CN201648028U - 低温蒸发系统 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种低温蒸发系统,包括:保温水箱、与保温水箱连通的高温热泵、与高温热泵连通的蒸发室、两端分别与蒸发室连通的第一高温管道泵、通过一气液分离器与蒸发室相连通的冷凝室、及分别与冷凝室连通的真空泵及水箱,所述保温水箱与高温热泵之间通过一第二高温管道泵连通,蒸发室一侧引出一出气管与保温水箱相连通,冷凝室与水箱之间通过一水泵连通,该冷凝室一侧还引出一冷凝管与水箱相连通。本实用新型低温蒸发系统,其用于处理各行各业生产时产生的高浓度的废液,在蒸发一定溶剂的同时回收有用的具有一定浓度的溶质,把其再重新投入到生产中,实现高浓度废液达到“零”排放。

Description

低温蒸发系统
技术领域
[0001] 本实用新型涉及一种蒸发系统,尤其涉及一种用于处理高浓度废液的低温蒸发系 统。
背景技术
[0002] 现各企事业单位在处理浓废液的方法主要有两种,第一:先稀释、再专门处理、最 后常规处理;第二 :外包处理,把高浓度废液外包给有资质的专门处理浓废液的企业,通常 是采用焚烧的办法来处理。第一种“先稀释、再专门处理、最后常规处理”的方法,其缺陷在 于,1、稀释必须增加新水量;2、达标排放除了处理工艺、工序较复杂、周期偏长外,还需购买 大量的药剂,甚至是大投资仍达不到预期效果。第二种外包处理方法的缺陷在于,1、外包给 企业处理需花费大量的资金;2、花钱买的资源没有得到循环利用。
[0003] 进一步地,在传统的蒸发系统中,蒸发技术分为两种,其一为常态蒸发,即利用加 热丝在常温常压对溶液进行蒸发,就如家里烧开水一样,该种技术的缺点在于:1、加热丝的 热转换效率低(93%左右);2、蒸发出来的蒸汽没有循环利用,导致蒸发成本高昂。另一种 蒸发技术为多效蒸发,即利用溶液在不同压力下有不同沸点的物理属性,把高压力下的蒸 发出来的蒸汽作为下一低压状态下溶液的热源,依此类推实现蒸汽的多次利用,该种技术 的缺点在于:1、设备制造麻烦且昂贵;2、维修保养不方便。
[0004] 由于现有的“高浓度废液处理方法”,其停留在传统的技术层面,采用的是化学、物 理、生物等方法相结合,为达标排放购买处理药剂付出高昂的代价(比如处理含磷废水); 此外,不管是达标排放还是焚烧处理,溶液中大量有用的溶质(资源)都白白的浪费掉了, 这样既损害了企业的利益,又不符合资源的重复利用,之所以产生上述问题的原因在于不 了解市场上出现的高浓度废液处理的新方法新技术、及缺乏对高浓度废液处理资金的监 管,对高成本处理高浓度废液习以为常,因此有必要提出一种新的处理高浓度废液的方法, 以解决现有高浓度废液处理方法中所不可避免的缺陷。
实用新型内容
[0005] 本实用新型的目的在于,提供一种低温蒸发系统,其用于处理各行各业生产时产 生的高浓度的废液,在蒸发一定溶剂的同时回收有用的具有一定浓度的溶质,把其再重新 投入到生产中,实现高浓度废液达到“零”排放。
[0006] 为实现上述目的,本实用新型的低温蒸发系统包括:保温水箱、与保温水箱连通 的高温热泵、与高温热泵连通的蒸发室、两端分别与蒸发室连通的第一高温管道泵、通过一 气液分离器与蒸发室相连通的冷凝室、及分别与冷凝室连通的真空泵及水箱,所述保温水 箱与高温热泵之间通过一第二高温管道泵连通,蒸发室一侧引出一出气管与保温水箱相连 通,冷凝室与水箱之间通过一水泵连通,该冷凝室一侧还引出一冷凝管与水箱相连通。
[0007] 所述蒸发室一侧壁上设有一进气口,另一侧壁上设有出气口,蒸发室通过该出气 口利用出气管与保温水箱连通,高温热泵通过该进气口与蒸发室连通。[0008] 所述蒸发室内底部设有一温度计及加热器,该加热器为加热丝,蒸发室内顶部设 有数个喷嘴,该数个喷嘴之间的安装角度相互错开。
