CN105879418A - 一种卧式水力剪切薄膜喷淋mvr蒸发系统 - Google Patents

Abstract

本技术提供一种卧式水力剪切薄膜喷淋MVR蒸发系统，包括卧式水力剪切蒸发器、料液循环泵、蒸汽压缩机、料液储罐；卧式水力剪切蒸发器由壳体、蒸汽导入腔和冷凝水导出腔、换热管束、布料板、具有传动轴的驱动装置、喷淋系统组成；换热管束包括换热管、管板、蒸汽布气腔、冷凝水收集腔；蒸汽布气腔、冷凝水收集腔均转动设置在壳体上；蒸汽导入腔、蒸汽布气腔、换热管、冷凝水收集腔、冷凝水导出腔相通；驱动装置带动换热管束相对于壳体转动；蒸汽压缩机的蒸汽出口与蒸汽导入腔相通；料液储罐与壳体的底部相通，原液送入料液储罐，料液储罐的出口还通过料液循环泵与喷淋系统相通。本系统设备紧凑、能耗低、不易结垢、消泡能力强。

Description

一种卧式水力剪切薄膜喷淋MVR蒸发系统

技术领域

本技术涉及薄膜喷淋MVR蒸发系统。

背景技术

目前高难度废水蒸发行业，为了解决降低能耗，近年来发展MVR技术，其一般可分为立式强制循环式、立式降膜式。其中立式强制循环式抗结垢能力强，但由于存在液柱压力导致蒸汽压缩机出口压力提高，能耗较大，同时需配备大功率料液循环泵，总体能耗较高，同时其抗泡沫能力，药耗高；立式降膜式由于其为薄膜式蒸发，不存在液柱压力问题和大功率的料液循环泵，蒸汽压缩机功率较小，但立式降膜式容易产生泡沫，且产生的泡沫会淤积在换热管内，严重时导致干壁现象，且立式降膜蒸发器存在着严重的结垢问题。此外，立式强制循环式和立式降膜式MVR还具有占空间较大，高度较高，操作维护不便等不足。

发明内容

本技术的目的是提供一种能够降低结垢，控制泡沫产生，能耗较低的卧式水力剪切薄膜喷淋MVR蒸发系统。

本技术所述的卧式水力剪切薄膜喷淋MVR蒸发系统，包括卧式水力剪切蒸发器1、料液循环泵2、蒸汽压缩机3、料液储罐5；其中，卧式水力剪切蒸发器1由壳体11、固定在壳体两侧的蒸汽导入腔33和冷凝水导出腔34、换热管束12、布料板13、具有传动轴14的驱动装置、喷淋系统18、组成；换热管束12包括固定在换热管31两端的管板30、固定在两个管板侧部的蒸汽布气腔29、冷凝水收集腔32；蒸汽布气腔29、冷凝水收集腔32均转动设置在壳体上；蒸汽导入腔33、蒸汽布气腔29、换热管31、冷凝水收集腔32、冷凝水导出腔34依次相通；两个管板固定在传动轴14上，在驱动装置的带动下，通过传动轴14带动换热管束12相对于壳体转动；

所述的喷淋系统18位于壳体11内换热管31的上方；所述的布料板13有两个以上，在转动轴的周向均布安装在两个管板30之间；蒸汽压缩机3的蒸汽出口与蒸汽导入腔33相通；位于冷凝水导出腔34底部有冷凝水排放口26，不凝气体出口25位于冷凝水导出腔34顶部；料液储罐5与壳体11的底部相通，料液储罐5上具有母液出口27；原液送入料液储罐5，料液储罐5的出口还通过料液循环泵2与喷淋系统18相通。

上述的卧式水力剪切薄膜喷淋MVR蒸发系统，它还包括除雾系统19，除雾系统19位于喷淋系统18上方的壳体11内，除雾系统19的二次蒸汽出口21与蒸汽压缩机3蒸汽入口相连。蒸发产生的二次蒸汽经除雾系统去除液滴，再由二次蒸汽出口21进入蒸汽压缩机3，提高其温度和压力后经蒸汽导入腔33、蒸汽布气腔29进入换热管12内重新作为蒸发热源，进一步节约能耗。

