CN106731852A - 一种板式真空膜蒸馏蒸发器及应用 - Google Patents

一种板式真空膜蒸馏蒸发器及应用 Download PDF

Info

Publication number
CN106731852A
CN106731852A CN201710164727.7A CN201710164727A CN106731852A CN 106731852 A CN106731852 A CN 106731852A CN 201710164727 A CN201710164727 A CN 201710164727A CN 106731852 A CN106731852 A CN 106731852A
Authority
CN
China
Prior art keywords
steam
side end
evaporator
board
header
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201710164727.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106731852B (zh
Inventor
邢玉雷
韩克鑫
薛喜东
冯厚军
张晓晨
王鑫
刘洪坤
李强
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tianjin Institute of Seawater Desalination and Multipurpose Utilization SOA
Original Assignee
Tianjin Institute of Seawater Desalination and Multipurpose Utilization SOA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tianjin Institute of Seawater Desalination and Multipurpose Utilization SOA filed Critical Tianjin Institute of Seawater Desalination and Multipurpose Utilization SOA
Priority to CN201710164727.7A priority Critical patent/CN106731852B/zh
Publication of CN106731852A publication Critical patent/CN106731852A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106731852B publication Critical patent/CN106731852B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D61/00Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
    • B01D61/36Pervaporation; Membrane distillation; Liquid permeation
    • B01D61/364Membrane distillation
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/02Treatment of water, waste water, or sewage by heating
    • C02F1/04Treatment of water, waste water, or sewage by heating by distillation or evaporation
    • C02F1/041Treatment of water, waste water, or sewage by heating by distillation or evaporation by means of vapour compression
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2103/00Nature of the water, waste water, sewage or sludge to be treated
    • C02F2103/08Seawater, e.g. for desalination
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2301/00General aspects of water treatment
    • C02F2301/06Pressure conditions
    • C02F2301/063Underpressure, vacuum
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2301/00General aspects of water treatment
    • C02F2301/08Multistage treatments, e.g. repetition of the same process step under different conditions
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2303/00Specific treatment goals
    • C02F2303/10Energy recovery
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A20/00Water conservation; Efficient water supply; Efficient water use
    • Y02A20/124Water desalination

Abstract

本发明涉及一种板式真空膜蒸馏蒸发器及应用,该蒸发器包括左侧的进汽侧端板及右侧的出汽侧端板,在进汽侧端板和出汽侧端板之间由左至右依次排列安装有由二次蒸汽通道密封圈、板式膜板框、料液通道密封圈、换热片板框、加热器蒸汽通道密封圈、换热片板框、料液通道密封圈及板式膜板框联合构成的膜块,多个模块依次由二次蒸汽通道密封圈连接排列构成膜堆,该蒸发器的应用是将蒸发器联合组装成高效紧凑的多效板式膜蒸馏海水淡化系统,本发明实现了膜蒸馏汽化潜热的梯级利用和热效率的大幅提高,并使装置紧凑高效,热效率高、造水比大等优点。

