CN106823422A - 溶液浓缩装置 - Google Patents

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徐翔
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    • B01D—SEPARATION
    • B01D1/00—Evaporating
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    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B01D—SEPARATION
    • B01D1/00—Evaporating
    • B01D1/30—Accessories for evaporators ; Constructional details thereof

Abstract

本发明涉及一种溶液浓缩装置，属于热质过程技术领域。所述装置进料泵与物料预热器相连，物料预热器与循环升温换热器相连，循环升温换热器与循环二次升温换热器相连，循环二次升温换热器与脱水器顶部进料口相连，脱水器底部出料口与旋液器进料口相连，旋液器出料口分别与脱水器底部进料口、固液分离装置相连，固液分离装置液相出口与物料预热器和循环升温换热器之间的管路相连；脱水器顶部出气口与循环升温换热器上部进气口相连，循环升温换热器底部出气口与进气加热器顶部进气口相连，进气加热器下部进气口与进气风机与相连，进气加热器上部出气口与脱水器下部相连。本发明具有能耗低，效率高，投资低和维护费用低的优点。

Description

溶液浓缩装置
技术领域
本发明涉及一种溶液浓缩装置，属于热质过程技术领域。
背景技术
目前工业领域中溶液浓缩主要使用膜技术和蒸发过程。膜技术能耗较低，但设备投资大，设备易损且溶液无法提浓至过饱和状态。蒸发过程主要特点为脱水强度大速度快，但目前广泛应用的MVR技术多效技术等均有能耗居高不下，设备昂贵，核心设备易损等问题。反观自然界中溶液的浓缩状态并不剧烈，绝大多数的浓缩都不以上述两种形式进行。显而易见的常识是气温越高地表水挥发越快。这主要原因是高温空气的饱和含水量高会远高于低温空气，暴露在高温干燥空气中物体表面的水分由于更强的传质推动力会快速向空气中挥发。如何利用这种现象实现溶液的浓缩成为亟待解决的技术问题。
发明内容
根据以上现有技术中的不足，本发明要解决的技术问题是：提供一种溶液浓缩装置，具有能耗低，效率高，投资低和维护费用低的优点。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
所述的溶液浓缩装置，包括进料泵和进气风机，进料泵与物料预热器进料口相连，物料预热器出料口与循环升温换热器底部进料口相连，循环升温换热器顶部出料口与循环二次升温换热器顶部进料口相连，循环二次升温换热器底部出料口与脱水器顶部进料口相连，脱水器底部出料口与旋液器进料口相连，旋液器出料口分别与脱水器底部进料口、固液分离装置进料口相连，固液分离装置液相出口与物料预热器和循环升温换热器底部进料口之间的管路相连；脱水器顶部出气口与循环升温换热器上部进气口相连，循环升温换热器底部出气口与进气加热器顶部进气口相连，进气加热器下部进气口与进气风机与相连，进气加热器上部出气口与脱水器下部相连；进气加热器底部出气口与物料预热器顶部进气口相连。
其中：
所述的脱水器底部出料口与旋液器进料口之间的管路上设循环泵。
所述的旋液器还通过管路与循环升温换热器底部进料口相连，所述的旋液器为多个，并联或串联使用。
所述的循环升温换热器为板式换热器、翅片管换热器、列管换热器或螺旋板换热器。
所述的循环升温换热器热源侧凝水出口与产水储存装置相连。
所述的进气加热器热源侧凝水出口与产水储存装置相连。
所述的循环二次升温换热器为板式换热器、列管换热器或螺旋板换热器。
所述的循环二次升温换热器外部连接有热源。
所述的物料预热器热源侧凝水出口与产水储存装置相连。
所述的物料预热器顶部出气口与高位排气管道相连。
工作原理及过程：
使用时，进气风机将低温干燥空气送入进气加热器，在进气加热器内，低温进气与循环升温换热器的高温排气进行对流换热，回收部分热能，进气温度得到提高，得高温进气，系统热能得到回收。高温进气被送入脱水器的中下部，进气在脱水器内从下向上流动，吸收循环二次升温换热器流入脱水器中的、从上向下流动的物料中的水分。
为追求更低能耗，物料由进料泵送入物料预热器，首先与进气加热器排出的尾气进行换热以回收热能，物料升温后进入循环管道，循环管道内物料被送入循环升温换热器。在循环升温换热器内，物料与吸收水分后的饱和高温空气进行对流换热，物料实现升温，系统热能得到回收。饱和高温空气被物料降温冷凝的产水由管道引流至产水储存装置，饱和高温进气被物料降温后的温度稍低的饱和空气进入进气加热器与新鲜空气进行对流换热，降温冷凝的产水由管道引流至产水储存装置，温度稍低的饱和空气被新鲜空气降温后的温度更低的饱和空气进入物料预热器与进料进行换热，被物料降温冷凝的产水由管道引流至产水储存装置，被物料降温后的饱和空气由高位排气管道排空。
