CN108635900A - 一种紧凑微压差推动内循环蒸发浓缩与结晶装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种紧凑微压差推动内循环蒸发浓缩与结晶装置，包括紧凑微压差推动内循环蒸发结晶器，紧凑微压差推动内循环蒸发结晶器具有竖直布置的换热短管，换热短管呈环状布置，环状中心设置导流筒，导流筒内设置有搅拌推进桨，紧凑微压差推动内循环蒸发结晶器的进料管路上设置有预热器和进料泵，紧凑微压差推动内循环蒸发结晶器的出料管路上设置出料泵，紧凑微压差推动内循环蒸发结晶器配置有蒸汽管路，该蒸汽管路上布置有蒸汽再循环压缩机，紧凑微压差推动内循环蒸发结晶器上设置有不凝气排放管路，不凝气排放管路上设置有真空泵；有益效果：结构新颖，极大的提高了传热系数，节省了设备投资成本、运输方便，有效降低系统总热耗。

Description

一种紧凑微压差推动内循环蒸发浓缩与结晶装置

技术领域

本发明涉及一种蒸发浓缩与结晶装置，特别涉及一种紧凑微压差推动内循环蒸发浓缩与结晶装置。

背景技术

在我国环保从严治理的大环境下，诸如化工、医药、造纸、金属加工、电镀等等行业都面临着废水无法排放的问题，必须对现有废水处理合格后才能进行排放。而这些行业产生的废水都有着相同的特点：含盐分高、含有机物高。

目前，国内对于高含盐废水的处理后段通常都是采用蒸发浓缩和蒸发结晶的处理技术来对废水中的盐分进行分离。蒸发浓缩技术通常有降膜蒸发浓缩、自然循环蒸发浓缩和强制循环蒸发浓缩三种技术；蒸发结晶技术通常有强制循环、OSLO、DTB等主流工艺路线及工艺装备。

这几种技术中，降膜蒸发、自然循环蒸发只能用于对废水进行浓缩，不能用于结晶，且自然循环因为流速低，液体流动为层流，导致换热系数低，从而换热面积大，设备初期投入较高。

强制循环、OSLO、DTB三种技术通常用于结晶，这几种工艺设备都存在安装高度高，能耗高，设备初期投入大的共同缺点，且这三类设备均需占用较大的立体空间，维护困难，安全性较差，用于高附加值的化工产品生产中缺点可以忽略，用于废水处理则其不足之处非常明显。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种全新的紧凑微压差推动内循环蒸发浓缩与结晶装置。

为了实现上述目的，本发明所采取的措施：

一种紧凑微压差推动内循环蒸发浓缩与结晶装置，包括紧凑微压差推动内循环蒸发结晶器，所述的紧凑微压差推动内循环蒸发结晶器包括竖直设置的筒体，筒体上端设置有封头，筒体上设置有不凝气出口、凝结水出口、进料口、出料口、蒸汽入口和蒸汽出口，筒体内侧设置有管板，换热短管设置在管板的下方，紧凑微压差推动内循环蒸发结晶器具有竖直布置的换热短管，换热短管呈环状布置，环状中心设置导流筒，导流筒内设置有搅拌推进桨，紧凑微压差推动内循环蒸发结晶器的进料管路上设置有预热器和进料泵，紧凑微压差推动内循环蒸发结晶器的出料管路上设置出料泵，紧凑微压差推动内循环蒸发结晶器配置有蒸汽管路，该蒸汽管路上布置有蒸汽再循环压缩机，紧凑微压差推动内循环蒸发结晶器上设置有不凝气排放管路，不凝气排放管路上设置有真空泵；

所述的预热器与紧凑微压差推动内循环蒸发结晶器的管程相连通，紧凑微压差推动内循环蒸发结晶器的壳程上设置有凝结水泵，凝结水泵实现将紧凑微压差推动内循环蒸发结晶器的换热短管内形成的二次蒸汽凝水通入预热器作为对高盐废水预热的热源；

所述的筒体侧壁上竖直方向设置有若干观察视镜；

所述的换热短管的上方的汽相空间内设置有水平布置的除雾器；

所述的搅拌推进桨的电机设置在筒体的外部，搅拌推进桨的桨叶伸入到筒体内。

本发明的有益效果：实用，生产成本低，结构新颖，主要体现在：1、取消物料循环水泵，采用搅拌推进桨对物料搅拌并推进，配合换热短管，实现大流量循环运行，提高了换热管内流速，极大的提高了传热系数，节省了设备投资成本；

2、采用搅拌推进桨，实现物料的大流量微压差推进循环运行，进而实现小温差传热，小温差传热对压缩机的电耗降低明显，搅拌推进桨的电耗相较传统循环泵的电耗降低明显，显著降低了总运行成本；

3、采用搅拌推进桨，取消了循环泵，设备底部仅预留布置电机的尺寸即可，无需考虑泵的汽蚀余量问题，设备总高度大大降低，且换热管采用短管，更降低了设备总高度，节约设备总投资，并可轻松实现设备的整体移动式操作，运输方便；

