CN108298565B - 一种喷淋蒸发浓缩分盐装置及分盐方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种喷淋蒸发浓缩分盐装置及分盐方法，包括喷淋蒸发浓缩分盐装置塔体和与其连通的地源热泵系统，喷淋蒸发浓缩分盐装置塔体上部设与地源热泵系统连通的喷淋系统，中部设填料层，填料层下方为换热式导风设备，喷淋蒸发浓缩分盐装置塔体下方设浓缩卤水收集池；换热式导风设备上连接鼓风设备；地源热泵系统中地源热泵主机和原卤水箱相互连通，原卤水箱换热组件、地源热泵主机与散换热式导风设备通过管线形成闭合回路；通过地源热泵系统的换热组件使得原卤水降温，部分盐析出固体；卤水由原卤水箱输送到喷淋系统，在换热式导风设备作用下，进行蒸发浓缩达到卤水浓缩分盐。本发明具有蒸发效率高、时间短、能耗低、设备简单易组合的特点。

Description

一种喷淋蒸发浓缩分盐装置及分盐方法
技术领域
本发明属于蒸发浓缩领域，具体涉及一种喷淋蒸发浓缩分盐装置及分盐方法。
背景技术
目前，用于卤水蒸发浓缩的方法主要有两种：1、利用自然蒸发将卤水通过盐田晒盐，利用太阳能使卤水蒸发浓缩。该方法利用太阳能自然蒸发过程，能耗低，但存在盐田使用面积大、蒸发效率低、周期长、受盐田自然条件限制等缺点；2、采用强制蒸发工艺将卤水通过蒸发器进行强制蒸发，该方法蒸发效率高，占地面积小，但同时存在设备成本高、能耗大的缺点。基于此，需要开发一种蒸发效率高、周期短、能耗小、成本低、不受盐田自然条件限制的蒸发浓缩分盐装置。
发明内容
本发明的目的是针对现有蒸发浓缩方法存在的蒸发效率低、周期长、能耗大、设备成本高、需要依附盐田晾晒等问题，提出了一种喷淋蒸发浓缩分盐装置及分盐方法。
本发明是通过下述技术方案来实现的。
本发明提供了一种喷淋蒸发浓缩分盐装置，包括一个喷淋蒸发浓缩分盐装置塔体，和与喷淋蒸发浓缩分盐装置塔体连通的地源热泵系统，所述喷淋蒸发浓缩分盐装置塔体的上部设有与地源热泵系统相连通的喷淋系统，中部设有填料层，填料层下方为换热式导风设备，喷淋蒸发浓缩分盐装置塔体下方设浓缩卤水收集池；换热式导风设备上进一步连接鼓风设备；
所述地源热泵系统包括相互连通的地源热泵主机和原卤水箱，原卤水箱中设换热组件，换热组件、地源热泵主机与散换热式导风设备通过管线形成闭合回路；通过地源热泵系统的换热组件使得原卤水降温，部分盐析出固体；卤水由原卤水箱输送到喷淋系统，在换热式导风设备作用下，进行蒸发浓缩达到卤水浓缩分盐。
进一步，所述喷淋蒸发浓缩分盐装置塔体采用黑色玻璃钢材料。
进一步，所述喷淋系统为UPVC或不锈钢穿孔管，穿孔孔径为3-5mm。
进一步，所述填料层由PVC或不锈钢片状填料竖挂构成。
进一步，所述换热式导风设备和原卤水箱中换热组件上均布有垂直于组件壳体的金属翅片；换热式导风设备的每个单片换热组件的金属翅片上固定有不锈钢折流板。
进一步，所述浓缩卤水收集池包括圆形池体，圆形池体上沿设有圆环形刮盐车轨道，在刮盐车轨道上设有沿其做圆周运动的刮盐车；刮盐车上携带有伸入浓缩卤水收集池内的刮板。
进一步，所述浓缩卤水收集池池底部为倒锥形结构，刮盐车上刮板沿倒锥形池底表面刮盐。
本发明还给出了利用所述装置进行喷淋蒸发浓缩分盐方法，包括以下步骤：
1)通过地源热泵系统将原卤水箱中的卤水温度降低10℃，冷冻卤水，析出氯化钾等一价盐，部分盐粒分离沉降，实现初级分盐；
2)将步骤1)原卤水箱中的初级分盐卤水经喷淋系统将卤水以小水滴形式喷出，通过填料层将小水滴进一步分散为液膜；在地源热泵主机作用下，通过淋蒸发浓缩系统中折流板散热蒸发浓缩卤水，得到含有析出盐粒的蒸发浓缩卤水；
3)步骤2)分盐后的含有析出盐粒的蒸发浓缩卤水被浓缩卤水收集池收集，并在鼓风设备的作用下，表面水分继续蒸发掉2-3％的水分后，部分盐析出；
4)经浓缩卤水收集池池边上沿的刮盐车上的刮板将含有析出盐粒的浓缩卤水的固体盐粒分离收集；
5)浓缩卤水收集池内收集的浓缩卤水经鼓风设备干燥鼓风，带走部分湿气，同时，浓缩卤水收集池的底部锥型结构导风，使空气向干燥塔上部吹，实现多步分盐，浓缩卤水。
与现有的技术相比较，本发明的优点及有益效果为：
本发明将卤水经供水系统传输到喷淋系统，喷淋系统将卤水以小水滴形式喷出，通过填料层极大地增加了卤水水膜与鼓风系统产生的热空气的接触面积，蒸发效率高、周期短；地源热泵系统通过原水箱内地源热泵系统的换热组件将原卤水中的热量吸收后使得原卤水温度降低，部分盐由于水温降低溶解度下降析出固体颗粒；从原卤水中吸收的热量转移到换热式导风设备的散热组件用于加热，鼓风设备产生的空气提高蒸发效率同时充分利用能源；蒸发浓缩后的卤水掉落到下方由中间向边缘高度逐渐降低的浓缩卤水收集池中，中间突出部分使卤水继续形成水膜，水分易被鼓风蒸发，使得卤水中部分盐析出起到进一步浓缩分盐卤水的作用。特别适用于干燥多风的干旱地区的卤水浓缩分盐作业，是现有技术没有的应用的，同时利用地源热泵技术，节约能源。
该装置工艺简单、设备要求低。该发明装置简单快捷、易于操作、实用性强、成本低、占地面积小、析出的盐易回收，易于进行大规模工业化生产
附图说明
图1是本发明喷淋蒸发浓缩分盐装置半剖视图；
图2是喷淋系统俯视图；
图3是地源热泵系统流程图；
图4是多级散热器组件的一个组件。
图中：1、原卤水箱，1-1、换热组件，2、污水泵，3、卤水输送管路，4、喷淋系统，5、填料层，6、换热式导风设备，7、鼓风方向，8、鼓风设备，9、浓缩卤水收集池，9-1、刮盐车轨道，10、刮盐车，10-1、刮板，11、冷媒管线，12、地源热泵主机，13、折流板。
具体实施方式
下面结合实施例对发明作进一步的详细说明，但并不作为对发明做任何限制的依据。
如图1所示，本发明的一种喷淋蒸发浓缩分盐装置，包括一个喷淋蒸发浓缩分盐装置塔体，和与喷淋蒸发浓缩分盐装置塔体连通的地源热泵系统，喷淋蒸发浓缩分盐装置塔体的上部设有与地源热泵系统相连通的喷淋系统4，中部设有填料层5，填料层5下方为换热式导风设备6，喷淋蒸发浓缩分盐装置塔体下方设浓缩卤水收集池9；换热式导风设备6上进一步连接鼓风设备8。其中，地源热泵系统包括相互连通的地源热泵主机12和原卤水箱1，原卤水箱1中设换热组件1-1，换热组件1-1、地源热泵主机12与散换热式导风设备6通过管线形成闭合回路；通过相连通的原卤水箱1的原水箱内地源热泵系统的换热组件1-1使得原卤水降温，部分盐析出固体；卤水通过卤水管路和污水泵2由原卤水箱1输送到喷淋系统4，通过喷淋分散成卤水液膜，在喷淋蒸发浓缩系统中在换热式导风设备6作用下，蒸发浓缩后，由分盐浓卤水收集池9收集，再脱除部分水汽，达到部分卤水浓缩分盐。
其中，喷淋蒸发浓缩分盐装置塔体为圆塔型，采用黑色玻璃钢材料。
如图2所示，喷淋系统4为UPVC或不锈钢穿孔管，穿孔孔径为3-5mm，管径根据需要确定，孔径大，不易产生析出的盐粒堵孔现象。
如图3所示，地源热泵系统由地源热泵主机12，原卤水箱中换热组件1-1，喷淋蒸发浓缩系统中换热式导风设备6组成，通过冷媒管线11连接构成一个封闭冷媒循环系统；换热式导风设备6和换热组件1-1上都有垂直于组件壳体的金属翅片，便于热量交换。填料层5由PVC或不锈钢片状填料竖挂构成。换热式导风设备6和原卤水箱中换热组件1-1上均布有垂直于组件壳体的金属翅片；换热式导风设备6的每个单片换热组件的金属翅片上固定有不锈钢折流板13，便于析出的固体盐粒随浓缩卤水液膜在重力作用下下移，减少板结在蒸发加热的折流板13上。
如图4所示，单片换热组件的金属翅片上附着固定着不锈钢片，也就是折流板13。
其中，分盐浓卤水收集池9为一个圆形池体，圆形池体上沿设有圆环形刮盐车轨道9-1，刮盐车10在电力驱动下沿刮盐车轨道9-1做圆周运动；刮盐车10上携带有伸入浓缩卤水收集池9内的刮板10-1；浓缩卤水收集池9池底部为倒锥形结构，鼓风设备8鼓风方向7沿浓缩卤水收集池9倒锥形结构吹扫，刮盐车10上刮板10-1沿倒锥形池底表面刮盐，通过刮板10-1将含有析出盐粒的浓缩卤水的固体盐粒分离收集。
本发明在浓缩工艺中使用了地源热泵，利用了不同温度下，不同种盐溶解度不同进行分盐，提高了分盐速度，现有技术是通过长时间的自然蒸发来实现的。
本发明的原理是：原卤水箱中的初级分盐卤水进过污水泵加压，通过卤水输送管路输送到喷淋系统，卤水经过喷淋系统变成小水滴形式喷出，分散，通过竖挂的PVC或不锈钢片状填料，在填料表面将小水滴进一步分散形成水膜，使水膜与向上吹送的热空气接触，增大水膜与热空气接触面积，在热气流强烈作用下，提高水分蒸发效率，浓缩效率提高3-4倍；水膜表面的水分子被热空气迅速带走，从而使卤水得到浓缩。同时，浓缩后卤水落到下方中间高边缘低的集水系统后，中间突出部分使卤水继续形成水膜，水分易被鼓风蒸发带走而进一步浓缩分盐得到的卤水。换热式导风设备的热源来自于地源热泵系统的换热组件在地源热泵主机作用下吸收的原卤水的热量，通过淋蒸发浓缩系统中折流板散热蒸发卤水中的水分。地源热泵系统通过冷媒/水热交换器内冷媒的蒸发将原卤水热量吸收至冷媒中，在冷媒循环的同时再通过冷媒/空气热交换器内冷媒的冷凝，由鼓风系统产生的空气将冷媒所携带的热量吸收升温，用于提高卤水水膜的蒸发效率。同时，原卤水温度降低10℃，冷冻卤水，析出氯化钾，使卤水达到新的饱和浓度，部分盐由于水温降低溶解度下降析出固体。
分盐浓卤水收集池收集在重力作用下落入浓缩卤水收集池的含有析出盐粒的蒸发浓缩卤水；析出盐粒的蒸发浓缩卤水在卤水收集池表面经鼓风设备的作用下，表面水分继续蒸发。浓缩卤水收集池内底部结构为园锥型，中间向边缘高度逐渐降低，使得跌落下的带有结晶盐粒的卤水继续形成水膜，该水膜经鼓风蒸发掉2-3％的水分后部分盐析出，而起到一定的浓缩分盐效果。构筑物池边上沿有圆环形刮盐车轨道，刮盐车在电力驱动下圆周运动；刮盐车上携带有伸入浓缩卤水收集池内的刮板，通过浓缩卤水收集池内的刮盐车上的刮板将含有析出盐粒的浓缩卤水的固体盐粒分离收集，达到分盐、浓缩卤水的目的。
本发明的实施步骤：
1)通过地源热泵系统将原卤水箱1中的卤水温度降低，原卤水温度降低10℃左右，冷冻卤水，析出氯化钾等一价盐，使卤水达到新的饱和浓度，部分盐粒分离沉降，达到初级分盐的目的；
2)将步骤1)原卤水箱1中的初级分盐卤水经污水泵2加压，通过卤水输送管路3输送到喷淋系统4将卤水以小水滴形式喷出，通过填料层5将小水滴进一步分散为液膜；经喷淋蒸发浓缩系统中折流板13蒸发浓缩过程；中小水滴通过由PVC或不锈钢片状填料竖挂的填料层构成，增大热空气与形成水膜的接触面积，提高蒸发效率，浓缩效率提高3-4倍；换热式导风设备6的热源来自于地源热泵系统的换热组件1-1，在地源热泵主机12作用下吸收的原卤水的热量通过淋蒸发浓缩系统中折流板13散热蒸发卤水中的水分；
3)步骤2)分盐后的浓卤水被收集池9收集在重力作用下落入浓缩卤水收集池9中，该浓卤水为含有析出盐粒的蒸发浓缩卤水；
4)含有析出盐粒的蒸发浓缩卤水，在卤水收集池9表面经鼓风设备8的作用下，表面水分继续蒸发；浓缩卤水收集池9内底部结构为圆锥型，顶朝上，中间向边缘高度逐渐降低，使得步骤2)跌落下的带有结晶盐粒的卤水继续形成水膜，该水膜经鼓风蒸发掉2-3％的水分后部分盐析出，而起到一定的浓缩分盐效果；
5)浓缩卤水收集池9为圆形，如图，构筑物池边上沿有圆环形刮盐车轨道9-1，刮盐车10在电力驱动下圆周运动；刮盐车10上携带有伸入浓缩卤水收集池9内的刮板10-1，通过浓缩卤水收集池9内的刮盐车10上的刮板10-1将含有析出盐粒的浓缩卤水的固体盐粒分离收集，达到分盐、浓缩卤水的目的；
6)在喷淋蒸发浓缩分盐装置塔体内的换热式导风设备6上放热，蒸发浓缩卤水；浓缩卤水收集池9内收集的浓缩卤水经鼓风设备8带来的干燥空气鼓风，带走部分湿气，同时，浓缩卤水收集池9的锥型结构导风，使空气向干燥塔上部吹，达到多步分盐，浓缩卤水的目的。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种喷淋蒸发浓缩分盐装置，其特征在于，包括一个喷淋蒸发浓缩分盐装置塔体，和与喷淋蒸发浓缩分盐装置塔体连通的地源热泵系统，所述喷淋蒸发浓缩分盐装置塔体的上部设有与地源热泵系统相连通的喷淋系统(4)，中部设有填料层(5)，填料层(5)下方为换热式导风设备(6)，喷淋蒸发浓缩分盐装置塔体下方设浓缩卤水收集池(9)；换热式导风设备(6)上进一步连接鼓风设备(8)；
所述地源热泵系统包括相互连通的地源热泵主机(12)和原卤水箱(1)，原卤水箱(1)中设换热组件(1-1)，换热组件(1-1)、地源热泵主机(12)与散换热式导风设备(6)通过管线形成闭合回路；通过地源热泵系统的换热组件(1-1)使得原卤水降温，部分盐析出固体；卤水由原卤水箱(1)输送到喷淋系统(4)，在换热式导风设备(6)作用下，进行蒸发浓缩达到卤水浓缩分盐；
所述浓缩卤水收集池(9)包括圆形池体，圆形池体上沿设有圆环形刮盐车轨道(9-1)，在刮盐车轨道(9-1)上设有沿其做圆周运动的刮盐车(10)；刮盐车(10)上携带有伸入浓缩卤水收集池(9)内的刮板(10-1)；
所述浓缩卤水收集池(9)池底部为倒锥形结构，刮盐车(10)上刮板(10-1)沿倒锥形池底表面刮盐。
2.根据权利要求1所述的一种喷淋蒸发浓缩分盐装置，其特征在于，所述喷淋蒸发浓缩分盐装置塔体采用黑色玻璃钢材料。
3.根据权利要求1所述的一种喷淋蒸发浓缩分盐装置，其特征在于，所述喷淋系统(4)为UPVC或不锈钢穿孔管，穿孔孔径为3-5mm。
4.根据权利要求1所述的一种喷淋蒸发浓缩分盐装置，其特征在于，所述填料层(5)由PVC或不锈钢片状填料竖挂构成。
5.根据权利要求1所述的一种喷淋蒸发浓缩分盐装置，其特征在于，所述换热式导风设备(6)和原卤水箱中换热组件(1-1)上均布有垂直于组件壳体的金属翅片；换热式导风设备(6)的每个单片换热组件的金属翅片上固定有折流板(13)。
6.一种权利要求1-5任一项所述装置进行喷淋蒸发浓缩分盐方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)通过地源热泵系统将原卤水箱(1)中的卤水温度降低10℃，冷冻卤水，析出氯化钾一价盐，部分盐粒分离沉降，实现初级分盐；
2)将步骤1)原卤水箱(1)中的初级分盐卤水经喷淋系统(4)将卤水以小水滴形式喷出，通过填料层(5)将小水滴进一步分散为液膜；在地源热泵主机(12)作用下，通过淋蒸发浓缩系统中折流板(13)散热蒸发浓缩卤水，得到含有析出盐粒的蒸发浓缩卤水；
3)步骤2)分盐后的含有析出盐粒的蒸发浓缩卤水被浓缩卤水收集池(9)收集，并在鼓风设备(8)的作用下，表面水分继续蒸发掉2-3％的水分后，部分盐析出；
4)经浓缩卤水收集池(9)池边上沿的刮盐车(10)上的刮板(10-1)将含有析出盐粒的浓缩卤水的固体盐粒分离收集；
5)浓缩卤水收集池(9)内收集的浓缩卤水经鼓风设备(8)干燥鼓风，带走部分湿气，同时，浓缩卤水收集池(9)的底部锥型结构导风，使空气向干燥塔上部吹，实现多步分盐，浓缩卤水。
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