CN103880100A - 一种新型蒸汽压缩蒸发设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型蒸汽压缩蒸发设备，该设备包括蒸发筒体、蒸汽发生器、蒸汽压缩机、热井、除雾装置和热交换装置，所述蒸发筒体为卧式蒸发筒体，在其内部设有下列装置：沿水平方向安装的U型换热管束、彼此相互平行的至少一根布液管、蒸汽室和蒸馏水室，所述至少一根布液管位于U型换热管束的上方，在所述至少一根布液管上设有若干个呈间隔布置的喷液口，蒸汽室和蒸馏水室由分程隔板相互隔开，分别与所述U型换热管束的两端相连通。本发明采用一体化的筒体设备，其结构简单紧凑，可提高蒸发效率，从而节约能源，并且，更易于安装和维护。

Description

一种新型蒸汽压缩蒸发设备

技术领域

本发明涉及一种蒸发设备，尤其涉及一种用于处理工业废水的新型蒸汽压缩蒸发设备。

背景技术

近年来，随着工业化生产的迅速发展，环境污染日益加剧，合理利用水资源的问题已经越来越受到人们关注，特别是对于工业废水的安全排放和再利用，逐渐得到了各国的重视。随着城市的发展，大量工业废水的产生虽然不可避免，但是，如果可以合理的将其适当处理和利用，不仅仅可以减少对环境的污染，更重要的是可以降低对新鲜水源的消耗，从而实现经济效益与环境效益双赢发展的目标。另外，对于垃圾污水和海水淡化也可通过同样的方式处理和利用。

蒸发技术作为一种热分离技术，主要是根据溶剂和溶质挥发性不同的特性，进行溶液浓缩，或溶剂回收与提纯，同时也是结晶操作的前处理过程。现有的蒸发器正是利用这样的原理，将污水中的污染物与水分离。在蒸发过程中，污染物保留在浓缩液中，水蒸气经过冷凝处理回收。然而，现有的用于工业废水处理的蒸发设备存在结构复杂、不紧凑、蒸发效率低且不易维护等缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种结构紧凑且蒸发效率高的蒸汽压缩蒸发设备。

本发明的进一步的目的在于提供一种不仅结构紧凑、蒸发效率高，而且易于维护保养的蒸汽压缩蒸发设备。

本发明的上述目的是通过以下技术措施来实现的：

一种新型蒸汽压缩蒸发设备，包括蒸发筒体、蒸汽发生器、蒸汽压缩机、热井、除雾装置和热交换装置，其中，所述蒸发筒体为卧式蒸发筒体，在其内部设有下列装置：

沿水平方向安装的U型换热管束；

彼此相互平行的至少一根布液管，位于所述U型换热管束的上方，在所述至少一根布液管上设有若干个呈间隔布置的喷液口；

蒸汽室和蒸馏水室，两者由分程隔板相互隔开，所述蒸汽室的出口和所述蒸馏水室的入口分别与所述U型换热管束的两端相连通，所述蒸汽室的入口与蒸汽压缩机的蒸汽输出口相连通。

作为本发明的优选实施方式，本发明的蒸发设备的除雾装置和蒸汽发生器也位于所述蒸发筒体之内，并且，在除雾装置中可设置单层或多层除雾网。

本发明所述的U型换热管束可通过至少一个支撑板安装在位于蒸发筒体内的固定轨道上，并且，在所述固定轨道的一侧设置二次蒸汽隔板；在所述除雾网的两侧设置除雾网固定隔板，该除雾网固定隔板与所述二次蒸汽隔板形成二次蒸汽通道，经除雾网通向蒸汽压缩机的蒸汽入口。

作为本发明的又一优选实施方式，所述热井设有除垢过滤装置。所述除垢过滤装置可包括沿热井内壁设置的过滤网、位于过滤网内侧的可旋转除垢器具以及驱动所述除垢器具旋转的电机及其传动机构。

