CN111470564A - 直接接触传热与间接接触传热耦合的蒸发设备及方法 - Google Patents
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Abstract
本申请提出一种直接接触传热与间接接触传热耦合的蒸发设备及方法，蒸发设备包括：间接接触传热蒸发设备，间接接触传热蒸发设备包括并管换热器和分离室，并管换热器包括壳体、隔板和传热管，隔板将壳体分隔为第一换热区和第二换热区，传热管设置于壳体的内部用于使浓缩液通过，传热管和分离室通过管道形成能够循环的闭环通道，分离室设置有分离室排气口，分离室排气口连通第一换热区；以及直接接触传热蒸发设备，直接接触传热蒸发设备设置有蒸发器排气口，蒸发器排气口连通第二换热区。通过直接接触传热蒸发与间接接触传热蒸发结合使用，使直接接触传热蒸发的烟气和间接接触传热蒸发的二次蒸汽中的热量得到回收利用，使燃气消耗量降低。
Description
技术领域
本发明涉及环境保护的高盐有机废液处理技术领域，特别涉及一种直接接触传热与间接接触传热耦合的蒸发设备及方法。
背景技术
高盐废水中通常含有较高浓度的有机污染物、重金属以及易结垢的钙离子、镁离子等，高盐废水在蒸发处理过程中易出现有机物挥发及严重的有机物、无机物复合结垢问题，因此高盐废水难以处理。例如垃圾渗滤液的膜浓缩液、危险废物处理残余高盐水等，已经成为环保领域“最后一公里”难题之一。基于直接接触传热原理的浸没燃烧蒸发技术规避了结垢问题，该项技术不受高盐废水水质易变的影响，具有很强的抗冲击负荷能力，最终将有机污染物、无机污染物及盐分都浓缩到固态残渣中，已经应用于高盐有机废液，特别是垃圾渗滤液膜浓缩液的处理工程。
CN1583612A公开了一种填埋场渗滤液的蒸发焚烧和蒸发浓缩二阶段浸没燃烧蒸发方法，其属于直接接触传热蒸发，传热效率高、不容易结垢，在实践中取得了较好的应用效果。但是作为可燃气体的填埋气体来源受限时，需要消耗沼气或天然气等商品燃料替代填埋气体，造成运行成本高昂且消耗大量能源，在缺少燃气供应的地区应用也受到很大限制。而且直接接触传热蒸发系统中输入的能耗绝大多数被用在了克服水的蒸发潜热上，产生的二次蒸汽余热未得到充分利用，造成能量损失，导致能耗较大。
US3285834A公开了一种废水浸没燃烧蒸发与多效蒸发组合的蒸发浓缩系统，废水先经过多效蒸发进行浓缩，浓缩后的料液输送到浸没燃烧蒸发器内进行进一步浓缩，产生的蒸汽与燃烧产物一并输送到多效蒸发装置中以回收余热。多效蒸发的效率受限于废水水质、成分，尤其对于含有较高浓度易结垢物质的垃圾渗滤液而言，蒸发器管束结垢问题非常严重，频繁清洗直接影响蒸发处理能力和设备稳定运行时间，而且级数越多、影响越大。虽然浸没燃烧蒸发的烟气回到前端的多效蒸发器，余热可以得到利用，但是总体能耗主要是由浸没燃烧蒸发的消耗决定，该套系统的总体能耗仍然居高不下。
发明内容
基于上述现有技术的问题，本申请旨在提出一种蒸发设备及方法，解决现有蒸发设备的能量损失较大，能耗较高的问题。
本申请提出一种直接接触传热与间接接触传热耦合的蒸发设备，所述蒸发设备包括：
间接接触传热蒸发设备，所述间接接触传热蒸发设备包括并管换热器和分离室，
所述并管换热器包括壳体、隔板和传热管，所述隔板设置于所述壳体的内部，所述隔板将所述壳体分隔为第一换热区和第二换热区，所述传热管穿过所述隔板设置于所述第一换热区和所述第二换热区，所述传热管设置于所述壳体的内部用于使浓缩液通过，所述传热管和所述分离室通过管道形成能够循环的闭环通道，使所述分离室中的浓缩液能够循环进入所述传热管，
