CN110563062A - 一种防结垢节能型蒸发结晶系统及其蒸发结晶工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种防结垢节能型蒸发结晶系统及其蒸发结晶工艺，该系统包括顺次连接的预热组件、蒸发结晶组件、过滤分离组件以及MVR压缩组件。该系统内的蒸发结晶组件内通过采用三相流防结垢技术，蒸发结晶组件中形成由饱和母液、结晶盐和惰性固体颗粒所组成的多相流循环体系，由于流化固体颗粒的杂乱运动，破坏加热室传热壁面处的流动边界层和传热边界层，延长结垢的诱导期，进而达到强化管内传热和在线防、除垢的目的，提高了系统的稳定性，减少了结垢、粘管等问题；还提供了一种工艺，实现采用MVR压缩原理，循环使用二次蒸汽，使蒸汽的利用率更高，运行成本低，更为节能环保。

Description

一种防结垢节能型蒸发结晶系统及其蒸发结晶工艺

技术领域

本发明涉及化工设备技术领域，更具体地说是指一种防结垢节能型蒸发结晶系统及其蒸发结晶工艺。

背景技术

一般的高盐工业废水在蒸发结晶过程中，随着温度的上升以及浓度的增加，加热管内容易结垢，比较常见的结垢物其主要成分分别为碳酸钙，硫酸钙，氢氧化镁，二氧化硅等。换热管管壁结垢其危害较大，严重影响热量传导，既耗费能量，又影响蒸发处理能力同时由于蒸发量的下降又会引起蒸汽压缩机21喘振，从而破坏蒸发设备的稳定性。除垢时需要采用化学药剂和大量清水，更有甚者需要人工拆开设备进行机械清洗，耗费大量人力，传统蒸发设备清洗周期短，难清洗。

因此，有必要设计一种新的系统，实现减少了结垢和粘管。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种防结垢节能型蒸发结晶系统及其蒸发结晶工艺。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种防结垢节能型蒸发结晶系统，包括顺次连接的预热组件、蒸发结晶组件、过滤分离组件以及MVR压缩组件。

其进一步技术方案为：所述预热组件包括通过管路顺次连接的原液罐、原液泵、蒸馏水预热器以及鲜蒸汽预热器，所述原液罐通过原液泵连接于所述蒸馏水预热器，所述鲜蒸汽预热器与所述蒸发结晶组件连接。

其进一步技术方案为：所述蒸发结晶组件包括通过管路顺次连接的强制循环换热器、旋液分离器、强制循环泵以及结晶分离器，所述强制循环换热器上设有第一出口，所述第一出口与所述旋液分离器的连接，所述旋液分离器的上端与所述结晶分离器连接，所述旋液分离器的下端与强制循环泵连接。

其进一步技术方案为：所述过滤分离组件包括顺次连接的出料泵、稠厚器、活塞推料离心机、母液罐以及母液泵，所述出料泵与所述结晶分离器连接，所述母液泵与所述强制循环泵连接。

其进一步技术方案为：所述MVR压缩组件包括顺次连接的二次分离器、压缩机以及积液罐，所述二次分离器与所述结晶分离器连接。所述压缩机与所述强制循环换热器连接。

其进一步技术方案为：所述强制循环换热器的壳程底部连接有一蒸馏水罐，所述蒸馏水罐与所述蒸馏水预热器之间连接有蒸馏水泵，所述蒸汽预热器与所述蒸馏水罐连接。

其进一步技术方案为：所述蒸馏水罐连接有一积液罐，所述积液罐与所述蒸馏水罐之间连接有积液泵，所述积液罐与所述压缩机连接。

其进一步技术方案为：所述强制循环换热器还连接有一真空控制组件，所述真空控制组件包括相互连接的真空泵和真空泵板式换热器，所述真空泵板式换热器与所述强制循环换热器连接。

本发明还提供了一种利用上述的防结垢节能型蒸发结晶系统进行蒸发结晶的工艺，其特征在于，包括如下步骤：

S1、物料预热，将物料通入原液罐中，通过原液泵泵入物料，依次与蒸馏水预热器和蒸汽预热器换热，升温至蒸发温度；

S2、蒸发结晶，预热后的物料进入蒸发结晶组件进行升温升压后闪蒸浓缩结晶，得到结晶盐、饱和溶液和二次蒸汽，将惰性固体颗粒也加入强制循环换热器内，延缓强制循环换热器结垢；

S3、过滤分离，惰性固体颗粒和结晶盐在蒸发结晶组件分离后，结晶盐进入结晶分离器内育晶成长后送至稠厚器内，结晶盐固含量进一步提高后被送至活塞推料离心机中进行离心分离，得到饱和母液和结晶盐，所述饱和母液被输送至蒸发结晶组件再次蒸发浓缩结晶；

