CN209076074U - 一种强化准饱和NaCl溶液喷射闪蒸和析晶的系统 - Google Patents
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Abstract
一种强化准饱和NaCl溶液喷射闪蒸和析晶的系统，包括过热NaCl溶液和Al2O3固体掺混设备，其进口端连接NaCl溶液加热器和Al2O3粉末储存箱，出口端连接变角度喷嘴将NaCl溶液混合物喷射到闪蒸腔内，闪蒸腔底部分别设置可移动挡板、晶体出口和母液出口，可移动挡板位置可根据析出晶体落区的不同调整位置；储液罐对调节室进行原溶液补充，同时母液回到调节室中，调解室实现对系统压力、温度、浓度和流量的控制，主循环泵实现系统循环；本实用新型采用掺混晶核和变角度喷射闪蒸强化NaCl溶液液滴在有限空间内的蒸发、析晶，提高了晶体与母液的分离效果，该系统可实现水资源循环利用率和降低水处理能耗。
Description
技术领域
本实用新型涉及无机盐水溶液脱盐、析晶的技术领域，具体涉及一种通过掺混晶核和变角度喷射闪蒸来分别强化准饱和NaCl溶液闪蒸析晶和晶体分离的脱盐系统。
背景技术
对NaCl溶液的提浓和脱盐是海水淡化、废水高效处理与回收等工业领域的关键工艺环节，海水、工业废水等原水经过预处理后一般可视为NaCl的水溶液。对NaCl溶液提浓有膜法和热法两类方式；其中，膜法主要是利用反渗透原理，使高压NaCl溶液通过适当的渗透膜，过滤除去中无机盐离子实现盐、水分离。热法主要是指通过蒸发实施盐、水分离，通常采用多效蒸馏或多级蒸发法。传统的热法和膜法仅适于提浓低浓度的NaCl溶液。当溶液达到准饱和时，对其进一步提浓将会有晶体析出，该析出的晶体不仅可以堵塞膜法处理中的渗透膜，还可使热法处理中的表面式加热器腐蚀结垢。
喷射闪蒸是指把过热液体喷射到低于自身饱和压力的空间时，骤然蒸发并且自身温度迅速下降的现象，喷射闪蒸因无需加热面有效的避免了上述膜法与热法中存在的问题，成为了对准饱和溶液进一步提浓和析晶的主要方法。
传统NaCl溶液的喷射闪蒸中，闪蒸腔体积大、维持真空的动力损耗大，本质原因是液滴在有限的闪蒸腔内难以完全蒸发、析晶，且析出的晶体无法与母液彻底分离。因此，提高喷射闪蒸析晶效率的关键问题是强化液滴在有限空间内的蒸发，保证晶体与NaCl溶液彻底分离，故需要一种简单有效的方法强化蒸发、提高析晶效率。
发明内容
针对解决上述技术问题，本实用新型的目的在于提供一种强化准饱和NaCl溶液喷射闪蒸和析晶的系统，该系统通过在过热饱和NaCl溶液中掺混Al2O3固体粉末，变角度喷射到低于自身饱和压力的闪蒸腔体内，该喷射闪蒸过程可以强化蒸发、形成结晶中心而提高析晶效率，实现NaCl溶液在有限空间内蒸发和析晶，并且将NaCl溶液中NaCl以晶体形式完全析出后排出闪蒸腔。该系统可以缩小闪蒸腔的体积，且该系统简单、高效、节能。
为了达到上述目的，本实用新型是通过以下技术方案实现的：
一种强化准饱和NaCl溶液喷射闪蒸和析晶的系统，包括过热NaCl溶液和Al2O3固体掺混设备1，过热NaCl溶液和Al2O3固体掺混设备1进口端连接NaCl溶液加热器15和Al2O3粉末储存箱2，出口端连接设置在闪蒸腔4内的变角度射流喷嘴3，将NaCl溶液混合物喷射到闪蒸腔4内，闪蒸腔4底部通过可移动挡板11分割区域，设置晶体出口10和母液出口12，闪蒸腔4的闪蒸蒸汽出口连通换热器5入口，换热器5通过真空腔6连接真空泵7，闪蒸蒸汽进入到换热器5中，闪蒸腔4、换热器5和真空腔6由真空泵7抽真空，冷却水箱8连接换热器5用来冷却换热器5，母液出口12连通调节室13，调节室13连通储液罐9，母液回到调节室13中，储液罐9对调节室13进行原溶液补充，调节室13和NaCl溶液加热器15间设置有实现系统循环的主循环泵14。
