权利要求
1.一种高纯石英砂工业余热多级回收与综合利用的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、将高纯石英砂生产线中用于设备冷却的冷却回水进行收集、输送和保温处理;
步骤二、通过引风系统装置将高纯石英砂生产线中各工段产生的热蒸汽汇集、输送和保温处理;
步骤三、将高纯石英砂生产线各工段产生的高温废水浓缩沉淀、收集、输送及保温处理;
步骤四、将步骤一、二和三中各工段的冷却回水、热蒸汽以及高温废水通过阀门控制将热量分批次输送至需供热采暖区域和密闭保温机组房内散热;
步骤五、利用换热器将步骤四中散发出的余热通过介质热置换，结合电辅热设备将部分生产用纯水加热升温，并保温储存;
步骤六、将保温储存的热纯水输送至各工段生产用水;将各工段生产过程中产生的冷却回水散热处理后循环至生产线冷却用水;将各工段产生的热蒸汽和高温废水经散热装置冷凝、散热处理后，统一排放至废水处理系统处理。
2.根据权利要求1所述的一种高纯石英砂工业余热多级回收与综合利用的方法,其特征在于，在步骤一中：
设备包括煅烧炉、烘干炉、高梯度磁选机、氯化焙烧炉、
制砂机及其它需冷却水处理的设备;
冷却用水初始温度为25-30℃，冷却回水温度为35-55℃。
3.根据权利要求2所述的一种高纯石英砂工业余热多级回收与综合利用的方法,其特征在于，在步骤一中：
收集是指将各工段的冷却回水集中收集至保温水箱：
输送是指将各工段的冷却回水从保温水箱通过泵和管路输送至散热系统;
保温处理是指将各工段冷却回水通过保温管路和保温水箱协同处理。
4.根据权利要求1所述的一种高纯石英砂工业余热多级回收与综合利用的方法,其特征在于，在步骤二中：
热蒸汽来源包括
浮选机槽中外溢热蒸汽、浮选废水外排热蒸汽、浮选蒸发水汽、水淬槽中外溢热蒸汽、石英运输晾干过程中蒸发热水汽、酸洗作业过程中热蒸汽、烘干过程中水分蒸发热气以及药剂溶解放热蒸发水汽;
热蒸汽的温度为80-100℃。
5.根据权利要求4所述的一种高纯石英砂工业余热多级回收与综合利用的方法,其特征在于，在步骤二中： 收集是指将各工段的热蒸汽通过引风系统汇集;
输送是指将各工段的热蒸汽通过风机和管路输送至散热区域;
保温处理是指将各工段冷却回水通过保温管路和保温水箱协同处理。
6.根据权利要求1所述的一种高纯石英砂工业余热多级回收与综合利用的方法,其特征在于，在步骤三中：
高温废水的来源包括浮选高温外排废水、水淬高温外排水、酸洗高温外排废水;
高温废水的温度为45-85℃。
7.根据权利要求6所述的一种高纯石英砂工业余热多级回收与综合利用的方法,其特征在于，在步骤三中：
浓缩沉淀工艺是指提前依靠脱泥斗、沉淀收集池、沉淀收集水箱、沉淀槽中的一种或多种设备，将浮选、酸洗以及水淬工段中带入的泥砂脱除;
收集是指将各工段浓缩沉淀后的溢流高温废水集中收集至保温水箱;
输送是指将各工段高温废水从保温水箱中通过泵和管路输送至散热系统;
保温处理是指将各工段产生的高温废水通过保温管路和保温水箱协同处理。
8.根据权利要求1所述的一种高纯石英砂工业余热多级回收与综合利用的方法,其特征在于，在步骤四中：
散热包括厂区内的采暖散热和密闭保温机组房内散热;
供热采暖区域包括车间生产区、办公区、辅助配套区以及冬天需采暖区域;
采暖散热的方式包括热风采暖系统、散热器系统、水地暖系统;
密闭保温机组房内散热的方式包括冷却塔散热、蒸汽散热器散热、板式换热器散热、气液换热器、空气源热泵散热器中的一种或多种方式。
9.根据权利要求1所述的一种高纯石英砂工业余热多级回收与综合利用的方法,其特征在于，在步骤五中： 换热器设备为热空气换热器、空气源热泵热水机组、空气源热水器、空气能纯暖机、气液换热器中的一种或多种，且需控制密闭环境温度要求为>25℃;
电辅热设备用于将换热器加热后<65℃热纯水二次加热至90℃;
介质为导热空气、导热油、导热水或导热固体中的一种或多种。
10.根据权利要求1所述的一种高纯石英砂工业余热多级回收与综合利用的方法,其特征在于，在步骤六中：
冷却回水进水温度为25~30℃，冷却回水经过散热装置降温处理后，满足循环冷却水温度要求可回用至各生产车间设备冷却用水;
