CN202876379U - 用于蒸发红矾钠溶液的蒸发设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于蒸发红矾钠溶液的蒸发设备。为使蒸发设备在各种工况下都具有较高的能量效率并且在产出品中不含有芒硝。根据本实施用新的设备包括：冷料罐（1）、冷凝水罐（2）、蒸发罐（3）、主换热器（5）和空压机（6），其特征在于，所述蒸发设备包括蒸汽压缩路径和液料循环路径，在所述蒸汽压缩路径中蒸汽从所述蒸发罐（3）的蒸汽出口（32）流入所述空压机（6）、再经过所述主换热器（5）进入所述冷凝水罐（2），在所述液料循环路径中液料从所述蒸发罐（3）经所述主换热器（5）再进入所述蒸发罐，在所述主换热器（5）发生所述液料与经压缩的蒸汽间的热交换。

Description

用于蒸发红矾钠溶液的蒸发设备

技术领域

本实用新型涉及一种蒸发设备，特别是涉及一种用于蒸发红矾钠溶液的蒸汽机械再压缩式蒸发设备。

背景技术

蒸汽机械再压缩技术（Mechanical Vapor Recompression，MVR）是重新利用自身产生的二次蒸汽的能量，从而减少对外界能源的需求的一项节能技术。

中国实用新型专利CN201815126U公开了一种机械式蒸汽再压缩蒸发装置。其中排汽端与蒸发器的壳层中部连通，压缩机的进汽端与分离器的汽体输出端连通，分离器的液体输出端与蒸发器的下部连通，分离器的输入端与蒸发器的蒸发室连通。

中国实用新型专利CN202315334U公开了一种机械式蒸汽再压缩蒸发浓缩设备，其中，蒸汽压缩机、加热器、结晶分离器、卧式换热器、冷却反应釜均与PLC控制柜连接并均受之控制。

中国实用新型专利CN202199130U公开了一种机械式再压缩蒸发器，包括一蒸发器主体，蒸发器主体包括蒸发室、与蒸发室相连接的加热室，蒸发室二次蒸汽出口处设有一压缩机，蒸发室二次蒸汽出口连接压缩机的进入口，压缩机的出口连接加热室入口。

以上MVP蒸发设备都不能针对蒸发过程中的具体情况做出调整，所以在某些工况下热效率低、对换热器的要求高，并且在用于红矾钠溶液的蒸发时产品中经常含有芒硝。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是，提出一种用于蒸发红矾钠的蒸发设备，该蒸发设备在各种工况下都具有较高的能量效率并且在产出品中不含有芒硝。

根据本实用新型的用于蒸发红矾钠的蒸发设备包括：冷料罐、冷凝水罐、蒸发罐、主换热器和空压机，其特征在于，所述蒸发设备包括蒸汽压缩路径和液料循环路径，在所述蒸汽压缩路径中蒸汽从所述蒸发罐的蒸汽出口流入所述空压机、再经过所述主换热器进入所述冷凝水罐，在所述液料循环路径中液料从所述蒸发罐经所述主换热器再进入所述蒸发罐，在所述主换热器发生所述液料与经压缩的蒸汽间的热交换。由以上构造，提供了一种MVR式的蒸发设备，从而提高能量效率。

在一种优选实施方式中，蒸发设备还包括预换热器，在该预换热器中使即将被输入所述冷料罐的冷料与来自冷凝水罐的冷凝水进行热交换。通过使用预换热器，利用冷凝水的废热对原料进行预热，进一步提高了能量效率。

在一种优选实施方式中，所述蒸发设备还包括冷凝水补偿线路，该冷凝水补偿线路将所述冷凝水罐的冷凝水出口与所述蒸发罐的蒸汽出口相连接。优选地，在所述冷凝水补偿线路中设有第一阀、例如是针阀。冷凝水补偿线路的设置使蒸发设备能对蒸汽中水量不足而产生过饱和蒸汽的情况做出补偿，从而提高设备在整个蒸发过程中的效率。例如该第一阀设置成在主换热器中的液料的输入端与输出端温差过低的情况下被打开。

在一种优选实施方式中，所述蒸发设备还包括蒸汽补偿线路，该蒸汽补偿线路将所述冷凝水罐的蒸汽出口与所述蒸发罐的蒸汽入口相连接。优选地，在所述冷凝水补偿线路中设有第二阀、例如是针阀。蒸汽补偿线路实现了对蒸汽产生不足的情况的补偿，进一步提高了蒸发设备在整个蒸发过程中的效率。

在一种优选实施方式中，在连接所述蒸发罐与所述空压机的管路中设有一接口，经该接口能从该蒸发设备外输入鲜蒸汽。来自蒸发设备外部的蒸汽补偿同样提高了设备的适应性、进而提高了效率。

在一种优选实施方式中，所述冷料罐与所述冷凝水罐设置成彼此间导热接触、例如彼此焊接。

在一种优选实施方式中，所述空压机是罗茨空压机或多级离心空压机。

在一种优选实施方式中，所述主换热器和／或所述预换热器是板式换热器。

在一种优选实施方式中，所述第一阀和／或所述第二阀是针阀。

附图说明

图1是根据本实用新型的MVR蒸发设备的第一实施例的示意图。

图2是根据本实用新型的MVR蒸发设备的第二实施例的示意图。

图3是根据本实用新型的MVR蒸发设备的第三实施例的示意图。

图4是根据本实用新型的MVR蒸发设备的第四实施例的示意图。

具体实施方式

在图1-4中，带箭头的粗实线表示用于输送液料的管路，带箭头的细实线表示用于输送蒸汽或冷凝水的管路。

图1示出根据本实用新型的、用于蒸发红矾钠溶液的MVR蒸发设备的第一实施例。该蒸发设备包括冷料罐1、冷凝水罐2和蒸发罐3。原料、特别是稀红矾钠溶液13首先被输入冷料罐1。在泵11的作用下冷料被从冷料罐输送到蒸发罐3并在该蒸发罐3中进行蒸发。经蒸发而浓缩的产品经蒸发罐3的第一液料出口34输出。在蒸发过程中，稀红矾钠溶液是连续进入冷料罐的，高浓度的红矾钠溶液是连续排出的，所以这个蒸发过程是一个连续稳定的过程。

冷料罐1与冷凝水罐2设置成彼此间导热接触，例如彼此焊接在一起。

蒸发罐3的蒸汽出口32连接到一空压机6，例如罗茨空压机或多级式的离心空压机。该空压机6将来自蒸发罐3的低温蒸汽压缩，因而使之升温。经压缩的蒸汽被输入到主换热器5、例如板式换热器中，在主换热器5中经过热交换而降温的蒸汽部分地、甚至是全部变成冷凝水，经过热交换的冷凝水（也可能还有部分蒸汽）被输送回冷凝水罐2。这样，由蒸发罐蒸汽出口32、空压机6、主换热器5和冷凝水罐2形成了一蒸汽压缩路径。

蒸发罐3的第二液料出口33经泵12连接到主换热器5。因此，从蒸发罐3的第二液料出口33输出的液料在主换热器5中与经空压机6压缩过的压缩蒸汽进行热交换。从主换热器5输出的、经过了热交换的液料被再次输入蒸发罐3。由此、由蒸发罐3、泵12、主换热器12形成了液料循环路径。

由以上的蒸汽压缩路径和液料循环路径形成一种蒸汽机械再压缩式的蒸发设备。在该设备中，由于空压机6的作用使得蒸发罐中形成一定的真空度，由此，使得在蒸发罐中的液料的沸点降低，从而使液料更易于达到沸点而沸腾。即便是液料温度达不到沸点，该真空度也能促进液料的蒸发。另外，由于被压缩的蒸汽与循环液料在主换热器5中的热交换，不仅利用蒸汽的能量产生了上述的真空度，而且利用该能量使液料升温，从而进一步促进了其蒸发。

图2示出根据本实用新型的、用于蒸发红矾钠溶液的MVR蒸发设备的第二实施例。该实施例与第一实施例的相同之处在此不再赘述。第二实施例与第一实施例的不同之处仅在于，在冷料罐1的上游设有预换热器4、例如板式换热器。在该预换热器4中，即将被输入所述冷料罐1的冷料与来自冷凝水罐2的冷凝水进行热交换。通过该预换热器4，进一步利用了冷凝水的余热来预热冷料，从而提高了设备的能量效率。

在该实施例中，用于将冷凝水罐2中的冷凝水输送到预换热器4中的第三泵13可以在特定情况下被关闭，从而使压力被转化为蒸汽的内能。例如，当冷凝水罐中的液位过低时便将该第三泵关闭，从而避免罐中过多的蒸汽损坏该第三泵13。

图3示出根据本实用新型的、用于蒸发红矾钠溶液的MVR蒸发设备的第三实施例。该实施例与第二实施例的相同之处在此不再赘述。第三实施例与第二实施例的不同之处仅在于，设有冷凝水补偿线路201，该冷凝水补偿线路201将所述冷凝水罐2的冷凝水出口21与所述蒸发罐3的蒸汽出口32相连接。在此，借助第三泵13将冷凝水输送到蒸发罐的蒸汽出口。在该冷凝水补偿线路201中设有第一阀7。当蒸汽中水量不足而产生过饱和蒸汽时，会导致换热效率降低。在这种情况下，打开第一阀7并使冷凝水罐上端的废蒸汽进入蒸汽压缩路径，从而避免上述的效率降低的情况。

图4示出根据本实用新型的、用于蒸发红矾钠溶液的MVR蒸发设备的第四实施例。该实施例与第三实施例的相同之处在此不再赘述。第四实施例与第三实施例的不同之处在于，设有蒸汽补偿线路202，该蒸汽补偿线路202将所述冷凝水罐2的蒸汽出口与所述蒸发罐3的蒸汽入口31相连接。在该蒸汽补偿线路202中设有第二阀8。当蒸发罐3中蒸汽产生不足而导致换热效率降低时，打开第二阀8以向蒸发罐3中补入蒸汽。

通过设置冷凝水补偿线路201和蒸汽补偿线路202，提高了蒸发设备对不同的运行状态的适应性，从而提高了整个设备的能量效率。

也可以设想，在蒸发罐3的蒸汽出口32处输入来自蒸发设备外部的蒸汽，如图4所示。例如，在连接所述蒸发罐3与所述空压机6的管路中设有一接口10，经该接口10能从该蒸发设备外输入鲜蒸汽14。该接口可通过第三阀9来控制。例如在设备刚开机运行时，设备内的温度较低，这时可打开第三阀9补入鲜蒸汽14从而提高设备内部的温度。同样，当蒸发量大时，由于料液浓度很大所以能量需求升高，在这时打开阀9补入鲜蒸汽14从而补入能量。当然，这种蒸汽补充方式也可以用在前面三个实施方式中。

上述的第一阀7、第二阀8、第三阀9可设计成针阀，通过该针阀能控制补充蒸汽的速度，也可在冷凝水罐上方保压。这些阀以及其它设置在该蒸发设备中的阀都可以是自动控制的或者是被手动控制的。例如，第一阀7设计成自动控制的，该第一阀7在主换热器5中的液料的输入端与输出端温差过低时被打开。

根据本实用新型的蒸发设备可设计成全自动地，利用PLC（可编程逻辑控制器）来控制，在这种情况下管路上的控制阀门均为气动阀。当然，也可以设想手动控制的实施方式。

附图标记列表

1 冷料罐

2 冷凝水罐

3 蒸发罐

4 预换热器

5 主换热器

6 空压机

7 第一阀

8 第二阀

9 第三阀

10 接口

11 第一泵

12 第二泵

13 第三泵

14 鲜蒸汽

15 最终产品

21 冷凝水罐的冷凝水出口

22 冷凝水罐的蒸汽出口

23 冷凝水罐的蒸汽入口

31 蒸发罐的蒸汽入口

32 蒸发罐的蒸汽出口

33 蒸发罐的第二液料出口

34 蒸发罐的第一液料出口

201 冷凝水补偿线路

202 蒸汽补偿线路

Claims (14)

1.一种用于蒸发红矾钠溶液的蒸发设备，包括：冷料罐（1）、冷凝水罐（2）、蒸发罐（3）、主换热器（5）和空压机（6），其特征在于，所述蒸发设备包括蒸汽压缩路径和液料循环路径，在所述蒸汽压缩路径中蒸汽从所述蒸发罐（3）的蒸汽出口（32）流入所述空压机（6）、再经过所述主换热器（5）进入所述冷凝水罐（2），在所述液料循环路径中从所述蒸发罐（3）流出的液料经所述主换热器（5）再进入所述蒸发罐，在所述主换热器（5）中发生液料与经所述空压机（6）压缩的蒸汽间的热交换。

2.根据权利要求1所述的蒸发设备，其特征在于，所述蒸发设备还包括预换热器（4），在该预换热器（4）中使即将被输入所述冷料罐（1）的冷料与来自冷凝水罐（2）的冷凝水进行热交换。

3.根据权利要求2所述的蒸发设备，其特征在于，所述预换热器是板式换热器。

4.根据权利要求1或2所述的蒸发设备，其特征在于，所述蒸发设备还包括冷凝水补偿线路（201），该冷凝水补偿线路（201）将所述冷凝水罐（2）的冷凝水出口（21）与所述蒸发罐（3）的蒸汽出口（32）相连接。

5.根据权利要求4所述的蒸发设备，其特征在于，在所述冷凝水补偿线路（201）中设有第一阀（7）。

6.根据权利要求5所述的蒸发设备，其特征在于，所述第一阀（7）是针阀。

7.根据权利要求5所述的蒸发设备，其特征在于，所述第一阀（7）设置成在主换热器（5）中的液料的输入端与输出端温差过低的情况下被打开。

8.根据权利要求1或2所述的蒸发设备，其特征在于，所述蒸发设备还包括蒸汽补偿线路（202），该蒸汽补偿线路（202）将所述冷凝水罐（2）的蒸汽出口（22）与所述蒸发罐（3）的蒸汽入口（31）相连接。

9.根据权利要求8所述的蒸发设备，其特征在于，在所述冷凝水补偿线路（201）中设有第二阀（8）。

10.根据权利要求9所述的蒸发设备，其特征在于，所述第二阀（8）是针阀。

11.根据权利要求1或2所述的蒸发设备，其特征在于，在连接所述蒸发罐（3）与所述空压机（6）的管路中设有一接口（10），经该接口（10）能从该蒸发设备外输入鲜蒸汽。

12.根据权利要求1或2所述的蒸发设备，其特征在于，所述冷料罐（1）与所述冷凝水罐（2）设置成彼此间导热接触。

13.根据权利要求1或2所述的蒸发设备，其特征在于，所述空压机（6）是罗茨空压机或多级离心空压机。

14.根据权利要求1或2所述的蒸发设备，其特征在于，所述主换热器（5）是板式换热器。

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