作为本发明更为优选的实施方式，在所述喷液口可采用螺纹连接方式安装喷液头，以便更加准确灵活地控制待处理液体的喷射，使其均匀准确地喷洒至U型换热管束的表面。

本发明还可在所述蒸发筒体的顶部设置多个手孔，便于蒸发筒体内部各部件的维修和保养。此外，在所述除雾网附近可设置用于清洗除雾网的反冲洗喷头，以确保除雾网的清洁。

为了进一步提高热效率，本发明的蒸馏水室中还可内嵌U型管换热器。

本发明相对于现有技术具有如下有益技术效果：

（1）本发明采用U型换热管束，相比于直线型换热管束而言，蒸汽所经历的管程增长，可使热效率提高；在不降低热效率的前提下，可减小蒸发筒体的尺寸，使蒸发设备的整体结构更为紧凑。

（2）当除雾装置和蒸汽发生器整合到蒸发筒体中形成一体化设备时，可进一步降低设备高度，使设备结构更为紧凑，同时还可减少管道连接。

（3）本发明通过安装在蒸发器中的二次蒸汽隔板的导流作用，使二次蒸汽进入除雾装置。除雾装置由除雾网、支撑件及反冲洗设备组成，此种设置方式，可有效增加气液分离高度，提高蒸汽纯度；另外，根据处理精度要求，可设置单层或多层除雾网。

（4）蒸汽发生器直接与蒸发器连接，可减少热量损失。

（5）当本发明在热井处设置除垢过滤装置时，可方便热井的清洗和维护。

附图说明

图1是根据本发明的蒸汽压缩蒸发设备的结构示意图；

图2是图1中的蒸汽室和蒸馏水室的纵向剖面图；

图3是图1中的蒸汽发生器和除雾装置沿侧向的局部剖视图；

图4是图1中的热井的结构示意图。

附图标记说明：

蒸发筒体1、U型换热管束2、喷液头3、布液管4、蒸汽压缩机5、蒸汽室6、蒸馏水室7、U型换热管束2、换热器8、热井9、热井过滤网91、除垢器具92、除垢电机93、浮球液位控制阀10、二次蒸汽隔板11、蒸汽发生器12、电加热器13、法兰14、除雾网15、反冲洗喷头16、除雾网固定隔板17、浓液泵18、酸/碱液抽吸器19、脱气罐20、蒸馏水泵21、原水/蒸馏水热交换器22和原水/浓缩液热交换器23、支撑板24、固定轨道25、手孔26、分程隔板27、尾气处理装置28；N1—水蒸气入口；N2—蒸馏水出口；N3—废气排放口；N4—原水入口；N5—原水出口；N6—二次蒸汽出口。

具体实施方式

为了进一步说明本发明的目的、技术方案和有益技术效果，下面将结合附图和具体实施方式对本发明作详细的描述。

图1是根据本发明的一种实施方式的蒸汽压缩蒸发设备的结构示意图。如图1所示，该蒸汽压缩蒸发设备包括：蒸发筒体1、蒸汽发生器12、蒸汽压缩机5、热井9、除雾装置和一系列热交换装置，其中，蒸发筒体1为卧式蒸发筒体，蒸汽发生器12和除雾装置均设置在蒸发筒体1的内部，此外，在蒸发筒体1的内部还设有U型换热管束2、彼此相互平行的至少一根布液管4、蒸汽室6和蒸馏水室7。

其中，U型换热管束2水平安装于蒸发筒体1的内部，具体而言，U型换热管束2可通过至少一个支撑板24固定在位于蒸发筒体内的固定轨道25上。布液管4设置在U型换热管束2的上方，布液管4的数量可以是一根或者多根，每根布液管上设有间隔均匀的若干个喷液口，每个喷液口处以螺纹连接方式安装有喷液头3，以便于更加灵活地控制喷液角度。U型换热管束2为蒸发过程提供热交换面，因此，喷液头3的口径应足够大，以保证液体均匀喷淋到U型换热管2的外表面并形成液膜；喷液口的朝向应确保待处理液体能够均匀准确地喷洒至U型换热管束2的表面，确保溶液温度分布均匀，避免U型换热管束2的表面出现干点。