Description

一种板式真空膜蒸馏蒸发器及应用
技术领域
本发明属于海水淡化和膜分离技术领域,特别是一种板式真空膜蒸馏蒸发器及应用。
背景技术
淡水是人类社会赖以生存和发展的基本物质之一,随着经济的发展和人口的增加以及水污染日益严重,很多国家和地区出现不同程度的缺水问题,全球正面临着日益严重的水资源危机。
海水淡化是解决淡水资源危机的重要途径之一。目前常采用诸如多效蒸馏、多级闪蒸、反渗透和冷冻等技术进行海水脱盐。膜蒸馏(MD)作为新兴的膜分离技术,在海水淡化领域备受关注。与多效蒸馏、多级闪蒸等传统方法相比,MD具有潜在的竞争优势。
膜蒸馏是以疏水微孔膜为介质,在膜两侧蒸汽压差的作用下,料液中挥发性组分以蒸汽形式透过膜孔,从而实现液质分离。因此,膜蒸馏技术是有机地结合了蒸馏与膜分离的特点,在膜蒸馏过程中既有常规蒸馏中的蒸发、传质、冷凝过程,又有分离物质扩散透过膜的膜分离过程,从而使该技术具有分离效率高、操作条件温和、对膜与原料液间相互作用及膜的机械性能要求低等优点,在海水淡化和工业废水处理领域有较好的应用前景。真空膜蒸馏(VMD)具有通量大、热损失小等优点,应用前景最为广阔。
膜蒸馏是一个以蒸发为基础的膜分离过程,热量以相变传热的方式从料液侧传递到渗透则,因而能耗较高。此外,膜蒸馏后的高温淡水和浓盐水的输出,进一步加剧了热损失。这也是限制其工业化应用的关键问题之一。通过汽化潜热的回收利用可以提高膜蒸馏热效率,但常规方法是通过料液吸收显热的方式进行的,而潜热远大于显热,以致料液流量非常大,需要更多的动力消耗。如何从工艺上实现热量的回收和重复利用并降低动力消耗是目前膜蒸馏研究和应用的一个新热点。膜蒸馏技术与其他技术的耦合也是其发展应用的重点方向之一。多效蒸发技术是将前一级蒸发过程所产蒸汽作为后一级蒸发过程的加热蒸汽,实现热源(蒸汽)的汽化潜热以蒸发-冷凝方式多次传递的化工单元操作。将多效蒸发引入膜蒸馏过程,实施膜蒸馏过程的多效化,是实现膜蒸馏热量回收的发展方向。此外,膜蒸馏在海水淡化中的应用还需要解决膜组件不易扩展、不易清洗、产水规模小等问题。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足,而提出一种板式真空膜蒸馏蒸发器及应用。
本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的:
一种板式真空膜蒸馏蒸发器,包括左侧的进汽侧端板及右侧的出汽侧端板,在进汽侧端板和出汽侧端板之间由左至右依次排列安装有由板式膜板框、料液通道密封圈、换热片板框、加热器蒸汽通道密封圈、换热片板框、料液通道密封圈及板式膜板框联合构成的膜块,多个模块依次由二次蒸汽通道密封圈连接排列构成膜堆;膜堆与进汽侧端板和出汽侧端板亦用二次蒸汽通道密封圈连接。
其中,所述进汽侧端板包括设置在上部的加热蒸汽进口及设置在下部的冷凝水出口,冷凝水出口的上边开有不凝气出口,在进汽侧端板四角处开有拉杆定位孔,在进汽侧端板两侧开有对称的料液出口;其中,所述出汽侧端板包括设置在两侧的二次蒸汽出口、设置在下部两侧的料液进口及设置在四角处的拉杆定位孔,进汽侧端板四角处的拉杆定位孔与出汽侧端板四角处的拉杆定位孔位置对应,在位置对应的拉杆定位孔内穿装拉杆后将进汽侧端板与出汽侧端板之间的内核膜堆压紧;