所述分离室设置有分离室排气口，所述分离室排气口用于排出在所述分离室中蒸发形成的二次蒸汽，所述分离室排气口连通所述第一换热区，使通过所述分离室排气口排出的二次蒸汽能够加热所述传热管中的浓缩液；以及
直接接触传热蒸发设备，所述直接接触传热蒸发设备设置有蒸发器排气口，所述蒸发器排气口连通所述第二换热区，使通过所述蒸发器排气口排出的高温气体用于加热所述传热管中的浓缩液。
优选地，所述间接接触传热蒸发设备和所述直接接触传热蒸发设备串联连接，所述间接接触传热蒸发设备位于所述直接接触传热蒸发设备的上游侧，使经过所述间接接触传热蒸发设备的蒸发浓缩后的浓缩液进入所述直接接触传热蒸发设备进一步蒸发浓缩。
优选地，所述间接接触传热蒸发设备和所述直接接触传热蒸发设备并联连接，浓缩液中的一部分经过所述间接接触传热蒸发设备蒸发浓缩，浓缩液中的另一部分经过所述直接接触传热蒸发设备蒸发浓缩。
优选地，所述间接接触传热蒸发设备还包括负压设备，所述负压设备包括引风机，所述引风机连接于所述分离室，所述引风机能够使所述分离室的内部形成负压。
优选地，所述负压设备还包括罐体，所述罐体设置于所述引风机的下游，所述罐体被构造成将在负压状态下蒸发的气体恢复为大气压或者微负压后通入所述第一换热区。
优选地，所述蒸发设备还包括预处理设备，所述预处理设备设置于所述间接接触传热蒸发设备的上游侧，
所述预处理设备包括混凝沉淀反应器、脱碳反应器和水箱，所述混凝沉淀反应器、所述脱碳反应器和所述水箱依次连接。
优选地，所述蒸发设备还包括冷凝设备，所述并管换热器还包括第一出气口和第二出气口，所述第一出气口连通所述第一换热区，所述第二出气口连通所述第二换热区，所述第一出气口和所述第二出气口连接所述冷凝设备。
优选地，所述蒸发设备还包括废气处理设备，所述冷凝设备包括冷凝器，所述冷凝器设置有冷凝器排气口，所述冷凝器排气口用于排出冷凝过程中产生的不凝气体，所述冷凝器排气口连接于所述废气处理设备。
优选地，在所述浓缩液的流动方向上，所述传热管先通过所述第二换热区然后通过所述第一换热区。
优选地，所述隔板设置于所述壳体的中间位置，使所述第一换热区和所述第二换热区的空间相等或者所述隔板设置于所述壳体的中间位置的偏向所述第一换热区的一侧，使所述第一换热区的空间小于所述第二换热区的空间。
本申请还提出一种直接接触传热与间接接触传热耦合的蒸发方法，所述方法使用上述技术方案中任一项所述的蒸发设备。
优选地，所述直接接触传热蒸发产生的烟气和所述间接接触传热蒸发通过压力降低分离的二次蒸汽分别通入所述并管换热器，用于在间接接触传热的过程中加热浓缩液。
优选地，浓缩液先进行间接接触传热蒸发之后再进行直接接触传热蒸发，通过直接接触传热蒸发提高浓缩倍数。
优选地，浓缩液分别通过间接接触传热蒸发和直接接触传热蒸发，使浓缩液中的一部分经过所述间接接触传热蒸发设备蒸发浓缩，浓缩液中的另一部分经过所述直接接触传热蒸发设备蒸发浓缩。
通过上述技术方案可以获得以下有益效果中的至少一个效果：
(1)通过直接接触传热蒸发与间接接触传热蒸发结合使用，使得直接接触传热蒸发的烟气和间接接触传热蒸发的二次蒸汽中的热量得到回收利用，可以使得在同等处理规模的燃气消耗量降低，推广应用受到外部条件的制约降低。