上述的卧式水力剪切薄膜喷淋MVR蒸发系统，冷凝水排放口26与冷凝水罐4相通，冷凝水罐4经冷凝水泵6与冷凝水换热器8相连；原液经冷凝水换热器8加热后送入料液储罐5。冷凝水经冷凝水收集腔32、冷凝水导出腔34由冷凝水出口流入冷凝水罐，再由冷凝水泵6输送经冷凝水换热器8对原液加热，回收热量后外排。

上述的卧式水力剪切薄膜喷淋MVR蒸发系统，母液出口27通过浓液泵7与浓液换热器9相连；原液经浓液换热器9加热后送入料液储罐5。未能蒸发的母液由浓液泵7输送到浓液换热器9对原液加热，回收热量后外排。

上述的卧式水力剪切薄膜喷淋MVR蒸发系统，不凝气体出口25与不凝气体换热器10相连；原液经不凝气体换热器10加热后送入料液储罐5。不凝气体由不凝气体排放口25经不凝气体换热器10对原液加热，回收热量后外排。

上述的卧式水力剪切薄膜喷淋MVR蒸发系统，所述的水力剪切换热管束12未浸没于母液之中，依靠布料板13和喷淋系统18进行布水，依靠重力在换热管束12上形成薄膜。这样，无液柱压力，属于薄膜蒸发器，能耗低。

上述的卧式水力剪切薄膜喷淋MVR蒸发系统，所述布料板13包括在转动的管板30的切向方向延伸的切板和沿着管板径向延伸的径板，切板固定在径板在径向方向上的外端。切板朝向管板转动方向的一端为锥形。这种结构的布料板13，能够对喷淋喷出的水有效切割，有效控制蒸发水膜厚度。

上述的卧式水力剪切薄膜喷淋MVR蒸发系统，驱动装置包括与变频器相接的电机17、减速机16、传动轴14，电机17通过减速机带动传动轴转动。通过变频器可以根据工况控制换热管束12的转速；换热管束12在蒸发过程中不断水力剪切，形成水流剪切力降低结垢。

工作原理及流程：

料液进入料液储罐5与母液混合；母液经料液循环泵2输送至喷淋系统18，再由布料板13和喷淋系统18的喷头均匀地布撒在随传动轴14转动的换热管束12表面蒸发；冷凝水经冷凝水收集腔32、冷凝水导出腔34由冷凝水出口外排；不凝气体由不凝气体排放口25外排；浓缩液进入料液储罐5经母液出口27外排。

本技术关键在于随传动轴水力剪切的换热管束和喷淋系统，换热管束在水力剪切过程中产生切向剪切力控制蒸发水膜厚度同时降低析出的垢附着力，降低蒸发能耗，换热管不结垢；喷淋系统同时具备控制泡沫和均匀布水的作用。

本技术与现有技术相比，具有以下有益效果：

1采用卧式薄膜蒸发，能耗低；

2将换热冷凝、蒸发分离、消泡除雾等功能集于一身，为一体化设备，结构紧凑占地小、投资低；

3卧式水力剪切换热管束，无结垢问题；

4喷淋系统具备喷淋消泡作用，抗泡沫能力强。

附图说明

图1为一种卧式水力剪切薄膜喷淋MVR系统示意图；

图2为一种卧式水力剪切薄膜喷淋MVR系统的卧式水力剪切蒸发器的剖视图；

图3为一种卧式水力剪切薄膜喷淋MVR系统换热管束的剖视图。

具体实施方式

下面结合附图对本技术的实施例作进一步说明：

本技术的一个具体实施例如图1~3所示，一种卧式水力剪切薄膜喷淋MVR系统包括卧式水力剪切蒸发器1、料液循环泵2、蒸汽压缩机3、冷凝水罐4、料液储罐5、冷凝水泵6、浓液泵7、冷凝水换热器8、浓液换热器9、不凝气体换热器10；