其中,所述板式膜板框及换热片板框均包括板框,在板框中间制有方孔,在方孔内制有与方孔边缘固接的网状支撑件,在网状支撑件上固装板式膜后构成板式膜板框,在网状支撑件上固装换热片后构成换热片板框,在板框的上部制有与进汽侧端板上加热蒸汽进口位置对应的加热蒸汽孔道,在板框的下部制有与进汽侧端板上不凝气出口及冷凝水出口位置对应的冷凝水/不凝气孔道,在板框的两侧分别制有与二次蒸汽出口、料液出口及料液进口位置对应的二次蒸汽孔道、出料孔道及进料孔道,在板框的四角处同样制有穿装拉杆的拉杆定位孔;
其中,所述料液通道密封圈包括密封板式膜板框与换热片板框之间加热蒸汽孔道、二次蒸汽孔道、冷凝水/不凝气孔道及容纳板框内除拉杆定位孔外其他孔道的密封边条;所述加热器蒸汽通道密封圈包括密封换热片板框与换热片板框之间二次蒸汽孔道、出料孔道、进料孔道及容纳板框内除拉杆定位孔外其他孔道的密封边条;所述二次蒸汽通道密封圈包括密封进汽侧端板或出汽侧端板与板式膜板框之间加热蒸汽孔道、出料孔道、冷凝水/不凝气孔道、进料孔道及容纳板框内除拉杆定位孔外其他孔道的密封边条。
而且,所述板框由聚合物塑料或金属制成,所述网状支撑件由组合物塑料或金属制成,所述固装在网状支撑件上的板式膜及换热片是通过粘接或焊接方式固装在网状支撑件上,并且板式膜及换热片的边缘将板框中间方孔完全焊接封闭。
一种上述板式真空膜蒸馏蒸发器的应用,该应用是将多个板式真空膜蒸馏蒸发器串联组装成高效紧凑的多效板式膜蒸馏海水淡化系统,该系统包括机械蒸汽压缩机、真空泵、海水进料泵、产品水泵、浓盐水排放泵、N个板式真空膜蒸馏蒸发器、N-1个联箱、N个浓水闪蒸罐、进汽封头和出汽封头,
所述N个板式真空膜蒸馏蒸发器两两之间由联箱连接后串联构成,整个装置两端分别用进汽封头和出汽封头密封,然后由拉杆固定,形成多效板式真空膜蒸馏装置主体,机械压缩机蒸汽进口与出汽侧封头的蒸汽出口连接,机械压缩机蒸汽出口与进汽侧封头的蒸汽进口连接,构成蒸汽压缩再循环回路;
首效蒸发器冷凝水出口通过管路经由进汽封头后与首个联箱冷凝水进口连接,首个联箱冷凝水出口通过管路与次个联箱冷凝水进口连接,如此连接,直至末个联箱冷凝水进口,末个联箱冷凝水出口通过管路与出汽侧封头冷凝水进口连接,出汽侧封头冷凝水出口通过管路与产品水泵连接;其他各效蒸发器冷凝水出口,敞口于对应的联箱,使冷凝水自流至对应的联箱内;
海水进料泵通过管路经由出汽侧封头后与末效蒸发器的料液进口连接,末效蒸发器的料液出口通过管路经由联箱与次末效蒸发器的料液进口连接,如此连接,直至首效蒸发器,首效蒸发器的料液出口通过管路经由进汽侧封头与首个浓水闪蒸罐浓水进口连接,首个浓水闪蒸罐蒸汽出口通过管路与首个联箱侧壁闪蒸蒸汽进口连接,首个浓水闪蒸罐浓水出口与次个浓水闪蒸罐浓水进口连接,如此连接,直至末个浓水闪蒸罐,末个浓水闪蒸罐蒸汽出口通过管路与出汽侧封头侧壁闪蒸蒸汽进口连接,末个浓水闪蒸罐浓水出口通过管路与浓水排放泵连接;
首效蒸发器不凝气出口通过管路经由进汽封头后与首个联箱的不凝气进口连接,次效蒸发器的不凝气出口通过管路经由联箱后与次个联箱的不凝气进口连接,如此连接,直至末个联箱不凝气进口,末效蒸发器的不凝气出口通过管路经由末个联箱后与真空泵连接。
而且,在进汽封头冷凝水出口与首个联箱之间、后面的两两联箱之间以及末个联箱与真空泵之间的不凝气管路上进一步设置有真空调节阀。
