CN111544908B - 节能浓缩系统 - Google Patents

Abstract

本公开提供一种节能浓缩系统，包括：一双氧水储存槽；一热水槽，与双氧水储存槽连接；一冷水槽；一混合槽，与热水槽及冷水槽连接；一浓缩槽，具有一容置空间，其中一待处理样品及一加热单元设置于容置空间中，加热单元加热待处理样品，且浓缩槽与混合槽连接；一冷凝单元，具有一冷却空间及一样品出口，其中冷却空间与容置空间连通，一冷凝管设置于冷却空间中且对应样品出口设置，且冷凝管与冷水槽连接；以及一冷却塔，与冷凝管及与冷水槽连接。

Description

节能浓缩系统

技术领域

本公开关于一种节能浓缩系统，尤指一种通过双氧水反应时产生的高温气体及热水提供能源的节能浓缩系统。

背景技术

在化学工厂中，常常有许多废液被直接丢弃，而造成浪费。其中，诸多的废液之一为双氧水废液。

双氧水废液于储存时仍会进行分解反应，而产生高温气体及热水。当高温气体产生过多而不受储存槽的负荷时，则有可能会有爆炸的问题产生。

有鉴于此，本公开利用双氧水反应产生的高温气体及热水，发展出一种节能的浓缩系统；从而，除了可将双氧水废液再次利用外，还利用双氧水反应产生的高温气体及热水作为电力及热能的来源，进而达到节能及环保的目的。

发明内容

本公开关于一种节能浓缩系统，其通过双氧水反应时产生的高温气体及热水，提供处理待处理样品所需的电力及温度调配。

本公开的节能浓缩系统，包括：一双氧水储存槽，包括一液体出口；一热水槽，包括一第一热水入口及一第一热水出口，其中第一热水入口与双氧水储存槽的该液体出口连接；一冷水槽，包括一第一冷水入口、一第一冷水出口及一第二冷水出口；一混合槽，包括一第二热水入口、一第二冷水入口、一第一混合水出口及一第一混合水入口，其中第二热水入口与热水槽的第一热水出口连接，而第二冷水入口与冷水槽的该第一冷水出口连接；一浓缩槽，具有一容置空间，其中一待处理样品及一加热单元设置于容置空间中，加热单元加热待处理样品，浓缩槽包括一第二混合水入口及一第二混合水出口，第二混合水入口与混合槽的第一混合水出口连接，第二混合水出口与混合槽的第一混合水出口连接，且加热单元与第二混合水入口及第二混合水出口连接；一冷凝单元，具有一冷却空间及一样品出口，其中冷却空间与容置空间连通，一冷凝管设置于冷却空间中且对应样品出口设置，冷凝管具有一第三冷水入口及一第三冷水出口，第三冷水入口与冷水槽的第二冷水出口连接；以及一冷却塔，包括一第四冷水入口及一第四冷水出口，其中第四冷水入口与冷凝管的第三冷水出口连接，而第四冷水出口与冷水槽的第一冷水入口连接。

在本公开的节能浓缩系统中，主要是以双氧水储存槽中所储存的双氧水进行分解反应，反应后所产生的热水可用以提供热水槽中所需的热水。同时，将热水槽的热水与冷水槽的冷水于混合槽中混合，而可提供所需水温的水至浓缩槽中的加热单元，以处理待处理样品。

本公开的节能浓缩系统还包括：一发电单元，其中双氧水储存槽还包括一气体出口，且气体出口与发电单元连接。在本公开的节能浓缩系统中，冷却塔可与发电单元电性连接。此外，本公开的节能浓缩系统可还包括一真空泵，其中真空泵与发电单元电性连接且真空泵与浓缩槽连接。

因此，当双氧水储存槽中所储存的双氧水进行分解反应时，所产生的高压蒸气可驱动发电单元，而提供节能浓缩系统所需的电力。还详细而言，于本公开中，双氧水分解时所产生的高压蒸气可驱动发电单元进行发电，以提供如真空泵及/或冷却塔所需的电力。