其中，卧式水力剪切蒸发器1由壳体11、固定在壳体两侧的蒸汽导入腔33和冷凝水导出腔34、换热管束12、布料板13、传动轴14、支持轴承15、减速机16、电机17、喷淋系统18、除雾系统19、蒸汽入口20、二次蒸汽出口21、进料口22、人孔23、观察孔24、不凝气体出口25、冷凝水出口26、母液出口27、脚支撑28等组成；

换热管束12包括固定在换热管31两端的管板30、固定在两个管板30侧部的蒸汽布气腔29、冷凝水收集腔32；蒸汽布气腔29、冷凝水收集腔32均设置在转动壳体上；

喷淋系统18位于壳体11内换热管束12顶部15-20cm处；除雾系统19位于喷淋系统18上方的壳体11内；所述的进料口22位于壳体11外一侧并与喷淋系统19相连；所述的二次蒸汽出口21位于除雾系统19上方的壳体11内；所述人孔23、观察孔24分别位于壳体两侧，其中人孔23盲板上留有观察孔24；

所述的支持轴承15位于卧式水力剪切蒸发器1左右两侧并与传动轴14相连；所述的传动轴14一端经减速机16与电机17相连，另一端依次通过蒸汽导入腔33、蒸汽布气腔29、两个管板30、冷凝水收集腔32、冷凝水导出腔34并与两个管板30固定；工作时，所述的蒸发管束12由电机17和减速机16驱动下的传动轴14带动下以一定的转速转动；所述的蒸汽布气腔29和冷凝水收集腔32分别位于管板30左右两侧；所述的管板30位于换热管31两侧；所述的布料板13共四个，对称安装在转动的管板30上；

所述的蒸汽入口20位于蒸汽导入腔33的腔体上；所述的冷凝水排放口26位于冷凝水导出腔34底部，不凝气体出口25位于冷凝水导出腔34顶部；所述的母液出口27位于料液储罐5底部。

所述的二次蒸汽出口21与蒸汽压缩机3蒸汽入口相连，蒸汽压缩机3出口通过蒸汽入口20经蒸汽导入腔33与换热管束12相连；所述的料液储罐5出口经料液循环泵2与喷淋系统18相连，所述的母液出口27通过浓液泵7与浓液换热器9相连；所述的冷凝水出口26与冷凝水罐4相连，冷凝水罐4经冷凝水泵6与冷凝水换热器8相连；所述的不凝气体出口25与不凝气体换热器10相连。原液经浓液换热器9和冷凝水换热器8加热后再经不凝气体换热器10加热，然后送入料液储罐5。

工作原理及流程：

料液经冷凝水换热器、浓液换热器、不凝气体换热器预热后进入料液储罐与母液混合，经料液循环泵输送至喷淋系统的进料口，再由布料板和喷头均匀地布撒在随传动轴转动的换热管束表面蒸发；蒸发产生的二次蒸汽经除雾系统去除液滴，再由二次蒸汽出口进入蒸汽压缩机，提高其温度和压力后经蒸汽入口进入换热管束内重新作为蒸发热源；冷凝水由冷凝水出口流入冷凝水罐，再由冷凝水泵输送经冷凝水换热器回收热量后外排；不凝气体由不凝气体排放口经不凝气体换热器回收热量后外排；未能蒸发的母液由母液出口流回料液储罐，再由浓液泵输送到浓液换热器回收热量后外排。

本技术关键在于随传动轴水力剪切的换热管束和喷淋系统，换热管束在水力剪切过程中产生切向剪切力控制蒸发水膜厚度同时降低析出的垢附着力，降低蒸发能耗，换热管不结垢；喷淋系统同时具备控制泡沫和均匀布水的作用。

总之，本技术提供的卧式水力剪切薄膜喷淋MVR蒸发系统，能够利用水力剪切使得水流不断进行往复式运动，形成水流剪切作用，降低结垢，同时采用进料喷淋系统形成高速水柱冲击泡沫，可有效控制泡沫问题，系统为薄膜蒸发，且采用蒸汽压缩机回收二次蒸汽进行压缩后提高压力和温度重新作为热源，系统能耗较低，且设备紧凑、占地小。