所述过热NaCl溶液和Al2O3固体掺混设备1出口设置密实孔板保证出口流速稳定和均匀掺混，过热NaCl溶液和Al2O3固体掺混设备1和NaCl溶液加热器15外层设置保温棉，保证其绝热。
所述过热NaCl溶液和Al2O3固体掺混设备1进口处NaCl溶液的体积与Al2O3粉末掺混的质量比为1L:2.2g～1L:0.06g，保证晶体能最大化析出。
所述Al2O3粉末储存箱2中所用掺混工质Al2O3粉末粒径为1～300μm，保证析晶过程中晶核的形成均匀且合理。
所述闪蒸腔4内安装的射流喷嘴3可以自由改变喷射角度，变化角度在0～90度之间。
所述闪蒸腔4内设置可移动挡板11保证液固两侧彻底分离，挡板分别可左右调节和上下调节。
所述母液出口12具有水封面，避免产生的蒸汽从母液出口12处逸散，晶体出口10间断性开启，不具有水封面，尽量保证晶体出口10处干燥。
所述储液罐9提供原溶液和母液出口12排出母液同时进入到调节室13中，调节室13实现对系统压力、温度、浓度和流量等参数的调节。
和现有技术相比，本实用新型具有以下优点：
本实用新型采用变角度喷射闪蒸的脱盐过程，加入适当粒径的Al2O3粉末强化析晶效果。随闪蒸的进行溶液达到过饱和，通过掺混设备混合后将混合物倾斜喷射到闪蒸腔，Al2O3固体微粒为NaCl溶液提供晶核，使附着在晶核表层的NaCl溶液更易蒸发，晶体析出后包裹于晶核，该技术强化析晶效果，从而使得在小空间内实现喷射闪蒸；喷射闪蒸过程中，混合物倾斜喷出后利用盐晶体和NaCl溶液密度的不同对两者实施惯性分离，改变喷射角度实现系统在启停和变况工时的运行。总之，通过喷射闪蒸过程使得NaCl晶体析出从而实现NaCl溶液脱盐是实现水资源循环利用率和降低水处理能耗的关键技术。
附图说明
图1为一种强化准饱和NaCl溶液喷射闪蒸和析晶的系统的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细说明。
如图1所示，本实用新型一种强化准饱和NaCl溶液喷射闪蒸和析晶的系统，包括过热NaCl溶液和Al2O3固体掺混设备1，过热NaCl溶液和Al2O3固体掺混设备1进口端连接NaCl溶液加热器15和Al2O3粉末储存箱2，出口端连接设置在闪蒸腔4内的变角度射流喷嘴3，将NaCl溶液混合物喷射到闪蒸腔4内，闪蒸腔4底部通过可移动挡板11分割区域，设置晶体出口10和母液出口12，闪蒸腔4的闪蒸蒸汽出口连通换热器5入口，换热器5通过真空腔6连接真空泵7，闪蒸蒸汽进入到换热器5中，闪蒸腔4、换热器5和真空腔6由真空泵7抽真空，冷却水箱8连接换热器5用来冷却换热器5，母液出口12连通调节室13，调节室13连通储液罐9，母液回到调节室13中，储液罐9对调节室13进行原溶液补充，调节室13和NaCl溶液加热器15间设置有实现系统循环的主循环泵14。
如图1所示，所述NaCl溶液和Al2O3固体掺混设备1出口设置孔板保证出口流速稳定和掺混均匀，孔板的孔径应该小而密。
如图1所示，所述闪蒸腔4内安装的变角度射流喷嘴3可以自由改变喷射角度，变化角度在0～90度之间。NaCl溶液和Al2O3固体掺混设备1中的混合溶液通过变角度射流喷嘴3喷射到闪蒸腔4内，形成均匀雾化液面；由真空泵7引起的闪蒸腔4、换热器5和真空腔6呈负压环境，该喷射闪蒸过程中形成的蒸汽经过换热器5冷却后排出该系统；盐晶体和NaCl溶液两者密度不同实施惯性分离后落到不同区域，分别由母液出口12和晶体出口10排出闪蒸腔4外。
如图1所示，所述闪蒸腔4内可移动挡板11保证液固两侧分开，可移动挡板11上设置旋转阀，分别使挡板可左右调节和上下调节。
作为本实用新型的优选实施方式，Al2O3粉末储存箱2中所用掺混工质Al2O3粉末粒径具有一定范围要求，保证析晶过程中晶体中心的形成均匀且合理。
作为本实用新型的优选实施方式，循环溶液出口12具有水封面，避免产生的蒸汽从循环溶液出口12处散逸，晶体出口10间断性开启，不具有水封面，尽量保证晶体出口10处干燥。