本公开的节能浓缩系统可还包括一热泵，其中热泵包括一第二热水出口与一第五冷水出口，第二热水出口与热水槽的一第二热水入口连接，而第五冷水出口与冷水槽的一第五冷水入口连接。于此，热泵可作为前述以双氧水提供热水的备用装置。

在本公开的节能浓缩系统中，热水槽还包括一第三热水出口，冷却塔还包括一第三热水入口，且第三热水出口与第三热水入口连接。当热水槽中的热水过多时，可通过热水槽的第三热水出口输出热水并由冷却塔的第三热水入口将热水输入至冷却塔中，经由冷却塔作用将热水冷却成冷水，并提供至冷水槽，以维持热泵的制热能力。

本公开的节能浓缩系统可还包括一样品排出管，其中样品排出管为一存水弯，且样品排出管与样品出口连接。于本公开中，存水弯的种类并无特殊限制，可为U型、S型或L型的存水弯。

本公开的节能浓缩系统可还包括一温度检测单元，设于混合槽的第一混合水出口处。

在本公开的节能浓缩系统中，加热单元可为一盘管，且盘管的两端分别与第二混合水入口及第二混合水出口连接。

或者，在本公开的节能浓缩系统中，加热单元可包括一加热盘及一样品盘，样品盘设于加热盘上，待处理样品系设置于样品盘中，且加热单元的加热盘与第二混合水入口及第二混合水出口连接。

附图说明

图1为本公开实施例1的节能浓缩系统的示意图。

图2为本公开实施例2的节能浓缩系统的示意图。

图3为本公开实施例3的节能浓缩系统的示意图。

【符号说明】

1 双氧水储存槽 11 液体出口

12 气体出口 13 双氧水注入口

14 排出口 2 热水槽

21 第一热水入口 22 第一热水出口

23 第二热水入口 24 第三热水出口

3 冷水槽 31 第一冷水入口

32 第一冷水出口 33 第二冷水出口

34 第五冷水入口 4 混合槽

41 第二热水入口 42 第二冷水入口

43 第一混合水出口 44 第一混合水入口

45 温度检测单元 5 浓缩槽

51 容置空间 52 加热单元

521 加热盘 522 样品盘

53 第二混合水入口 54 第二混合水出口

55 支撑组件 6 冷凝单元

61 冷却空间 62 样品出口

63 冷凝管 64 第三冷水入口

65 第三冷水出口 66 样品瓶

67 样品排出管 7 冷却塔

71 第四冷水入口 72 第四冷水出口

73 第三热水入口 8 发电单元

9 真空泵 10 热泵

101 第二热水出口 102 第五冷水出口

具体实施方式

以下通过特定的具体实施例说明本公开的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所公开的内容轻易地了解本公开的其他优点与功效。本公开也可通过其他不同的具体实施例加以施行或应用，本说明书中的各项细节也可针对不同观点与应用，在不悖离本公开的精神下进行各种修饰与变更。

再者，说明书与权利要求书中所使用的序数例如”第一”、”第二”等的用词，以修饰权利要求的组件，其本身并不意含及代表该权利要求的组件有任何之前的序数，也不代表某一请求组件与另一请求组件的顺序、或是制造方法上的顺序，该些序数的使用仅用来使具有某命名的一请求组件得以和另一具有相同命名的请求组件能作出清楚区分。

此外，可以混合本公开不同实施例的特征以形成另一实施例。

实施例1

图1为本实施例的节能浓缩系统的示意图。本实施例的节能浓缩系统包括：一双氧水储存槽1、一热水槽2、一冷水槽3、一混合槽4、一浓缩槽5、一冷凝单元6及一冷却塔7。此外，本实施例的节能浓缩系统还包括：一发电单元8及一真空泵9。接下来，将详细描述前述组件间的链接关系。