而且,在进汽封头与蒸发器之间、蒸发器与联箱之间以及蒸发器与出汽封头之间安装有连接密封圈。
本发明的优点和积极效果是:
(1)本发明通过一体化板框设计并配合不同功能的密封圈实现了加热蒸汽、料液、二次蒸汽、凝结水、不凝气等流道的高度集成,开发形成的板式真空膜蒸馏蒸发器不但具有结构紧凑、易于扩展、易于清洗等优点,更重要的是将膜蒸馏加热蒸汽凝结和料液蒸发过程相统一,热量以相变的方式从加热蒸汽传递至料液同时再以相变的方式传递至二次蒸汽,料液温度保持不变,因此需要的料液流量更小,动力消耗更少。
(2)本发明将多效蒸发引入膜蒸馏过程,将多个板式真空膜蒸馏蒸发器依次串联,通过真空调节,使各效压力逐效降低,实施膜蒸馏过程的多效化,即将前一效蒸发过程所产蒸汽作为后一效蒸发过程的加热蒸汽,实现蒸汽的汽化潜热以蒸发-冷凝方式多次传递,使系统造水比和热效率显著增长。
(3)将蒸汽压缩再循环引入多效膜蒸馏过程,在只需电力供应的条件下,将末效膜蒸馏产生的二次蒸汽升温升压,提升品质后作为首效膜蒸馏的加热热源,这样,系统不再需要外供加热蒸汽和冷却水,并且具有较高的热经济性。
(4)采用串联抽真空方式维持各效板式膜蒸馏蒸发器的真空压力,即第一效蒸发器不凝气与微量的未凝结蒸汽排至第二效蒸发器,蒸汽继续凝结,第二效蒸发器产生的不凝气和微量的未凝结蒸汽排至第三效蒸发器,如此串联流经各效蒸发器,最后在末效蒸发器富集并被真空泵排出,这样就保持了各效蒸发器真空压力的稳定性和调节的灵活性,并使尽可能少的可凝蒸汽被抽出系统外。
(5)浓水闪蒸罐通过管路依次串联连接,形成浓水多级闪蒸,用于膜蒸馏排放浓水的显热的逐级回收利用;封头和联箱起到淡水闪蒸罐的作用,并通过管路依次串联连接,形成淡水多级闪蒸,用于膜蒸馏输出淡水的显热的逐级回收利用。
附图说明
附图1是本发明板式膜蒸馏组件结构的示意图;
附图2是本发明板式真空膜蒸馏蒸发器右视及右视的立体结构示意图;
附图3是本发明中出汽侧端板及进汽侧端板端板的结构示意图;
附图4是本发明中板框、板式膜板框及换热片板框的结构示意图;
附图5是本发明中料液通道密封圈、加热器蒸汽通道密封圈及二次蒸汽通道密封圈的结构示意图;
附图6是本发明中板式真空膜蒸馏蒸发器联合组装成高效紧凑的多效板式膜蒸馏海水淡化系统的结构示意图;
附图7是本发明中连接密封圈的结构示意图。
具体实施方式
以下通过附图对本发明作进一步的说明,以下实施例只是描述性的,不是限定性的,不能以此限定本发明的保护范围。
一种板式真空膜蒸馏蒸发器,如图1或2所示,包括左侧的进汽侧端板16及右侧的出汽侧端板17,在进汽侧端板和出汽侧端板之间由左至右依次排列安装有由二次蒸汽通道密封圈14、板式膜板框31、料液通道密封圈12、换热片板框32、加热器蒸汽通道密封圈13、换热片板框32、料液通道密封圈12及板式膜板框31联合构成的膜块,多个模块依次由二次蒸汽通道密封圈14连接排列构成多效板式膜蒸馏海水淡化装置的内核膜堆,
如图3所示,其中所述进汽侧端板包括设置在上部的加热蒸汽进口25及设置在下部的冷凝水出口28,冷凝水出口的上边开有不凝气出口27,在进汽侧端板四角处开有拉杆定位孔24,在进汽侧端板两侧开有对称的料液出口26,其中所述出汽侧端板包括设置在两侧的二次蒸汽出口29、设置在下部两侧的料液进口30及设置在四角处的拉杆定位孔,进汽侧端板四角处的拉杆定位孔与出汽侧端板四角处的拉杆定位孔位置对应,在位置对应的拉杆定位孔内穿装拉杆后将进汽侧端板与出汽侧端板之间的内核膜堆压紧;