热蒸汽及高温废水经散热装置冷凝、散热处理后温度<25℃。
说明书
技术领域
[0001]本发明涉及高纯石英砂生产技术领域，具体涉及一种高纯石英砂工业余热多级回收与综合利用的方法。
背景技术
[0002]根据现阶段高纯石英砂生产工艺，高纯石英砂生产能耗普遍偏高。煅烧水淬、酸洗、浮选、烘干、磁选、氯化焙烧、制砂等工段产生大量35-300℃的中低温余热(水蒸气、冷却水、高温废水、热物料等)，现有技术未建立系统化回收机制;浮选工段纯水加热(50-65℃)与酸洗保温(80-120℃)需额外消耗天然气/电能，能源成本占生产总成本25%以上;传统热纯水制备系统存在季节性切换难题，冬季依赖燃气锅炉(热效率≤85%)，夏季采用空气能(COP≈3.5)，无法实现能源跨工段协同;车间采暖系统独立运行，未与生产过程热需求形成联动。而传统工艺中，这些余热通常通过冷却塔、冷却循环水池或直接排放至环境，导致能源浪费以及环境破坏;现有余热回收技术多针对单一工段，缺乏对多工段余热的协同整合，且未能根据余热温度差异实现多级利用，能源利用率较低。根据以上现状，高纯石英砂生产线亟需一种节能环保，降本增效的余热综合利用工艺。
发明内容
[0003]本发明的目的在于提供一种高纯石英砂工业余热多级回收与综合利用的方法，可缓解高纯石英砂生产能耗偏高问题，解决了常规空气能冬季纯水制热效果较差和厂区采暖问题，进一步补充了一种高纯石英砂工业线节能绿色生产工艺。
[0004]本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种高纯石英砂工业余热多级回收与综合利用的方法，包括以下步骤：
步骤一、将高纯石英砂生产线中用于设备冷却的冷却回水进行收集、输送和保温处理;
步骤二、通过引风系统装置将高纯石英砂生产线中各工段产生的热蒸汽汇集、输送和保温处理;
步骤三、将高纯石英砂生产线各工段产生的高温废水浓缩沉淀、收集、输送及保温处理;
步骤四、将步骤一、二和三中各工段的冷却回水、热蒸汽以及高温废水通过阀门控制将热量分批次输送至需供热采暖区域和密闭保温机组房内散热，持续提升特定环境温度;
步骤五、利用换热器将步骤四中散发出的余热通过介质热置换，结合电辅热设备将部分生产用纯水加热升温，并保温储存;
步骤六、将保温热水箱内热纯水输送至浮选、酸洗等工段生产用水;将各工段生产过程中产生的冷却回水散热处理后循环至生产线冷却用水;将各工段产生的热蒸汽和高温废水经散热装置冷凝、散热处理后，统一排放至废水处理系统处理。
[0005]作为本发明进一步的方案：在步骤一中：
设备包括煅烧炉、烘干炉、高梯度磁选机、氯化焙烧炉、制砂机等所有需冷却水处理设备;
冷却用水初始温度为25-30℃，冷却回水温度为35-55℃。
[0006]作为本发明进一步的方案：在步骤一中：
收集是指将各工段的冷却回水集中收集至保温水箱：
输送是指将各工段的冷却回水从保温水箱通过泵和管路输送至散热系统;
保温处理是指将各工段冷却回水通过保温管路和保温水箱协同处理，尽量减少输送和储存过程中热量消耗;保温材质可选择聚氨酯发泡、聚苯乙烯泡沫、石棉、橡塑海绵、玻璃棉、岩棉、
铝箔(辅助材料)、
锡纸中的一种或多种。
[0007]作为本发明进一步的方案：在步骤二中：
热蒸汽来源包括
浮选机槽中外溢热蒸汽、浮选废水外排热蒸汽、浮选(精矿、中矿、
尾矿)蒸发水汽、水淬槽中外溢热蒸汽、石英运输晾干过程中蒸发热水汽、酸洗作业(排酸、排砂)过程中热蒸汽、烘干过程中水分蒸发热气、(石灰、硫酸、片碱等)药剂溶解放热蒸发水汽等;
热蒸汽的温度为80-100℃。
[0008]引风系统包括收尘罩、管路、风机、喷淋塔、水箱、流量计、温度计、液位计等设施，各设施具备保温、耐酸、耐腐蚀、耐高温特性。
[0009]作为本发明进一步的方案：在步骤二中： 收集是指将各工段的热蒸汽通过引风系统汇集;
输送是指将各工段的热蒸汽通过风机和管路输送至散热区域;
保温处理是指将各热气通过保温管路和保温水箱协同处理，尽量减少输送和储存过程中热量消耗;保温材质可选择聚氨酯发泡、聚苯乙烯泡沫、石棉、橡塑海绵、玻璃棉、岩棉、铝箔(辅助材料)、锡纸中的一种或多种。