[0009] 所述蒸发室内顶部固定设有网管,数个喷嘴安装于该网管上,溶液通过该网管流 入蒸发室,进而通过喷嘴进行喷射。
[0010] 所述网管为圆形、方形、网状、或锥形,该网管通过焊接、或螺纹连接的方式固定于 蒸发室内。
[0011 ] 所述数个喷嘴安装于网管上,该数个喷嘴在水平方向上往下相互错开5度以避免 喷射面的干涉,该喷嘴喷射出的溶液呈线状、面状、或雾状形态。
[0012] 所述蒸发室、第一高温管道泵、及喷嘴之间相互连通。
[0013] 所述蒸发室底部设有一出液口,顶部与网管导通设有一进液口,第一高温管道泵 一端与该出液口连通,另一端与该进液口连通。
[0014] 所述蒸发室顶部上方设有一排气管,冷凝室顶部上方设有一导气管,气液分离器 两端分别通过该排气管及导气管连通蒸发室与冷凝室。
[0015] 所述冷凝室底部设有一冷凝水收集部;真空泵为水环式真空泵,其一端与冷凝室 连通,另一端外接导入自来水。
[0016] 本实用新型的有益效果:本实用新型提供的低温蒸发系统,其采用高温热泵作为 热源,结合真空泵抽取蒸发室中的蒸汽,使蒸发室处于一定真空的状态,使溶液的沸点大幅 下降(约在45°C ),在低温下实现了溶液的蒸发;由于在低温下蒸发,溶液基本上不会发生 化学反应而变化,为回收循环利用提供了便利(特别是高浓度的电镀清洗液);此外,为了 加速蒸发,在蒸发室内增设数个喷嘴,采用水泵将蒸发溶液经喷嘴循环,在不同喷嘴的作用 下,溶液呈不同的形状,可以是线状、面状、也可以是雾状等等;同时,依据不同的溶液特性 喷嘴喷射溶液以不同的形态出现,并可以根据蒸发量的多少选择不同的孔径的喷嘴,根据 溶液的不同腐蚀性选择不同的材质,大大的增加了溶液的表面积,使溶液更容易蒸发,其较 传统没有安装喷嘴的蒸发器,蒸发量多出3〜5%左右。
[0017] 为了能更进一步了解本实用新型的特征以及技术内容,请参阅以下有关本实用新 型的详细说明与附图,然而所附图式仅提供参考与说明用,并非用来对本实用新型加以限 制。
附图说明
[0018] 下面结合附图,通过对本实用新型的具体实施方式详细描述,将使本实用新型的 技术方案及其它有益效果显而易见。
[0019] 图1为本实用新型低温蒸发系统一实施例的系统示意图;
[0020] 图2为本实用新型低温蒸发系统中蒸发室一实施例的结构示意图;
[0021] 图3为本实用新型蒸发室中喷嘴与网管一安装实施例的俯视图;
[0022] 图4为图3中喷嘴与网管的侧视图;
[0023] 图5为本实用新型中喷嘴与网管另一实施例的安装示意图。
具体实施方式
[0024] 为更进一步阐述本实用新型所采取的技术手段及其效果,以下结合本实用新型的优选实施例及其附图进行详细描述。
[0025] 如图1所示,本实用新型提供一种低温蒸发系统,其包括:保温水箱1、与保温水箱 1连通的高温热泵2、与高温热泵2连通的蒸发室3、两端分别与蒸发室3连通的第一高温管 道泵11、通过气液分离器4与蒸发室3相连通的冷凝室5、及分别与冷凝室5连通的真空泵 6及水箱7。该保温水箱1用于防止水的热能在加热的过程中散热,高温水泵2用来给保温 水箱1内的水制热,蒸发室3同保温水箱1的水热交换后,对其进行沸腾蒸发,第一高温管 道泵11用来提供水循环的动力,气液分离器4把从蒸发室3排出的蒸汽中含的液体给拦截 出来,冷凝室5用于冷凝蒸汽并收集冷凝水,真空泵6通过其抽取蒸发室的蒸汽达到一定的 真空度,制造蒸发室内的真空度。