如图4所示,所述板式膜板框及换热片板框均包括板框11,所述板框由聚合物塑料或金属制成,在板框中间制有方孔,在方孔内制有与边缘固接的网状支撑件23,在网状支撑件上固装板式膜33后构成板式膜板框,在网状支撑件上固装换热片34后构成换热片板框,在板框的上部制有与进汽侧端板上加热蒸汽进口位置对应的加热蒸汽孔道18,在板框的上部制有与进汽侧端板上不凝气出口及冷凝水出口位置对应的冷凝水/不凝气孔道22,在板框的两侧分别制有与二次蒸汽出口、料液出口及料液进口位置对应的二次蒸汽孔道20、出料孔道19及进料孔道21,在板框的四角处同样设置有穿装拉杆的拉杆定位孔;
在本发明的具体实施中,所述固装在网状支撑件上的板式膜及换热片是通过焊接方式固装在网状支撑件上,并且板式膜及换热片的边缘将板框中间方孔完全敢接封闭。
如图5所示,所述料液通道密封圈包括密封板式膜板框与换热片板框之间加热蒸汽孔道、二次蒸汽孔道、冷凝水/不凝气孔道及容纳板框内除拉杆定位孔外其他孔道的密封边条;所述加热器蒸汽通道密封圈包括密封换热片板框与换热片板框之间二次蒸汽孔道、出料孔道、进料孔道及容纳板框内除拉杆定位孔外其他孔道的密封边条;所述二次蒸汽通道密封圈包括密封进汽侧端板或出汽侧端板与板式膜板框之间加热蒸汽孔道、出料孔道、冷凝水/不凝气孔道、进料孔道及容纳板框内除拉杆定位孔外其他孔道的密封边条;
整套海水淡化装置装配好后,如图1所示,在进汽侧端板或出汽侧端板与板式膜板框之间,或板式膜板框与板式膜板框之间形成二次蒸汽通道35,在板式膜板框与换热片板框之间形成料液通道36,在换热片板框与换热片板框之间形成加热蒸汽通道37,加热蒸汽由进汽侧端板进入,二次蒸汽由出汽侧端板排出,进料谁由出汽侧端板进入,浓盐水、冷凝淡水及不凝气由进汽侧端板排出。
一种上述板式真空膜蒸馏蒸发器的应用,如图6所示,该应用是将板式真空膜蒸馏蒸发器联合组装成高效紧凑的多效板式膜蒸馏海水淡化系统,该系统包括机械蒸汽压缩机1、真空泵7、海水进料泵8、产品水泵9、浓盐水排放泵10、N个板式真空膜蒸馏蒸发器2、N-1个联箱3、N个浓水闪蒸罐6、进汽封头4和出汽封头5,
所述N个板式真空膜蒸馏蒸发器两两之间由联箱连接后串联构成,前效蒸发器出汽侧端板通过联箱后对应后效蒸发器进汽侧端板,整个装置两端分别用进汽封头和出汽封头密封,然后由拉杆固定,形成多效板式真空膜蒸馏装置主体,机械压缩机蒸汽进口与出汽侧封头的蒸汽出口连接,机械压缩机蒸汽出口与进汽侧封头的蒸汽进口连接,构成蒸汽压缩再循环回路;
首效蒸发器冷凝水出口通过管路经由进汽封头后与首个联箱冷凝水进口连接,首个联箱冷凝水出口通过管路与次个联箱冷凝水进口连接,如此连接,直至末个联箱冷凝水进口,末个联箱冷凝水出口通过管路与出汽侧封头冷凝水进口连接,出汽侧封头冷凝水出口通过管路与产品水泵连接;其他各效蒸发器冷凝水出口,敞口于对应的联箱,使冷凝水自流至对应的联箱内;
在本发明的具体实施中,如图6所示,不凝气管路上设置有真空调节阀。
海水进料泵通过管路经由出汽侧封头与末效蒸发器的料液进口连接,末效蒸发器的料液出口通过联想内部管路与次末效蒸发器的料液进口连接,如此,直至首效蒸发器,首效蒸发器的料液出口通过管路与进汽侧封头浓水出口连接;