一次升温的循环物料再进入循环二次升温换热器，在循环二次升温换热器内，循环物料被外部热源二次升温达到目标温度后进入脱水器，充分升温的物料在脱水器内由上向下淋洒与高温进气充分接触，达到脱水目的。脱水后的物料来到脱水器底部由再由循环泵泵出到旋液器，经旋液器分离为带固相较多的物料和带固相较少的物料，带固相较多的物料回流至脱水器和固液分离装置，分离获得的固相产出，进入固相储存装置储存，分离获得的液相回流至循环升温换热器底部进料口与物料预热器出料口之间的管路，与预热后的进料混合后进入循环管道开始新一轮的循环。旋液器分离获得的带固相较少的物料进入循环升温换热器参与到新一轮的循环。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明模拟自然界中最常见的浓缩模式，并强化这一过程以达到高效的溶液浓缩过程。
2、没有高要求的流体设备，如大型的强制循环泵，蒸汽压缩机等，设备维护成本低，不易损坏。
3、大部分物料过流设备不需要使用耐腐金属材质，成本低廉经久耐用。
4、蒸汽消耗极少，综合能耗远低于MVR和多效蒸发。
附图说明
图1是本发明装置结构示意图；
图中：1、进料泵；2、脱水器；3、循环泵；4、旋液器；5、循环升温换热器；6、进气风机；7、进气加热器；8、循环二次升温换热器；9、高位排气管道；10、产水储存装置；11、固液分离装置；12、固相储存装置；13、物料预热器。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例做进一步描述：
如图1所示，所述的溶液浓缩装置，包括进料泵1和进气风机6，进料泵1与物料预热器13进料口相连，物料预热器13出料口与循环升温换热器5底部进料口相连，循环升温换热器5顶部出料口与循环二次升温换热器8顶部进料口相连，循环二次升温换热器8底部出料口与脱水器2顶部进料口相连，脱水器2底部出料口与旋液器4进料口相连，旋液器4出料口分别与脱水器2底部进料口、固液分离装置11进料口相连，固液分离装置11液相出口与物料预热器13和循环升温换热器5底部进料口之间的管路相连；脱水器2顶部出气口与循环升温换热器5上部进气口相连，循环升温换热器5底部出气口与进气加热器7顶部进气口相连，进气加热器7下部进气口与进气风机6与相连，进气加热器7上部出气口与脱水器2下部相连；进气加热器7底部出气口与物料预热器13顶部进气口相连。
其中：
所述的脱水器2底部出料口与旋液器4进料口之间的管路上设循环泵3。
所述的旋液器4还通过管路与循环升温换热器5底部进料口相连，所述的旋液器4为多个，并联或串联使用。
所述的循环升温换热器5为板式换热器、翅片管换热器、列管换热器或螺旋板换热器。
所述的循环升温换热器5热源侧凝水出口与产水储存装置10相连。
所述的进气加热器7热源侧凝水出口与产水储存装置10相连。
所述的循环二次升温换热器8为板式换热器、列管换热器或螺旋板换热器。
所述的循环二次升温换热器8外部连接有热源。
所述的物料预热器13热源侧凝水出口与产水储存装置10相连。
所述的物料预热器13顶部出气口与高位排气管道9相连。
使用时，进气风机6将低温干燥空气送入进气加热器7，在进气加热器7内，低温进气与循环升温换热器5的高温排气进行对流换热，回收部分热能，进气温度得到提高，得高温进气，系统热能得到回收。高温进气被送入脱水器2的中下部，进气在脱水器2内从下向上流动，吸收循环二次升温换热器8流入脱水器2中的、从上向下流动的物料中的水分。
为追求更低能耗，物料由进料泵1送入物料预热器13，首先与进气加热器7排出的尾气进行换热以回收热能，物料升温后进入循环管道，循环管道内物料被送入循环升温换热器5。在循环升温换热器5内，物料与吸收水分后的饱和高温空气进行对流换热，物料实现升温，系统热能得到回收。饱和高温空气被物料降温冷凝的产水由管道引流至产水储存装置10，饱和高温进气被物料降温后的温度稍低的饱和空气进入进气加热器7与新鲜空气进行对流换热，降温冷凝的产水由管道引流至产水储存装置10，温度稍低的饱和空气被新鲜空气降温后的温度更低的饱和空气进入物料预热器13与进料进行换热，被物料降温冷凝的产水由管道引流至产水储存装置10，被物料降温后的饱和空气由高位排气管道9排空。
一次升温的循环物料再进入循环二次升温换热器8，在循环二次升温换热器8内，循环物料被外部热源二次升温达到目标温度后进入脱水器2，充分升温的物料在脱水器2内由上向下淋洒与高温进气充分接触，达到脱水目的。脱水后的物料来到脱水器2底部由再由循环泵3泵出到旋液器4，经旋液器4分离为带固相较多的物料和带固相较少的物料，带固相较多的物料回流至脱水器2和固液分离装置11，分离获得的固相产出，进入固相储存装置12储存，分离获得的液相回流至循环升温换热器5底部进料口与物料预热器13出料口之间的管路，与预热后的进料混合后进入循环管道开始新一轮的循环。旋液器4分离获得的带固相较少的物料进入循环升温换热器5参与到新一轮的循环。