[0026] 其中,保温水箱1与高温热泵2之间通过一第二高温管道泵22连通,该高温热泵 2最显著的特性是节能,通常在出水温度55-60°C时能效比(COP :能量与热量之间的转换比 率,简称能效比)值高达4.3,即1度电可产生4. 3度电的热能,因此本实用新型以高温热泵 2产热做热源大大的节约了电能,相当四效蒸发,且设备成本大大降低,占地面积减少、日常 维护保养简单。
[0027] 蒸发室3 —侧引出一出气管30与保温水箱1相连通,在蒸发室3 —侧壁上还设有 一进气31,另一侧壁上设有出气口 32,蒸发室3通过该出气口 32利用出气管30与保温水 箱1连通,高温热泵2通过该进气口 31与蒸发室3连通。进一步地,该蒸发室3内底部设 有一温度计33及加热器34,该加热器34为一加热丝,蒸发室3内顶部设有数个喷嘴35,该 数个喷嘴35之间的安装角度相互错开。该蒸发室3、第一高温管道泵11、及喷嘴35之间相 互连通,从而使得蒸发室3内的溶液可以循环。如图2所示,在本实用新型实施例中,蒸发 室3内顶部固定设有网管36,数个喷嘴35安装于该网管36上,溶液通过该网管36流入蒸 发室3,进而通过喷嘴35进行喷射。进一步地,在蒸发室3底部设有一出液口 37,顶部与网 管36导通设有一进液口 38,第一高温管道泵11 一端与该出液口 37连通,另一端与该进液 口 38连通。此外,该蒸发室3顶部上方还设有一排气管39,蒸发室3通过该排气管39与一 气液分离器4相连,进而将蒸汽中含的液体给拦截出来。
[0028] 本实用新型采用可以变频调节出水压力的第一高温管道泵11、及第二高温管道泵 22以使溶液能够实现循环的效果,该第一、二高温管道泵11、22可根据流量、压力、温度、耐 腐蚀性等诸多因素选择适合的水泵。特别地,本实用新型的网管36可为圆形、方形、网状、 或锥形等等,该网管36可通过焊接、或螺纹连接的方式固定于蒸发室3内。如图3、4所示, 即为本实用新型喷嘴35与网管36 —安装实施例的示意图,在该实施例中,该网管36采用 方形网状结构,其上分别均勻设有数个喷嘴35,通过该喷嘴35将溶液喷射成不同的形状以 增大溶液的表面积,从而增大溶液蒸发挥发的属性。作为本实用新型的另一种选择性实施 例(图5所示),所述网管36’为圆形,数个喷嘴35’均勻安装于网管36’上。作为本实用 新型的一种优选实施例,数个喷嘴可以在水平方向上往下相互错开5度安装,以避免喷射 面的干涉,该喷嘴的类型多种多样,对于本实用新型来说,最主要的是选择喷嘴喷射出来的 形状、速度,因此可选用流量、压力参数可控的喷嘴。对于不同的蒸发溶液,还可以选用不同 的喷嘴,在不同喷嘴的作用下,溶液呈不同的形状,其可以是线状、面状、或雾状形态,依据 不同的溶液特性,喷嘴喷射溶液以不同的形态出现。同时,还可以根据蒸发量的多少选择不 同的喷嘴孔径,根据溶液的不同腐蚀性选择不同的喷嘴材质。最后,经喷嘴喷射出来的溶液,大大的增加了溶液的表面积,使溶液更容易蒸发经实验证明:具有喷嘴的蒸发装置比没 有安装喷嘴的传统蒸发器,其蒸发量多出3〜5%左右,以此来计算若一天蒸发1吨溶液,假 设用电0.8元/度,(大概570元/吨);那么一年(算300天)应节约:570X300X(3〜 5% ) = 5130 〜8550 元。
[0029] 进一步地,在冷凝室5的顶部设有一导气管52,气液分离器4两端分别通过排气管 39及导气管52连通蒸发室3与冷凝室5。该冷凝室5与水箱7之间通过一水泵53连通,该 冷凝室5 —侧还引出一冷凝管54与水箱7相连通。本实用新型在冷凝室5的底部设有一 冷凝水收集部55,通过该冷凝水收集部55获取系统所收集的冷凝水,该冷凝水可以是待蒸 发的浓废液,在冷凝蒸汽的同时给需要蒸发的浓废液提升了温度,做到了蒸汽的循环利用, 待浓废液浓缩倒一定的浓度,及时由冷凝水收集部55排出进行收集。特别低,本实用新型 采用的真空泵6为水环式真空泵,其一端与冷凝室5连通,另一端外接导入自来水。