进汽侧封头浓水出口通过管路与首个浓水闪蒸罐浓水进口连接,首个浓水闪蒸罐蒸汽出口通过管路与首个联箱侧壁闪蒸蒸汽进口连接,首个浓水闪蒸罐浓水出口与次个浓水闪蒸罐浓水进口连接,如此,直至末个浓水闪蒸罐,末个浓水闪蒸罐蒸汽出口通过管路与出汽封头侧壁上的闪蒸蒸汽进口连接,末个浓水闪蒸罐浓水出口通过管路与浓水排放泵连接;
首效板式膜蒸馏蒸发器内的不凝气出口通过经由进汽封头后与首个联箱的不凝气进口连接,首个联箱的不凝气出口通过管路与次个联箱的不凝气进口连接,同时,次效板式膜蒸馏蒸发器内的不凝气出口通过管路与次个联箱的不凝气出口连接,如此,直至末个联箱不凝气进口,末个联箱的不凝气出口通过管路与真空泵连接;
在本发明的具体实施中,在进汽封头与蒸发器之间、蒸发器与联箱之间以及蒸发器与出汽封头之间安装有如图7所示的连接密封圈15。
在本发明的具体实施中,所述的机械蒸汽压缩机为离心式压缩机、罗茨压缩机或螺杆压缩机。
工作原理
料液经过进料泵从料液进口进入末效板式真空膜蒸馏蒸发器中各个板框的进料孔道,在料液通道密封圈的作用下,料液只进入由板式膜板框与换热片板框之间的料液通道,并从下向上流向出料孔道,在此过程中,被来自前效蒸发器产生的进入换热片板框与换热片板框之间的加热蒸汽通道的二次蒸汽预热,此时板式膜板框与板式膜板框之间的二次蒸汽通道保持一定的负压,当料液达到与二次蒸汽通道负压所对应的饱和温度时,料液在板式膜微孔表面蒸发,蒸发蒸汽穿过膜孔进入二次蒸汽通道并引射至蒸汽压缩机进口;进入稳定状态后,料液一侧受热,一侧进行蒸发浓缩,并保持自身温度恒定,最后经出料孔道从料液出口排出,然后逆流进入前效板式真空膜蒸馏蒸发器,重复上述过程,逐效进行膜蒸馏蒸发浓缩,最终从首效蒸发器排出;排出后的高温高盐溶液,逐级流入多个浓水闪蒸罐闪蒸,闪蒸蒸汽进入对应蒸发器的加热蒸汽通道,作为膜蒸馏过程的加热蒸汽。
末效蒸发器产生的二次蒸汽,经蒸汽压缩机提升品质后,输送至首效蒸发器,在密封圈的作用下,只进入换热片板框与换热片板框之间的加热蒸汽通道,作为加热蒸汽,加热料液通道内的料液并使之进行膜蒸馏,自身冷凝为淡水,与不凝气一道流入冷凝水/不凝气孔道;首效蒸发器冷凝水从冷凝水出口流入进汽侧封头,然后在效间压差的作用下通过管路逐级流经各个联箱闪蒸,闪蒸汽进入对应效的蒸发器,作为加热蒸汽;不凝气与微量的未凝结蒸汽从不凝气口排出,在真空泵的抽吸下流至下效蒸发器的加热蒸汽通道,蒸汽凝结,剩余不凝气与下效蒸发器产生的不凝气和微量的未凝结蒸汽从下效不凝气出口排出,如此串联流经各效蒸发器,最后从末效蒸发器流被真空泵排出;首效蒸发器产生的二次蒸汽,在效间压差的作用下进入第二效蒸发器的加热蒸汽通道,与淡水闪蒸蒸汽和浓水闪蒸蒸汽一道作为加热蒸汽加热料液通道的料液并使之进行膜蒸馏蒸发浓缩,自身冷凝为淡水,从第二效蒸发器的冷凝水出口排出,然后在联箱内与来自首效蒸发器的淡水汇合后,然后在效间压差的作用下通过管路逐级流经各个联箱闪蒸,闪蒸汽进入对应效的蒸发器,作为加热蒸汽。第二效蒸发器产生的二次蒸汽作为第三效蒸发器的加热蒸汽,第三效蒸发器产生的二次蒸汽作为第四效蒸发器的加热蒸汽,如此重复,直至末效蒸发器,这样连续进行多效膜蒸馏和蒸汽压缩再循环。
多效板式真空膜蒸馏装置初始启动时,需要借助外供蒸汽,当运行稳定后,即可启用蒸汽压缩机,并不再需要外供蒸汽。上述多效板式真空膜蒸馏方法是基于启用蒸汽压缩后的运行描述。