在本实施例的节能浓缩系统中，双氧水储存槽1是用以存放双氧水。于本实施例中，可使用双氧水废液，以达到环保的目的。

在本实施例中，双氧水储存槽1可包括：一液体出口11及一气体出口12。其中，当双氧水储存槽1中的双氧水进行分解反应时，分解后的双氧水除了产生水及氧气外，还产生大量的热；故双氧水分解后，会产生大量的高温气体及热水，而高温气体可通过气体出口12排出，热水则可通过液体出口11排出。此外，双氧水储存槽1可还包括：一双氧水注入口13，而待反应的双氧水可通过双氧水注入口13注入至双氧水储存槽1中。再者，双氧水储存槽1可还包括：一排出口14，而双氧水储存槽1中的液体(例如：双氧水、热水或清洗双氧水储存槽1所产生的废水等)可通过排出口14排至双氧水储存槽1外。于本公开的其他实施例中，双氧水储存槽1可仅设有双氧水注入口13而不设有排出口14，此时，双氧水的注入及液体的排出均可通过双氧水注入口13达成。

于本实施例中，双氧水储存槽1可为一高压密闭容器，且还可选择性的设置泄压阀，以检测双氧水储存槽1中的气体压力并及时泄放，而确保双氧水储存槽1的安全性。在此，压力阀的设置数量并无特殊限制，可设置一或多个压力阀，看需求而定。举例来说，可设置三个压力阀，其分别设定不同的压力安全值。当双氧水储存槽1内的压力超过压力阀所设定的压力安全值时，可通过打开双氧水储存槽1的气体出口12，以将双氧水分解后产生的高压蒸气排出，而减少双氧水储存槽1内部压力。

在本实施例中，双氧水储存槽1的气体出口12是与发电单元8连接。在此，虽图未示，双氧水储存槽1的气体出口12与发电单元8间的管路可选择性的设有一阀门，以控制高温气体进入发电单元8的时机及流量。于本实施例中，发电单元8可举例为一蒸气涡轮发电机组。因此，由双氧水储存槽1的气体出口12所排出的高压蒸气可驱动发电单元8，来供应冷却塔7及真空泵9所需的电力，而无须通过外界电力来驱动冷却塔7及真空泵9。

在本实施例中，热水槽2可包括一第一热水入口21及一第一热水出口22，其中第一热水入口21与双氧水储存槽1的液体出口11连接。因此，当双氧水分解完成后，所产生的热水可流经液体出口11及第一热水入口21，而注入热水槽2中。在此，虽图未示，热水槽2的第一热水入口21与双氧水储存槽1的液体出口11间的管路可选择性的设置有一阀门，以控制热水注入热水槽2中的时机或水量。

在本实施例中，冷水槽3可包括一第一冷水入口31、一第一冷水出口32及一第二冷水出口33。

在本实施例中，混合槽4可包括一第二热水入口41、一第二冷水入口42、一第一混合水出口43及一第一混合水入口44。其中，混合槽4的第二热水入口41与热水槽2的第一热水出口22连接；从而，热水槽2中的热水可流经第一热水出口22及第二热水入口41，而注入混合槽4中。在此，虽图未示，混合槽4的第二热水入口41与热水槽2的第一热水出口22间的管路可选择性的设置有一阀门，以控制热水注入混合槽4中的时机或水量。此外，混合槽4的第二冷水入口42与冷水槽3的第一冷水出口32连接；从而，冷水槽3中的冷水可流经第一冷水出口32及第二冷水入口42，而注入混合槽4中。同样的，虽图未示，混合槽4的第二冷水入口42与冷水槽3的第一冷水出口32间的管路可选择性的设置有一阀门，以控制冷水注入混合槽4中的时机会水量。通过将冷水槽3中的冷水及热水槽2中的热水注入至混合槽4中，可调配出一具有所需温度的热水，以供加热待处理样品用。在此，为了确保所得到的热水具有所需温度，节能浓缩系统可还包括一温度检测单元45，设于混合槽4的第一混合水出口43处。