[0010]作为本发明进一步的方案：在步骤三中：
高温废水的来源包括浮选高温外排废水、水淬高温外排水、酸洗高温外排废水;
高温废水的温度为45-85℃。
[0011]作为本发明进一步的方案：在步骤三中：
浓缩沉淀工艺是指提前依靠脱泥斗、沉淀收集池、沉淀收集水箱、沉淀槽中的一种或多种设备，将浮选、酸洗以及水淬工段中带入的泥砂脱除，利于后续高温废水的输送;
收集是指将各工段浓缩沉淀后的溢流高温废水集中收集至保温水箱;
输送是指将各工段高温废水从保温水箱中通过泵和管路输送至散热系统;
保温处理是指将各工段产生的高温废水通过保温管路和保温水箱协同处理，尽量减少输送和储存过程中热量消耗;保温材质可选择聚氨酯发泡、聚苯乙烯泡沫、石棉、橡塑海绵、玻璃棉、岩棉、铝箔(辅助材料)、锡纸中的一种或多种。
[0012]作为本发明进一步的方案：在步骤四中：
散热包括厂区内的采暖散热和密闭保温机组房内散热;
供热采暖区域包括车间生产区、办公区、辅助配套区以及冬天需采暖区域;
采暖散热的方式包括热风采暖系统、散热器系统、水地暖系统;
密闭保温机组房内散热的方式包括冷却塔散热、蒸汽散热器散热、板式换热器散热、气液换热器、空气源热泵散热器中的一种或多种方式;
密闭保温机组房内墙体、地板、房顶等区域建筑材质需保温处理且耐50℃高温;保温建筑材质可选择橡塑海绵保温层、聚氨酯发泡墙体夹层、玻璃棉、岩棉等中的一种或多种;
密闭保温机组房内包括散热系统、传递系统、加热系统、输送系统、保温系统。
[0013]作为本发明进一步的方案：在步骤五中： 换热器设备可为热空气换热器、空气源热泵热水机组、空气源热水器、空气能纯暖机、气液换热器中的一种或多种，且需控制密闭环境温度要求为>25℃;
电辅热为辅助升温设备，主要作用于换热器加热后<65℃热纯水二次加热至90℃，利于后续酸洗保温用热水;
介质可为导热空气、导热油、导热水或导热固体中的一种或多种;
保温热水箱需考虑为耐90℃高温、防污染效果，且24h后热水温度降低不超过2℃。
[0014]作为本发明进一步的方案：在步骤六中：
所述浮选工段生产用水温度为50~60℃，酸洗工段生产保温用水温度为80~90℃;
冷却回水进水温度为25~30℃，冷却回水经过散热装置降温处理后，满足循环冷却水温度要求可回用至各生产车间设备冷却用水;
热蒸汽及高温废水经散热装置冷凝、散热处理后温度<25℃;冷凝、散热处理后废水中含有HF、HCl等酸性物质，需废水处理达标后才可排放至当地
污水处理。
[0015]本发明的有益效果：
针对高纯石英砂生产工业线余热回收与再利用问题，研发了一套适用于高纯石英砂工业余热多级回收与综合利用的工艺方法。在传统技术上，对高纯石英砂生产线余热收集与利用进行了优化和改进创新，针对煅烧水淬、酸洗、浮选、烘干、磁选、氯化焙烧、制砂等工段产生大量中低温余热进行协同整合，建立系统化回收机制，根据不同余热性质采用适合收集、输送、能量转换的方式，提高能源利用率;并且解决了浮选工段纯水加热与酸洗保温能耗问题，生产能源成本得到有效降低;加热系统全年采用单一节能加热形式，可实现能源跨工段协同作业;实现车间采暖与生产余热形成联动，提高生产线能源利用率。
附图说明
[0016]下面结合附图对本发明作进一步的说明。
[0017]图1是本发明高纯石英砂工业余热多级回收与综合利用的方法的流程图。
具体实施方式
[0018]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
[0019]实施例1
参阅图1所示：将高纯石英砂生产线中煅烧炉、烘干炉、高梯度磁选机、氯化焙烧炉、制砂机轴承冷却回水45-55℃、磁极冷却回水40-50℃、物料冷却回水50-65℃统一收集至保温热水箱中，热水箱温度大致为50-55℃;再通过耐高温清水泵将热水输送至各车间暖气片进行一次余热利用;采暖回流水温为35-40℃，可回流至密闭保温机组房内冷却塔进行二次散热，散热后低温水可作为生产设备的循环冷却水使用;冷却塔置换出的热空气可供空气源热泵热置换加热纯水使用，密闭保温机组房环境温度不低于20℃，利用空气源热泵加热纯水，加热后纯水温度为55℃，并输送至保温水箱储存;保温水箱通过耐高温清水泵将大部分纯水可直接用于浮选生产用水，浮选生产用水为50℃;保温水箱通过耐高温清水泵将少部分纯水联合电辅热进行二次加热，可将温度提升至80℃用于酸洗保温使用;输送过程中输送管道可采用聚氨酯发泡剂+铝箔包裹缠绕进行输送保温处理，采用内部HDPE+橡塑海绵材质填充+304不锈钢外壳材质的保温水箱，密闭保温机组房墙体、地板、房顶均添加聚氨酯发泡夹层保温。
