CN207722395U - 标准化低温蒸发设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型实用新型提供了一种标准化低温蒸发设备，所述蒸发器、风机、冷凝器通过气管形成气体循环，所述的蒸发器和冷凝器为各自包括至少1个设有多功能填料的反应容器，所述设有多功能填料包括边框，所述边框内部从上顶部到下底部设有数条连接件连接，所述边框上部、下部和连接件连接处设置有槽，使液体沿着连接件流到下方，所述每个标准化低温蒸发设备的下方设有集水池，顶部设喷淋管，容器与地面水平方向设有进风口和出风口便于气体从填料内部通过，还设有一个泵将集水池的水抽到顶部喷淋到填料上。本实用新型实用新型不结垢污堵，设备不腐蚀，不需要高温加热，能耗低，设备投资小，方便系统整体运输，便于安装使用，便于大规模标准化生产。

Description

标准化低温蒸发设备

技术领域

本实用新型属于环保及化工领域，特别涉及一种多功能填料和污水处理设备。

背景技术

目前广泛应用的蒸发技术主要有多效蒸发技术（Multiple EffectDistillation，缩写为MED）和蒸汽再压缩蒸发处理技术（Mechanical VaporRecompression，缩写为MVR）。MED工艺是将加热蒸汽通入一个蒸发器，通过间接热交换将溶液加热沸腾，并将沸腾产生的二次蒸汽作为加热蒸汽，引入下一级蒸发器，以此类推，第二级蒸发器产生的新的二次蒸汽又可作为第三级蒸发器作为加热蒸汽。每一级蒸发器即称为一效，将多个蒸发器串联起来一同操作，组成多效蒸发系统。而MVR工艺则是将蒸发器产生的二次蒸汽，经压缩机压缩提高压力、温度及蒸汽焓值后送至蒸发器加热室作为加热蒸汽使用，使料液维持沸腾状态。这两类技术均通过二次蒸汽的再次利用从而达到节能的目的。 MVR 蒸发技术，其主要优势表现为节能减排，不需要外加蒸汽，但是随着蒸发过程的进行，高盐废液浓度逐渐升高，饱和后有晶体析出，此时会发生管道堵塞，管路结垢等一系列问题，大多数情况下的解决措施是选择在此之前将浓缩废液排出，进行后续处理。

现有蒸发处理技术均需使水处于沸腾状态，需要在较高的温度条件下运行，或保持一定的真空度降低水的沸点温度，因此需要消耗大量蒸汽或电力。另一方面由于高含盐废水往往含有大量的腐蚀性污染物质，高温条件加大了设备腐蚀风险，同时，剧烈的蒸发过程也使得结垢问题更加严重。为了解决上述问题，保证设备的连续稳定运行，在制造时就必须选择更昂贵的金属材质，或者对废水进行更加严格的中和与软化预处理，使得蒸发系统投资成本和运行费用居高不下。

液体的蒸发速率除了受其本身物理性质影响之外，主要还受到液体温度、液体与气相的接触面积以及液体表面的空气流速等影响。加快液体蒸发有3种方法：1.提高液体温度，2.扩大液体表面积， 3.加速液体表面空气流通。液体蒸发产生的蒸汽会吸收并带走大量的热量，导致液体温度下降，而加速液体表面空气流通能加快温度下降过程，这跟吹风扇可以加快人体汗液蒸发，减少人体热量，降低人体温度，使人感到凉快的原理相类似。目前凉水塔系统就是利用填料提供了较大的表面积，用大功率风机5将湿空气抽走带走系统热量，使循环水系统降低温度，凉水塔内采用的填料一般为波纹板填料。

理想状态下，填料的比表面积越大，水与空气的接触面积也就越大，填料周围的空气越容易达到饱和状态，但是如果饱和蒸汽不能及时移出，液体的蒸发速率依然很低。因此，在蒸发器内湿空气达到饱和的同时，采用风机5来使液体表面的空气流速加快，液体的蒸发速率也随之加快。含湿量高的热空气遇冷物体接触就会结露冷凝，湿热空气被冷却后，变成干冷空气。目前的MED和MVR通常采用金属制成的大面积换热器8来用于对物料的加热和湿热空气进行冷凝，即使不考虑腐蚀、结垢的因素，采用金属换热器8来间接换热，也会受到换热效率的制约，从而影响加热与冷凝效率。

在进行热量交换时冷热介质直接接触换热的效率肯定高于间接接触换热的方式。

由于用户需要的多样性，MED与MVR系统一般会根据客户的工艺要求进行定制、且现场需要进行基建安装，很难将大型的MED或MVR集成到一个集装箱中。

实用新型内容

1、所要解决的技术问题：

现有的蒸发冷凝设备具有以下缺点：容易结垢污堵，设备腐蚀，需要高温加热，能耗高，设备投资大，需要基建安装，不方便系统整体运输，不便于大规模标准化生产。

2、技术方案：

为了解决以上问题，本实用新型提供了一种标准化低温蒸发设备，包括蒸发器和冷凝器。所述蒸发器和冷凝器通过管路连接，所述管路中设置有风机5，所述蒸发器、风机5、冷凝器通过气管形成气体循环，所述的蒸发器和冷凝器为各自包括至少一个设有多功能填料的反应容器，所述设有多功能填料包括边框1，所述边框1内部从上顶部到下底部设有数条连接件连接，所述边框1上部、下部和连接件连接处设置有槽，使液体沿着连接件流到下方，所述的连接件平行，在使用时，所述的连接件和地面垂直，所述每个标准化低温蒸发设备的下方设有集水池6，顶部设喷淋管，容器与地面水平方向设有进风口和出风口便于气体从填料内部通过，还设有一个泵7将集水池6的水抽到顶部喷淋到填料上。

所述的蒸发器中的多功能填料中的容器中的液体温度比冷凝器中的多功能填料的容器中的液体温度高。

所述的设有多功能填料的容器中，泵7将集水池6中水抽出到经过换热器8后抽到顶部的喷淋到填料上。

多个标准化低温蒸发设备能够组成一个标准化低温蒸发系统。

所述的标准化低温蒸发系统能够集成到一个壳装模块或标准集装箱内。

所述的边框1为方形或圆形或者多边形或者椭圆形。

所述边框1外还设有连接部和边框1连接，所述连接部用于多个填料的组合。

所述边框1设有加强筋2，所述加强筋2在边框1内从所述边框1的左部到所述边框1的右部，并和所述边框1连接。

所述的加强筋2和连接件垂直。

所述的连接件上设有纤维毛。

所述的连接件为导流杆3。

所述的连接件为丝线4。

所述的导流杆3上缠绕有丝线4。

所述边框1、导流杆3、加强筋2、连接部为一整体且材质相同。

所述边框1、加强筋2、连接部为一整体且材质相同。

3、有益效果：

以本实用新型提供的多功能填料为基础可以组装成蒸发器和冷凝器，实现低温蒸发和高效冷凝；只要满足冷却温度低于蒸发温度，就可以实现在5-100°C之间的蒸发与冷凝，蒸发温度越高，蒸发效率越高，冷却温度越低，冷凝效率越高，蒸发温度与冷凝温度的差值越大，系统蒸发冷凝的效率就越高。本实用新型可以利用工业余热或太阳能来加热原水，实现节能减排。

本实用新型提供的多功能填料可以与容器组合形成蒸发器、冷凝器，不需要耐高温高压的特殊设备，投资成本低。

本实用新型提供的多功能填料载体比表面积大、机械强度高、耐腐蚀性能好，清洗拆卸方便，结构可以任意调整，材质可以根据抗物料腐蚀的要求来选择。

本实用新型提供的多功能填料在低温常压下运行，大大降低了高温高压环境下设备的结垢、腐蚀等风险，减少了运行维护成本。

本实用新型提供的多功能填料组成的蒸发器和冷凝器作为低温蒸发装置采用集成化、模块化组装，构造简单，占用的空间小，自动化程度高，系统的维护成本低，适用性高；将多段蒸发冷凝系统需要的填料、容器、集水池6、泵7、风机5、换热器8、管道、电器控制系统等全部集成在壳装模块或标准集装箱内，这些部件采用标准化设计与生产，方便大规模生产降低成本，且便于运输与安装使用，克服了MED和MVR生产成本高、需要基建安装、运行维护成本高的局限性。

本实用新型提供的标准化低温蒸发设备可以用于高盐废水处理、垃圾渗滤液处理、稀硫酸浓缩、煤化工废水处理、稀碱液浓缩、海水淡化、物料浓缩、物料分离等领域。

附图说明

图1为本实用新型的多功能填料A。

图2为本实用新型的多功能填料B。

图3为本实用新型的作为蒸发器的结构示意图。

图4为本实用新型的作为冷凝器的结构示意图。

图5为本实用新型的作为单组蒸发冷凝模块的结构示意图。

图6为本实用新型的作为多组蒸发冷凝模块的结构示意图。

图7为本实用新型的作为三段蒸发冷凝系统集成为壳装模块的三视图。

图8为本实用新型的作为多段蒸发冷凝系统集成为壳装模块的结构示意图。

具体实施方式

下面通过附图和实施例来对本实用新型进行详细说明。

一种标准化低温蒸发设备，包括蒸发器和冷凝器，所述蒸发器和冷凝器通过管路连接，所述管路中设置有风机5，所述蒸发器、风机5、冷凝器通过气管形成气体循环，其特征在于：所述的蒸发器和冷凝器为各自包括至少一个设有多功能填料的反应容器，所述设有多功能填料包括边框1，所述边框1内部从上顶部到下底部设有数条连接件连接，所述边框1上部、下部和连接件连接处设置有槽，使液体沿着连接件流到下方，所述的连接件平行，在使用时，所述的连接件和地面垂直，所述每个标准化低温蒸发设备的下方设有集水池6，顶部设喷淋管，容器与地面水平方向设有进风口和出风口便于气体从填料内部通过，还设有一个泵7将集水池6的水抽到顶部喷淋到填料上。

用泵7将底部集水池6的水加热后抽到顶部喷淋到填料上，热水将从填料顶部边框1顺填料连接件到填料底部回到集水池6，在填料连接件表面形成水膜并实现蒸发，在容器内将形成高含水率的湿空气，当容器的进风口持续的进入干空气时，将湿空气带出，容器内将出现连续的蒸发，此时，该装满填料的容器是一个蒸发器。当集水池6底部存放是化学品时，则实现低沸点物质与高沸点物质的分离。

用泵7将底部集水池6的水冷却后抽到顶部喷淋到填料上，冷水将从填料顶部边框1顺填料连接件流到填料底部回到集水池6，在填料连接件表面形成水膜，当容器的进风口持续的高含水率的温湿空气进入时，在填料连接件表面与水膜接触将实现冷凝，此时，该装满填料的容器为一个冷凝器。

对溶液的加热或冷却可以通过高效换热器8如：板式换热器8、各种强化传热换热器8等进行加热，对于高粘度的易结构的物料，也可以直接通入蒸汽加热或采用其他便利的手段加热，而不必受多效蒸发或MVR那样加热与蒸发、冷却与冷凝集成为一个管式换热器8的限制。既可以大幅度提高换热效率，又可以根据物料的腐蚀情况针对性的选择耐腐蚀材料，减低设备投资，提高可靠性。

将上述的蒸发器、冷凝器通过管道联通，在蒸发、冷凝过程中、用风机5循环空气，使蒸发器的湿空气进入冷凝器中冷凝后又持续的回到蒸发器中，循环往复，就实现了对蒸发器内原液的蒸发浓缩。上述的蒸发器与冷凝器可以进行多段的组合工作，提高热能利用效率与生产效率。

上述的填料、蒸发器、冷凝器、联通管道、风机5等采用标准化设计与制造，全部集成到1个壳装模块或标准集装箱内，形成内部包含多段蒸发冷凝功能的标准化设备，当单套设备不能满足处理量需要时，采用多套并行使用即可。

上述设备可以用于污水处理、海水淡化、浓缩、分离、提纯等。

如图1所示，连接件为导流杆3，命名为填料A。

如图2所示，连接件为丝线4，命名为填料B。

填料A与填料B可以任意组合成填料模块，也可以自下而上堆积叠加使用。

如图3所示，填料A或填料B或填料A与填料B任意组合形成填料模块，将这些填料模块设置于容器内部，填料底部用托架悬空，容器的底部设有集水池6，顶部设喷淋管，容器与地面水平方向设有进风口和出风口便于气体从填料内部通过，用泵7将底部集水池6的水加热后抽到顶部喷淋到填料上，热水将从填料顶部边框1顺填料导流杆3或丝线4流到填料底部回到集水池6，在填料导流杆3或丝线4表面形成水膜并实现蒸发，在容器内将形成高含水率的湿空气，当容器的进风口持续的进入湿冷空气时，将湿热空气带出，容器内将出现连续的蒸发，此时，该装满填料的容器就是一个蒸发器。如果集水池6底部存放是化学品，则可以实现低沸点物质与高沸点物质的分离。

如图4所示，填料A或填料B或填料A与填料B任意组合形成填料模块，将这些填料模块设置于容器内部，填料底部用托架悬空，容器的底部设有集水池6，顶部设喷淋管，容器或建筑物与地面水平方向设有进风口和出风口便于气体从填料内部通过，用泵7将底部集水池6的水冷却后抽到顶部喷淋到填料上，冷水将从填料顶部边框1顺填料导流杆3或丝线4流到填料底部回到集水池6，在填料导流杆3或丝线4表面形成水膜，当容器的进风口持续的高含水率的湿热空气进入时，在填料导流杆3或丝线4表面与水膜接触将实现冷凝，此时，该装满填料的容器就是一个冷凝器。

图3、图4所示的换热器8可以根据不同的物料选择合适的结构与材质，如用于含硫酸盐的废水蒸发，可以选择316L、高镍合金的板式换热器8，用于海水淡化则选择钛合金的板式换热器8，用于强酸溶液的蒸发浓缩则选择石墨、聚四氟乙烯换热器8等。如果原液温度较高，也可以不需要经过换热器8加热直接蒸发。

填料A与填料B可以根据蒸发器、冷凝器、反应器中使用环境的要求选择合适的材质，如PVC、PP、PE、聚四氟乙烯、聚氨酯、陶瓷、玻璃钢、玻璃纤维、碳纤维、铝、钢铁、铜合金等。

图5所示的蒸发器与冷凝器可以通过管道连接成为一个蒸发冷凝模块。

图6所示将蒸发器、冷凝器、风机5、换热器8、泵7等通过管道连接，成为一个多段蒸发冷凝的系统，换热器8分别起到加热、冷却、热回收的作用。

图7所示将蒸发器、冷凝器、风机5、泵7、换热器8等通过管道连接，成为一个三段蒸发冷凝的系统，且根据集装箱大小来设计定型制成标准化设备，通过换热器8实现内部热量回收，通过PLC等电器实现自动控制，可以根据图7批量生产标准化低温蒸发冷凝设备。

图8所示将蒸发器、冷凝器、风机5、泵7、换热器8等通过管道连接，成为一个多段蒸发冷凝的系统，且根据集装箱大小来设计定型制成标准化设备，通过换热器8实现内部热量回收，通过PLC等电器实现自动控制，可以根据图7批量生产标准化低温蒸发冷凝设备。

图7、图8所述的设备外形可以是集装箱，也可以另行设计成其它尺寸的壳装模块，

方便大规模生产降低成本，且便于运输与安装使用。

本实用新型提供的低温蒸发设备可以用于高盐废水处理、垃圾渗滤液处理、稀硫酸浓缩、煤化工废水处理、稀碱液浓缩、海水淡化、物料浓缩、物料分离等领域。

实施例1

采用图7所示的结构，制成外形为20英尺集装箱，内部为三段蒸发冷凝模块的低温蒸发设备，风机5、泵7、阀门全部采用PLC自动控制。用低温蒸发设备蒸发处理制药高盐废水，高盐废水原水COD67000mg/L、氨氮650mg/L、TDS48500mg/L，利用制药厂生产过程的70°C废热水对循环系统加热，接通外接冷却水循环冷却，实现300升/小时的冷凝水产量，冷凝水COD480mg/L、氨氮117.4、TDS10mg/L。

实施例2

采用图7所示的结构，制成外形为20英尺集装箱，内部为三段蒸发冷凝模块的低温蒸发设备，风机5、泵7、阀门全部采用PLC自动控制。将设备水平放置在海边，对海水进行处理，利用太阳能光热转换的热水器加热的热水对系统循环加热，使海水加热到50°C进行连续蒸发，用海水进行冷却，实现冷凝出水150升/小时。海水处理前TDS35000mg/L，经低温蒸发后冷凝水TDS160mg/L。

实施例3

采用图7所示的结构，制成外形为20英尺集装箱，内部为三段蒸发冷凝模块的低温蒸发设备，风机5、泵7、阀门等全部采用PLC自动控制。利用热泵7系统提供55°C热水和冷水10°C，用热水循环加热填埋场垃圾渗滤液，冷水循环冷却冷凝系统，对垃圾渗滤液进行处理，冷凝水出来流量370升/小时。垃圾渗滤液原水COD2694mg/L、氨氮1567mg/L；冷凝水COD51mg/L、氨氮7.5mg/L。

