CN113666391A - 一种利用高温盐颗粒强化盐雾脱水的装置及工作方法 - Google Patents

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Abstract

一种利用高温盐颗粒强化盐雾脱水的装置及工作方法，该装置由脱盐腔体、送风段、盐水喷射部和气力送料段组成。脱盐腔体包括脱盐腔和集料斗；送风段包括主送风机、送风管、送风加热器、转接段和整流栅格；水喷射部包括喷嘴和高压盐水储罐；气力送料段包括辅送风机、混合管、加热器、盐斗、粉体加热器和送料嘴。本发明能利用高温盐颗粒作为晶核强化盐雾蒸发，使盐雾快速结晶并回收，实现更快、更高效的盐‑水分离。

Description

一种利用高温盐颗粒强化盐雾脱水的装置及工作方法
技术领域
本发明涉及盐雾脱水技术领域，具体涉及一种利用高温盐颗粒强化盐雾脱水的装置及工作方法。
背景技术
在制盐工业、海水淡化、污水处理等领域中，大部分过程最终可转化为浓盐溶液的脱水问题。浓盐溶液的脱水过程，本质上是追求溶质与溶剂的高效分离。
工业上广泛应用的盐溶液脱水方法一般为热脱盐法，即通过向溶液输入热量，使溶剂发生蒸发、获得溶质。主要可分为导热加热法和对流加热法。导热加热法使用加热面加热盐雾或盐溶液，使溶剂蒸发、析出溶质；然而，该方法往往会使加热器表面结晶，出现板结，因此需要周期性地移除产物。对流加热法使用过热空气，在与盐雾的掺混流动中换热并将溶剂吸收，得到盐微粒。然而，由于空气的比热小且导热性较差，且盐雾亦处于运动中，故该过程所需时间较长，设备体积较大。
发明内容
为了克服上述现有技术存在的问题，本发明提出一种利用高温盐颗粒强化盐雾脱水的装置及工作方法，通过该装置能够使盐雾快速结晶并直接形成较大盐颗粒，实现更快、更高效的脱水。
为了达到上述目的，本发明采取的技术方案如下：
一种利用高温盐颗粒强化盐雾脱水的装置，该装置由脱盐腔体、送风段、盐水喷射部和气力送料段组成；
所述脱盐腔体包括脱盐腔3和集料斗4，其中脱盐腔3水平放置，出口暴露于大气或者与后处理部分相连；集料斗4通过脱盐腔3底部的开口与脱盐腔3连接；
所述送风段包括主送风机8、送风管10、送风加热器9、转接段6和整流栅格7；其中主送风机8的出口与送风管10的入口相连；送风管10内部设置送风加热器9，送风管10的出口与转接段6的入口相连；转接段6的出口与脱盐腔3的入口相连，转接段6尾部内设置整流栅格7；
所述盐水喷射部包括喷嘴1和高压盐水储罐2，喷嘴1位于脱盐腔3内，轴向布置、朝向下游，并通过一条穿过脱盐腔3壁面的柔管与外部的高压盐水储罐2相连；
所述气力送料段包括辅送风机11、混合管13、加热器12、盐斗14、粉体加热器15和送料嘴16，其中辅送风机11的出口与混合管13进气口相连；混合管13进气段内置加热器12；盐斗14内置粉体加热器15，盐斗14出口与混合管13进盐口相连，混合管13的出口与送料嘴16相连；送料嘴16穿过脱盐腔3的壁面，朝向下方，位于喷嘴1的下游。
集料斗4的底部开有取料口5。
盐斗14内盛放的盐颗粒平均粒径为适合脱水过程的粒径。
送料嘴16的数量大于等于1。
在脱盐过程进行前，送风加热器9、加热器12和粉体加热器15被设定到所需功率，以使整流栅格7处、混合管13出口处和盐斗14内的盐颗粒温度达到适合脱水过程的温度。
在脱盐过程进行前，主送风机8、辅送风机11被设定到所需功率，以使整流栅格7处、送料嘴16处的空气流量适用于脱水过程。
所述的一种利用高温盐颗粒强化盐雾脱水的装置的工作方法，包括以下步骤：
步骤1、将浓缩后的盐水存放于高压盐水储罐2中；将用于提供晶核的盐颗粒存放至盐斗14中；
步骤2、启动主送风机8和辅送风机11，启动加热器12和送风加热器9；待温度、气流量稳定至设定值；
步骤3、启动盐水喷射部、打开盐斗14出口，控制盐颗粒下落速率；此时喷嘴1喷出的浓盐水雾在运动至送料嘴16送出的高温盐颗粒-热空气混合物附近时快速受热蒸发，盐雾以高温盐颗粒为晶核脱水结晶、生长，直到在重力和空气推动作用下，落入集料斗4；
步骤4、从集料斗4的取料口5中定时收集产物，产物进一步研磨处理返回盐斗14中循环使用；脱水的盐雾循环使用；完成所有步骤。
和现有技术相比较，本发明具备如下优点：