在本实施例中，浓缩槽5具有一容置空间51，其中一待处理样品及一加热单元52设置于容置空间51中，且加热单元52加热待处理样品。在本实施例中，加热单元52包括一加热盘521及一样品盘522，样品盘522设于加热盘521上，且待处理样品设置于样品盘522中，并通过加热盘521加热待处理样品。在此，浓缩槽5内设有两组加热单元52，且此两组加热单元52分别组设于一支撑组件55上。通过将支撑组件55由浓缩槽5移除，可将待处理样品放置于样品盘522中或将处理后的样品从样品盘522中移除。在此，虽图未示，浓缩槽5可具有一上盖，以将支撑组件55及加热单元52放入浓缩槽5中或从浓缩槽5中移除，以进行待处理样品的放置、处理后样品的移除或浓缩槽5的清洁等。在本实施例中，浓缩槽5内设有两组加热单元52；然而，本公开并不仅限于此。于本公开的其他实施例中，浓缩槽5内可仅设有一组加热单元52或设有三组以上的加热单元52，看需求而定。

在本实施例中，浓缩槽5包括一第二混合水入口53及一第二混合水出口54。其中，浓缩槽5的第二混合水入口53与混合槽4的第一混合水出口43连接，浓缩槽5的第二混合水出口54与混合槽4的第一混合水入口44连接。此外，加热单元52与第二混合水入口53及第二混合水出口54连接；在本实施例中，加热单元52的加热盘521与第二混合水入口53及第二混合水出口54连接。在此，具有所需温度的热水可由混合槽4经过第一混合水出口43及第二混合水入口53通入浓缩槽5内的加热单元52的加热盘521中，循环后由浓缩槽5的第二混合水出口54流出，并通过混合槽4的第一混合水入口44而回到混合槽4中。在此，虽图未示，混合槽4的第一混合水出口43与浓缩槽5的第二混合水入口53间的管路可选择性的设置有一阀门，以控制具有所需温度的热水注入加热盘521中的时机或水量。同样的，虽图未示，混合槽4的第一混合水入口443与浓缩槽5的第二混合水出口54间的管路可选择性的设置有一阀门，以控制循环后的水回到混合槽4中的时机或水量。

在本实施例中，真空泵9除了与发电单元8电性连接外，还与浓缩槽5连接。通过发电单元8提供电力给真空泵9，可驱动真空泵9以抽取浓缩槽5内的气体而形成类真空状态。此时，浓缩槽5因压力降低，可相当程度降低浓缩槽5内样品的沸点，提升浓缩效率。

在本实施例中，冷凝单元6具有一冷却空间61及一样品出口62，其中冷却空间61与浓缩槽5的容置空间51连通，一冷凝管63设置于冷却空间61中且对应样品出口62设置。在此，冷凝单元6的冷却空间61与浓缩槽5的容置空间51可形成一密封状态，使得冷却空间61与容置空间51维持在一低压力的状态下，以维持样品的沸点较低的状态，以提升浓缩效率。在此，冷却空间61与容置空间51的顶部相连，故经加热单元52处理后所产生的样品蒸气，可通过高温至低温的潜势驱动能力，直接进入冷却空间61与冷凝管63进行热交换。与冷凝管63热交换后的样品蒸气会进一步的凝结，而通过样品出口62而收集至一样品瓶66。

于本实施例中，冷凝管63具有一第三冷水入口64及一第三冷水出口65，其中，第三冷水入口64与冷水槽3的第二冷水出口33连接。通过将冷水槽3中的冷水由冷水槽3的第二冷水出口33流经冷凝管63的第三冷水入口64而通入冷凝管63，可使样品蒸气进一步的凝结。在此，虽图未示，冷水槽3的第二冷水出口33与冷凝管63的第三冷水入口64间的管路可选择性的设置有一阀门，以控制通入冷凝管63的冷水的时机或水量。

此外，本实施例的节能浓缩系统可还包括一样品排出管67，其中样品排出管67为一存水弯，且样品排出管67与样品出口62连接。在本实施例中，存水弯为S型的存水弯，但本公开并不仅限于此。通过存水弯的设置，可维持冷却空间61与容置空间51在一预定压力的状态。

在本实施例中，冷却塔7包括一第四冷水入口71及一第四冷水出口72，其中第四冷水入口71与冷凝管63的第三冷水出口65连接，而第四冷水出口72与冷水槽3的第一冷水入口31连接。因此，通过冷凝管63的水可通过冷凝管63的第三冷水出口65及冷却塔7的第四冷水入口71而注入冷却塔7中以进行冷却，而冷却后的冷水还可通过冷却塔7的第四冷水出口72及冷水槽3的第一冷水入口31而重新注入冷水槽3中。在此，虽图未示，冷凝管63的第三冷水出口65及冷却塔7的第四冷水入口71间的管路可选择性的设置有一阀门，以控制通入冷却塔7的水的时机或水量。同样的，虽图未示，冷却塔7的第四冷水出口72及冷水槽3的第一冷水入口31间的管路也可设置有一阀门，以控制通入冷水槽3的水的时机或水量。

在本实施例中，冷却塔7与发电单元8电性连接；故发电单元8可提供一电力于冷却塔7，以帮助冷却塔7的风扇进行水冷却。

在本实施例中，节能浓缩系统可选择性的还包括一热泵10，其可作为一备用系统。其中，热泵10可包括一第二热水出口101与一第五冷水出口102，第二热水出口101与热水槽2的一第二热水入口23连接，而第五冷水出口102与冷水槽3的一第五冷水入口34连接。从而，由热泵10所产生的热水可通过热泵10的第二热水出口101及热水槽2的第二热水入口23以注入热水槽2中。在此，虽图未示，热泵10的第二热水出口101及热水槽2的第二热水入口23间的管路可选择性的设置有一阀门，以控制热水注入热水槽2的时机或水量。此外，由热泵10所产生的冷水可通过热泵10的第五冷水出口102及冷水槽3的第五冷水入口34以注入冷水槽3中。同样的，虽图未示，热泵10的第五冷水出口102及冷水槽3的第五冷水入口34间的管路可选择性的设置有一阀门，以控制冷水注入冷水槽3的时机或水量。

在本实施例中，热水槽2可选择性的还包括一第三热水出口24，冷却塔7可还包括一第三热水入口73，且第三热水出口24与第三热水入口73连接。从而，可将热水槽2多余的热水通入冷却塔7进行冷却，以供冷水槽3所需的冷水使用。在此，虽图未示，热水槽2的第三热水出口24与冷却塔7的第三热水入口73间的管路可选择性的设置有一阀门，以控制热水注入冷却塔7的时机或水量。

本实施例的节能浓缩系统的应用并无特殊限制，可依据改变浓缩槽5内所放置的待处理样品种类而定。举例来说，当浓缩槽5内的加热单元52的样品盘522中放置酸液时，本实施例的节能浓缩系统可做为一蒸酸系统，而样品瓶66所收集到的样品即为经纯化或浓缩过后的酸液。或者，当浓缩槽5内的加热单元52的样品盘522中放置污泥时，本实施例的节能浓缩系统可做为一污泥烘干系统，样品瓶66所收集到的样品为污泥样品中的液体，而残留于样品盘522中的为烘干后的污泥。因此，于本实施例的节能浓缩系统中，经处理后残留于浓缩槽5内的加热单元52的样品盘522的样品可为所需的样品，或者经处理后样品瓶66所收集到的样品为所需的样品。

实施例2

图2为本实施例的节能浓缩系统的示意图。本实施例的节能浓缩系统与实施例1的相似，除了下述不同点。

在本实施例中，节能浓缩系统并不具有如实施例1所示的热泵(如图1的热泵10)。此外，在本实施例中，热水槽2并不包括如实施例1所示的第三热水出口(如图1的第三热水出口24)，且冷却塔7也不包括如实施例1所示的第三热水入口(如图1的第三热水入口73)。

实施例3

图3为本实施例的节能浓缩系统的示意图。本实施例的节能浓缩系统与实施例2的相似，除了下述不同点。

在本实施例中，节能浓缩系统的浓缩槽5内的加热单元52为一盘管。其中，盘管的两端分别与浓缩槽5的第二混合水入口53及第二混合水出口54连接。因此，具有所需温度的热水可由混合槽4经过第一混合水出口43及第二混合水入口53通入浓缩槽5内的盘管式加热单元52中，循环后由浓缩槽5的第二混合水出口54流出，并通过混合槽4的第一混合水入口44而回到混合槽4中。