[0030] 本实用新型的低温蒸发系统在工作过程中,保温水箱1内的水经高温热泵2循环 加热,再跟蒸发室3要蒸发的浓废液间接换热,使浓废液温度升至设定的蒸发温度;然后开 启真空泵6,抽取蒸发室3的空气、蒸汽至一定的真空度,使浓废液在低温沸腾;给气泡发生 源的加热器34,即加热丝通电,高温加热丝上不停的产生气泡,带走大量的蒸汽;开启第一 高温管道泵11,浓废液经数个喷嘴35循环,经喷嘴35雾化大大加速浓废液的蒸发;进一步 地,蒸汽经气液分离器4去除蒸汽夹杂的液体,然后流进冷凝室5,蒸汽跟冷凝的水间接换 热,冷凝成冷凝水收集在冷凝室5下方的冷凝水收集部55处;当浓废液浓缩到一定的浓度 (由液位控制)及时排出。
[0031] 在上述工作过程中,可按其各部分的不同作用将该低温蒸发系统划分为热量提供 部分、蒸发部分、及冷凝抽真空部分。在热量提供部分中,高温热泵2给保温水箱1里面的 水循环加热,保温水箱1的热水进入蒸发室3与要蒸发的浓废液作间接换热,以提升浓废液 的温度;而经过换热后温度降低的保温水箱1里面的水在第二高温管道泵22的作用下,又 进入高温热泵2跟冷媒换热,提升温度后再进入保温水箱1。如此即形成了保温水箱1里面 的水跟蒸发室2内浓废液的间接换热(放出热量的过程),进入高温热泵2换热(吸收冷媒 热量的过程),如此循环不断的给蒸发室3内的浓废液补充热量(补充因浓废液蒸发带走的 热量)。在蒸发部分中,不断得到热量补充的浓废液在第一高温管道泵11作用下,经过安 装在蒸发室3的喷嘴35形成在蒸发室3的内循环,由于喷嘴35的作用浓废液成雾状,大大 的提高了溶液的蒸发面积,蒸汽从雾状的小水滴上不断挥发出来;与此同时,安装在蒸发室 3底部的小功率加热丝通电,由于加热丝表面温度远高于浓废液的温度,在其上面很容易形 成蒸汽气泡,蒸汽气泡在上升的过程中不断的从浓废液中吸收热量长大成大气泡并带走更 多的蒸汽,这两部分蒸汽不断的从蒸发室3流进冷凝室5。在冷凝抽真空部分中,首先水环 式真空泵工作,不断的抽取冷凝室5、蒸发室3内的空气以及蒸发时产生的蒸汽,使蒸发室3 保持在一定的真空度(通常使浓废液在蒸发室3内45°C左右沸腾;蒸汽在压力差(冷凝室 5内的真空度高于蒸发室3内的真空度)的作用下,快速流入冷凝室5内,这样保证了蒸发 室3内的蒸汽密度在较低的水平有利于溶液的快速蒸发;进入冷凝室5内的蒸汽流进换热 管,跟经水泵53的冷却水进行间接换热,汽液换热,蒸汽快速被冷凝成水沿着换热的管道 内壁流入冷凝室5底部的冷凝水收集部55 ;而作为冷却的媒介可以是“浓废液”(利用蒸汽 的热量来预热)、也可以是水等等。经过上述热量提供部分、蒸发部分、及冷凝抽真空部分的
6循环工作,蒸发室3内的浓废液不断被蒸发,至一定的浓度后回收蒸发室3的浓液,实现资 源的循环利用。
[0032] 对比传统技术采用的常温常压蒸发系统,由于加热丝的效率在93%左 右,不考虑蒸发过程中的热量散失(辐射与对流),蒸发一吨水需要的电能约为: 2500X1000+(3600X93%) = 746度。而本实用新型提供的低温蒸发系统,其蒸发一吨水 需要的电能约为:2500+(3600X93% )+2.5 = 298度,假设用电0. 8元/度,每天的蒸发 量为0. 5吨,则每年节约:0. 8X (746-298) X365X0. 5 = 65408元。同时,由于本实用新型 采用高温热泵做加热源蒸发,经实验证明,其COP值可达2. 5,水从常温25°C转化为蒸汽吸 收的热量大概为2500千焦,一度电转化能量3600千焦,对应多效蒸发器,同样蒸发量的低 温蒸发系统的设备费用大约是其3/5。此外,高温热泵在工作时除了制热外同时还制相同能 量的冷,利用管道直接把冷量供给需要制冷的场所,还可以节约空调的费用。