S4、二次蒸汽压缩，将蒸发结晶组件产生的二次蒸汽净化后通过MVR压缩组件压缩，升温升压后，回用至蒸发结晶组件。

其进一步技术方案为：所述步骤S2中得到的二次蒸汽温度为85℃，压力为57.8KPa，所述步骤S4中升温、升压的二次蒸汽温度为105℃、压力为120.8KPa。

本发明与现有技术相比的有益效果是：

(1)本发明的一种防结垢节能型蒸发结晶系统，其包括顺次连接的预热组件、蒸发结晶组件、过滤分离组件以及MVR压缩组件，蒸发结晶组件内通过采用三相流防结垢技术，蒸发结晶组件中形成由饱和母液、结晶盐和惰性固体颗粒所组成的多相流循环体系，由于流化固体颗粒的杂乱运动，破坏加热室传热壁面处的流动边界层和传热边界层，延长结垢的诱导期，进而达到强化管内传热和在线防、除垢的目的，提高了系统的稳定性，减少了结垢、粘管等问题。

(2)本发明的一种利用上述的防结垢节能型蒸发结晶系统进行蒸发结晶的工艺采用MVR压缩原理，循环使用二次蒸汽，使蒸汽的利用率更高，运行成本低，更为节能环保。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步描述。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明具体实施例提供的一种防结垢节能型蒸发结晶系统的结构示意图。

图中附图标记表示为：1-原液罐；2-原液泵；3-蒸馏水预热器；4-蒸汽预热器；5-蒸馏水泵；6-蒸馏水罐；7-积液泵；8-积液罐；9-制循环换热器；10-旋液分离器；11-强制循环泵；12-结晶分离器；13-出料泵；14-母液泵；15-母液罐；16-活塞推料离心机；17-稠厚器；18-真空泵；19-真空泵板式换热器；20-二次分离器；21-压缩机。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

还应当理解，在此本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。

还应当进一步理解，在本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

如图1所示的具体实施例，本实施例提供的一种防结垢节能型蒸发结晶系统，用于加工处理易结垢物料，延缓结垢的诱导期增长清洗周期。

请参阅图1，该一种防结垢节能型蒸发结晶系统包括顺次连接的预热组件、蒸发结晶组件、过滤分离组件以及MVR压缩组件。

在一实施例中，预热组件包括通过管路顺次连接的原液罐1、原液泵2、蒸馏水预热器3以及鲜蒸汽预热器4，原液罐1通过原液泵2连接于蒸馏水预热器3，鲜蒸汽预热器4与蒸发结晶组件连接。

原液罐1用于储存物料，通过原液泵2连接于蒸馏水预热器3，通过原液泵2作用，物料依次进入蒸馏水预热器3和鲜蒸汽预热器4，与蒸馏水预热器3内的蒸馏水和鲜蒸汽预热器4内的鲜蒸汽进行换热。

在一实施例中，上述的蒸发结晶组件包括通过管路顺次连接的强制循环换热器9、旋液分离器10、强制循环泵11以及结晶分离器12，强制循环换热器9上设有第一出口，第一出口与旋液分离器10的连接，旋液分离器10的上端与结晶分离器12连接，旋液分离器10的下端与强制循环泵11连接。强制循环泵11用于将结晶分离器12内形成的浓缩液输入强制循环换热器9内继续加热蒸发浓缩结晶。

在一实施例中，上述的强制循环换热器9的壳程底部连接有一蒸馏水罐6，蒸馏水罐6与蒸馏水预热器3之间连接有蒸馏水泵5，蒸汽预热器4与蒸馏水罐6连接。具体地，所述蒸馏水罐6内的蒸馏水在蒸馏水泵5的作用下进入所述蒸馏水预热器3与物料换热后排出。

经预热组件预热后的物料进入强制循环换热器9内进行升温升压，然后进入旋液分离器10，所述旋液分离器10用于分离强制循环换热器9出口的结晶盐和惰性固体颗粒，所述惰性固体颗粒密度和粒径比结晶盐都要大，因此会从旋液分离器10底部分离出来，进入强制循环泵11的进口管道上，再一次进入强制循环换热器9内进行杂乱运动，破坏强制循环换热器9内的加热室传热壁面处的流动边界层和传热边界层，所述结晶盐进入结晶分离器12进行育晶成长，沉降分离器后浓缩液通过强制循环泵11继续泵入强制循环换热器9升温升压，如此循环。

在一实施例中，上述的过滤分离组件包括顺次连接的出料泵13、稠厚器17、活塞推料离心机16、母液罐15以及母液泵14，出料泵13与结晶分离器12连接，母液泵14与强制循环泵11连接。具体地，母液泵14与强制循环泵11的进口管道连接。