本发明将盐溶液通过喷射分散成盐雾，增大比表面积，更利于蒸发结晶。使用热空气吹送的高温盐颗粒，为盐雾的脱水结晶提供晶核和热量，并在重力作用下得以收集。与传统的各种热分离方式相比，可以连续作业、提高产物生成速率、产物便于收集，并减小设备占用空间、节约材料。
附图说明
图1为本发明方法示意图。
具体实施方式
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。
如图1所示，本发明一种利用高温盐颗粒强化盐雾脱水的装置，该装置由脱盐腔体、送风段、盐水喷射部和气力送料段组成；所述脱盐腔体包括脱盐腔3和集料斗4，其中脱盐腔3水平放置，出口暴露于大气或者与后处理部分相连；集料斗4通过脱盐腔3底部的开口与脱盐腔3连接；所述送风段包括主送风机8、送风管10、送风加热器9、转接段6和整流栅格7；其中主送风机8的出口与送风管10的入口相连；送风管10内部设置送风加热器9，送风管10的出口与转接段6的入口相连；转接段6的出口与脱盐腔3的入口相连，转接段6尾部内设置整流栅格7；所述盐水喷射部包括喷嘴1和高压盐水储罐2，喷嘴1位于脱盐腔3内，轴向布置、朝向下游，并通过一条穿过脱盐腔3壁面的柔管与外部的高压盐水储罐2相连；所述气力送料段包括辅送风机11、混合管13、加热器12、盐斗14、粉体加热器15和送料嘴16，其中辅送风机11的出口与混合管13进气口相连；混合管13进气段内置加热器12；盐斗14内置粉体加热器15，盐斗14出口与混合管13进盐口相连，混合管13的出口与送料嘴16相连；送料嘴16穿过脱盐腔3的壁面，朝向下方，位于喷嘴1的下游。
如图1所示，进行脱盐时，首先将浓缩后的盐水存放于高压盐水储罐2中；将盐斗14出口关闭，放入盐颗粒；启动主送风机8和辅送风机11，启动送风加热器9、加热器12和粉体加热器15；待温度、气流量稳定至设定值后，打开盐斗14出口，控制盐颗粒下落速率。此时喷嘴1喷出的浓盐水雾在运动至送料嘴16送出的高温盐颗粒-热空气混合物附近时快速受热蒸发，以高温盐颗粒为晶核生长至一定尺寸，并在重力和空气推动下落至集料斗4中。从集料斗4底部的取料口5中定时收集产物，可以实现高效、快速的盐水分离。取得的产物经研磨处理后可再次添加至盐斗14中，实现物料循环。
实施例一：氯化钠(NaCl)溶液的快速脱盐：
(1)将氯化钠溶液浓缩至常压、室温下的饱和浓度附近(约为26.4％)，储存于高压盐水储罐2中。关闭盐斗14出口，在盐斗14中盛放平均粒径0.5mm的氯化钠颗粒3.0kg。
(2)启动主送风机8，流量设定至0.5m3·s-1；启动辅送风机11，流量设定至0.25m3·s-1。开启送风加热器9、加热器12、粉体加热器15，运行10min，使得整流栅格7处的温度保持40℃、混合管13出口处温度保持90℃、盐斗14内的盐颗粒温度保持150℃。
(3)将盐斗14出口开启，使其中氯化钠颗粒以100g·min-1的速率下落；启动喷嘴1，使浓盐水以15g·s-1的流量喷出形成盐雾。盐雾与热空气输送的高温盐颗粒掺混并失去水分，以盐颗粒为晶核生长，落入集料斗4中。
(4)每隔1小时，打开集料斗4底部的取料口5，完成固体盐颗粒的回收，取出部分盐颗粒，研磨至平均粒径0.5mm后，再次返回到盐斗14中。未脱水的盐雾可重新回收再利用。
实施例二：硫酸钠(Na2SO4)溶液的快速脱盐：
(1)将硫酸钠溶液浓缩至常压、40℃下的饱和浓度(约为32.7％)，并储存于高压盐水储罐2中，保持40℃。关闭盐斗14出口，在盐斗14中盛放平均粒径1.0mm的硫酸钠颗粒3.0kg。
(2)启动主送风机8，流量设定至0.8m3·s-1；启动辅送风机11，流量设定至2.0m3·s-1。开启送风加热器9、加热器12、粉体加热器15，运行10min，使得整流栅格7处的温度保持50℃、混合管13出口处温度保持110℃、盐斗14内的硫酸钠颗粒温度保持180℃。
(3)将盐斗14出口开启，使其中硫酸钠颗粒以100g·min-1的速率下落；启动喷嘴1，使硫酸钠水溶液水以12g·s-1的流量喷出形成盐雾。盐雾与热空气输送的高温硫酸钠颗粒掺混并失去水分，以硫酸钠颗粒为晶核生长，落入集料斗4中。
(4)每隔1小时，打开集料斗4底部的取料口5，完成硫酸钠颗粒的回收，取出部分硫酸钠颗粒，研磨至平均粒径1.0mm后，再次返回到盐斗14中。未脱水的盐雾可重新回收再利用。

