CN101052447A - 具有带可动球的多管旋转蒸发器的装置 - Google Patents

具有带可动球的多管旋转蒸发器的装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种具有多管蒸发器的蒸发装置，所公开的蒸发装置包括：外体；蒸汽再压缩装置，用于再压缩从外体输出的蒸汽；旋转蒸发器，其包括多个蒸发管、围绕旋转蒸发器的虚拟外表面的网格结构以及在该网格结构内移动的多个清洁球，其中，该旋转蒸发器设置于外体中；旋转换热器，其使用从旋转蒸发器排出的冷凝水的热来加热材料；材料循环泵，其用于回收外体底部收集的浓缩残留物；喷射管，其用于将通过旋转换热器加热的材料以及通过材料循环泵回收的浓缩残留物喷射于旋转蒸发器的表面上；以及加热器，其用于补充蒸汽的热能。

Description

具有带可动球的多管旋转蒸发器的装置
技术领域
本发明涉及一种蒸发装置，更具体地说，涉及一种具有多管旋转蒸发器的蒸发装置，其可以通过除去由于液体材料的循环和/或浓缩而在蒸发器的外表面上形成的固体和污垢，以及通过扩大蒸发器的传热面积而改善蒸发性能并提高传热效率。
背景技术
蒸发装置使用蒸汽强制蒸发和分离液体材料中所含的水。蒸发装置广泛应用于环境废水处理，例如，处理含有毒性物质的废水或具有高污染程度的废水(其无法通过生物方法来处理)。特别地，蒸发装置是用于处理和重复利用废水的最佳方法。
传统蒸发装置包括水平安装于主体中的管子，高温蒸汽从中通过。当废水在管子的外表面上喷出时，管子中的蒸汽冷凝成液体并排出，并且废水中的水被来自管子中的蒸汽的潜热蒸发。通过蒸汽喷射器来强制吸取和压缩从废水蒸发的水蒸汽，以再次供应到管子中供重复利用，或者在以减压状态蒸发到水平管外部之后排到外面。
这里，随着废水中所含的水蒸发，溶解或悬浮于废水中的污染物的浓度增加至接近饱和。如果废水中的水继续蒸发，则废水中溶解的污染物最终达到过饱和，并且溶解的污染物结晶而与不可溶或悬浮的物质一起排出到外面。接着，使部分过饱和的废水循环，以通过相同的过程与新供应到装置中的废水一起进行再处理。
因此，由于在蒸发装置中，循环的废水中的污染物总是达到过饱和，因此废水中结晶的污染物或不可溶物质可能会附在进行传热的管子的外表面上，从而形成污垢。这些污垢中断了蒸汽和废水之间的传热，从而降低了装置的性能。废水浓缩时，这种形成污垢的过程深化，可能使装置无法操作。因此，必须每隔一段预定的时间就除去管子的外表面上的污垢。
由于上述问题，传统的蒸发装置需要定期清洁。典型的清洁方法包括使用化学物质清洁。但是，这种化学清洁方法可能无法实现彻底的清洁，从而降低了清洁效率并且由于清洁溶液而产生了二次污染物。其他方法包括定期更换或清洗水平管，但其可能需要高昂的维护费。另外，为了消除传统装置的这类问题，在某些情况下已经使用了自动清洁换热器，但由于难以制造以及可处理的废水有限等一些问题，其还没有得到妥善使用。
在蒸发装置中，为了有效蒸发废水中的水，优选地增加废水和管子中的接触面积，以便将管子中的蒸汽的热有效地传递到废水中。传统蒸发装置的管子和废水之间的接触面积很小，因为该蒸发装置包括圆柱形单管。因此，传统蒸发装置有某些缺点，例如高能耗以及废水中的水的低蒸发率。
发明内容
技术问题
因此，本发明旨在提供一种蒸发装置，其几乎可以完全避免由于相关技术的局限和缺点而产生的一个或多个问题。
本发明的一个目的是通过最大程度地减少蒸发器表面上形成的污垢而提高传热的效率。
本发明的另一个目的是通过最大程度地增加蒸发器的传热面积来提高传热的效率，并通过使用在操作过程中产生的蒸汽来预热供应的材料而最大程度地减小装置的能耗。
技术方案
本发明的目的通过一种蒸发装置来达到，该装置包括：外体；蒸汽再压缩装置，用于再压缩从外体输出的蒸汽；旋转蒸发器，其包括多个蒸发管、围绕旋转蒸发器的虚拟外表面的网格结构以及在该网格结构内移动的多个清洁球，其中，该旋转蒸发器设置于外体中并接收来自蒸汽再压缩装置的蒸汽；旋转换热器，其使用从旋转蒸发器排出的冷凝水的热来加热材料；材料循环泵，其用于回收外体底部收集的浓缩残留物；喷射管，其用于将通过旋转换热器加热的材料以及通过材料循环泵回收的浓缩残留物喷射于旋转蒸发器的表面上；以及加热器，其用于补充蒸汽的热能。
附图说明
图1是说明根据本发明的蒸发装置的示意图。
图2是构成根据本发明的旋转蒸发器的蒸发管的视图。
图3是根据本发明的旋转蒸发器的视图。
图4是根据本发明的旋转蒸发器的纵向横截面图。
图5是沿着图4的A-A′线所作的横截面图。
具体实施方式
现在详细说明本发明的优选实施例，其示例在附图中予以说明。
图1是说明根据本发明的蒸发装置的示意图。
如图1所示，最初从加热器(80)产生的蒸汽通过蒸汽再压缩装置(20)压缩，并通过电机(100)输送到设置于外体(10)中的旋转蒸发器(30)。旋转蒸发器(30)包括多个笔直的蒸发管并围绕其轴缓慢地旋转。输送到旋转蒸发器(30)中的压缩蒸汽沿着多个蒸发管移动，以加热蒸发管。从蒸发管输出的蒸汽被冷凝并通过冷凝水排出泵(40)输送到旋转换热器(60)。使用输送到旋转换热器(60)的冷凝水来预热材料(例如，废水)，最高至100℃的温度，然后排出到外部，其中，所述材料经由过滤器(70)从材料储存器(50)输送到旋转换热器(60)。
通过材料输送泵(42)将通过旋转换热器(60)中的冷凝水加热的材料输送到外体(10)中的喷射管(90)。喷射管(90)将材料喷洒于旋转蒸发器(30)的表面上，以蒸发材料中所含的水。将水从材料蒸发时，在外体(10)的底部收集剩余的浓缩残留物。通过过滤器(71)过滤残留物，然后通过材料循环泵(41)将其回收到喷射管(90)中。另一方面，经由加热器(80)和蒸汽再压缩装置(20)将从外体(10)中的喷射管(90)喷射的材料所蒸发的水蒸汽输送到旋转蒸发器(30)，以供重复利用。
图2是根据本发明的旋转蒸发器的蒸发管的视图。根据本发明的旋转蒸发器包括如图2所示的多个蒸发管(31)。高温压缩蒸汽流过每个蒸发管(31)以加热蒸发管的表面。当喷射管将材料喷洒于通过高温压缩蒸汽加热的蒸发管的表面上时，材料中所含的水便被蒸发掉。传统的蒸发管由于其形状简单而具有相对较小的传热面积，因此，无法有效地蒸发材料中所含的水。
为了解决这个问题，本发明在蒸发管的外表面上形成了多个突起(32)，如图2所示，以增加蒸发管与从喷射管喷射的材料相接触的表面积。另外，在蒸发管(31)的内表面上形成多个梢(33)。所述多个梢(33)通过延长蒸发管(31)中的热蒸汽的保留时间而最大程度地提高了从蒸发管(31)中的高温压缩蒸汽到喷射的材料的传热效率。
图3是根据本发明的旋转蒸发器的视图。图4是根据本发明的旋转蒸发器的纵向横截面图。图5是沿着图4的A-A′线所作的横截面图。
参照图3至图5，旋转蒸发器(30)包括多个蒸发管(31)并围绕其轴旋转。每个蒸发管都具有多个突起和多个梢，并设置于虚拟圆周上。因此，根据本发明的旋转蒸发器的传热面积大于包括单管的传统蒸发器。
另一方面，如果喷射管持续将材料喷洒于蒸发管上并且材料中所含的水持续蒸发，则悬浮于材料中的物质或溶解于材料的污染物在蒸发管的外表面上形成污垢。在蒸发管的外表面上形成的污垢阻碍了蒸发管和材料之间的热交换。为了防止污垢的形成并除去已形成的污垢，本发明在旋转蒸发器(30)上形成网格结构(34)，并在其中放置了多个可动清洁球(35)。网格结构(34)可以与旋转蒸发器(30)一起或独立于旋转蒸发器(30)旋转。
当旋转蒸发器(30)与网格结构(34)一起或独立于网格结构(34)旋转时，保持于网格结构(34)中的可动清洁球(35)在网格结构(34)内自由移动，不断撞击蒸发管(31)的外表面。这种自由移动的球(35)防止在每个蒸发管的表面上形成污垢和/或除去蒸发管表面上形成的污垢。通过有效地除去蒸发管表面上所形成的污垢，可以持续保持蒸发管的传热性能。
以上实施例只是示范性的，不应解释为限制本发明。本发明的原理很容易应用于其他类型的装置上。本发明的说明只是解说性的，无意限制权利要求书的范围。本领域的技术人员将会明白有许多替代、修改和变化。
工业适用性
因此，通过以各种方式最大程度地提高蒸发效率，根据本发明的具有多管旋转蒸发器的蒸发装置可最大程度地减小处理材料所需的能耗，以实现经济效果。另外，根据本发明的蒸发装置不需要使用化学物质或更换蒸发管来除去污垢。因此，本发明消除了由化学物质引起的二次污染并确保装置的稳定操作。

