CN109350989A - 一种半循环节能蒸发结晶装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及蒸发结晶装置领域，具体涉及一种半循环节能蒸发结晶装置，包括通过水流管道连接且浓盐水依次流经的浓盐水进水口、冷凝室和蒸发塔，该蒸发塔的底部设置有浓盐出水口。该装置还包括有产生气流的风机，所述气流由进风口进入，通过气流管道的连接，依次流经所述蒸发塔和所述冷凝室，最后从出风口排出，其中，所述蒸发塔和出风口之间设有将部分所述气流回流至所述进风口的半循环泵。本发明的半循环节能蒸发结晶装置能利用车间余热气流热量进行蒸发结晶的反应，并且内置半循环系统，大大地节约了能耗。

Description

一种半循环节能蒸发结晶装置

技术领域

本发明涉及蒸发结晶装置领域，具体涉及一种半循环节能蒸发结晶装置。

背景技术

溶解度，是指在一定温度下，某固态物质在100g溶剂中达到饱和状态时所溶解的溶质的质量，叫做这种物质在这种溶剂中的溶解度，在化学领域中常用物质的溶解度随温度变化的性质进行可溶性物质与水进行分离。

蒸发结晶中的蒸发是指将溶液中的溶剂通过升温的方式让溶剂脱离溶质的过程；结晶是溶质聚合变为固体的过程，该蒸发结晶的过程与物质的溶解度密切相关。

浓盐水其中氯化钠为其主要成分之一，其溶解度随温度变化不明显。在对浓盐水分离时常常会使用到上述蒸发结晶技术，通过升温的方式让水分逐渐蒸发，使剩余浓盐水浓度上升逐渐结晶。现有技术中使用的蒸发结晶装置，基本都是很高温度沸腾蒸发，此时盐的溶解度随温度升高不易结晶，反而在停机降温时结晶在交换器内非常难于清理；而现在较少有的低温蒸发技术要么存在升温需要外加大量热能，产生大量的热蒸汽直接排放不能循环利用，蒸发过程进入大量湿度变化较大导致蒸发过程难以控制等缺点；要么存在全部封闭循环，部分不凝性气体累积产生内外气压不一致以及气流湿度过高影响蒸发效率问题、蒸发温度依然较高无法充分利用车间余热、能耗利用低等问题。

发明内容

本发明目的在于提供一种半循环节能蒸发结晶装置，热能利用率高，无需外加热源。

本发明采用的技术方案是一种半循环节能蒸发结晶装置，包括通过水流管道连接且浓盐水依次流经的浓盐水进水口、冷凝室和蒸发塔，该蒸发塔的底部设置有饱和浓盐结晶出水口；该半循环节能蒸发结晶装置还包括有产生气流的风机，所述气流由进风口进入，通过气流管道的连接，依次流经所述蒸发塔和所述冷凝室，最后从出风口排出；其中，所述蒸发塔和出风口之间设有将部分所述气流回流至所述进风口的半循环泵。

优选地，所述冷凝室内置热交换器和冷凝出水口，所述浓盐水流经该热交换器，吸收所述气流热量，使气体冷凝为水由所述冷凝出水口排出。冷凝室内设置的热交换器能吸收气流管道处接收的热量，将热量储存，释放至流经的浓盐水内，使浓盐水温度升高有利于浓盐水在蒸发室的蒸发处理。冷凝出水口可以将由气流冷凝成的水及时排出，保证装置整体能长时间运作。

优选地，所述蒸发塔设有双向波填料和循环抽水泵，所述循环抽水泵抽取流经的浓盐水喷淋到该双向波填料上。双向波填料为一种多孔板结构，浓盐水经过循环抽水泵抽取，喷淋至该双向波填料上面，能极大地增大浓盐水与气流的接触面积，使浓盐水温度上升，有效提升蒸发效率。

优选地，所述风机设置在所述蒸发塔和所述冷凝室之间。风机主要作用是抽取气蒸发塔内部气体，产生气流，形成气流的循环，将风机设置在蒸发塔和冷凝室之间，相比设置在其他位置能耗较低。风机由于浓盐水的腐蚀作用需要频繁的日常的维护，将风机外设在蒸发室而不设在蒸发室内部方便工作人员检修工作。

优选地，所述半循环泵回流的气流与总气流的体积比例为：0.6～0.9：1。在蒸发结晶过程中，由于浓盐水杂质的存在，可能会产生一部分惰性气体；当蒸发结晶装置设置成全气流循环，惰性气体不能及时排出，影响反应；当蒸发结晶装置设置成全开放气流不循环，气体的热能不能充分的利用，耗能较高；本发明的半循环节能蒸发结晶装置设置一定的回流比例，不仅可以将惰性气体及时排出，而且回流部分气体充分利用热能，降低装置整体能耗。

具体地，所述热交换器为一段翅片式热交管器，增大与空气接触面积。将热交换器设置为一段翅片式热交管器，浓盐水从该翅片式热交管器进入，与空气充分接触，吸收气流热量，不仅能使气流中的水蒸气冷凝为水，而且提高了流经浓盐水的温度，方便进行后续反应。

