过滤进口端的第五切断阀9b、第一排污阀10a，利用闪蒸罐3的储水压力经过滤/反洗管路对第一过滤器4进行反向冲洗，将废水通过排污排除，以使过滤器能够正常工作，只需少量冷却水外排，节约了冷却水的热量和水资源，并且保证了冷却水的水质。
31.更为具体地，第一过滤器4为现有精密过滤器，过滤器包括多级滤芯，如活性炭滤芯，能够滤除冷却水中的金属离子，污垢、铁锈等悬浮物杂质。第四切断阀、第五切断阀可以为手动或者电动切断阀，本实用新型阀门优选为电动阀，将切断阀、排污阀与控制单元输出端连接，实现自动过滤与反洗处理。需要说明的是，控制单元包括但不限于单片机、plc等控制器，本实用新型优选为plc。plc控制器的i/o端与切断阀、排污阀连接，进而控制切断阀、排污阀开启与关闭，属于现有技术，不在本实用新型请求的保护范围之内，因此以下也不再赘述plc控制器与各种开关、阀门之间的连接关系。
32.进一步地，第一过滤器4的过滤进口端与冷却水管道2之间设有第一开关6；循环管
路一端连接至第一开关6与第一过滤器4之间，另一端连接至闪蒸罐3，打开第一开关6即可使整个节水装置工作。更进一步地，循环管路上设有第二开关7，配合第一开关6，便于更换、维护循环泵11。具体地，第一开关6为第一切断阀，第二开关7为第二切断阀，可以为手动或者电动切断阀，优选为电动切断阀。
33.进一步地，过滤/反洗管路上还设有第二过滤器5，第二过滤器5的过滤进口端设有第七切断阀9d、第二排污阀10b，第二过滤器的过滤出口端设有第六切断阀9c；第一过滤器4与第二过滤器5并联连接，且第一开关6设于第一过滤器4与第二过滤器5的过滤进口端与冷却水管道出口端之间，其中一个过滤器用作备用过滤器，当另一个过滤器无法正常实现过滤功能时，备用过滤器工作，以提升节水装置的稳定性。
34.进一步地，第一过滤器4和第二过滤器5的过滤进口端与过滤出口端均设有压力检测器12，用于检测过滤器过滤进口端与过滤出口端的压力，判断过滤器当前是否正常工作。其中，压力监测器具体为任一型号的压力传感器，压力传感器的数据端与plc的i/o端连接，进而将检测到的过滤器过滤进口端、出口端的压力信息反馈至plc控制器，plc控制器根据过过滤进口端、过滤出口端的压力信息判断当前过滤器的工作状态是否正常，水质是否合格，即若过滤器过滤进口端、过滤出口端的压力差大于阈值，则表示当前过滤器处于非正常工作状态，水质不合格。需要说明的是，阈值的设定属于本领域技术人员的公知常识，不在本实用新型请求保护的范围之内，如可通过多次获取过滤器正常工作的压力值，进而确定过滤器正常工作的压力值范围，正常工作的压力值范围的临界值即为阈值。同时，plc控制器与各类传感器之间的连接关系，本领域技术人员可通过阅读具体plc控制器与传感器的芯片数据手册获知，属于本领域技术人员的公知常识，以下不再具体赘述plc控制器与传感器的连接关系。
35.作为一选项，压力传感器可选择具有显示功能的压力传感器，如mik
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p400压力变送器，以配合自动阀使用。
36.更进一步地，第一过滤器4的过滤进口端的第五切断阀9b、过滤出口端的第四切断阀9a，以及第二过滤器5的过滤进口端的第七切断阀9d、过滤出口端的第六切断阀9c，配合压力监测器12实现节水装置的自动过滤或反洗控制。具体地，当根据压力监测器12反馈的压力信息判断当前过滤器处于非正常工作状态时，关闭当前过滤器的过滤进口端的切断阀，并打开另一个过滤器过滤进口端的切断阀以及出口端的切断阀使其开始工作，实现过滤器的选择与切换。
37.作为一优选，当plc控制器根据压力监测器12反馈的压力信息判断当前过滤器处于非正常工作状态时，plc控制器关闭当前过滤器的过滤进口端的切断阀，并打开当前过滤器的过滤进口端的排污阀(此时该过滤器出口端的切断阀处于打开状态)，利用闪蒸罐3的压力对过滤器进行反洗，通过排污阀排出水质不合格的冷却水以及反洗过程中产生的杂质，在保持上述工作状态一定时间后如30s后，plc控制器关闭该排污阀，打开当前过滤器的过滤进口端切断阀(此时该过滤器出口端的切断阀处于打开状态)，并关闭该过滤器进口端的排污阀，使该过滤器重新对冷却水进行过滤处理。作为一优选，若当前过滤器的两次反洗操作时间间隔小于一定时间如2h，plc控制器控制当前过滤器停止工作，使备用过滤器开始工作。
38.进一步地，节水装置还包括直通管路，直通管路与两个过滤器并联连接，且冷却水
管道2出口端与第一开关6之间设有水质监测仪13，水质监测仪13的数据传输端与plc的i/o连接。具体地，水质监测仪13用于检测冷却水管道2中冷却水的水质信息并传输至plc控制器，plc控制器判断冷却水的水质是否合格，若合格，plc控制器控制当前过滤器的过滤进口端的切断阀关闭，将水质合格的冷却水直接输入闪蒸罐3中，在不会引起管路结垢造成堵塞或影响换热效率的基础上，减少了冷却水的排放。
39.进一步地，直通管路上设有第三开关8，优选为电动切断阀，与plc控制器的i/o端连接，当plc控制器判断当前冷却水水质合格时，plc控制器控制当前过滤器的过滤进口端的切断阀关闭、第三开关8打开，将水质合格的冷却水经该直通管路直接输入闪蒸罐3。
40.实施例2
41.本实施例提供了一种系统，与实施例1具有相同的发明构思，系统包括实施例1的节水装置，还包括用于控制节水装置自动运行的控制单元控制单元包括但不限于单片机、plc等控制器，本实用新型优选为plc。
42.进一步地，本实用新型系统还包括报警单元，与plc的i/o端连接，当plc控制器判断当前过滤器处于非正常工作状态时，报警单元开始工作，提示工作人员将过滤器的多级滤芯取出，采用化学清洗方法使之完全再生，再生完成后设置为备用状态。报警单元包括但不限于led灯、蜂鸣器等，可实现声光报警。
43.以上具体实施方式是对本实用新型的详细说明，不能认定本实用新型的具体实施方式只局限于这些说明，对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演和替代，都应当视为属于本实用新型的保护范围。