Claims (5)

1.一种板式真空膜蒸馏蒸发器,其特征在于:包括左侧的进汽侧端板及右侧的出汽侧端板,在进汽侧端板和出汽侧端板之间由左至右依次排列安装有由板式膜板框、料液通道密封圈、换热片板框、加热器蒸汽通道密封圈、换热片板框、料液通道密封圈及板式膜板框联合构成的膜块,多个模块依次由二次蒸汽通道密封圈连接排列构成膜堆;膜堆与进汽侧端板和出汽侧端板亦用二次蒸汽通道密封圈连接。
其中,所述进汽侧端板包括设置在上部的加热蒸汽进口及设置在下部的冷凝水出口,冷凝水出口的上边开有不凝气出口,在进汽侧端板四角处开有拉杆定位孔,在进汽侧端板两侧开有对称的料液出口;其中,所述出汽侧端板包括设置在两侧的二次蒸汽出口、设置在下部两侧的料液进口及设置在四角处的拉杆定位孔,进汽侧端板四角处的拉杆定位孔与出汽侧端板四角处的拉杆定位孔位置对应,在位置对应的拉杆定位孔内穿装拉杆后将进汽侧端板与出汽侧端板之间的内核膜堆压紧;
其中,所述板式膜板框及换热片板框均包括板框,在板框中间制有方孔,在方孔内制有与方孔边缘固接的网状支撑件,在网状支撑件上固装板式膜后构成板式膜板框,在网状支撑件上固装换热片后构成换热片板框,在板框的上部制有与进汽侧端板上加热蒸汽进口位置对应的加热蒸汽孔道,在板框的下部制有与进汽侧端板上不凝气出口及冷凝水出口位置对应的冷凝水/不凝气孔道,在板框的两侧分别制有与二次蒸汽出口、料液出口及料液进口位置对应的二次蒸汽孔道、出料孔道及进料孔道,在板框的四角处同样制有穿装拉杆的拉杆定位孔;
其中,所述料液通道密封圈包括密封板式膜板框与换热片板框之间加热蒸汽孔道、二次蒸汽孔道、冷凝水/不凝气孔道及容纳板框内除拉杆定位孔外其他孔道的密封边条;所述加热器蒸汽通道密封圈包括密封换热片板框与换热片板框之间二次蒸汽孔道、出料孔道、进料孔道及容纳板框内除拉杆定位孔外其他孔道的密封边条;所述二次蒸汽通道密封圈包括密封进汽侧端板或出汽侧端板与板式膜板框之间加热蒸汽孔道、出料孔道、冷凝水/不凝气孔道、进料孔道及容纳板框内除拉杆定位孔外其他孔道的密封边条。
2.根据权利要求1所述的板式真空膜蒸馏蒸发器,其特征在于:所述板框由聚合物塑料或金属制成,所述网状支撑件由组合物塑料或金属制成,所述固装在网状支撑件上的板式膜及换热片是通过粘接或焊接方式固装在网状支撑件上,并且板式膜及换热片的边缘将板框中间方孔完全焊接封闭。
3.一种上述板式真空膜蒸馏蒸发器的应用,其特征在于:该应用是将多个板式真空膜蒸馏蒸发器串联组装成高效紧凑的多效板式膜蒸馏海水淡化系统,该系统包括机械蒸汽压缩机、真空泵、海水进料泵、产品水泵、浓盐水排放泵、N个板式真空膜蒸馏蒸发器、N-1个联箱、N个浓水闪蒸罐、进汽封头和出汽封头,
所述N个板式真空膜蒸馏蒸发器两两之间由联箱连接后串联构成,整个装置两端分别用进汽封头和出汽封头密封,然后由拉杆固定,形成多效板式真空膜蒸馏装置主体,机械压缩机蒸汽进口与出汽侧封头的蒸汽出口连接,机械压缩机蒸汽出口与进汽侧封头的蒸汽进口连接,构成蒸汽压缩再循环回路;
首效蒸发器冷凝水出口通过管路经由进汽封头后与首个联箱冷凝水进口连接,首个联箱冷凝水出口通过管路与次个联箱冷凝水进口连接,如此连接,直至末个联箱冷凝水进口,末个联箱冷凝水出口通过管路与出汽侧封头冷凝水进口连接,出汽侧封头冷凝水出口通过管路与产品水泵连接;其他各效蒸发器冷凝水出口,敞口于对应的联箱,使冷凝水自流至对应的联箱内;
海水进料泵通过管路经由出汽侧封头后与末效蒸发器的料液进口连接,末效蒸发器的料液出口通过管路经由联箱与次末效蒸发器的料液进口连接,如此连接,直至首效蒸发器,首效蒸发器的料液出口通过管路经由进汽侧封头与首个浓水闪蒸罐浓水进口连接,首个浓水闪蒸罐蒸汽出口通过管路与首个联箱侧壁闪蒸蒸汽进口连接,首个浓水闪蒸罐浓水出口与次个浓水闪蒸罐浓水进口连接,如此连接,直至末个浓水闪蒸罐,末个浓水闪蒸罐蒸汽出口通过管路与出汽侧封头侧壁闪蒸蒸汽进口连接,末个浓水闪蒸罐浓水出口通过管路与浓水排放泵连接;
首效蒸发器不凝气出口通过管路经由进汽封头后与首个联箱的不凝气进口连接,次效蒸发器的不凝气出口通过管路经由联箱后与次个联箱的不凝气进口连接,如此连接,直至末个联箱不凝气进口,末效蒸发器的不凝气出口通过管路经由末个联箱后与真空泵连接。
4.根据权利要求3所述的板式真空膜蒸馏蒸发器的应用,其特征在于:在进汽封头冷凝水出口与首个联箱之间、后面的两两联箱之间以及末个联箱与真空泵之间的不凝气管路上进一步设置有真空调节阀。
5.根据权利要求3所述的板式真空膜蒸馏蒸发器的应用,其特征在于:在进汽封头与蒸发器之间、蒸发器与联箱之间以及蒸发器与出汽封头之间安装有连接密封圈。
CN201710164727.7A 2017-03-20 2017-03-20 一种板式真空膜蒸馏蒸发器及应用 Active CN106731852B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710164727.7A CN106731852B (zh) 2017-03-20 2017-03-20 一种板式真空膜蒸馏蒸发器及应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710164727.7A CN106731852B (zh) 2017-03-20 2017-03-20 一种板式真空膜蒸馏蒸发器及应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106731852A true CN106731852A (zh) 2017-05-31
CN106731852B CN106731852B (zh) 2019-09-10