实施例4

采用图8所示的结构，制成外形为40英尺标准集装箱，内部为多段蒸发冷凝模块的低温蒸发设备，风机5、泵7、阀门全部采用PLC自动控制。利用兰炭炉为水供热，让85°C热水循环加热高盐废水，对高盐废水进行处理，用蓄水池水对系统循环冷却，冷凝水出水流量0.6吨/小时。

高盐废水原水COD 9400mg/L、氨氮 670mg/L、TDS 56000mg/L、TP 1.32mg/L、SS140mg/L；冷凝水COD 194mg/L、氨氮 429mg/L、TDS 1056mg/L、TP 0.042mg/L、SS 8mg/L。冷凝水经生化处理后实现达标排放。

实施例5

采用图8所示的结构，制成外形为40英尺标准集装箱，内部为多段蒸发冷凝模块的低温蒸发设备，风机5、泵7、阀门全部采用PLC自动控制。利用钢铁厂冲碴水的75°C废热水对系统循环加热，处理用于金属表面处理的含重金属废水，冷却采用工厂循环冷却系统，冷凝水出水流量为1吨/小时。

废水原水COD 800mg/L、氨氮 17mg/L、TDS 59000mg/L、TN 6300mg/L、镍 1.24mg/L；冷凝水COD 120mg/L、氨氮 2.6mg/L、TDS 42mg/L、TN 24mg/L、镍 0.009mg/L。

原文以上的实施例仅为说明本实用新型的技术思想，不能以此限定本实用新型的保护范围，凡是按照本实用新型提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本实用新型保护范围之内。本实用新型未涉及的技术均可通过现有的技术加以实现。

Claims (12)

1.一种标准化低温蒸发设备，包括蒸发器和冷凝器，所述蒸发器和冷凝器通过管路连接，所述管路中设置有风机，所述蒸发器、风机、冷凝器通过气管形成气体循环，其特征在于：所述的蒸发器和冷凝器为各自包括至少1个设有填料的反应容器，所述设有填料包括边框，所述边框内部从上顶部到下底部设有数条连接件连接，所述边框上部、下部和连接件连接处设置有槽，使液体沿着连接件流到下方，所述的连接件平行，在使用时，所述的连接件和地面垂直，每个标准化低温蒸发设备的下方设有集水池，顶部设喷淋管，容器与地面水平方向设有进风口和出风口便于气体从填料内部通过，还设有一个泵将集水池的液体抽到顶部喷淋到填料上。

2.如权利要求1所述的标准化低温蒸发设备，其特征在于：所述蒸发器与冷凝器是设有多功能填料的容器中，泵将集水池中液体抽出到经过换热器后抽到顶部喷淋到填料上。

3.如权利要求1所述的标准化低温蒸发设备，其特征在于：多个标准化低温蒸发冷凝模块能够组成一个标准化低温蒸发系统。

4.如权利要求3所述的标准化低温蒸发设备，其特征在于：所述的标准化低温蒸发系统能够集成到1个壳装模块或标准集装箱内。

5.如权利要求1所述的标准化低温蒸发设备：其特征在于：所述的边框为方形或圆形或者多边形或者椭圆形。

6.如权利要求1所述的标准化低温蒸发设备，其特征在于：所述边框外还设有连接部和边框连接，所述连接部用于多个填料的组合。

7.如权利要求1所述的标准化低温蒸发设备，其特征在于：所述边框设有加强筋，所述加强筋在边框内从所述边框的左部到所述边框的右部，并和所述边框连接。

8.如权利要求1所述的标准化低温蒸发设备，其特征在于；所述的连接件上设有纤维毛。

9.如权利要求1-8任一权利要求所述的标准化低温蒸发设备，其特征在于：所述的连接件为导流杆。

10.如权利要求1-8任一权利要求所述的标准化低温蒸发设备，其特征在于；所述的连接件为丝线。

11.如权利要求9所述的标准化低温蒸发设备，其特征在于；所述的导流杆上缠绕有丝线。

12.如权利要求9所述的标准化低温蒸发设备，其特征在于；所述边框、导流杆、加强筋、连接部为一整体且材质相同。