Claims (7)

1.一种利用高温盐颗粒强化盐雾脱水的装置，其特征在于：所述装置由脱盐腔体、送风段、盐水喷射部和气力送料段组成；
所述脱盐腔体包括脱盐腔(3)和集料斗(4)，其中脱盐腔(3)水平放置，出口暴露于大气或者与后处理部分相连；集料斗(4)通过脱盐腔(3)底部的开口与脱盐腔(3)连接；
所述送风段包括主送风机(8)、送风管(10)、送风加热器(9)、转接段(6)和整流栅格(7)；其中主送风机(8)的出口与送风管(10)的入口相连；送风管(10)内部设置送风加热器(9)，送风管(10)的出口与转接段(6)的入口相连；转接段(6)的出口与脱盐腔(3)的入口相连，转接段(6)尾部内设置整流栅格(7)；
所述盐水喷射部包括喷嘴(1)和高压盐水储罐(2)，喷嘴(1)位于脱盐腔(3)内，轴向布置、朝向下游，并通过一条穿过脱盐腔(3)壁面的柔管与外部的高压盐水储罐(2)相连；
所述气力送料段包括辅送风机(11)、混合管(13)、加热器(12)、盐斗(14)、粉体加热器(15)和送料嘴(16)，其中辅送风机(11)的出口与混合管(13)进气口相连；混合管(13)进气段内置加热器(12)；盐斗(14)内置粉体加热器(15)，盐斗(14)出口与混合管(13)进盐口相连，混合管(13)的出口与送料嘴(16)相连；送料嘴(16)穿过脱盐腔(3)的壁面，朝向下方，位于喷嘴(1)的下游。
2.根据权利要求1所述的一种利用高温盐颗粒强化盐雾脱水的装置，其特征在于：集料斗(4)的底部开有取料口(5)。
3.根据权利要求1所述的一种利用高温盐颗粒强化盐雾脱水的装置，其特征在于：盐斗(14)内盛放的盐颗粒平均粒径为适合脱水过程的粒径。
4.根据权利要求1所述的一种利用高温盐颗粒强化盐雾脱水的装置，其特征在于：送料嘴(16)的数量大于等于1。
5.根据权利要求1所述的一种利用高温盐颗粒强化盐雾脱水的装置，其特征在于：在脱盐过程进行前，送风加热器(9)、加热器(12)和粉体加热器(15)被设定到所需功率，以使整流栅格(7)处、混合管(13)出口处和盐斗(14)内的盐颗粒温度达到适合脱水过程的温度。
6.根据权利要求1所述的一种利用高温盐颗粒强化盐雾脱水的装置，其特征在于：在脱盐过程进行前，主送风机(8)、辅送风机(11)被设定到所需功率，以使整流栅格(7)处、送料嘴(16)处的空气流量适用于脱水过程。
7.权利要求1至6任一项所述的一种利用高温盐颗粒强化盐雾脱水的装置的工作方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1、将浓缩后的盐水存放于高压盐水储罐(2)中；将用于提供晶核的盐颗粒存放至盐斗(14)中；
步骤2、启动主送风机(8)和辅送风机(11)，启动加热器(12)和送风加热器(9)；待温度、气流量稳定至设定值；
步骤3、启动盐水喷射部、打开盐斗(14)出口，控制盐颗粒下落速率；此时喷嘴(1)喷出的浓盐水雾在运动至送料嘴(16)送出的高温盐颗粒-热空气混合物附近时快速受热蒸发，盐雾以高温盐颗粒为晶核脱水结晶、生长，直到在重力和空气推动作用下，落入集料斗(4)；
步骤4、从集料斗(4)的取料口(5)中定时收集产物，产物进一步研磨处理返回盐斗(14)中循环使用；脱水的盐雾循环使用；完成所有步骤。
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