此外，在本实施例中，浓缩槽5可还包括一样品注入口56及一样品排出口57，一待处理样品可通过样品注入口56注入至浓缩槽5中，而经处理后的浓缩槽5内的样品，则可通过样品排出口57排至浓缩槽5外。在本公开的其他实施例中，浓缩槽5可仅设有样品注入口56而不设有样品排出口57，此时，待处理样品的注入及经处理后的样品的排出均可通过样品注入口56达成。

在本实施例中，待处理样品优选为液态样品。

如前所述，本公开的节能浓缩系统结合化工热力学、机械流体力学及航空涡轮发动机原理的综合运用，并利用双氧水(特别是，双氧水废液)作为能源之一。双氧水反应所产生的高压蒸气可用于发电上，而所产生的热水可用于样品处理上所需的温度调配。因此，本公开的节能浓缩系统可提供系统组件所需的电力，而达到节约能源及降低成本的目的。

Claims (6)

1.一种节能浓缩系统，包括：

一双氧水储存槽，包括一液体出口及一气体出口；

一热水槽，包括一第一热水入口及一第一热水出口，其中该第一热水入口与该双氧水储存槽的该液体出口连接；

一冷水槽，包括一第一冷水入口、一第一冷水出口及一第二冷水出口；

一混合槽，包括一第二热水入口、一第二冷水入口、一第一混合水出口及一第一混合水入口，其中该第二热水入口与该热水槽的该第一热水出口连接，而该第二冷水入口与该冷水槽的该第一冷水出口连接；

一浓缩槽，具有一容置空间，其中一待处理样品及一加热单元设置于该容置空间中，该加热单元加热该待处理样品，该浓缩槽包括一第二混合水入口及一第二混合水出口，该第二混合水入口与该混合槽的该第一混合水出口连接，该第二混合水出口与该混合槽的该第一混合水出口连接，且该加热单元与该第二混合水入口及该第二混合水出口连接；

一冷凝单元，具有一冷却空间及一样品出口，其中该冷却空间与该容置空间连通，一冷凝管设置于该冷却空间中且对应该样品出口设置，该冷凝管具有一第三冷水入口及一第三冷水出口，该第三冷水入口与该冷水槽的该第二冷水出口连接；

一冷却塔，包括一第四冷水入口及一第四冷水出口，其中该第四冷水入口与该冷凝管的该第三冷水出口连接，而该第四冷水出口与该冷水槽的该第一冷水入口连接；

一发电单元，与该气体出口连接且与该冷却塔电性连接；

一真空泵，与该发电单元电性连接，且该真空泵与该浓缩槽连接；以及

一样品排出管，其中该样品排出管为一存水弯，且该样品排出管与该样品出口连接；

其中由该双氧水储存槽的该气体出口排出的高压蒸气驱动该发电单元，以供应该冷却塔及该真空泵的电力。

2.如权利要求1所述的节能浓缩系统，还包括一温度检测单元，设于该混合槽的该第一混合水出口处。

3.如权利要求1所述的节能浓缩系统，还包括一热泵，其中该热泵包括一第二热水出口与一第五冷水出口，该第二热水出口与该热水槽的一第二热水入口连接，而该第五冷水出口与该冷水槽的一第五冷水入口连接。

4.如权利要求1所述的节能浓缩系统，其中该热水槽还包括一第三热水出口，该冷却塔还包括一第三热水入口，且该第三热水出口与该第三热水入口连接。

5.如权利要求1所述的节能浓缩系统，其中该加热单元包括一加热盘及一样品盘，该样品盘设于该加热盘上，该待处理样品设置于该样品盘中，且该加热单元的该加热盘与该第二混合水入口及该第二混合水出口连接。

6.如权利要求1所述的节能浓缩系统，其中该加热单元为一盘管，且该盘管的两端分别与该第二混合水入口及该第二混合水出口连接。

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