Family

ID=58966255

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710164727.7A Active CN106731852B (zh) 2017-03-20 2017-03-20 一种板式真空膜蒸馏蒸发器及应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106731852B (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018232709A1 (zh) * 2017-06-22 2018-12-27 梅杰布拉沃有限公司 多级闪蒸装置
WO2019037588A1 (zh) * 2017-08-25 2019-02-28 李玉兰 一种多级蒸馏装置
CN109879490A (zh) * 2019-02-20 2019-06-14 河海大学 一种电容式去油污膜蒸馏系统
CN111001300A (zh) * 2019-12-31 2020-04-14 佛山市云米电器科技有限公司 一种高密封性电渗析膜堆的制备方法
CN111453798A (zh) * 2020-03-13 2020-07-28 天津上德环境科技有限公司 一种基于多级蒸发器的海水蒸馏淡化系统

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022023862A1 (en) * 2020-07-27 2022-02-03 King Abdullah University Of Science And Technology Multi-stage membrane distillation device and method

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103253722A (zh) * 2013-06-07 2013-08-21 浙江大学 一种板式低温多效海水淡化装置与方法
CN103387308A (zh) * 2013-08-13 2013-11-13 国家海洋局天津海水淡化与综合利用研究所 多效膜蒸馏-多级闪蒸海水淡化系统
WO2015080125A1 (ja) * 2013-11-27 2015-06-04 住友電気工業株式会社 膜蒸留モジュールおよび排水処理装置
CN105399169A (zh) * 2015-12-22 2016-03-16 国家海洋局天津海水淡化与综合利用研究所 利用低品位热能的多效板式蒸馏海水淡化系统及方法
WO2016082430A1 (zh) * 2014-11-28 2016-06-02 浙江大学 一种板式多级闪蒸脱硫废水处理与回收装置及其方法
CN105858768A (zh) * 2016-03-29 2016-08-17 国家海洋局天津海水淡化与综合利用研究所 一种二效板式蒸馏淡化装置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103253722A (zh) * 2013-06-07 2013-08-21 浙江大学 一种板式低温多效海水淡化装置与方法
CN103387308A (zh) * 2013-08-13 2013-11-13 国家海洋局天津海水淡化与综合利用研究所 多效膜蒸馏-多级闪蒸海水淡化系统
WO2015080125A1 (ja) * 2013-11-27 2015-06-04 住友電気工業株式会社 膜蒸留モジュールおよび排水処理装置
WO2016082430A1 (zh) * 2014-11-28 2016-06-02 浙江大学 一种板式多级闪蒸脱硫废水处理与回收装置及其方法
CN105399169A (zh) * 2015-12-22 2016-03-16 国家海洋局天津海水淡化与综合利用研究所 利用低品位热能的多效板式蒸馏海水淡化系统及方法
CN105858768A (zh) * 2016-03-29 2016-08-17 国家海洋局天津海水淡化与综合利用研究所 一种二效板式蒸馏淡化装置

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018232709A1 (zh) * 2017-06-22 2018-12-27 梅杰布拉沃有限公司 多级闪蒸装置
WO2019037588A1 (zh) * 2017-08-25 2019-02-28 李玉兰 一种多级蒸馏装置
CN109420354A (zh) * 2017-08-25 2019-03-05 李玉兰 一种多级蒸馏装置
CN109420354B (zh) * 2017-08-25 2021-03-16 李玉兰 一种多级蒸馏装置
CN109879490A (zh) * 2019-02-20 2019-06-14 河海大学 一种电容式去油污膜蒸馏系统
CN109879490B (zh) * 2019-02-20 2021-06-08 河海大学 一种电容式去油污膜蒸馏系统
CN111001300A (zh) * 2019-12-31 2020-04-14 佛山市云米电器科技有限公司 一种高密封性电渗析膜堆的制备方法
CN111453798A (zh) * 2020-03-13 2020-07-28 天津上德环境科技有限公司 一种基于多级蒸发器的海水蒸馏淡化系统

Also Published As

Publication number Publication date
CN106731852B (zh) 2019-09-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106731852B (zh) 一种板式真空膜蒸馏蒸发器及应用
CN106068149B (zh) 一种双效错流mvr蒸发浓缩系统
CN201492958U (zh) 三效四体逆流蒸发器
CN103908789A (zh) 一种采用蓄能水箱加速启动的mvr热泵蒸发系统
CN105858768B (zh) 一种二效板式蒸馏淡化装置
CN106938178A (zh) 基于蒸汽压缩的多效板式膜蒸馏海水淡化系统
CN110422899A (zh) 一种热泵闪蒸蒸发浓缩系统
CN104922974B (zh) 一种料液浓缩装置
CN105536276A (zh) 一种mvr多级蒸发装置
CN2835215Y (zh) 直热式太阳能海水淡化装置
WO2011085669A1 (zh) 低温热能驱动负压蒸发水溶液蒸馏分离装置和获得蒸馏水的方法
CN108744980A (zh) 不带存液膜组件耦合mvr浓缩强腐蚀性溶液系统及方法
CN205360637U (zh) 一种双效错流mvr蒸发浓缩系统
CN106395950A (zh) 高效利用热能生产淡水的低温多效蒸馏海水淡化方法
CN109647208A (zh) 一种节能膜蒸馏海水淡化系统
CN206861916U (zh) 一种植物蛋白闪蒸蒸汽的引射式热泵余热资源回收装置
CN108246106A (zh) 一种真空式多效膜蒸馏系统
CN203781963U (zh) 废水零排放多效机械压缩组合蒸发装置
CN104761090A (zh) 废水零排放多效机械压缩组合蒸发装置及工艺
CN108128831A (zh) 太阳能热泵海水淡化装置
CN104944492B (zh) 一种冬夏两用空调与平流式海水淡化联产的方法及系统
CN104190259A (zh) 减压多效膜蒸馏方法及其装置
CN206252859U (zh) 一种基于蒸汽热力增益技术的浓缩设备
CN101759238A (zh) 一种肋板式海水淡化装置
CN109020031A (zh) 一种基于热力压缩的蒸发浓缩系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant