CN108452542A - 液体蒸发装置和液体蒸发工艺 - Google Patents

Abstract

低温蒸发装置和蒸发工艺，装置包含壳体、辊轴和浸水带；壳体上配置有液体进口和液体出口；辊轴包括上部辊轴、下部辊轴、张紧辊轴、驱动辊轴和与壳体连接的支撑件，上部辊轴、下部辊轴、张紧辊轴、驱动辊轴在壳体内沿同一方向平行布置；浸水带在上部辊轴、下部辊轴、张紧辊轴和驱动辊轴之间穿插形成闭合回路，下部辊轴全部或部分浸入待蒸发料液液面以下，保证下部辊轴上的浸水带与待蒸发料液接触,使得液体物料接触到浸水带外表面的时候在其上形成一层液膜。上下穿插布置的浸水带设计，单位蒸发器体积里的可形成液膜的表面积很大，大大增加设备的蒸发器的蒸发效率；可循环转动的浸水带设计，能够方便地维持浸水带表面上的液膜，节省成膜能耗。

Description

液体蒸发装置和液体蒸发工艺

技术领域

本发明总体地涉及一种液体蒸发技术，特别地涉及一种在沸点以下对液体进行蒸发浓缩或结晶的工艺方法及设备装置，可用于蒸发浓缩液体物料(如废水的浓缩减量或零排放)，也可用于从溶液中以结晶的方式提取溶质，也可以用于海水淡化。该发明属于化工和水处理领域。

背景技术

对于需要对液体物料(如海水和废水)进行蒸发浓缩或使其结晶从而提取其中的溶解固体的场合，目前常用的方法是把液体加热到其沸点，或同时采取减压措施，使其沸腾，从而得到浓缩液或溶解固体的结晶体(如浓缩海水或浓缩废水)，在此过程中可通过冷凝蒸汽的方式得到冷凝液(如冷凝水或蒸馏水/淡水)并回收一部分热量。具体的工艺有液膜蒸发工艺、闪蒸工艺、减压闪蒸工艺，且可通过多个设备对物料进行接续蒸发操作(多效蒸发工艺)，相应的设备则有升膜和降膜蒸发器、闪蒸装置、减压闪蒸装置等。

蒸发工艺的要点，一是要维持物料的温度和压力在一定的范围内，通常是使物料连续或间歇沸腾；二是要及时把蒸汽从蒸发器排出，使得蒸发器内的蒸汽压低于操作条件下的物料溶剂的饱和蒸气压；三是要防止排出来的蒸汽夹带液体。为了维持蒸发的持续进行，需要通过热交换器对液体物料持续加热。但是，随着蒸发的进行，液体物料被不断浓缩，其中的溶质的浓度就很快接近或达到其上限(溶解度)，溶质便开始结晶或结垢，而且传热面上由于局部过热其上面的结晶或结垢的速率更快，从而造成传热效率急剧降低，整个蒸发工艺难以为继，不得不频繁停机进行维护清洗。为了提高热效率和延缓结垢造成的不利影响，一些场合采用多效蒸发工艺，但这又造成了设备投资的大幅度增加。作为特别的例子，水作为溶剂或载体的各种溶液或混合液的蒸发浓缩(如污染物浓度很高的废水)，就面临着上述难题。

另外，在有些场合不允许把物料加热很高的温度，或者是因为不具备相应的热源，或者是因为物料不允许遭受过高的温度以免其中的某些成分发生变性。在这些情况下就要采用低温蒸发工艺，也就是在低于沸点的温度下把物料中的溶剂转化为气态并使得物料得到浓缩或结晶。低温减压蒸发就属于这类工艺，在低于常压(大气压)下的沸点的温度下维持蒸发器内呈负压状态，也能够达到较快蒸发的目的，特别是所维持的负压低到操作温度下的饱和蒸气压，物料也会沸腾，减压闪蒸工艺就是这样实现的。维持负压虽然能够在较低的温度下实现快速蒸发，但是维持负压的能耗也是很大的，设备的造价也高。

不使物料沸腾的蒸发工艺虽然能耗较低，但蒸发效率也低，也就是说同样大小的常压低温蒸发器在单位时间里的蒸发量较低，这就使得蒸发器变得十分巨大，这同样增加了设备造价。为了提高不沸腾条件下的常压蒸发效率，通常的做法是增加气液界面的面积和气相的流速。冷却塔就是按照这样思路设计的，通过水泵把水提升到高大的冷却塔顶部，然后喷淋到塔内的填料上，水就在重力的作用下自上而下流过填料层并浸湿填料的表面(在填料的表面形成液膜)，冷却塔顶部的风扇抽风，空气夹带着水蒸气自下而上穿过填料里的间隙(通道)流动，从而使水降温，同时水中的溶解物(如盐分)得到浓缩。冷却塔形式的蒸发器若用于物料浓缩或结晶却并不适用，因为随着蒸发的进行，物料会越来越浓，粘度会越来越大，这就使得循环输送物料的水泵能耗很大甚至使得物料的泵送变得无法实现，而且物料的温度也难以维持。

发明内容

鉴于现有的不使物料沸腾的蒸发工艺蒸发效率低、设备投资大以及不能用于物料浓缩或结晶等上述情况，提出了本发明。本发明的目的是提供一种可在液体非沸腾状态下实现高效蒸发的蒸发装置和蒸发工艺。本发明的蒸发装置结构简单、易于制造、成本低。本发明可以用于低温液体物料的浓缩、结晶，也可以用于对液体物料进行蒸馏提纯；特别是可以用于对高浓度废水进行浓缩、结晶以实现废水零排放，或者从海水或苦咸水中制取淡水。

根据本发明的一个方面，提供了一种低温蒸发装置，该装置包含壳体 (1)、辊轴(2)和浸水带(3)；其中壳体(1)为开放式或封闭式，用于容纳待蒸发液体，在壳体(1)上配置有供待蒸发液体进入和排出的液体进口(101)和液体出口(102)；所述辊轴(2)包括上部辊轴(201)、下部辊轴(202)、张紧辊轴(203)、驱动辊轴(204)和与壳体(1)连接的支撑件(205)，上部辊轴(201)、下部辊轴(202)、张紧辊轴(203)、驱动辊轴 (204)在壳体(1)内沿同一方向平行布置；所述浸水带(3)在上部辊轴 (201)、下部辊轴(202)、张紧辊轴(203)和驱动辊轴(203)之间穿插形成闭合回路，下部辊轴(202)全部或部分浸入待蒸发料液(包含水)液面以下，保证下部辊轴(202)上的浸水带(3)能够与待蒸发料液接触,浸水带(3)能够被水或被要蒸发的料液的溶剂所湿润，使得待蒸发的液体物料接触到浸水带外表面的时候就会在其上形成一层液膜。

可选的，张紧辊轴(203)的支撑件具有与浸水带(3)产生的压力相反的作用力，以保证浸水带(3)在辊轴(2)上保持张紧状态。

可选的，液体蒸发装置还包括驱动机构(4)，驱动机构(4)通过驱动辊轴(204)带动浸水带(3)沿驱动辊轴(204)、上部辊轴(201)、下部辊轴(202)和张紧辊轴(203)循环转动。

可选的，液体蒸发装置还包括风机(5)，以及液体蒸发装置的壳体 (1)上还配置有气体进口(103)和气体出口(104)，气体进口(103)或气体出口(104)与风机(5)相连，当风机(5)运转时工作气体穿过浸水带(3)的间隙。

可选的，液体蒸发装置还包括气体分布器(106)，气体进口(103)与气体分布器(106)相连，当风机(5)运转时工作气体进入气体进口 (103)，经过气体分布器(106)后均匀分布于蒸发装置的壳体(1)内。

可选的，液体蒸发装置中，工作气体为空气，气体温度为常温或在 30～200℃。

可选的，液体蒸发装置中，浸水带(3)为宽度均匀的长条形，它们在辊轴(2)上穿过，形成被辊轴(2)撑紧的具有一定面积的基面，相邻基面之间有间隙可供气流通过；辊轴(2)能够自由转动，浸水带(3)在驱动辊轴(204)的作用下沿着上部辊轴(201)、下部辊轴(202)、张紧辊轴(203)和驱动辊轴(204)循环转动。

可选的，浸水带(3)的表面是平滑面，或是带有各种形状的凸起的非平滑面。

可选的，液体蒸发装置还包括气体加热装置(8)和气体冷凝/干燥装置 (9)，通过管道连接使得壳体(1)跟风机(5)、气体加热装置(8)、冷凝/ 干燥装置(9)形成一个气体回路，当风机(5)运转时从气体出口(104) 出来的气体依次经过冷凝/干燥装置(9)、风机(5)、气体加热装置(8)，然后经气体进口(103)回到壳体(1)。

可选的，液体蒸发装置还包括待蒸发液体加热装置(7)，待蒸发液体通过液体加热装置(7)加温到设定温度后增加蒸发速率，液体加热装置(7) 加热方式为直接加热或回收余热进行加热。

可选的，在张紧辊轴(203)和驱动辊轴(204)之间的浸水带(3)上表面和/或下表面设置有除垢装置(6)，除垢装置(6)能够操作来去除浸水带(3)上的污垢，延长浸水带(3)的使用寿命。

可选的，壳体(1)的下半部可以贮存一定深度的液体，需要排空时液体可以通过液体排空口(105)排空。

可选的，利用上述液体蒸发装置进行的液体蒸发工艺包括：在壳体中容纳待蒸发液体，使得下部辊轴(202)上的浸水带(3)与待蒸发料液接触；使得浸水带(3)在驱动辊轴(204)的作用下沿着上部辊轴(201)、下部辊轴(202)、张紧辊轴(203)和驱动辊轴(204)循环转动，在循环转达过程中浸水带的不同部分顺次被待蒸发液体浸湿，从而浸水带的外表面形成液膜，实现液体的蒸发。

根据本发明实施例的液体蒸发装置和液体蒸发工艺具有如下优点和积极效果：

(1)上下穿插布置的浸水带设计，单位蒸发器体积里的可形成液膜的表面积很大，大大增加设备的蒸发器的蒸发效率，设备构造简单，制造容易，节省设备造价。

(2)可循环转动的浸水带设计，能够十分方便地维持浸水带表面上的液膜，节省成膜能耗。

(3)可循环转动的浸水带设计，可通过简单的浸水带连接，方便快速的实现浸水带的更换，方便维修。

(4)可应用于多种用途或场合，无论是单纯的蒸发浓缩、结晶，还是兼要回收溶剂，都可使用。

(5)操作方便，工作气体可以是天然空气，也可以是经过预热的空气，抑或是经过干燥的空气。

(6)在有热源的条件下，除了预热工作气体还可以同时加热液体物料使其维持合适的温度，以获得更高的蒸发效率。

(7)结晶/结垢主要发生在浸水带上(尤其是只加热工作气体的情形)，对传热效率的影响小，节能降耗。

(8)浸水带两驱动轴之间可设置结晶收集装置或去垢装置，结晶可更便利的得到结晶产品，而除垢可以延长浸水带使用寿命。

液体物料可以维持较低的温度，能够满足一些特殊场合的需要，比如利用废热处理废水的情形，或者由于液体中含有特殊成分不允许高温的情形。。

附图说明

从下面结合附图对本发明实施例的详细描述中，本发明的这些和/或其它方面和优点将变得更加清楚并更容易理解，其中：

图1示出了根据本发明第一示例性实施例的液体蒸发装置的概要示意性正剖面图；

图2示出了根据第一本发明示例性实施例的液体蒸发装置的示意性侧视剖面图；

图3示出了根据本发明示例性实施例的用于进行盐水浓缩的液体蒸发装置的结构和工艺的示意性示意图；

图4示出了根据本发明示例性实施例的用于进行浓盐水结晶的液体蒸发装置的结构和工艺示意图；

图5示出了根据本发明示例性实施例的用于进行海水淡化的液体蒸发装置的结构和工艺示意图；

图6示出了根据本发明示例性实施例的用于进行废水浓缩处理的液体蒸发装置的结构和工艺示意图；

图7示出了根据本发明示例性实施例的废水零排放处理的液体蒸发装置的结构和工艺示意图。

1壳体、101液体进口、102液体出口、103气体进口、104气体出口、 105液体排空口、106气体分布器、2辊轴、201上部辊轴、202下部辊轴、 203张紧辊轴、204驱动辊轴、205支撑件、3浸水带、4驱动机构、5风机、 6除垢装置、7待蒸发液体加热装置、701热源进口、702热源出口、8气体加热装置、9冷凝/干燥装置、10热泵、11循环水加热装置、12循环水水泵、13 液体喷淋装置(或废水喷淋装置)、14喷淋液体加热装置(或喷淋废水加热装置)。