Claims (5)

1、一种蒸发装置，其包括：
外体；
蒸汽再压缩装置，其用于再压缩从外体输出的蒸汽；
旋转蒸发器，其包括多个蒸发管、围绕旋转蒸发器的虚拟外表面的网格结构以及在网格结构内的多个清洁球，其中，旋转蒸发器设置于外体中并从蒸汽再压缩装置接收蒸汽；
旋转换热器，其使用从旋转蒸发器排出的冷凝水的热来加热材料；
材料循环泵，其用于回收外体底部收集的浓缩残留物；
喷射管，其用于将通过旋转换热器加热的材料以及通过材料循环泵回收的浓缩残留物喷射于旋转蒸发器的表面上，其中，所述喷射管设置于外体中；
以及加热器，其用于补充蒸汽的热能。
2、如权利要求1所述的蒸发装置，其中，所述多个蒸发管包括在每个蒸发管的外表面上形成的多个突起。
3、如权利要求1所述的蒸发装置，其中，所述多个蒸发管包括在每个蒸发管的内表面上形成的多个梢。
4、如权利要求1所述的蒸发装置，其中，旋转蒸发器旋转时，所述清洁球在网格结构内自由移动，以除去每个蒸发管表面上形成的污垢。
5、如权利要求1所述的蒸发装置，其中，所述网格结构独立于旋转蒸发器而旋转。
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