4、设备内部大流量微压差推进循环，设备内流体流速高，结晶盐无沉积风险，本设备充分实现了蒸发浓缩和蒸发结晶一机通用；

5、采用蒸汽再压缩技术，降低系统能耗，将采用经机械压缩机提高温度后的自身蒸发产生的二次蒸汽作为蒸发浓缩的主要加热热源，实现蒸汽的循环利用，有效降低系统总热耗。

附图说明

图1，本发明的外部结构示意图。

图2，本发明的筒体内部结构示意图。

具体实施方式

一种紧凑微压差推动内循环蒸发浓缩与结晶装置，包括紧凑微压差推动内循环蒸发结晶器1，所述的紧凑微压差推动内循环蒸发结晶器1包括竖直设置的筒体1-1，筒体1-1上端设置有封头1-14，筒体1-1上设置有不凝气出口1-4、凝结水出口1-5、进料口1-6、出料口1-7、蒸汽入口1-10和蒸汽出口1-13，筒体1-1内侧设置有管板1-3，换热短管1-11设置在管板1-3的下方，紧凑微压差推动内循环蒸发结晶器1具有竖直布置的换热短管1-11，换热短管1-11呈环状布置，环状中心设置导流筒1-9，导流筒1-9内设置有搅拌推进桨1-8，紧凑微压差推动内循环蒸发结晶器1的进料管路上设置有预热器8和进料泵4，紧凑微压差推动内循环蒸发结晶器1的出料管路上设置出料泵6，紧凑微压差推动内循环蒸发结晶器1配置有蒸汽管路，该蒸汽管路上布置有蒸汽再循环压缩机2，紧凑微压差推动内循环蒸发结晶器1上设置有不凝气排放管路，不凝气排放管路上设置有真空泵7。

所述的预热器8与紧凑微压差推动内循环蒸发结晶器1的管程相连通，紧凑微压差推动内循环蒸发结晶器1的壳程上设置有凝结水泵5，凝结水泵5实现将紧凑微压差推动内循环蒸发结晶器1的换热短管1-11内形成的二次蒸汽凝水通入预热器8作为对高盐废水预热的热源。

所述的筒体1-1侧壁上竖直方向设置有若干观察视镜1-12。

所述的换热短管1-11的上方的汽相空间内设置有水平布置的除雾器1-2。

所述的搅拌推进桨1-8的电机设置在筒体1-1的外部，搅拌推进桨1-8的桨叶伸入到筒体1-1内。

为了使本装置的技术方案和优点更加清晰，本实施例结合凝水热回收装置和蒸汽再循环压缩机实现高盐水浓缩结晶和高品质结晶盐及高品质凝结水的回收。与传统的蒸发浓缩结晶设备相比较，降低了系统装置的高度，便于操作维护，投资成本降低45％以上，能耗降低了50％以上，系统运行可控且更加稳定。

实施例中高盐废水主要成分为氯化钠，硫酸钠等，以饱和蒸汽作为热源。

以下将结合附图，作进一步的详细描述。

紧凑微压差推动内循环蒸发结晶器1的进料管路上设置预热器8，预热器8之前的进料管路上设置有进料泵4，用于将高盐废水泵入预热器8，出料管路上设置出料泵6，用于排放饱和盐水或含有结晶固体的饱和盐水，紧凑微压差推动内循环蒸发结晶器1置有搅拌推进桨1-8，紧凑微压差推动内循环蒸发结晶器1配置有蒸汽管路，且蒸汽管路上布置有蒸汽再循环压缩机2。蒸汽管路与蒸汽进汽管连接再接通至紧凑微压差推动内循环蒸发结晶器1的壳程，紧凑微压差推动内循环蒸发结晶器1还配置真空泵7，用于将不凝气外排，并提供负压蒸发环境。

所述的预热器8与紧凑微压差推动内循环蒸发结晶器1的管程相连通，紧凑微压差推动内循环蒸发结晶器1的壳程内产生的高品质二次蒸汽凝水通过凝结水泵5通入预热器8，作为物料的预热加热源。

具体的，紧凑微压差推动内循环蒸发结晶器1包括竖直设置的筒体1-1，筒体1-1上端设置有封头1-14，筒体1-1上设置有不凝气出口1-4、凝结水出口1-5、进料口1-6、出料口1-7、蒸汽入口1-10和蒸汽出口1-13，筒体1-1内侧设置有管板1-3，换热短管1-11设置在管板1-3的下方，紧凑微压差推动内循环蒸发结晶器1具有竖直布置的换热短管1-11，换热短管1-11呈环状布置，环状中心设置导流筒1-9，导流筒1-9内设置有搅拌推进桨1-8，所述的筒体1-1侧壁上竖直方向设置有若干观察视镜1-12；所述的换热短管1-11的上方的汽相空间内设置有水平布置的除雾器1-2。