具体实施方式

为了使本领域技术人员更好地理解本发明，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

图1示出了根据本发明第一示例性实施例的液体蒸发装置的概要示意性正剖面图；图2示出了根据第一本发明示例性实施例的液体蒸发装置的示意性侧视剖面图。

如附图1和附图2所示，根据本发明第一实施例的低温蒸发装置包含壳体1、辊轴2和浸水带3；其中壳体1上有液体进口101、液体出口102、气体进口103、气体出口104、液体排空口105；辊轴2包括上部辊轴201、下部辊轴202、张紧辊轴203、驱动辊轴204和与壳体1连接的支撑件 205。上部辊轴201、下部辊轴202、张紧辊轴203、驱动辊轴204在壳体1 内沿同一方向平行布置。

所述浸水带3在上部辊轴201、下部辊轴202、张紧辊轴203和驱动辊轴204之间穿插形成闭合回路，浸水带3为宽度大致均匀的长条形。如图所示，浸水带3依次穿过驱动辊轴204、下部辊轴202、上部辊轴201、下部辊轴202、上部辊轴201……下部辊轴202、上部辊轴201、下部辊轴202、张紧辊轴203、驱动辊轴204、下部辊轴202……如此形成闭合回路，并被辊轴2的各部分撑紧形成具有一定面积的基面，相邻基面之间有一定的间隙可供气流通过。

需要说明的是，本文中所谓的“上部”辊轴和“下部”辊轴是相对于液面来说的，上部辊轴一般都处于液面以上，而下部辊轴一般都是部分或全部处于液面以下，上部辊轴和下部辊轴上下交替，浸水带在其上穿过，被撑紧为具有一定面积的蒸发区域，而浸水带和液面之间的关系，也是因为上部辊轴和下部辊轴相对位置的变化而不固定，有可能是平行且垂直于液面，有可能是平行不垂直于液面，也有可能不平行也不垂直于液面，但辊轴是互相平行的，便于浸水带在上面穿过且移动。

所述辊轴2是可以自由转动的，浸水带3在驱动辊轴204的作用下可沿上部辊轴201、下部辊轴202、张紧辊轴203和驱动辊轴204循环转动。

所述辊轴2的下部辊轴202全部或部分浸入待蒸发料液(包含水)液面以下，保证其上的浸水带3能够充分与待蒸发料液接触。

所述浸水带3能够被水(亲水性表面)或被要蒸发的料液的溶剂所湿润，也就是说当所要蒸发的液体物料接触到其外表面的时候就会在其上形成一层液膜。

张紧辊轴203的支撑件具有与浸水带3产生的压力相反的作用力，以保证浸水带3在辊轴2上保持张紧状态。

所述浸水带3的表面可以是大致的平滑面，也可以是带有各种形状的凸起的非平滑面。

浸水带3可以由布匹，编制带，丙纶织物及涤纶织物等可以在其上形成水膜并具有一定强度的带状物制作而成。

所述浸水带3可以在驱动机构4的带动下通过驱动辊轴204以一定的转速沿上部辊轴201、下部辊轴202、张紧辊轴203和驱动辊轴204循环转动。

所述浸水带3在张紧辊轴203和驱动辊轴204之间，可设置除垢装置 6，在浸水带3转动过程中，可去除浸水带3上附着的污垢或收取产品结晶，增加浸水带3的使用寿命。除垢装置6并不拘泥于形式，只要能够实现其能将浸水带3上附着的污垢去除即可，如可以是狼牙棒形式，也可以是刮刀形式。

所述壳体1的下半部可以贮存一定深度的液体，需要排空时液体可以通过液体排空口105排空，待蒸发液体中可设置待蒸发液体加热装置7，可将待蒸发液体加温到设定温度以提高蒸发速率。待蒸发液体加热装置7设置有热源进口701和热源出口702。

所述壳体1的上半部或全部或接近全部可以被气体所充满(当这样说的时候是指气体充满除辊轴2和浸水带3所占据的空间之外的空间部分，包括浸水带3之间的间隙)。

所述壳体1的气体进口103或气体出口104可以跟风机5相连，当风机 5运转时就会有气流穿过浸水带3的间隙(此气流我们称之为工作气体，通常为空气，下同)。如附图3所示。

所述壳体1的气体进口103和气体出口104还可以通过风机5跟气体加热装置8，以及冷凝/干燥装置9相连，这样壳体1跟风机5、气体加热装置 8、冷凝/干燥装置9形成一个气体回路，如附图6所示。