如图1和图2所示，U型换热管束2两端分别连接蒸汽室6和蒸馏水室7，蒸汽室6和蒸馏水室7之间由分程隔板27分隔，并通过法兰与蒸发筒体1和管板固定。蒸汽室6的出口和蒸馏水室7的入口分别与U型换热管束2的两端相连通，蒸汽室6的入口与蒸汽压缩机5的蒸汽输出口通过法兰相连通。在蒸馏水室7中内嵌U型换热器8，以便更好地回收利用热能。

在所述固定轨道25的一侧焊接二次蒸汽隔板11，二次蒸汽隔板11一方面用于阻挡喷淋液喷洒至除雾装置，另一方面与设置在除雾装置中的除雾网15两侧的固定隔板17一起形成二次蒸汽通道，引导二次蒸汽进入除雾装置，借助除雾网15将蒸汽夹带的液滴进行截留。

除雾装置可安装单层或多层除雾网，在本实施方式中，除雾装置设有两层除雾网15，如图1和图3所示。经除雾网过滤后的二次蒸汽经出口N6进入蒸汽压缩机5。此外，本实施方式还可以在除雾装置的两层除雾网的一侧隔板留有通道，以便于除雾网的安装和更换。并且，在除雾网15附近还设有反冲洗喷头16用于除雾网的清洗。

蒸汽发生器12与除雾装置通过法兰14连接，如图1和图3所示，蒸汽发生器12内安装有电加热器13用于加热产生蒸汽。蒸汽压缩机5的输入端与蒸发筒体1的内部连通，用于收集经过除雾网15过滤后的二次蒸汽，蒸汽压缩机5的输出端与蒸汽室6的内部连通，将经蒸汽压缩机5压缩后的蒸汽经蒸汽室6输入U型换热管束2供蒸发从布液管4喷出的待处理废液。此外，除雾网固定隔板17可将蒸汽发生器12和除雾网15分隔开，避免气液混合。

蒸发筒体1与热井9用于收集未蒸发液体，热井9设置在蒸发筒体1的下部，在热井9上布置进水浮球阀10、液位计、除垢过滤装置、加药口、循环出口以及排污口。其中，加药可通过抽吸器19实现。本实施方式中的热井除垢过滤装置包括沿热井9的内壁设置的过滤网91、位于过滤网内侧的可旋转除垢器具92以及驱动除垢器具92旋转的电机93及其传动机构，如图4所示。热井9内的过滤网91截留了液体中的污垢，清洁水从滤网流出后回流；除垢器具92为可旋转的刮刀或刷子，从过滤网91表面将截留的污垢清除，并定期将热井内积累的污垢排出。此外，本实施方式中的蒸发设备还设有尾气处理装置28，该尾气处理装置28主要采用活性炭吸附、化学吸收等技术。

为了最大限度地回收热量，本发明的蒸发设备设置有蒸汽压缩机5、原水/蒸馏水换热器22、原水/浓缩液换热器23等。

另外，蒸馏水脱气罐20可以去除来自蒸馏水室7、溶解在冷凝水中的空气、氨气、有机挥发物等组分，从而保证产品水的水质。脱气罐20为装有填料层的喷淋脱气系统，通过闪蒸和气液交换过程来净化蒸馏水。

在本实施方式中，蒸发筒体1的顶部还设有多个手孔26，便于喷液头的检修和更换。

为了对本发明进行更为详细的说明，以下对本实施方式所涉及的蒸发设备的运行予以说明：

在设备的预热阶段，原水经浮球阀10进入蒸发设备的热井9中，当水位达到设定位置，浮球阀10关闭。系统中的原水由循环泵18循环喷淋到水平方向安装的U型换热管束2上，并由蒸汽发生器12产生的蒸汽进行加热，直到水温达到运行要求。