(2)间接接触传热蒸发采用负压蒸发，使传热管中的料液与二次蒸汽之间具有较大温差，可以使传热管中的料液先通过第二换热区然后再通过第一换热区，还可以使第二换热区空间大于第一换热区空间，从而为直接接触传热蒸发产生的混合气体中所含水蒸气的潜热利用提供了更大的温差与换热条件，可以降低燃料消耗。
(3)通过使渗滤液经过预处理，降低钙镁离子浓度，解决间接接触传热蒸发容易结垢而无法长时间稳定运行的问题，使间接接触传热蒸发设备稳定运行，避免频繁清洗启停机器而造成能耗额外增加。而且间接接触传热蒸发的浓缩倍数也可以大大提升，从而降低了直接接触传热蒸发中的燃料消耗，促进间接接触传热蒸发与直接接触传热蒸发间的协同，提高浓缩液结晶效率，提升单位能效指标。
(4)通过并管换热器，直接接触传热蒸发产生的混合气体为间接接触传热蒸发提供启动能量，间接接触传热的负压蒸发产生的二次蒸汽经过负压平衡转为大气压或者微负压，再回到并管换热器提供热量，二次蒸汽和混合气体互相配合，同时又相互不接触，充分利用气体换热系数差异、温差以及换热空间大小来调节换热过程，使得换热层级少、效率高、占地小。
附图说明
图1示出了根据本申请的实施方式的直接接触传热与间接接触传热耦合的蒸发设备的各部件连接关系示意图。
附图标记说明
1预处理设备 11混凝沉淀反应器 12加药器 13脱碳反应器 14风机 15水箱
2间接接触传热蒸发设备
21并管换热器 211壳体 212隔板 213第一进气口 214第一出气口 215第二进气口 216第二出气口 217进料口 218出料口 219传热管 A第一换热区 B第二换热区
22蒸发分离室 221分离室进料口 222分离室出料口 223分离室排气口 224循环泵 225管道
23负压设备 231引风机 232罐体
3直接接触传热蒸发设备 31蒸发器本体 32蒸发器进料口 33蒸发器排料口 34燃料进气口 35助燃气进气口 36蒸发器排气口
4冷凝设备 41冷凝器 411冷凝器进气口 412冷却液入口 413冷却液出口 414冷凝器排液口 415冷凝器排气口 42冷凝水罐 43冷凝水泵
5废气处理设备。
具体实施方式
下面参照附图描述本申请的示例性实施方式。应当理解，这些具体的说明仅用于示教本领域技术人员如何实施本申请，而不用于穷举本申请的所有可行的方式，也不用于限制本申请的范围。
在下面的描述中，如果没有特别说明，上游侧和下游侧指浓缩液流动方向上的上游侧和下游侧。
如图1所示，本申请提出一种直接接触传热与间接接触传热耦合的蒸发设备，其包括预处理设备1、间接接触传热蒸发设备2、直接接触传热蒸发设备3、冷凝设备4和废气处理设备5。直接接触传热蒸发设备3可以是浸没燃烧蒸发设备。
在浓缩液的流动方向上，预处理设备1设置于间接接触传热蒸发设备2和直接接触传热蒸发设备3的上游侧，冷凝设备4和废气处理设备5设置于间接接触传热蒸发设备2和直接接触传热蒸发设备3的下游侧。间接接触传热蒸发设备2可以与直接接触传热蒸发设备3串联或并联。在串联的情况下，间接接触传热蒸发设备2位于直接接触传热蒸发设备3的上游侧，经过间接接触传热蒸发设备2的蒸发浓缩后的浓缩液进入直接接触传热蒸发设备3进一步蒸发、浓缩、结渣。
在并联的情况下，浓缩液中的一部分经过间接接触传热蒸发设备2蒸发浓缩，浓缩液中的另一部分经过直接接触传热蒸发设备3蒸发浓缩。