在一实施例中，上述的MVR压缩组件包括顺次连接的二次分离器20、压缩机21以及积液罐8，二次分离器20与结晶分离器12连接。压缩机21与强制循环换热器9连接。

蒸发结晶组件的结晶分离器12顶部具有一蒸汽出口，结晶分离器12通过所述蒸汽出口连接于二次分离器20，二次分离器20的蒸汽出口与压缩机21的蒸汽进口连通，同时，所述压缩机21的蒸汽出口与强制循环换热器9的热源进口连通。所述压缩机21通过管路连接于积液罐8。

在本实施例中，上述的蒸馏水预热器3、鲜蒸汽预热器4均为但不局限于列管式预热器。

在一实施例中，上述的蒸馏水罐6连接有一积液罐8，积液罐8与蒸馏水罐6之间连接有积液泵7，积液罐8与压缩机21连接。

在一实施例中，上述的强制循环换热器9还连接有一真空控制组件，真空控制组件包括相互连接的真空泵18和真空泵板式换热器19，真空泵板式换热器19与强制循环换热器9连接。

上述的一种防结垢节能型蒸发结晶系统，蒸发结晶组件内通过采用三相流防结垢技术，蒸发结晶组件中形成由饱和母液、结晶盐和惰性固体颗粒所组成的多相流循环体系，由于流化固体颗粒的杂乱运动，破坏加热室传热壁面处的流动边界层和传热边界层，延长结垢的诱导期，进而达到强化管内传热和在线防、除垢的目的，提高了系统的稳定性，减少了结垢、粘管等问题。

在一实施例中，还提供一种利用上述的防结垢节能型蒸发结晶系统进行蒸发结晶的工艺，工艺用于处理10t/h的高盐废水，所述高盐废水的浓度为15％，其包括步骤S1～S4：

S1、物料预热，将物料通入原液罐1中，通过原液泵2泵入物料，依次与蒸馏水预热器3和蒸汽预热器4换热，升温至蒸发温度。

具体地，储存于原液罐1内的浓度为15％的物料由原液泵2依次打入蒸馏水预热器3和鲜蒸汽预热器4，依次与各预热器中的蒸馏水和鲜蒸汽进行换热，达到物料的蒸发温度90℃，所述蒸馏水为蒸馏水罐6内的蒸馏水经蒸发得到的二次蒸汽冷凝水，所述鲜蒸汽为压力0.1MpaG，温度120℃的饱和蒸汽。

S2、蒸发结晶，预热后的物料进入蒸发结晶组件进行升温升压后闪蒸浓缩结晶，得到结晶盐、饱和溶液和二次蒸汽，将惰性固体颗粒也加入强制循环换热器9内，延缓强制循环换热器9结垢。

具体地，预热后的物料进入强制循环换热器9内升温升压，而后进入旋液分离器10，所述旋液分离器10用于分离强制循环换热器9出口的溶液和惰性固体颗粒，所述惰性固体颗粒密度和粒径比溶液大，因此会从旋液分离器10底部分离出来，进入强制循环泵11的进口管道上，再一次进入强制循环换热器9内进行杂乱运动，破坏强制循环换热器9的加热室传热壁面处的流动边界层和传热边界层。所述溶液进入结晶分离器12内进行闪蒸浓缩结晶，晶体在结晶分离器12内进行育晶成长，沉降分离器后浓缩液和少量结晶盐通过强制循环泵11继续泵入强制循环换热器9升温升压，由于惰性固体颗粒密度和粒径比溶液和结晶盐都大，因此惰性固体颗粒留存在强制循环换热器9循环使用。所述结晶分离器12内提供57.8KPa的微负压。闪蒸分离后得到的温度为85℃、压力为57.8KPa的二次蒸汽在结晶分离器12顶部排出。

S3、过滤分离，惰性固体颗粒和结晶盐在蒸发结晶组件分离后，结晶盐进入结晶分离器12内育晶成长后送至稠厚器17内，结晶盐固含量进一步提高后被送至活塞推料离心机16中进行离心分离，得到饱和母液和结晶盐，所述饱和母液被输送至蒸发结晶组件再次蒸发浓缩结晶。

具体地，惰性固体颗粒和结晶盐在蒸发结晶系统分离后，结晶盐进入结晶分离器12内育晶成长，然后由出料泵13送至稠厚器17内，在稠厚器17内结晶盐固含量被进一步提高后送至活塞推料离心机16中，进行离心分离，得到饱和母液和结晶盐，输送出所述结晶盐，所述饱和母液流入母液罐15内，通过母液泵14输送至蒸发结晶组件再次蒸发浓缩结晶，如此循环。

S4、二次蒸汽压缩，将蒸发结晶组件产生的二次蒸汽净化后通过MVR压缩组件压缩，升温升压后，回用至蒸发结晶组件。

具体地，将蒸发结晶组件产生的二次蒸汽进入二次分离器20，二次蒸汽经进一步气液分离后进入蒸汽压缩机21，压缩后得到温度为105℃、压力为120.8KPa的高温高压蒸汽，所述高温高压蒸汽回用至强制循环换热器9内加热物料，该高温高压蒸汽在加热物料过程中，冷凝成水流至蒸馏水罐6，并由蒸馏水泵5送入蒸馏水预热器3与原料液换热，降温至比物料温度高约10℃左右后排出。压缩机21连接有二次蒸汽大管道，开机过程中大管道中残留的冷凝积液流至积液罐8，并由积液泵7送入蒸馏水罐6内。

一种利用上述的防结垢节能型蒸发结晶系统进行蒸发结晶的工艺采用MVR压缩原理，循环使用二次蒸汽，使蒸汽的利用率更高，运行成本低，更为节能环保。

上述仅以实施例来进一步说明本发明的技术内容，以便于读者更容易理解，但不代表本发明的实施方式仅限于此，任何依本发明所做的技术延伸或再创造，均受本发明的保护。本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (10)

1.一种防结垢节能型蒸发结晶系统，其特征在于，包括顺次连接的预热组件、蒸发结晶组件、过滤分离组件以及MVR压缩组件。

2.根据权利要求1所述的一种防结垢节能型蒸发结晶系统，其特征在于，所述预热组件包括通过管路顺次连接的原液罐、原液泵、蒸馏水预热器以及鲜蒸汽预热器，所述原液罐通过原液泵连接于所述蒸馏水预热器，所述鲜蒸汽预热器与所述蒸发结晶组件连接。

3.根据权利要求2所述的一种防结垢节能型蒸发结晶系统，其特征在于，所述蒸发结晶组件包括通过管路顺次连接的强制循环换热器、旋液分离器、强制循环泵以及结晶分离器，所述强制循环换热器上设有第一出口，所述第一出口与所述旋液分离器的连接，所述旋液分离器的上端与所述结晶分离器连接，所述旋液分离器的下端与强制循环泵连接。

4.根据权利要求3所述的一种防结垢节能型蒸发结晶系统，其特征在于，所述过滤分离组件包括顺次连接的出料泵、稠厚器、活塞推料离心机、母液罐以及母液泵，所述出料泵与所述结晶分离器连接，所述母液泵与所述强制循环泵连接。

5.根据权利要求4所述的一种防结垢节能型蒸发结晶系统，其特征在于，所述MVR压缩组件包括顺次连接的二次分离器、压缩机以及积液罐，所述二次分离器与所述结晶分离器连接。所述压缩机与所述强制循环换热器连接。

6.根据权利要求2所述的一种防结垢节能型蒸发结晶系统，其特征在于，所述强制循环换热器的壳程底部连接有一蒸馏水罐，所述蒸馏水罐与所述蒸馏水预热器之间连接有蒸馏水泵，所述蒸汽预热器与所述蒸馏水罐连接。

7.根据权利要求6所述的一种防结垢节能型蒸发结晶系统，其特征在于，所述蒸馏水罐连接有一积液罐，所述积液罐与所述蒸馏水罐之间连接有积液泵，所述积液罐与所述压缩机连接。

8.根据权利要求2所述的一种防结垢节能型蒸发结晶系统，其特征在于，所述强制循环换热器还连接有一真空控制组件，所述真空控制组件包括相互连接的真空泵和真空泵板式换热器，所述真空泵板式换热器与所述强制循环换热器连接。

9.一种利用如权利要求5至8任一项所述的防结垢节能型蒸发结晶系统进行蒸发结晶的工艺，其特征在于，包括如下步骤：

S1、物料预热，将物料通入原液罐中，通过原液泵泵入物料，依次与蒸馏水预热器和蒸汽预热器换热，升温至蒸发温度；

S2、蒸发结晶，预热后的物料进入蒸发结晶组件进行升温升压后闪蒸浓缩结晶，得到结晶盐、饱和溶液和二次蒸汽，将惰性固体颗粒也加入强制循环换热器内，延缓强制循环换热器结垢；

S3、过滤分离，惰性固体颗粒和结晶盐在蒸发结晶组件分离后，结晶盐进入结晶分离器内育晶成长后送至稠厚器内，结晶盐固含量进一步提高后被送至活塞推料离心机中进行离心分离，得到饱和母液和结晶盐，所述饱和母液被输送至蒸发结晶组件再次蒸发浓缩结晶；

S4、二次蒸汽压缩，将蒸发结晶组件产生的二次蒸汽净化后通过MVR压缩组件压缩，升温升压后，回用至蒸发结晶组件。

10.根据权利要求9所述的利用防结垢节能型蒸发结晶系统进行蒸发结晶的工艺，其特征在于，所述步骤S2中得到的二次蒸汽温度为85℃，压力为57.8KPa，所述步骤S4中升温、升压的二次蒸汽温度为105℃、压力为120.8KPa。