在设备运行阶段，原水经原水/蒸馏水换热器22和原水/浓缩液换热器23预热后经蒸馏水室7的原水入口N4进入U型换热器8中进一步预热，并经原水出口N5被抽吸入循环管路中。循环管路中的原水经布液管4，由喷液头3均匀喷淋到U型换热管束2上，通过与管内蒸汽换热，自身蒸发产生二次蒸汽，二次蒸汽沿二次蒸汽隔板11与除雾网固定隔板17一起形成的通道，经过除雾网15由二次蒸汽出口N6进入蒸汽压缩机5的入口。压缩后的二次蒸汽的压力和温度都得到提升，经去过热后由水蒸汽入口N1送入蒸汽室6，并沿U型换热管束2的管程与外壁的液体换热，冷凝水收集到蒸馏水室7中。蒸馏水中的不凝气经U型换热器8冷却后经废气排放口N3排入尾气处理装置28，蒸馏水则经蒸馏水出口N2进入脱气罐20进一步去除水中的挥发份。蒸馏水由蒸馏水泵21送入换热器22做进一步降温处理后，可作为产品水进行收集。同时，浓缩液由循环泵18送入换热器23冷却后排放或进一步处理。本发明的蒸发设备产生的蒸馏水可作为去过热水、蒸汽发生器补水和反冲洗用水循环利用，无需额外补水。除雾装置反冲洗水和截留的液滴汇集到底部由连通热井9的旁路管道排出，不会积累在除雾网15底部，造成二次蒸汽再次夹带。另外系统设置了清洗加药口，由酸/碱液抽吸器19将酸/碱液送入热井9，通过管路控制可形成闭路清洗循环系统。

以上结合本发明的具体实施方式对本发明进行说明，这些具体实施方式仅仅是示例性的，对本发明的保护范围不构成任何限定，本领域技术人员在不脱离本发明实质的前提下可以进行各种修改、变化或替换。因此，依照本发明所作的各种等同变化，仍属于本发明所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种新型蒸汽压缩蒸发设备，包括蒸发筒体、蒸汽发生器、蒸汽压缩机、热井、除雾装置和热交换装置，其特征在于：

所述蒸发筒体为卧式蒸发筒体，在其内部设有下列装置：

沿水平方向安装的U型换热管束；

彼此相互平行的至少一根布液管，位于所述U型换热管束的上方，在所述至少一根布液管上设有若干个呈间隔布置的喷液口；

蒸汽室和蒸馏水室，两者由分程隔板相互隔开，所述蒸汽室的出口和所述蒸馏水室的入口分别与所述U型换热管束的两端相连通，所述蒸汽室的入口与蒸汽压缩机的蒸汽输出口相连通。

2.根据权利要求1所述的蒸发设备，所述除雾装置和蒸汽发生器位于所述蒸发筒体之内。

3.根据权利要求2所述的蒸发设备，所述除雾装置设有单层或多层除雾网。

4.根据权利要求3所述的蒸发设备，所述U型换热管束通过至少一个支撑板安装在位于蒸发筒体内的固定轨道上，在所述固定轨道的一侧设有二次蒸汽隔板；在所述除雾网的两侧设有除雾网固定隔板，该除雾网固定隔板与二次蒸汽隔板形成二次蒸汽通道。

5.根据权利要求1所述的蒸发设备，所述热井设有除垢过滤装置。

6.根据权利要求5所述的蒸发设备，所述除垢过滤装置包括沿热井内壁设置的过滤网、位于过滤网内侧的可旋转除垢器具以及驱动所述除垢器具旋转的电机及其传动机构。

7.根据权利要求1所述的蒸发设备，在所述喷液口以螺纹连接方式安装喷液头。

8.根据权利要求1所述的蒸发设备，其特征在于，在所述蒸发筒体的顶部设有多个手孔。

9.如权利要求2所述的蒸发设备：在所述除雾网附近设有用于清洗除雾网的反冲洗喷头。

10.如权利要求1所述的蒸发设备，其特征在于：在所述蒸馏水室中内嵌U型管换热器。

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