物料通过进料泵4打入紧凑微压差推动内循环蒸发结晶器1的管程内，通过预热器8与高温的二次蒸汽凝水换热，初步预热物料达105℃以上。预热后的盐水物料进入紧凑微压差推动内循环蒸发结晶器1中，并与紧凑微压差推动内循环蒸发结晶器1内的循环物料混合后，由搅拌推进桨1-8，推动进入换热短管1-11的下端，并在推力的作用下沿着换热短管1-11内壁向上流动，从换热短管1-11的上端流出后进入导流筒1-9内循环流动，期间与壳程内的饱和蒸汽换热蒸发。系统内物料浓度与蒸发量相关，调节进料流量、出料流量或蒸汽再循环压缩机2的频率可实现对物料浓度稳定控制。二次蒸汽凝水作为高品质蒸馏水经凝结水泵5排出作为预热器8的加热热源。最终浓缩后的物料由浓盐水出料泵6打出系统，至此完成系统内的物料循环及蒸发浓缩。

加热蒸汽(118℃的饱和蒸汽，相应饱和压力约为187kpa.a)，进入紧凑微压差推动内循环蒸发结晶器1的壳程，与壳程的物料进行换热，管程蒸发产生的二次蒸汽(约100℃，101kpa.a)返回蒸汽再循环压缩机2再加压升温至118℃的饱和蒸汽继续作为加热蒸汽循环使用。至此完成了蒸汽的内循环。

本实施例的最终废水浓缩到氯化钠与硫酸钠混合晶体析出，固体与液体的体积比22％，在设定的循环量工况下，蒸发稳定，出料均匀，循环液内固体流动流畅，无固体沉积堵管等情况发生，表明紧凑微压差推动内循环蒸发浓缩与结晶装置能够满足盐硝体系蒸发结晶的需求。

在此实施例中，盐水循环倍率为进料量的1000倍，大大高于自然循环百倍左右的循环倍率，流速更高，流动性更好，固体更不易沉积板结。

在此实施例中，搅拌推进桨1-8的推力折算扬程仅为0.2米，大大低于强制循环4米左右的扬程，搅拌推进桨1-8功率仅为强制循环系统的二分之一。

在此实施例中，有效蒸发温差仅为0.3℃，大大低于强制循环3℃左右的传热温差，由于此实施例盐水的沸点温升较高(7℃)，节约传热温差27％，即蒸汽压缩机的电耗降低27％。如用于沸点温升较低的物料，则节能效果更加明显。

在此实施例中，设备总高度较常规强制循环降低60％以上，总高度不超过3.0米，完全实现整体运输，可用于移动处理装置中。

在此实施例中，设备总高度的降低带来壳体材料的节省，大流量循环的实现带来总传热面积的减少，相较常规强制循环，材料节省40％，相较自然循环，材料节省35％，经济效益明显。

Claims (5)

1.一种紧凑微压差推动内循环蒸发浓缩与结晶装置，包括紧凑微压差推动内循环蒸发结晶器(1)，其特征在于：所述的紧凑微压差推动内循环蒸发结晶器(1)包括竖直设置的筒体(1-1)，筒体(1-1)上端设置有封头(1-14)，筒体(1-1)上设置有不凝气出口(1-4)、凝结水出口(1-5)、进料口(1-6)、出料口(1-7)、蒸汽入口(1-10)和蒸汽出口(1-13)，筒体(1-1)内侧设置有管板(1-3)，换热短管(1-11)设置在管板(1-3)的下方，紧凑微压差推动内循环蒸发结晶器(1)具有竖直布置的换热短管(1-11)，换热短管(1-11)呈环状布置，环状中心设置导流筒(1-9)，导流筒(1-9)内设置有搅拌推进桨(1-8)，紧凑微压差推动内循环蒸发结晶器(1)的进料管路上设置有预热器(8)和进料泵(4)，紧凑微压差推动内循环蒸发结晶器(1)的出料管路上设置出料泵(6)，紧凑微压差推动内循环蒸发结晶器(1)配置有蒸汽管路，该蒸汽管路上布置有蒸汽再循环压缩机(2)，紧凑微压差推动内循环蒸发结晶器(1)上设置有不凝气排放管路，不凝气排放管路上设置有真空泵(7)。

2.根据权利要求1所述的一种紧凑微压差推动内循环蒸发浓缩与结晶装置，其特征在于：所述的预热器(8)与紧凑微压差推动内循环蒸发结晶器(1)的管程相连通，紧凑微压差推动内循环蒸发结晶器(1)的壳程上设置有凝结水泵(5)，凝结水泵(5)实现将紧凑微压差推动内循环蒸发结晶器(1)的换热短管(1-11)内形成的二次蒸汽凝水通入预热器(8)作为对高盐废水预热的热源。

3.根据权利要求1或2所述的一种紧凑微压差推动内循环蒸发浓缩与结晶装置，其特征在于：所述的筒体(1-1)侧壁上竖直方向设置有若干观察视镜(1-12)。

4.根据权利要求3所述的一种紧凑微压差推动内循环蒸发浓缩与结晶装置，其特征在于：所述的换热短管(1-11)的上方的汽相空间内设置有水平布置的除雾器(1-2)。

5.根据权利要求3所述的一种紧凑微压差推动内循环蒸发浓缩与结晶装置，其特征在于：所述的搅拌推进桨(1-8)的电机设置在筒体(1-1)的外部，搅拌推进桨(1-8)的桨叶伸入到筒体(1-1)内。