Claims (10)

1.一种溶液浓缩装置，其特征在于：包括进料泵(1)和进气风机(6)，进料泵(1)与物料预热器(13)进料口相连，物料预热器(13)出料口与循环升温换热器(5)底部进料口相连，循环升温换热器(5)顶部出料口与循环二次升温换热器(8)顶部进料口相连，循环二次升温换热器(8)底部出料口与脱水器(2)顶部进料口相连，脱水器(2)底部出料口与旋液器(4)进料口相连，旋液器(4)出料口分别与脱水器(2)底部进料口、固液分离装置(11)进料口相连，固液分离装置(11)液相出口与物料预热器(13)和循环升温换热器(5)底部进料口之间的管路相连；脱水器(2)顶部出气口与循环升温换热器(5)上部进气口相连，循环升温换热器(5)底部出气口与进气加热器(7)顶部进气口相连，进气加热器(7)下部进气口与进气风机(6)与相连，进气加热器(7)上部出气口与脱水器(2)下部相连；进气加热器(7)底部出气口与物料预热器(13)顶部进气口相连。
2.根据权利要求1所述的溶液浓缩装置，其特征在于：所述的脱水器(2)底部出料口与旋液器(4)进料口之间的管路上设循环泵(3)。
3.根据权利要求1所述的溶液浓缩装置，其特征在于：所述的旋液器(4)还通过管路与循环升温换热器(5)底部进料口相连，所述的旋液器(4)为多个，并联或串联使用。
4.根据权利要求1所述的溶液浓缩装置，其特征在于：所述的循环升温换热器(5)为板式换热器、翅片管换热器、列管换热器或螺旋板换热器。
5.根据权利要求1所述的溶液浓缩装置，其特征在于：所述的循环升温换热器(5)热源侧凝水出口与产水储存装置(10)相连。
6.根据权利要求1所述的溶液浓缩装置，其特征在于：所述的进气加热器(7)热源侧凝水出口与产水储存装置(10)相连。
7.根据权利要求1所述的溶液浓缩装置，其特征在于：所述的循环二次升温换热器(8)为板式换热器、列管换热器或螺旋板换热器。
8.根据权利要求1所述的溶液浓缩装置，其特征在于：所述的循环二次升温换热器(8)外部连接有热源。
9.根据权利要求1所述的溶液浓缩装置，其特征在于：所述的物料预热器(13)热源侧凝水出口与产水储存装置(10)相连。
10.根据权利要求1所述的溶液浓缩装置，其特征在于：所述的物料预热器(13)顶部出气口与高位排气管道(9)相连。
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