Claims (9)

1.一种卧式水力剪切薄膜喷淋MVR蒸发系统，其特征在于：包括卧式水力剪切蒸发器（1）、料液循环泵（2）、蒸汽压缩机（3）、料液储罐（5）；其中，所述的卧式水力剪切蒸发器（1）由壳体（11）固定在壳体两侧的蒸汽导入腔（33）和冷凝水导出腔（34）、换热管束（12）、布料板（13）、具有传动轴（14）的驱动装置、喷淋系统（18）组成；所述的换热管束（12）包括固定在换热管（31）两端的管板（30）、固定在两个管板（30）侧部的蒸汽布气腔（29）、冷凝水收集腔（32）；蒸汽布气腔（29）、冷凝水收集腔（32）均转动设置在壳体上；所述的蒸汽导入腔（33）、蒸汽布气腔（29）、换热管（31）、冷凝水收集腔（32）、冷凝水导出腔（34）依次相通；所述的两个管板（30）固定在传动轴（14）上，并在驱动装置的带动下，通过传动轴（14）带动换热管束（12）相对于壳体转动；

所述的喷淋系统（18）位于壳体（11）内换热管（31）的上方；所述的布料板（13）有两个以上，在转动轴的周向均布安装在两个管板（30）之间；蒸汽压缩机（3）的蒸汽出口与蒸汽导入腔（33）相通；位于冷凝水导出腔（34）底部有冷凝水排放口（26），不凝气体出口（25）位于冷凝水导出腔（34）顶部；料液储罐（5）与壳体（11）的底部相通，料液储罐（5）上具有母液出口（27）；原液送入料液储罐（5），料液储罐（5）的出口还通过料液循环泵（2）与喷淋系统（18）相通。

2.如权利要求1所述的一种卧式水力剪切薄膜喷淋MVR蒸发系统，其特征是：它还包括除雾系统（19），除雾系统（19）位于喷淋系统（18）上方的壳体（11）内，除雾系统（19）的二次蒸汽出口（21）与蒸汽压缩机（3）蒸汽入口相连。

3.如权利要求1所述的一种卧式水力剪切薄膜喷淋MVR蒸发系统，其特征是：冷凝水排放口（26）与冷凝水罐（4）相通，冷凝水罐（4）经冷凝水泵（6）与冷凝水换热器（8）相连；原液经冷凝水换热器（8）加热后送入料液储罐（5）。

4.如权利要求1所述的一种卧式水力剪切薄膜喷淋MVR蒸发系统，其特征是：母液出口（27）通过浓液泵（7）与浓液换热器（9）相连；原液经浓液换热器（9）加热后送入料液储罐（5）。

5.如权利要求1所述的一种卧式水力剪切薄膜喷淋MVR蒸发系统，其特征是：不凝气体出口（25）与不凝气体换热器（10）相连；原液经不凝气体换热器（10）加热后送入料液储罐（5）。

6.如权利要求1所述的一种卧式水力剪切薄膜喷淋MVR蒸发系统，其特征是：所述的水力剪切换热管束（12）未浸没于母液之中，依靠布料板（13）和喷淋系统（18）进行布液，并依靠重力在换热管束上形成薄膜。

7.如权利要求1所述的一种卧式水力剪切薄膜喷淋MVR蒸发系统，其特征是：所述布料板（13）包括在转动的管板（30）的切向方向延伸的切板和沿着管板径向延伸的径板，切板固定在径板在径向方向上的外端。

8.如权利要求7所述的一种卧式水力剪切薄膜喷淋MVR蒸发系统，其特征是：切板朝向管板转动方向的一端为锥形。

9.如权利要求1所述的一种卧式水力剪切薄膜喷淋MVR蒸发系统，其特征是：驱动装置包括与变频器相接的电机、减速机、传动轴，电机通过减速机带动传动轴转动。