如图1所示，通过在预处理设备1和直接接触传热蒸发设备3之间的管道S1以及间接接触传热蒸发设备2和直接接触传热蒸发设备3之间的管道S2设置阀可以调节间接接触传热蒸发设备2与直接接触传热蒸发设备3的连接状态。例如S1处设置开关阀，S2处设置三通阀，三通阀分别连接间接接触传热蒸发设备2、直接接触传热蒸发设备3和浓缩液的排出管道。
在开关阀打开，三通阀使间接接触传热蒸发设备2和浓缩液的排出管道连接时，间接接触传热蒸发设备2和直接接触传热蒸发设备3为并联状态。在开关阀关闭，三通阀使间接接触传热蒸发设备2和直接接触传热蒸发设备3连接时，间接接触传热蒸发设备2和直接接触传热蒸发设备3为串联状态。
可以理解，使用直接接触传热蒸发设备3没有结垢的风险，而使用间接接触传热蒸发设备2对于浓缩液的浓缩倍数较低，例如经过预处理的浓缩液浓缩倍数可以为3至4倍，使用直接接触传热蒸发设备3对于浓缩液的浓缩倍数可以较高，例如可以使浓缩液转化为沉渣。
间接接触传热蒸发设备2和直接接触传热蒸发设备3为并联状态时，对于浓缩液的整体浓缩倍数较低，处理速度相对串联状态较快。在对于浓缩倍数要求较低的场合下，间接接触传热蒸发设备2和直接接触传热蒸发设备3可以为并联状态。
间接接触传热蒸发设备2和直接接触传热蒸发设备3为串联状态时，对于浓缩液的整体浓缩倍数较高，可以使浓缩液转化为沉渣，处理速度相对并联状态较慢。
(预处理设备)
预处理设备1连通间接接触传热蒸发设备2(串联时)或者连通间接接触传热蒸发设备2和直接接触传热蒸发设备3(并联时)。
预处理设备1包括混凝沉淀反应器11、加药器12、脱碳反应器13、风机14、水箱15。混凝沉淀反应器11、脱碳反应器13和水箱15在浓缩液的流动方向上依次排列设置。加药器12连接于混凝沉淀反应器11，通过加药器12可以向混凝沉淀反应器11中加入药剂。混凝沉淀反应器11包括混凝区和絮凝区，加药器12包括第一加药口和第二加药口，第一加药口连通混凝区，通过第一加药口可以向混凝区添加药剂，第二加药口连通絮凝区，通过第二加药口可以向絮凝区添加药剂。风机14连接于脱碳反应器13，通过风机14可以进行鼓风曝气。
(间接接触传热蒸发设备)
间接接触传热蒸发设备2包括并管换热器21、蒸发分离室22和负压设备23。并管换热器21用于对进入蒸发分离室22的浓缩液进行加热，负压设备23可以使蒸发分离室22内的压力降低形成负压。
具体地，并管换热器21包括壳体211、隔板212、第一进气口213、第一出气口214、第二进气口215、第二出气口216、进料口217、出料口218和传热管219。隔板212设置于壳体211的内部，隔板212将壳体211分隔为第一换热区A和第二换热区B，第一换热区A和第二换热区B的壳程是分隔独立的。第一进气口213、第一出气口214、第二进气口215和第二出气口216均设置于壳体211，第一进气口213和第一出气口214连通第一换热区A，第二进气口215和第二出气口216连通第二换热区B。传热管219设置于壳体211的内部，传热管219穿过隔板212，使在传热管219中流动的浓缩液既通过第一换热区A也通过第二换热区B。传热管219的端部连通进料口217和出料口218，浓缩液可以从进料口217进入并管换热器21，在传热管219中流动被加热后从出料口218流出并管换热器21。
进一步地，隔板212可以位于壳体211中间位置，使第一换热区A和第二换热区B的空间大致相等，或者隔板212可以位于壳体211的中间位置的偏向第一换热区A的一侧，使第一换热区A的空间略小于第二换热区B的空间。
可以理解，第一换热区A的气体主要为二次蒸汽(水蒸气)，第二换热区B的气体主要为混合气体(包括氮气、氧气、二氧化碳、水蒸气等)。因此，通过传热管219的浓缩液在第一换热区A的传热效率较高，通过传热管219的浓缩液在第一换热区A可以更快的被加热，第一换热区A的空间可以设置的比第二换热区B的空间小一些。
进一步地，进料口217可以靠近第二换热区B，出料口218可以靠近第一换热区A。在浓缩液的流动方向上，传热管219先通过第二换热区B然后通过第一换热区A，从而使进入并管换热器21的浓缩液可以先经过第二换热区B然后再经过第一换热区A。这样可以使较低温度的浓缩液先通过第二换热区B被加热，较高温度的浓缩液再通过第一换热区A进一步被加热。
蒸发分离室22设置有分离室进料口221、分离室出料口222和分离室排气口223。分离室进料口221通过管道225连接于换热器出料口218，分离室出料口222通过管道225连接于换热器进料口217。连接了分离室出料口222和换热器进料口217的管道225设置有循环泵224，循环泵224使分离室22中的浓缩液循环地通过并管换热器21的传热管219而被加热。
负压设备23包括引风机231和罐体232，引风机231设置于分离室排气口223和罐体232之间，通过引风机231可以将分离室22内部的气体抽出，使分离室的内部成负压状态。例如分离室22的内部的压强可以为0.5倍大气压强，约为50kPa。气体进入罐体232后可以恢复为大气压或者略低于大气压的微负压(微负压约为0.95倍大气压强，即95kPa)。罐体232连接第一进气口213，从而将在负压状态下蒸发的二次蒸汽，在恢复为大气压或者微负压后通入并管换热器22的第一换热区A。
可以理解，在负压状态下液体可以在较低的温度下，例如85℃，被蒸发生成二次蒸汽，并且在压强恢复到大气压后依然保持气态，二次蒸汽主要为水蒸气，其中具有很高的潜热，并且水蒸气的传热效率较烟气(混合气体)高，容易被利用。
(直接接触传热蒸发设备)
直接接触传热蒸发设备3包括蒸发器本体31，蒸发器本体31设置有蒸发器进料口32、蒸发器排料口33、燃料进气口34、助燃气进气口35和蒸发器排气口36。蒸发器进料口32连接于水箱15，用于使经预处理的浓缩液通入蒸发器本体31(并联时)。燃料进气口34用于向蒸发器本体31通入燃料，例如沼气、天然气等，助燃气进气口35用于向蒸发器本体31通入助燃的空气。蒸发器排料口33用于排出蒸发后剩余的浓缩液或沉渣，蒸发器排气口36用于排出蒸发形成的烟气。可以理解，烟气的成分和浓缩液的成分相关，例如烟气为包括氮气、氧气、二氧化碳、水蒸气等的混合气体，烟气的温度约为100℃。蒸发器排气口36连接于第二进气口215，使高温的烟气通入第二换热区B，使烟气的潜热用于加热传热管中的浓缩液，余热可以得到利用。
可以理解，从蒸发器排气口36排出的烟气包括参加燃烧的剩余空气和燃烧后的废气，成分复杂因此不容易进行压缩，难以使用常用的机械蒸汽压缩蒸发或闪蒸等工艺进行余热的回收。
(冷凝设备)
冷凝设备4包括冷凝器41、冷凝水罐42和冷凝水泵43。
冷凝器41设置有冷凝器进气口411、冷却液入口412、冷却液出口413、冷凝器排液口414和冷凝器排气口415。冷凝器进气口411用于通入高温气体，冷却液入口412和冷却液出口413分别用于通入和排出冷却液，使冷却液可以在冷凝器41内循环，冷凝器排液口414用于排出冷凝水，冷凝器排气口415用于排出冷凝过程中产生的不凝气体。
冷凝器排液口414连接冷凝水罐42，经过冷凝后的冷凝水由冷凝器排液口414通入冷凝水罐42进行储存。冷凝水罐42连接冷凝水泵43，可以根据需要启动冷凝水泵43输送冷凝水罐42中的冷凝水。
冷凝器进气口411连接于第一出气口214和/或第二出气口216，使第一出气口214排出的二次蒸汽和/或第二出气口216排出的混合气体通入冷凝器41。
可以理解，第一出气口214和第二出气口216可以分别连接一套冷凝设备4，也可以一并连接同一套冷凝设备4。
由于第一出气口214排出的为二次蒸汽，第二出气口216排出的为混合气体，优选地，第一出气口214和第二出气口216分别连接一套冷凝设备4。
(废气处理设备)
废气处理设备5包括第一喷淋塔、第二喷淋塔和高能离子净化器，第一喷淋塔、第二喷淋塔和高能离子净化器依次连接。冷凝器排气口415连接于第一喷淋塔。
第一喷淋塔中加入稀硫酸，使第一喷淋塔中液体的pH值保持在5.5到6.5之间，液位控制在300至800mm，第一喷淋塔用于去除不凝气体中的挥发性碱。
第二喷淋塔中加入碱溶液，使第二喷淋塔中液体的pH值保持在8.5到9.5之间，液位控制在300至800mm，第二喷淋塔用于去除不凝气体中的酸性气体。
高能离子净化器用于去除不凝气体中的挥发性有机污染物，根据不凝气体的产生量来设计高能离子净化器的容积，使不凝气体在高能离子净化器中的停留时间不小于5秒。例如该蒸发设备每小时可以处理1吨浓缩液，1吨浓缩液可以产生1000立方米的不凝气体(含烟气)，那么高能离子净化器的容积应该为5*1000/3600，约为1.39立方米。
下面介绍直接接触传热与间接接触传热耦合的蒸发设备的工作过程。
如图1所示，待处理的浓缩液通入混凝沉淀反应器11，通过加药器12向混凝沉淀反应器11的混凝区投加混凝剂，例如FeCl3或无机高分子混凝剂，这样可以去除浓缩液中溶解性胶体。通过加药器12向混凝沉淀反应器11的絮凝区投加絮凝剂，例如NaCO3、NaOH、石灰和聚丙烯酰胺中的一种或多种，通过加入絮凝剂可以使浓缩液的pH值保持在10至12之间。浓缩液在混凝沉淀反应器中的停留时间为4至6小时，浓缩液通过混凝沉淀反应器11可以降低浓缩液中的钙离子、镁离子的浓度，降低蒸发设备(特别是间接接触传热蒸发设备)的结垢风险，提高蒸发设备运行的稳定性和经济性。
通过混凝沉淀反应器11处理的浓缩液进入脱碳反应器13，通过向脱碳反应器13加入酸性溶液，使浓缩液的pH值保持在3至4之间。并且通过风机14进行鼓风曝气，脱除一部分碳酸根。然后浓缩液进入水箱，在水箱15中加入碱性物质，例如NaOH，使浓缩液的pH值保持在6至7之间。以上步骤可以降低浓缩液中的碳酸根离子的浓度，进一步降低蒸发设备(特别是间接接触传热蒸发设备)的结垢风险，提高蒸发设备运行的稳定性和经济性。
经预处理设备1处理过的浓缩液通入间接接触传热蒸发设备2，循环泵224使浓缩液循环地通过并管换热器21而被加热。加热的浓缩液进入保持负压的分离室22内，使浓缩液在负压状态下形成二次蒸汽，二次蒸汽与浓缩液分离，二次蒸汽经过引风机231后通入罐体232转为常压或微负压。二次蒸汽进入并管换热器21的第一换热区A，对传热管219中的浓缩液进行加热。经过换热后的二次蒸汽和冷凝水通过第一出气口214通入冷凝设备4。
间接接触传热蒸发设备2和直接接触传热蒸发设备3串联时。经过间接接触传热蒸发设备2浓缩后的浓缩液通入直接接触传热蒸发设备3的蒸发器本体31，进行直接接触传热蒸发，进一步的蒸发、浓缩、结渣。直接接触传热蒸发产生的混合气体通入并管换热器21的第二换热区B，对传热管219中的浓缩液进行加热。经过换热后的二次蒸汽和冷凝水通过第一出气口214通入冷凝设备4。
间接接触传热蒸发设备2和直接接触传热蒸发设备3并联时。经预处理设备1处理过的浓缩液通入直接接触传热蒸发设备3进行直接接触传热蒸发，直接接触传热蒸发产生的混合气体通入并管换热器21的第二换热器B，对传热管219中的浓缩液进行加热。经过换热后的混合气体和冷凝水通过第二出气口216通入冷凝设备4。
混合气体和二次蒸汽通过冷凝器41后形成冷凝水和不凝气体，其中冷凝水进入冷凝水罐42储存，然后可以根据需要进行适当的处理后向外排放或回收利用。
不凝气体通向废气处理设备5，经过处理后达到排放标准可以排放到大气中。
Claims (14)
1.一种直接接触传热与间接接触传热耦合的蒸发设备，其特征在于，所述蒸发设备包括：
间接接触传热蒸发设备(2)，所述间接接触传热蒸发设备(2)包括并管换热器(21)和分离室(22)，
所述并管换热器(21)包括壳体(211)、隔板(212)和传热管(219)，所述隔板(212)设置于所述壳体(211)的内部，所述隔板(212)将所述壳体(211)分隔为第一换热区(A)和第二换热区(B)，所述传热管(219)穿过所述隔板(212)设置于所述第一换热区(A)和所述第二换热区(B)，所述传热管(219)设置于所述壳体(211)的内部用于使浓缩液通过，所述传热管(219)和所述分离室(22)通过管道形成能够循环的闭环通道，使所述分离室(22)中的浓缩液能够循环进入所述传热管(219)，
所述分离室(22)设置有分离室排气口(223)，所述分离室排气口(223)用于排出在所述分离室(22)中蒸发形成的二次蒸汽，所述分离室排气口(223)连通所述第一换热区(A)，使通过所述分离室排气口(223)排出的二次蒸汽能够加热所述传热管(219)中的浓缩液；以及
直接接触传热蒸发设备(3)，所述直接接触传热蒸发设备(3)设置有蒸发器排气口(36)，所述蒸发器排气口(36)连通所述第二换热区(B)，使通过所述蒸发器排气口(36)排出的高温气体用于加热所述传热管(219)中的浓缩液。
2.根据权利要求1所述的直接接触传热与间接接触传热耦合的蒸发设备，其特征在于，所述间接接触传热蒸发设备(2)和所述直接接触传热蒸发设备(3)串联连接，所述间接接触传热蒸发设备(2)位于所述直接接触传热蒸发设备(3)的上游侧，使经过所述间接接触传热蒸发设备(2)的蒸发浓缩后的浓缩液进入所述直接接触传热蒸发设备(3)进一步蒸发浓缩。
3.根据权利要求1所述的直接接触传热与间接接触传热耦合的蒸发设备，其特征在于，所述间接接触传热蒸发设备(2)和所述直接接触传热蒸发设备(3)并联连接，浓缩液中的一部分经过所述间接接触传热蒸发设备(2)蒸发浓缩，浓缩液中的另一部分经过所述直接接触传热蒸发设备(3)蒸发浓缩。
4.根据权利要求1所述的直接接触传热与间接接触传热耦合的蒸发设备，其特征在于，所述间接接触传热蒸发设备(2)还包括负压设备(23)，所述负压设备(23)包括引风机(231)，所述引风机(231)连接于所述分离室(22)，所述引风机(231)能够使所述分离室(22)的内部形成负压。
5.根据权利要求4所述的直接接触传热与间接接触传热耦合的蒸发设备，其特征在于，所述负压设备(23)还包括罐体(232)，所述罐体(232)设置于所述引风机(231)的下游，所述罐体(232)被构造成将在负压状态下蒸发的气体恢复为大气压或者微负压后通入所述第一换热区(A)。
6.根据权利要求1所述的直接接触传热与间接接触传热耦合的蒸发设备，其特征在于，所述蒸发设备还包括预处理设备(1)，所述预处理设备(1)设置于所述间接接触传热蒸发设备(2)的上游侧，
所述预处理设备(1)包括混凝沉淀反应器(11)、脱碳反应器(13)和水箱(15)，所述混凝沉淀反应器(11)、所述脱碳反应器(13)和所述水箱(15)依次连接。
7.根据权利要求1所述的直接接触传热与间接接触传热耦合的蒸发设备，其特征在于，所述蒸发设备还包括冷凝设备(4)，所述并管换热器(21)还包括第一出气口(214)和第二出气口(216)，所述第一出气口(214)连通所述第一换热区(A)，所述第二出气口(216)连通所述第二换热区(B)，所述第一出气口(214)和所述第二出气口(216)连接所述冷凝设备(4)。
8.根据权利要求7所述的直接接触传热与间接接触传热耦合的蒸发设备，其特征在于，所述蒸发设备还包括废气处理设备(5)，所述冷凝设备(4)包括冷凝器(41)，所述冷凝器(41)设置有冷凝器排气口(415)，所述冷凝器排气口(415)用于排出冷凝过程中产生的不凝气体，所述冷凝器排气口(415)连接于所述废气处理设备(5)。
9.根据权利要求1所述的直接接触传热与间接接触传热耦合的蒸发设备，其特征在于，在所述浓缩液的流动方向上，所述传热管(219)先通过所述第二换热区(B)然后通过所述第一换热区(A)。
10.根据权利要求1所述的直接接触传热与间接接触传热耦合的蒸发设备，其特征在于，所述隔板(212)设置于所述壳体(211)的中间位置，使所述第一换热区(A)和所述第二换热区(B)的空间相等或者所述隔板(212)设置于所述壳体(211)的中间位置的偏向所述第一换热区(A)的一侧，使所述第一换热区(A)的空间小于所述第二换热区(B)的空间。
11.一种直接接触传热与间接接触传热耦合的蒸发方法，其特征在于，所述方法使用权利要求1至10中任一项所述的蒸发设备。
12.根据权利要求11所述的直接接触传热与间接接触传热耦合的蒸发方法，其特征在于，所述直接接触传热蒸发产生的烟气和所述间接接触传热蒸发通过压力降低产生后又恢复为大气压或者微负压的二次蒸汽分别通入所述并管换热器，用于在间接接触传热的过程中加热浓缩液。
13.根据权利要求11所述的直接接触传热与间接接触传热耦合的蒸发方法，其特征在于，浓缩液先进行间接接触传热蒸发之后再进行直接接触传热蒸发，通过直接接触传热蒸发提高浓缩倍数。
14.根据权利要求11所述的直接接触传热与间接接触传热耦合的蒸发方法，其特征在于，浓缩液分别通过间接接触传热蒸发和直接接触传热蒸发，使浓缩液中的一部分经过所述间接接触传热蒸发设备(2)蒸发浓缩，浓缩液中的另一部分经过所述直接接触传热蒸发设备(3)蒸发浓缩。
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|---|---|---|---|
| CN202010441125.3A CN111470564B (zh) | 2020-05-22 | 直接接触传热与间接接触传热耦合的蒸发设备及方法 |
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant |