CN204434416U - 一种沼液多级负压减容浓缩装置 - Google Patents

一种沼液多级负压减容浓缩装置 Download PDF

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Abstract

本实用新型公开了一种沼液多级负压蒸发减容浓缩装置。有蒸发设备、冷凝设备、供热设备、负压设备及监控系统连接构成。所述监控系统用以检测和控制不同级次蒸发器间的真空度处于不同量级，利用水在不同真空度下的沸点不同的物理特性，真空度低的蒸发器产生的热蒸汽通过真空度高的蒸发器内换热器加热沼液，实现热量多级多效利用。冷凝器和真空泵出口均设置余热回收系统，实现能量的循环回收利用，提高热量利用效率，降低能耗成本。在低压低沸点下对沼液进行蒸发浓缩，可以避免沼液有效成分被破坏，实现沼液无损快速浓缩。本实用新型适合于在污水处理、海水淡化、药物萃取等大型工业化领域中推广应用。

Description

一种沼液多级负压减容浓缩装置
技术领域
本实用新型涉及一种沼液多级负压蒸发减容浓缩设备，尤其是一种可以实现沼液在梯级负压下进行快速高效挥发浓缩，实现热能的梯级多效利用及回收循环再利用，其中可以有效对蒸汽进行液化回收利用，可应用于污水处理、海水淡化、药物萃取等领域。
背景技术
目前，经厌氧消化处理后的沼液富含了有机物分解后所产生的多种营养成分，其中富含大量的吲哚乙酸、腐殖酸、生长素、赤霉素等均是较好的农业药用及肥用成分，将沼液高值化利用，不但可以解决沼气工程中的尾物处理问题，还可以增加沼气工程的利润点。常见的沼液处理方式有膜渗透过滤、生物酶降解、热蒸发等方式。膜渗透过滤高浓度沼液，滤膜成本较高；生物酶降解方法处理沼液，其一生物酶降解成本高，很难实现彻底降解，其二降解后沼液会失去肥效价值。研究发现，在常压下对沼液进行热挥发，挥发温度较高，会破坏沼液中的化学成分，失去肥效及药效，若温度较低，挥发速率慢，很难实现规模化，常压热挥发浓缩方式很难获得优质的浓缩沼液。
发明内容
本实用新型所需解决的技术问题在于针对现有技术存在的缺陷，提出一种在梯级负压、热能梯级多效利用及回收循环利用下对沼液进行低温无损快速高效蒸发的沼液浓缩装置。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种沼液多级负压蒸发减容浓缩装置，包括一级蒸发装置、二级蒸发装置；所述一级蒸发装置中储热水箱、一级蒸发器、换热冷凝器、一级真空泵依次密闭连接，一级蒸发器、换热冷凝器与集水池通过三通管道密闭连接，集水池收集口均设置开关阀门；所述二级蒸发装置中    二级蒸发器、蒸汽冷凝器、保压凝水塔、二级真空泵依次密闭连接，二级蒸发装置的蒸发器中内置一级蒸发装置的换热冷凝器。冷凝器与空气源热泵接合。储热水箱与空气源热泵和太阳能集热器联合供热阵列或其它热源连接。
二级蒸发装置中蒸汽冷凝器与保压凝水塔以一定倾角连接，且保压凝水塔处于低位；保压凝水塔壁面设置换热翅片；蒸发器均设置有沼液补液口和浓缩液出口。
所述一级蒸发装置和二级蒸发装置都连通独立真空泵；所述蒸汽冷凝器、真空泵出口均设置余热回收装置；所述二级蒸发器内部换热冷凝器与一级蒸发器密闭连通，与二级蒸发器不相连通。一级蒸发装置和二级蒸发装置设置压强监测点和温度监测点，各监测点连接压强和真空泵控制系统。
本实用新型根据水的物理特性，水的沸点随着压强的降低而降低，设置不同负压梯级次的蒸发器，则一级蒸发器内沼液沸点高于二级蒸发器内沼液沸点，一级蒸发器的蒸发热蒸汽作为二级蒸发器的热源再次加热二级蒸发器内沼液实现沼液多效蒸发，热能多效梯级利用，终端热量均通过余热回收设备循环利用。沼液在负压低温下蒸发浓缩，沼液中的有效成分不会被蒸发流失或破坏。热能的梯级多效利用及回收循环再利用，可以提高热利用效率，有效降低能耗成本。可以根据热源的情况和所被蒸发浓缩的溶液的情况进行蒸发器所需级次数量的设定。可以设置单级或多级蒸发，本实用新型说明中以二级负压减容为例。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图。
图中1.循环水泵，2.浓缩液出口，3.换热器，4.补液口，5.一级蒸发器，6.集水池，7.集水池，8.浓缩液出口，9.换热冷凝器，10.二级蒸发器，11.一级真空泵，12.压强和真空泵控制系统，13.一级压力传感，14.二级压力传感，15.开关，16.蒸汽冷凝器，17.旁通开关，18.保压凝水塔，19.液化水出口,20.开关,21.二级真空泵,22.空气源热泵,23.太阳能集热器阵列,24.空气源热泵,25.输热管道,26.储热水箱。
具体实施方式
如图1所示，一级蒸发器（5）内置换热器（3），换热器（3）通过循环水泵（1）连通储热水箱（26），一级蒸发器（5）通过三通管道连通换热冷凝器（9）和集水池（6、7），换热冷凝器（9）外接一级真空泵（11）, 换热冷凝器（9）处于二级蒸发器（10）内部，二级蒸发器（10）与蒸汽冷凝器（16）和保压凝水塔（18）以及二级真空泵（21）依次连通，设置旁通开关（17），压强和真空泵控制系统（12）连接控制压强传感（13、14）以及真空泵（11、21）。空气源热泵（22、24）及太阳能集热器阵列（23）接通储热水箱(26)。
实用新型工作过程中，先通过补液口（4）对一级蒸发器和二级蒸发器进行补液，关闭补液开关（4），开启压强和真空泵控制系统（12），控制真空泵（11、21），让一级蒸发器（5）内的真空度低于二级蒸发器（10）内的真空度，启动循环水泵（1），一级蒸发器（5）内沼液在低压下被加热蒸发，热蒸汽通过换热冷凝器（9）被冷凝液化回落至集水池（6、7），集水池（6）和集水池（7）在工作过程中可以交替使用，根据集水池（6、7）内的水量来判断蒸发器（5）内的沼液的蒸发浓缩程度，没有完全冷凝的水蒸气通过一级真空泵（11）抽出至空气源热泵(22)余热回收利用。换热冷凝器(9)充当一级蒸发器(5)的冷凝器，也充当二级蒸发器(10)的热源，二级蒸发器(10)内的沼液在更低压强下被加热蒸发，蒸汽通过蒸汽冷凝器(16)被冷凝液化，液化水和未完全冷凝的蒸汽流至保压凝水塔(18)进行继续液化和收集液化水，保压凝水塔设置换热冷凝翅片，没有完全液化的蒸汽通过真空泵(21)抽出至空气源热泵余热回收利用。
在蒸发器和真空泵之间设置冷凝换热器，可以对从蒸发器出来的蒸汽进行及时冷凝液化，降低蒸汽湿度，可以有效延缓蒸发器内由于蒸汽堆积升压，保持长时间负压状态，缩短真空泵运行时间，保护真空泵稳定运行。
通过控制一级蒸发器和二级蒸发器之间的压差，可以实现真空度较低的一级蒸发器内热蒸汽作为真空度较高的二级蒸发器的热源。
一级蒸发器和二级蒸发器之间用换热器连接，可以实现热能的多效多梯次利用。
采用循环水泵送热至蒸发器内换热器换热，可以实现充分换热，也可以采用其他的加热方式进行供热。

Claims (4)

1.一种沼液多级负压蒸发减容浓缩装置，其特征是：包括一级蒸发装置、二级蒸发装置；所述一级蒸发装置中储热水箱（26）、一级蒸发器（5）、换热冷凝器（9）、一级真空泵（11）依次密闭连接，一级蒸发器（5）、换热冷凝器（9）与集水池（6、7）通过三通管道密闭连接，集水池（6、7）收集口均设置开关阀门；所述二级蒸发装置中二级蒸发器（10）、蒸汽冷凝器（16）、保压凝水塔（18）、二级真空泵（21）依次密闭连接，二级蒸发装置的蒸发器中内置一级蒸发装置的换热冷凝器（9）。
2.根据权利要求1所述的一种沼液多级负压蒸发减容浓缩装置，其特征是：二级蒸发装置中蒸汽冷凝器（16）与保压凝水塔（18）以一定倾角连接，且保压凝水塔（18）处于低位；保压凝水塔（18）壁面设置换热翅片；蒸发器均设置有沼液补液口（4）和浓缩液出口（8）。
3.根据权利要求1所述的沼液多级负压蒸发减容浓缩装置，其特征是：所述一级蒸发装置和二级蒸发装置都连通独立真空泵；所述蒸汽冷凝器、真空泵出口均设置余热回收装置；所述二级蒸发器（10）内部换热冷凝器（9）与一级蒸发器（5）密闭连通，与二级蒸发器（10）不相连通。
4.根据权利要求1所述的一种沼液多级负压蒸发减容浓缩装置，其特征是：一级蒸发装置和二级蒸发装置设置压强监测点和温度监测点，各监测点连接压强和真空泵控制系统（12）。
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