[0020]实施例2
参阅图1所示：将高纯石英砂生产线中浮选机槽内外溢热水汽、浮选废水外排热蒸汽、浮选(精矿、中矿、尾矿)蒸发水汽、水淬槽中外溢热蒸汽、水淬后物料晾干所蒸发热水汽、酸洗作业(排酸、排砂)过程中热蒸汽、烘干过程中水分蒸发热气、废水处理石灰放热蒸发水汽分别接入引风系统的收尘罩吸收，热蒸汽温度为80-100℃;通过风机引风将热蒸汽通过保温管路汇集并输送至密闭保温机组房内的蒸汽散热器内散热处理，将各工段产生的热蒸汽经散热装置冷凝后，统一排放至废水处理系统处理;保证密闭保温机组房环境温度不低于20℃，利用空气源热泵加热纯水，加热后纯水温度为55℃，并输送至保温水箱储存;保温水箱通过耐高温清水泵将大部分纯水可直接用于浮选生产用水，浮选生产用水为50℃;保温水箱通过耐高温清水泵将少部分纯水联合电辅热进行二次加热，可将温度提升至80℃用于酸洗保温使用;输送过程中输送管道可采用聚氨酯发泡剂+铝箔包裹缠绕进行输送保温处理，采用内部HDPE+橡塑海绵材质填充+304不锈钢外壳材质的保温水箱，密闭保温机组房墙体、地板、房顶均添加聚氨酯发泡夹层保温。
[0021]实施例3
参阅图1所示：将高纯石英砂生产线中浮选高温外排废水45-55℃、水淬高温外排水40-80℃、酸洗高温外排废水70-80℃分别通过脱泥斗+沉淀收集水箱形式进行浓缩沉淀，并统一收集溢流澄清高温废水至保温热水箱中，热水箱温度大致为60℃;再通过耐高温、耐磨损、耐酸水泵将高温废水输送至密闭保温机组房内板式换热器进行散热，散热后低温废水统一排放至废水处理系统处理;换热器置换出的热空气可供空气源热泵热置换加热纯水使用，密闭保温机组房环境温度不低于20℃，利用空气源热泵加热纯水，加热后纯水温度为55℃，并输送至保温水箱储存;保温水箱通过耐高温清水泵将大部分纯水可直接用于浮选生产用水，浮选生产用水为50℃;保温水箱通过耐高温清水泵将少部分纯水联合电辅热进行二次加热，可将温度提升至80℃用于酸洗保温使用;输送过程中输送管道可采用聚氨酯发泡剂+铝箔包裹缠绕进行输送保温处理，采用内部HDPE+橡塑海绵材质填充不锈钢外壳材质的保温水箱，密闭保温机组房墙体、地板、房顶均添加聚氨酯发泡夹层保温。
[0022]实施例4
参阅图1所示：将实施例1-3结合得到本实施例，
将高纯石英砂生产线中用于设备冷却的冷却回水进行收集、输送和保温处理;通过引风系统装置将高纯石英砂生产线中各工段产生的热蒸汽汇集、输送和保温处理;将高纯石英砂生产线各工段产生的高温废水浓缩沉淀、收集、输送及保温处理;将各工段的冷却回水、热蒸汽以及高温废水通过阀门控制将热量分批次输送至需供热采暖区域和密闭保温机组房内散热，持续提升特定环境温度;利用换热器将步骤四中散发出的余热通过介质热置换，结合电辅热设备将部分生产用纯水加热升温，并保温储存;将保温热水箱内热纯水输送至浮选、酸洗等工段生产用水;将各工段生产过程中产生的冷却回水散热处理后循环至生产线冷却用水;将各工段产生的热蒸汽和高温废水经散热装置冷凝、散热处理后，统一排放至废水处理系统处理。
[0023]以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。
说明书附图(1)
声明：
“高纯石英砂工业余热多级回收与综合利用的方法” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：北方有色网
来源：中建材玻璃新材料研究院集团有限公司
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