优选地，所述水流管道、蒸发室内和气流管道均设有温度检测装置，所述气流管道还设有湿度检测装置；所述温度检测装置、湿度检测装置、风机、循环抽水泵和循环泵均与PLC控制中心电路连接，所述PLC控制中心接收温度检测装置和湿度检测中心传输信息，控制风机、循环抽水泵和循环泵的开关。PLC控制中心接收本发明的半循环节能蒸发结晶装置各位置的温度和湿度情况，控制风机、循环抽水泵和循环泵的开关，从而控制蒸发结晶反应。

优选地，所述进风口、蒸发塔与冷凝室之间的气流管道、出风口、浓盐水进水口、蒸发塔与冷凝室之间的水流管道和蒸发塔内所述浓盐水温度依次为：60～70℃、50～60℃、45～55℃、20～30℃、30～40℃和33～43℃。上述设置的温度为普通浓盐水反应时最适合的温度，进风口进入的热风不需要温度太高，在该温度下，蒸发结晶整体反应也较为稳定，并且较低的温度能有效避免水垢的产生。

优选地，所述进风口、蒸发塔与冷凝室的气流管道和出风口的相对湿度依次为：50～60％、75～85％和50～60％。上述设置的湿度为浓盐水反应时最适合的湿度，进风时湿度较低，而气流通过蒸发塔后湿度上升，至冷凝室冷凝过后湿度重新下降，保证反应能持久进行。

优选地，气流进入所述蒸发塔的位置位于所述双向波填料下方。进风位置位于双向波填料下方能增大气流与浓盐水接触面积和时长。

该半循环节能蒸发结晶装置工作原理如下：该装置分为浓盐水流向部分和气流流向部分。关于浓盐水流向部分：浓盐水首先从浓盐水进水口进入，进入冷凝室后进入蒸发塔，进行蒸发结晶后从蒸发塔的浓盐出水口排出；关于气流流向部分：带有一定热量的气流从进风口进入蒸发塔内，与蒸发塔内浓盐水接触进行热交换，带走部分水份，使气流湿度上升温度下降，相对而言浓盐水中盐份的浓度上升，气流在进入冷凝室中，与热交换器内的浓盐水再次进行热交换，气流中的水蒸气冷凝为水，湿度下降，部分气流由半循环泵循环回流至蒸发塔继续反应，部分气体排出。

与现有技术相比，本发明具备以下有益效果：

为本发明的半循环节能蒸发结晶装置整体运作提供热量的为外源的带有一定热量的气流，该气流可以取自车间内的余热气流，充分利用资源；设置的半循环泵回流了部分气流，使气流的热量可以充分发挥，同时排出了部分气体，以免蒸发塔内产生部分多余的气体影响反应的进行。

附图说明

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为本发明的半循环节能蒸发结晶装置优选实施方式的结构示意图；

图中：

10、进风口 11、风机 12、半循环泵 13、出风口

20、蒸发塔 21、双向波填料 22、循环抽水泵

30、冷凝室 31、翅片式热交管器 32、冷凝出水口

40、浓盐水进水口 41、浓盐出水口

50、PLC控制中心

具体实施方式

如图1所示为本发明的一种具体实施方式，依据浓盐水的流向，浓盐水由浓盐水进水口40进入，依次流经由水流管道连接的冷凝室30和蒸发塔20，最后从蒸发塔20底部设置的浓盐出水口41排出。冷凝室30内置热交换器和底部设置的冷凝出水口32，具体地，热交换器为一段翅片式热交管器31，浓盐水通入该翅片式热交管器31内与空气充分接触。蒸发塔20内置循环抽水泵22、双向波填料21和浓盐出水口41，在蒸发塔20流入一定量的浓盐水后，循环抽水泵22抽取浓盐水，喷淋在双向波填料21上，而底部设置的浓盐出水口41用于排出含盐量较高的浓盐水。

在蒸发塔20与冷凝室30之间设有风机11，产生气流，依据气流的流向，气流由进风口10进入，该气流依次流经由气流管道连接的蒸发塔20和冷凝室30，最后进入半循环泵12，80％的气体回流至蒸发塔20内，剩余气体从出风口13排出。气流流入蒸发塔20的位置在于双向波填料21以下，这样气流能与浓盐水充分接触，进行热交换，带走浓盐水中的水份，进入冷凝室30中，遇到温度较低的热交换器，自然地冷凝为水，由冷凝出水口32排出冷凝水。

图中T代表的是温度检测装置，在进风口10、蒸发塔20与冷凝室30之间的气流管道、出风口13、浓盐水进水口40、蒸发塔20与冷凝室30之间的水流管道和蒸发塔20内设置温度检测装置，蒸发塔20内的温度检测装置浸泡在浓盐水之中检测浓盐水温度，其温度依次为：65℃、55℃、50℃、25℃、35℃和38℃。

图中RH代表的是湿度检测装置，在进风口10、蒸发塔20与冷凝室30的气流管道和出风口13设置湿度检测装置，上述湿度检测装置的相对湿度依次为：50～60％、75～85％和50～60％。在以上温度和湿度下反应更为平稳，效率较高。

图中所示虚线部分为电路连接，本发明还包括一个PLC控制中心50，该PLC控制中心50与温度检测装置、湿度检测装置、风机11、循环抽水泵22和半循环泵12均进行电路连接。PLC控制中心50接收温度检测装置和湿度检测装置数据，工作人员可以依据该数据，通过操控PLC控制中心50从而控制风机11、循环抽水泵22和半循环泵12的开关以及变频的频率，从而控制蒸发结晶反应的进行。

该装置进行蒸发结晶反应工作原理如下：该装置分为浓盐水流向部分和气流流向部分。关于浓盐水流向部分：浓盐水首先从浓盐水进水口40进入，进入冷凝室30后进入蒸发塔20，进行蒸发结晶后从蒸发塔20的浓盐出水口41排出；关于气流流向部分：带有一定热量的气流从进风口10进入蒸发塔20内，与蒸发塔20内浓盐水接触进行热交换，带走部分水份，使气流湿度上升温度下降，相对而言浓盐水中盐份的浓度上升，逐渐出现结晶，从浓盐出水口41排出气流在进入冷凝室30中，与热交换器内的浓盐水再次进行热交换，气流冷凝为水，湿度下降，部分气流由半循环泵12循环回流至蒸发塔20继续反应，部分气体排出。

该半循环节能蒸发结晶装置工作原理如下：该装置分为浓盐水流向部分和气流流向部分。关于浓盐水流向部分：浓盐水首先从浓盐水进水口40进入，进入冷凝室30后进入蒸发塔20，进行蒸发结晶后从蒸发塔20的浓盐出水口41排出；关于气流流向部分：带有一定热量的气流从进风口10进入蒸发塔20内，与蒸发塔20内浓盐水接触进行热交换，带走部分水份，使气流湿度上升温度下降，相对而言浓盐水中盐份的浓度上升，气流在进入冷凝室30中，与热交换器内的浓盐水再次进行热交换，气流中水蒸气冷凝为水，湿度下降，部分气流由半循环泵12回流至蒸发塔20继续反应，部分气体排出。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (10)

1.一种半循环节能蒸发结晶装置，其特征在于：

所述装置沿浓盐水流动方向依次设有浓盐水进水口、冷凝室和蒸发塔，所述浓盐水进水口、冷凝室和蒸发塔依次通过水流管道连接,所述蒸发塔的底部设置有浓浓盐水出水口；

还包括有产生气流的风机，所述气流由进风口进入，通过气流管道，依次流经所述蒸发塔和所述冷凝室，最后从出风口排出；

其中，所述蒸发塔和出风口之间设有将部分所述气流回流至所述进风口的半循环泵。

2.根据权利要求1所述的半循环节能蒸发结晶装置，其特征在于：

所述冷凝室内置有热交换器和冷凝出水口，浓盐水流经该热交换器，吸收气流热量，使气体冷凝为水,并由所述冷凝出水口排出。

3.根据权利要求1所述的半循环节能蒸发结晶装置，其特征在于：

所述蒸发塔设有双向波填料和循环抽水泵，所述循环抽水泵抽取流经的浓盐水喷淋到该双向波填料上。

4.根据权利要求1所述的半循环节能蒸发结晶装置，其特征在于：

所述风机设置在所述蒸发塔和所述冷凝室之间。

5.根据权利要求1所述的半循环节能蒸发结晶装置，其特征在于：

所述半循环泵回流的气流与总气流的体积比例为：0.6～0.9：1。

6.根据权利要求2所述的半循环节能蒸发结晶装置，其特征在于：

所述热交换器为翅片式热交管器。

7.根据权利要求3所述的半循环节能蒸发结晶装置，其特征在于：

所述水流管道、蒸发室内和气流管道均设有温度检测装置，所述气流管道还设有湿度检测装置；

所述温度检测装置、湿度检测装置、风机、循环抽水泵和循环泵均与PLC控制中心电路连接，所述PLC控制中心接收温度检测装置和湿度检测中心传输信息，控制风机、循环抽水泵和循环泵的开关。

8.根据权利要求1所述的半循环节能蒸发结晶装置，其特征在于：

所述进风口、蒸发塔与冷凝室之间的气流管道、出风口、浓盐水进水口、蒸发塔与冷凝室之间的水流管道、蒸发塔内所述浓盐水温度依次为：60～70℃、50～60℃、45～55℃、20～30℃、30～40℃和33～43℃。

9.根据权利要求1所述的半循环节能蒸发装置，其特征在于：

所述进风口、蒸发塔与冷凝室的气流管道、出风口的相对湿度依次为：50～60％、75～85％和50～60％。

10.根据权利要求3所述的半循环节能蒸发装置，其特征在于：

所述气流进入所述蒸发塔的位置位于所述双向波填料下方。