作为本实用新型的优选实施方式，调节室13控制系统的压力、温度、浓度和流量等参数。
如图1所示，本实用新型的工作原理为：经过NaCl溶液加热器15加热使准饱和NaCl溶液达到过热后，与Al2O3粉末储存箱2中的Al2O3粉末通过过热NaCl溶液和Al2O3固体掺混设备1均匀掺混，通过变角度射流喷嘴3喷射到闪蒸腔4内，闪蒸腔4内NaCl溶液在晶核表层蒸发强化析晶，实现小空间内快速蒸发析晶；闪蒸腔4、换热器5、真空腔6由真空泵7抽真空；闪蒸过程中冷却水箱8对换热器5进行冷却，闪蒸过程中形成的闪蒸蒸汽进入换热器5内冷却后排出系统外，盐晶体和NaCl溶液两者密度不同实施惯性分离后落到不同区域，盐晶体由晶体出口10排出闪蒸腔4外，母液即NaCl溶液由母液出口12进入调节室13，调节室13对母液和储液罐(9)补充的NaCl原溶液进行混合，同时实现对系统压力、温度、浓度和流量的调节后通过NaCl溶液加热器15进入NaCl溶液和Al2O3固体掺混设备1；主循环泵14使得该系统形成循环回路。
Claims (6)
1.一种强化准饱和NaCl溶液喷射闪蒸和析晶的系统，其特征在于：包括过热NaCl溶液和Al2O3固体掺混设备(1)，过热NaCl溶液和Al2O3固体掺混设备(1)进口端连接NaCl溶液加热器(15)和Al2O3粉末储存箱(2)，出口端连接设置在闪蒸腔(4)内的变角度射流喷嘴(3)，闪蒸腔(4)底部通过可移动挡板(11)分割区域，设置晶体出口(10)和母液出口(12)，闪蒸腔(4)的闪蒸蒸汽出口连通换热器(5)入口，换热器(5)通过真空腔(6)连接真空泵(7)，冷却水箱(8)连接换热器(5)用来冷却换热器(5)，母液出口(12)连通调节室(13)，调节室(13)连通储液罐(9)，调节室(13)和NaCl溶液加热器(15)间设置有实现系统循环的主循环泵(14)。
2.根据权利要求1所述的一种强化准饱和NaCl溶液喷射闪蒸和析晶的系统，其特征在于：所述过热NaCl溶液和Al2O3固体掺混设备(1)出口设置有保证出口流速稳定和均匀掺混的密实孔板，过热NaCl溶液和Al2O3固体掺混设备(1)和NaCl溶液加热器(15)外层均设置有保证其绝热的保温棉。
3.根据权利要求1所述的一种强化准饱和NaCl溶液喷射闪蒸和析晶的系统，其特征在于：所述闪蒸腔(4)中的变角度射流喷嘴(3)的角度变化范围为0～90度；闪蒸腔(4)内设置的可移动挡板(11)上设置有旋转阀，使其能够左右调节和上下调节。
4.根据权利要求1所述的一种强化准饱和NaCl溶液喷射闪蒸和析晶的系统，其特征在于：所述过热NaCl溶液和Al2O3固体掺混设备(1)进口处NaCl溶液的体积与Al2O3粉末掺混的质量比为1L:2.2g～1L:0.06g。
5.根据权利要求1所述的一种强化准饱和NaCl溶液喷射闪蒸和析晶的系统，其特征在于：所述Al2O3粉末储存箱2中所用掺混工质Al2O3粉末粒径为1～300μm。
6.根据权利要求1所述的一种强化准饱和NaCl溶液喷射闪蒸和析晶的系统，其特征在于：所述母液出口(12)具有水封面，所述晶体出口(10)间断性开启，不具有水封面。
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| CN113666391A (zh) * | 2021-09-01 | 2021-11-19 | 西安交通大学 | 一种利用高温盐颗粒强化盐雾脱水的装置及工作方法 |
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| CN114011104B (zh) * | 2022-01-06 | 2022-03-22 | 湖南大学 | 一种重力闪蒸器的控制方法、装置、设备及重力闪蒸器 |
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