[0033] 综上所述,本实用新型提供的低温蒸发系统,其采用高温热泵作为热源,结合真 空泵抽取蒸发室中的蒸汽,使蒸发室处于一定真空的状态,使溶液的沸点大幅下降(约在 45°C ),在低温下实现了溶液的蒸发;由于在低温下蒸发,溶液基本上不会发生化学反应而 变化,为回收循环利用提供了便利(特别是高浓度的电镀清洗液);此外,为了加速蒸发,在 蒸发室内增设数个喷嘴,采用水泵将蒸发溶液经喷嘴循环,在不同喷嘴的作用下,溶液呈不 同的形状,可以是线状、面状、也可以是雾状等等;同时,依据不同的溶液特性喷嘴喷射溶液 以不同的形态出现,并可以根据蒸发量的多少选择不同的孔径的喷嘴,根据溶液的不同腐 蚀性选择不同的材质,大大的增加了溶液的表面积,使溶液更容易蒸发,其较传统没有安装 喷嘴的蒸发器,蒸发量多出3〜5%左右。
[0034] 以上所述,对于本领域的普通技术人员来说,可以根据本实用新型的技术方案和 技术构思作出其他各种相应的改变和变形,而所有这些改变和变形都应属于本实用新型后 附的权利要求的保护范围。

Claims (10)

  1. 一种低温蒸发系统,其特征在于,包括保温水箱、与保温水箱连通的高温热泵、与高温热泵连通的蒸发室、两端分别与蒸发室连通的第一高温管道泵、通过一气液分离器与蒸发室相连通的冷凝室、及分别与冷凝室连通的真空泵及水箱,所述保温水箱与高温热泵之间通过一第二高温管道泵连通,蒸发室一侧引出一出气管与保温水箱相连通,冷凝室与水箱之间通过一水泵连通,该冷凝室一侧还引出一冷凝管与水箱相连通。
  2. 2.如权利要求1所述的低温蒸发系统,其特征在于,所述蒸发室一侧壁上设有一进气 口,另一侧壁上设有出气口,蒸发室通过该出气口利用出气管与保温水箱连通,高温热泵通 过该进气口与蒸发室连通。
  3. 3.如权利要求1所述的低温蒸发系统,其特征在于,所述蒸发室内底部设有一温度计 及加热器,该加热器为加热丝,蒸发室内顶部设有数个喷嘴,该数个喷嘴之间的安装角度相 互错开。
  4. 4.如权利要求3所述的低温蒸发系统,其特征在于,所述蒸发室内顶部固定设有网管, 数个喷嘴安装于该网管上,溶液通过该网管流入蒸发室,进而通过喷嘴进行喷射。
  5. 5.如权利要求4所述的低温蒸发系统,其特征在于,所述网管为圆形、方形、网状、或锥 形,该网管通过焊接、或螺纹连接的方式固定于蒸发室内。
  6. 6.如权利要求4所述的低温蒸发系统,其特征在于,所述数个喷嘴安装于网管上,该 数个喷嘴在水平方向上往下相互错开5度以避免喷射面的干涉,该喷嘴喷射出的溶液呈线 状、面状、或雾状形态。
  7. 7.如权利要求4所述的低温蒸发系统,其特征在于,所述蒸发室、第一高温管道泵、及 喷嘴之间相互连通。
  8. 8.如权利要求4所述的低温蒸发系统,其特征在于,所述蒸发室底部设有一出液口,顶 部与网管导通设有一进液口,第一高温管道泵一端与该出液口连通,另一端与该进液口连ο
  9. 9.如权利要求1所述的低温蒸发系统,其特征在于,所述蒸发室顶部上方设有一排气 管,冷凝室顶部上方设有一导气管,气液分离器两端分别通过该排气管及导气管连通蒸发 室与冷凝室。
  10. 10.如权利要求1所述的低温蒸发系统,其特征在于,所述冷凝室底部设有一冷凝水收 集部;真空泵为水环式真空泵,其一端与冷凝室连通,另一端外接导入自来水。
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