所述低温蒸发装置的工作原理是，低温蒸发装置的浸水带3在驱动机构 4的驱动下通过驱动辊轴204以一定速度沿上部辊轴201、下部辊轴202、张紧辊轴203和驱动辊轴204循环转动，然后通过喷洒或部分淹没(接触) 的方式用要蒸发的液体物料浸湿辊轴2上的浸水带3的表面，在浸水带3的表面形成液膜；启动风机5，气流在被辊轴2撑紧的浸水带3之间的间隙里流过，带走液膜蒸发的溶剂分子(蒸汽)；辊轴2转动的作用是使浸水带3 连续、均匀地获得液体物料的浸润和气流的吹扫，从而一边从浸水带3的表面的液膜蒸发并带走溶剂分子(蒸汽)，一边不断地在浸水带3的表面补充并形成新的液膜。

在旨在单纯浓缩液体物料且不需要回收溶剂(蒸汽)的情形，只需要在气体进口103或气体出口104连接风机5即可，工作气流可以是自然空气，也可以是经过预热的空气(比如可以采用锅炉的烟气余热)，而经过浸水带 3之后气流即可排放到环境大气。

在除了浓缩物料还需要回收溶剂的情形(无论溶剂属于产品还是溶剂属于污染物或者纯粹是为了回收热量)，除了风机5还需要为低温蒸发器配备待蒸发液体加热装置7、气体加热装置8和冷凝/干燥装置9，将气体加热装置8和冷凝/干燥装置9跟气体进口103、气体出口104对接起来形成回路。在此情形下，气流是循环流动的，依次经过风机5、气体加热装置8、气体进口103、浸水带3、气体出口104、冷凝/干燥装置9，然后回到风机5。工作气流在风机5的驱动下在回路中循环流动，在经过气体加热装置8的时候获得热量并升高温度(从而变得更加干燥)，随后经气体进口103进入壳体 1，从浸水带3的间隙流过并带走从液膜蒸发的溶剂分子(蒸汽)，再后通过气体出口104离开壳体1并进入冷凝/干燥装置9，气流在此失去溶剂分子 (蒸汽被凝聚成液体溶剂)并释放出热量，之后失去溶剂分子的气流再次回到风机5接受加压驱动，如此循环往复。待蒸发液体加热装置7可将待蒸发液体加热到适合蒸发的温度，待蒸发液体加热装置7的热源可以是直接加热或余热循环利用，例如利用热泵提取冷凝/干燥装置9释放出的热量。

根据本发明实施例的低温蒸发装置具有如下优点和积极效果：

(1)上下穿插布置的浸水带设计，单位蒸发器体积里的可形成液膜的表面积很大，大大增加设备的蒸发器的蒸发效率，设备构造简单，制造容易，节省设备造价。

(2)可循环转动的浸水带设计，能够十分方便地维持浸水带表面上的液膜，节省成膜能耗。

(3)可循环转动的浸水带设计，可通过简单的浸水带连接，方便快速的实现浸水带的更换，方便维修。

(4)可应用于多种用途或场合，无论是单纯的蒸发浓缩、结晶，还是兼要回收溶剂，都可使用。

(5)操作方便，工作气体可以是天然空气，也可以是经过预热的空气，抑或是经过干燥的空气。

(6)在有热源的条件下，除了预热工作气体还可以同时加热液体物料使其维持合适的温度，以获得更高的蒸发效率。

(7)结晶/结垢主要发生在浸水带上(尤其是只加热工作气体的情形)，对传热效率的影响小，节能降耗。

(8)浸水带两驱动轴之间可设置结晶收集装置或去垢装置，结晶可更便利的得到结晶产品，而除垢可以延长浸水带使用寿命。

(9)液体物料可以维持较低的温度，能够满足一些特殊场合的需要，比如利用废热处理废水的情形，或者由于液体中含有特殊成分不允许高温的情形。

1、具体实施例子

应用例一：浓盐水的浓缩

本应用例属于本发明的最基本应用，是最节省的应用方式。如附图3所示，低温蒸发装置仅配置了最基本的配套设备——驱动机构4和风机5。本例中风机5置于低温蒸发装置的气体进口侧，风机5的出风口跟低温蒸发装置的气体进口103相连接。(在实际应用中也可以把风机置于低温蒸发装置的气体出口侧，使风机的出风口跟低温蒸发装置的气体出口相连接。)在本例中，浓盐水经低温蒸发装置的液体进口101注入低温蒸发装置并在其壳体(1)的下部贮存，形成一定液位(在本例中其液面高度为淹没下部辊轴 202，图3中未示出)到接近设备中心轴线的下缘位置)。启动驱动机构4，使低温蒸发装置的浸水带3在驱动辊轴204作用下以事先设定好的速率转动，在本例中其转速为30～60米/分钟。随后启动风机5，空气即被吹送到气体进口103并被气体分布器106分散到被辊轴2撑紧的浸水带3间隙的气体进口侧，气流穿过浸水带3的间隙并吹扫过浸水带3的表面，然后经由另一侧的气体出口104排出低温蒸发装置并扩散到大气中。在这个过程中，由于浸水带3的表面是亲水性的，其跟浓盐水一接触即被润湿并在其外表面形成液膜。随着浸水带3的转动，浓盐水润湿了全部浸水带3的所有外表面并在其上布满液膜。浸水带3在辊轴2作用下的转动使得浸水带3的不同部位循环交替地跟浓盐水接触然后被气流吹扫。浸水带3的未被浓盐水淹没的部分则在气流的吹扫下蒸发掉其液膜中的部分水分，盐分则被保留在残留的液膜里。如此这般，浸水带3不间断地从浓盐水中以液膜的形式带走部分浓盐水，然后在气流的吹扫下蒸发掉部分水分，再把盐分浓度变大的浓盐水或部分结晶的盐粒带回壳体1下部贮存的浓盐水中，转动的浸水带3再次带走稍稍变浓的浓盐水……这个过程持续下去，浓盐水就会不断失去水分，其盐分的浓度也就变得越来越大，是为浓缩。要想控制最终得到的浓缩的浓盐水的盐分浓度或者浓缩倍数，只需在维持低温蒸发装置内的液位不变的前提下控制好浓盐水的补给量与浓缩后的浓盐水的排放量之间的比例即可：浓盐水的补给量/浓缩后的浓盐水的排放量＝浓缩倍数。

在该应用例中，低温蒸发装置的蒸发效率受环境气象条件的限制。空气越干燥、温度越高，蒸发速率就越高；反之，蒸发速率就越低。可以看出，低温蒸发装置的最基本应用是效率比较低下的应用，适合在温暖、干燥的气候条件下使用，比如用来强化高浓度废水的自然蒸发。在实验中，当水温为 40～50℃、气温为15～17℃、空气湿度36％～75％的条件下，获得了 1～1.6kg/m²/h的蒸发效率(每平方米盘片外表面积在一小时里蒸发的水量)。

应用例二：浓盐水的结晶

本应用例是在有热源的条件下对浓盐水进行结晶处理的一种应用场景，属于低温蒸发装置的基本应用。

如图4所示，在本例中，为低温蒸发装置配备了驱动机构4、风机5、气体加热装置8、喷淋液体加热装置14。另外，本例中还为低温蒸发装置配备了液体喷淋装置13。本例中的液体喷淋装置13位于被辊轴2撑紧的浸水带3的间隙中，其作用是把要浓缩的浓盐水分散喷淋到浸水带3的外表面。应用本发明的时候，喷淋装置的位置并不限于本例的布置方式，它可以布置在低温蒸发装置的其他任何合适的位置，只要能够把浸水带3的外表面淋湿即可。

如同应用例1一样，在应用例2中，依次启动驱动机构4和风机5，然后开启喷淋装置13、喷淋液体加热装置14和气体加热装置8。待各设备达到稳定运行状态之后可以调整喷淋装置13的喷淋流量，使得壳体1的底部略有积液，以尽可能地发挥出低温蒸发装置的蒸发能力。壳体1底部的积液可经由其底部的液体排空口105排出低温蒸发装置并送往为喷淋装置13供应浓盐水的容器或管道，使其得到循环蒸发。控制得当的话，壳体1的底部基本没有或很少积液，这样的情形下的浓盐水在浸水带3上的喷淋速率跟它的蒸发速率大致取得平衡，水分的绝大部分被蒸发掉了，盐分则结晶在浸水带3的外表面上，当浸水带3转动经过辊轴2时，结晶会随之脱落落入壳体 1底部，待壳体1底部结晶的盐分达到一定厚度，应当停机，收集壳体1底部结晶后，低温蒸发器可以再一次投入使用。

本应用例的运转原理和过程跟应用例1是一样的，差别是用来吹扫浸水带3外表面的气流是经过预热的空气，从而可以获得更高的蒸发效率，同样大小的低温蒸发装置能够发挥出更大的蒸发能力。

应用中，气体加热装置的加热能力或功率取决于工作气体的流量和温升，而进入低温蒸发装置的工作气体的温度应当不高于用来制作浸水带和低温蒸发装置其他部件的材料的最高耐受温度。

应用例三：海水淡化

在本应用例中，低温蒸发装置被用于从海水中制取淡水(蒸馏水)。如图5所示，为此给低温蒸发装置配备了驱动机构4、风机5、除垢装置6、气体加热装置8和气体冷凝/干燥装置9，其中气体加热装置8和气体冷凝/ 干燥装置9采用热泵10来提供，或者说气体加热装置8和气体冷凝/干燥装置9属于热泵10系统的组成部分。其运行原理和过程跟前面的应用例大致是一样的。通过热泵10，从低温蒸发装置排出来的富含水蒸气的湿热气流把热量传递给冷凝/干燥装置9，再由热媒在热泵系统的压缩机的作用下把热量转移到气体加热装置8释放出来，把热量再次传递给流经气体加热装置8 的工作气体。与此同时，在气体冷凝/干燥装置9处，湿热气流中的水蒸汽凝结成液态水，经收集后即为淡水。系统运行一段时间后，可根据浸水带3 结垢情况开启除垢装置6，去除浸水带3上的污垢后继续开机运行。

在该应用例中，进入低温蒸发装置的海水可以是天然的海水，也可以是经过适当处理的海水，包括净化处理和/或加热处理。如包括对海水作加热处理，其加热源可以采用但不限于太阳能、电能或蒸汽。

应用例四：废水浓缩处理

在本应用例中，低温蒸发装置可应用于废水的浓缩处理。为此，如图6 所示，给低温蒸发装置配置了驱动机构4、风机5、除垢装置6、待蒸发液体加热装置7、气体加热装置8、气体冷凝/干燥装置9、循环水加热装置11，以及循环水水泵12。其中气体加热装置8、气体冷凝/干燥装置9和循环水加热装置11属于热泵10的组成部分。

运行时，废水在浸水带3的转动下在浸水带3外表面上形成液膜，工作气体在风机5的推动下经过气体加热装置8升温后吹过浸水带3的间隙，带走蒸发的水分，然后在经过气体冷凝/干燥装置9的时候把热量传递给热泵系统10的热媒，这部分热量被转移到气体加热装置8和/或循环水加热装置 11。循环水在循环水加热装置11吸收热量并升温后，通过循环水水泵12将蕴含热量的循环水泵入低温蒸发装置中待蒸发液体加热装置7的热源进口701，较高温度的循环水通过待蒸发液体加热装置7将热量传递给待蒸发液体，使待蒸发液体保持在设定温度，冷却后的循环水通过待蒸发液体加热装置7热源出口702排出低温蒸发装置，进入循环水加热装置11再次加温循环，最大程度的利用余热，达到节能目的。在气体冷凝/干燥装置9处冷凝下来的水分即为干净的蒸馏水，对于这部分水可回收利用或排放到环境中。经气体冷凝/干燥装置9降温除湿后的工作气体通过风机再次进入气体加热装置8利用余热升温后循环利用。在低温蒸发装置内部浓缩后的废液，由排空口105排出后后续处理即可。系统运行一段时间后，开启除垢装置6，去除附着在浸水带3上的污垢，清理后可继续开机运行。

应用例五：废水零排放处理

该应用例中，低温蒸发装置被用于蒸发废水并实现废水零排放。

为此，如图7所示，给低温蒸发装置配备了驱动机构4、风机5、气体加热装置8、气体冷凝/干燥装置9、废水喷淋装置13以及喷淋废水加热装置14。其中气体加热装置8、喷淋废水加热装置14和气体冷凝/干燥装置9 属于热泵10的组成部分。气体加热装置8和喷淋废水加热装置14的热源不限于热泵系统，也可以是其他废热利用系统，或者其他热源。

运行时，经过喷淋废水加热装置14预热的废水被喷淋装置13喷淋到低温蒸发装置的浸水带3上并在其外表面形成液膜，工作气体在风机5的推动下经过气体加热装置8升温后吹过浸水带3的间隙，带走蒸发的水分，然后在经过气体冷凝/干燥装置9的时候把热量传递给热泵系统的热媒，然后这部分热量被转移到气体加热装置8和/或喷淋废水加热装置14。在气体冷凝/干燥装置9处冷凝下来的水分即为干净的蒸馏水，对于这部分水可回收利用或排放到环境中。在低温蒸发装置内部包括浸水带3上结晶下来的固体经定期清理、收集后作妥当处置即可。

以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种低温蒸发装置，该装置包含壳体(1)、辊轴(2)和浸水带(3)；其中壳体(1)为开放式或封闭式，用于容纳待蒸发液体，在壳体(1)上配置有供待蒸发液体进入和排出的液体进口(101)和液体出口(102)；

所述辊轴(2)包括上部辊轴(201)、下部辊轴(202)、张紧辊轴(203)、驱动辊轴(204)和与壳体(1)连接的支撑件(205)，上部辊轴(201)、下部辊轴(202)、张紧辊轴(203)、驱动辊轴(204)在壳体(1)内沿同一方向平行布置；

所述浸水带(3)在上部辊轴(201)、下部辊轴(202)、张紧辊轴(203)和驱动辊轴(203)之间穿插形成闭合回路，下部辊轴(202)全部或部分浸入待蒸发料液(包含水)液面以下，保证下部辊轴(202)上的浸水带(3)能够与待蒸发料液接触,浸水带(3)能够被水或被要蒸发的料液的溶剂所湿润，使得待蒸发的液体物料接触到浸水带外表面的时候就会在其上形成一层液膜。

2.根据权利要求1所述的液体蒸发装置，其特征在于：张紧辊轴(203)的支撑件具有与浸水带(3)产生的压力相反的作用力，以保证浸水带(3)在辊轴(2)上保持张紧状态。

3.根据权利要求1所述的液体蒸发装置，其特征在于：还包括驱动机构(4)，驱动机构(4)通过驱动辊轴(204)带动浸水带(3)沿驱动辊轴(204)、上部辊轴(201)、下部辊轴(202)和张紧辊轴(203)循环转动。

4.根据权利要求1所述的液体蒸发装置，其特征在于：还包括风机(5)，以及液体蒸发装置的壳体(1)上还配置有气体进口(103)和气体出口(104)，气体进口(103)或气体出口(104)与风机(5)相连，当风机(5)运转时工作气体穿过浸水带(3)的间隙。

5.根据权利要求3所述的液体蒸发装置，其特征在于：还包括气体分布器(106)，气体进口(103)与气体分布器(106)相连，当风机(5)运转时工作气体进入气体进口(103)，经过气体分布器(106)后均匀分布于蒸发装置的壳体(1)内。

6.根据权利要求3所述的液体蒸发装置，其特征在于：工作气体为空气，气体温度为常温或在30～200℃。

7.根据权利要求1所述的液体蒸发装置，其特征在于：浸水带(3)为宽度均匀的长条形，它们在辊轴(2)上穿过，形成被辊轴(2)撑紧的具有一定面积的基面，相邻基面之间有间隙可供气流通过；辊轴(2)能够自由转动，浸水带(3)在驱动辊轴(204)的作用下沿着上部辊轴(201)、下部辊轴(202)、张紧辊轴(203)和驱动辊轴(204)循环转动。

8.根据权利要求1所述的液体蒸发装置，浸水带(3)的表面是平滑面，或是带有各种形状的凸起的非平滑面。

9.根据权利要求3到6任一项所述的液体蒸发装置，其特征在于，还包括气体加热装置(8)和气体冷凝/干燥装置(9)，通过管道连接使得壳体(1)跟风机(5)、气体加热装置(8)、冷凝/干燥装置(9)形成一个气体回路，当风机(5)运转时从气体出口(104)出来的气体依次经过冷凝/干燥装置(9)、风机(5)、气体加热装置(8)，然后经气体进口(103)回到壳体(1)。

10.一种利用权利要求1的液体蒸发装置进行的液体蒸发工艺，包括：

在壳体中容纳待蒸发液体，使得下部辊轴(202)上的浸水带(3)与待蒸发料液接触；

使得浸水带(3)在驱动辊轴(204)的作用下沿着上部辊轴(201)、下部辊轴(202)、张紧辊轴(203)和驱动辊轴(204)循环转动，在循环转达过程中浸水带的不同部分顺次被待蒸发液体浸湿，从而浸水带的外表面形成液膜，实现液体的蒸发。