CN210205929U - 一种机械式蒸汽压缩蒸发一体化装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种机械式蒸汽压缩蒸发一体化装置，属于环境保护领域的废水处理净化设备，包括壳体，所述壳体前端设置有端部压汽机和蒸汽进口，壳体内设置有换热管束，所述壳体后端设置有管箱，与换热管连通的冷凝水出口分别设置在管箱的底部，管箱上部设置有不凝气排气口，所述壳体内中部设置有将蒸汽和液体分开的汽液分离装置。本实用新型实现了将压缩机和蒸发器两台设备合并为一台，结构紧凑，占地空间小，公用工程配套少，工程总投资少，运行平稳，自动化程度高。对于需要扩建蒸发设备而供汽，供水能力不足，场地不够的现有工厂，特别是低温蒸发需要冷却水冷凝的场合，可以做到既节省投资又取得较好的节能效果。

Description

一种机械式蒸汽压缩蒸发一体化装置

技术领域

本实用新型属于环境保护领域，特别涉及废水处理净化设备方向，具体涉及一种机械式蒸汽压缩蒸发一体化装置。

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本实用新型的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

机械式蒸汽再压缩技术蒸发器，其原理是利用高能效蒸汽压缩机压缩蒸发系统产生的二次蒸汽，把电能转化成热能,提高二次蒸汽的焓,被提高热能的二次蒸汽打入蒸发室进行加热,以达到循环利用二次蒸汽已有的热能,从而可以不需要外部蒸汽,依靠蒸发器自循环来实现蒸发浓缩的目的。

传统的机械压汽蒸馏系统，是由压汽机、蒸发-冷凝器、预热器三个基本部件组成，能够实现溶液浓缩，并得到蒸馏水，使用高压罗茨风机做为压汽机。传统工艺存在以下问题：温升小于20℃；效率低；系统管路复杂；能量消耗大；管路投资占比大。

发明内容

为了克服上述问题，本实用新型提供了一种机械式蒸汽压缩蒸发一体化装置。将传统的机械式蒸汽压缩蒸发器系统大大简化，使水处理效率显著提高，可以在一个设备内实现原水的蒸发及浓缩、二次蒸汽的压缩及冷凝再利用。

为实现上述技术目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种机械式蒸汽压缩蒸发一体化装置，包括：端部压汽机、汽液分离装置、补蒸汽口、原水喷淋装置、原水进口、换热管束、壳体、不凝气排气接口、后端管箱、冷凝水出口、浓缩液出口，所述壳体的内部设置有换热管束，所述壳体的前端设置有端部压气机，所述端部压气机与壳体之间设置有汽液分离装置，所述壳体的一侧设置有原水进口、补蒸汽口，所述壳体的后端设置有后端管箱，所述后端管箱上设置有不凝气排气接口、冷凝水出口，所述壳体的底部设置有浓缩液出口。

本申请利用端部压汽机实现了压缩蒸汽的直接回流，节省了大量的生蒸汽，减少了传统MVR系统中由于系统运转所带来热量的损耗，充分利用了二次蒸汽中的潜热，同时不消耗冷却水。

其中，端部压汽机采用离心+轴流两级压缩结构，大大提高压缩效率，温升约为30℃。

在一些实施例中，所述端部压汽机采用如下结构：包括：柱形机壳，所述机壳中由内到外，依次设置有蒸汽进口、轴流静叶片、轴流动叶片、导叶、扩压室，所述扩压室内设置有离心叶轮，所述蒸汽进口的外围设置有蒸汽出口。

在一些实施例中，所述端部压汽机可以采用专利CN107725481A中公开的结构。

在一些实施例中，所述汽液分离装置采用格栅式，由一组平行的栅条组成，所述栅条包括直线段和V型段，其中，V形段的夹角为锐角。上述结构的汽液分离装置可使蒸汽在流动中突然改变方向，将蒸汽中含有的水滴分离出来，减少蒸汽中的含水量，分离出的水滴集聚在后端管。该汽水分离结构简单，制造方便，可根据介质性质灵活选用材质。

为了提高汽液分离装置对蒸汽的分离效率，本申请还对汽液分离装置的V型段的结构进行系统分析和实验，研究发现：当V形段的夹角为75℃，V型侧边与水平面的夹角为30℃时，汽液分离装置的分离效率最高，有效地保证了后续端部压气机的运行效率。

本申请中“V型侧边”是指：V型段中不与直线段相连的一条边。

在一些实施例中，所述原水进口与喷淋装置相连。利用喷淋的方式可使原水与换热管的热量交换更为充分、有效，提高换热效率。

在一些实施例中，所述喷淋装置为喷嘴结构。通过喷嘴的导流作用和集束作用可以有效地提高液体的喷雾效果，增强换热效果。

本实用新型的有益效果在于：

(1)本实用新型所述的一种机械式蒸汽压缩蒸发一体化工艺及装置，不需要持续的原生蒸汽，节省了大量的生蒸汽，减少了传统MVR系统中由于系统运转所带来热量的损耗，充分利用了二次蒸汽中的潜热，同时不消耗冷却水，本设备结构简单，便于检修和安装，占地面积小，公用工程配套少，工程总投资少，运行平稳，自动化程度高；对于需要扩建蒸发设备而供汽，供水能力不足，场地不够的现有工厂，特别是低温蒸发需要冷却水冷凝的场合，可以做到既节省投资又取得较好的节能效果。

(2)本申请的装置结构简单、成本低、具有普适性，易于规模化生产。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1本实用新型实施例1中机械式蒸汽压缩蒸发一体化工艺及装置示意图；1、端部压汽机，2、汽液分离装置，3、补蒸汽口，4、原水喷淋装置，5、原水进口，6、换热管束，7、壳体，8、不凝气排气接口，9、后端管箱，10、冷凝水出口，11、浓缩液出口；

图2为实施例1中机械式蒸汽压缩蒸发一体化装置的物料流程图；

图3本实用新型实施例2中机械式蒸汽压缩蒸发一体化工艺及装置示意图，其中，12、中间通气管，13、前端管箱；

图4为实施例2中机械式蒸汽压缩蒸发一体化装置的物料流程图，其中，a为蒸汽、b为原水；

图5为实施例1中汽水分离装置的结构示意图；

图6为实施例1中汽水分离装置中格栅板的样图，其中，左图为侧视图，右图为俯视图。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本申请使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。

正如背景技术所介绍的，针对目前的机械压汽蒸馏系统，温升小于20℃；效率低；系统管路复杂；能量消耗大；管路投资占比大的问题。因此，本实用新型提出一种机械式蒸汽压缩蒸发一体化工艺及装置。包括：端部压汽机、汽液分离装置、补蒸汽口、原水喷淋装置、原水进口、换热管束、壳体、不凝气排气接口、后端管箱、冷凝水出口、浓缩液出口。

所述壳体的前部设置端部压汽机，以便对原水蒸发的二次蒸汽进行压缩再利用；所述壳体的后部设置后端管箱，以便于将换热后的冷凝水汇集和不凝气体的排出。

所述壳体顶部设置有补蒸汽口，以便于在设备的初始运行阶段加入加热蒸汽预热，使系统运转，当系统达到稳定后，则不再需要通入加热蒸汽；所述壳体顶部设置有原水进口，原水通过原水进口进入到原水喷淋装置，使原水均匀喷淋到换热管外壁上，提高换热效率；所述壳体的底部设置有浓缩液出口，原水蒸发浓缩后通过该接口排出设备。

所述壳体内部设置有汽液分离装置，以便于减少二次蒸汽携带液体；壳体内部设置有换热管束，使二次蒸汽和原水通过管壁传热换热，换热管的布管区域流出足够大的蒸汽通道，以便于减少二次蒸汽的流通阻力。其中，壳体直径最大3400mm，换热管：φ16～φ108。

所述后端管箱上部设置有不凝气排气口，以便二次蒸汽中的不凝气体排出设备；下部设置有冷凝水出口，二次蒸汽换热冷凝成凝结水后由此排出设备。

所述端部压气机采用离心+轴流结构，大大提高压缩效率。

作为进一步的技术方案，原水进口和浓缩液出口尽量远离。

作为进一步的技术方案，原水喷淋装置可设置喷嘴结构。

作为进一步的技术方案，可以根据原水的性质选择原水的流程，可采用原水走壳侧或者走管侧。

作为进一步的技术方案，所述换热管、管箱、换热管束以及原水喷淋装置等可以采用其他材料，例如陶瓷、不锈钢或者钛材，能够在原水含有腐蚀性介质时也保持良好的适用性。

以下通过具体的实施例对本申请的方案进行描述。

实施例1

本实用新型的一种机械式蒸汽压缩蒸发一体化装置，如图1所示，包括：端部压汽机1，汽液分离装置2，补蒸汽口3，原水喷淋装置4，原水进口5，换热管束6，壳体7，不凝气排气接口8，后端管箱9，冷凝水出口10，浓缩液出口11。

所述壳体7的前部设置端部压汽机1，以便对原水蒸发的二次蒸汽进行压缩再利用；所述壳体的后部设置后端管箱9，以便于将换热后的冷凝水汇集和不凝气体的排出。

所述壳体7顶部设置有补蒸汽口3，以便于在设备的初始运行阶段加入加热蒸汽预热，使系统运转，当系统达到稳定后，则不再需要通入加热蒸汽；所述壳体顶部设置有原水进口5，原水通过原水进口5进入到原水喷淋装置4，使原水均匀喷淋到换热管外壁上，提高换热效率；所述壳体7的底部设置有浓缩液出口11，原水蒸发浓缩后通过该接口排出设备。

所述壳体7内部设置有汽液分离装置2，以便于减少二次蒸汽携带液体；壳体7内部设置有换热管束6，使二次蒸汽和原水通过管壁传热换热，换热管的布管区域流出足够大的蒸汽通道，以便于减少二次蒸汽的流通阻力。

所述后端管箱9上部设置有不凝气排气口8，以便二次蒸汽中的不凝气体排出设备；后端管箱9下部设置有冷凝水出口10，二次蒸汽换热冷凝成凝结水由此排出设备。

端部压汽机1，汽液分离装置2，补蒸汽口3，原水喷淋装置4，原水进口5，换热管束6，壳体7，不凝气排气接口8，后端管箱9，冷凝水出口10，浓缩液出口11。

运行方法如下：原水通过喷淋装置4与换热管束6进行热交换后，部分转变为蒸汽，蒸汽向端部压汽机1运动，经过气液分离装置2过滤掉液体后，进入端部压汽机1，经过设备端部压汽机1的做功，使蒸汽进入换热管6向右侧运动，继续加热浓缩原水，达到蒸发浓缩的效果，到达后端管箱9后，部分蒸汽凝结为水由冷凝水出口10排除，残存的不凝气由不凝气排气接口8排出，原水经过换热管束6换热后，部分未汽化的原水被浓缩，由浓缩液出口11排出。

在设备的初始运行阶段需要加入一定量的加热蒸汽预热，使系统运转，当系统达到稳定后，不再需要加热蒸汽，依靠原水产生的二次蒸汽经过设备端部压汽机的做功，使蒸汽进入换热管束继续加热浓缩原水，达到蒸发浓缩的效果。

实施例2

本实用新型的一种机械式蒸汽压缩蒸发一体化装置，与实施例1的区别在于：所述设备立式布置(参考图3，原水进入换热管内部流动，所述壳体7的上部设置有前端管箱13，原水通过前端管箱13上的原水进口5进入换热管束6，原水吸收换热管束6中传导的热量后，在自身重力作用下沿换热管内壁呈膜状向下流动，进行蒸发产生二次蒸汽，二次蒸汽和浓缩液从换热管束底部流出并进后端管箱9，浓缩液和二次蒸汽通过汽液分离装置2分离，然后二次蒸汽通过中间通气管12进入端部压汽机1压缩，压缩增温后经由壳体7与换热管束6中流动的原水进行换热，换热结束凝结为水，经由壳体7底部的冷凝水出口10排出。

实施例3

一种机械式蒸汽压缩蒸发一体化装置，包括：端部压汽机1、汽液分离装置2、补蒸汽口3、原水喷淋装置4、原水进口5、换热管束6、壳体7、不凝气排气接口8、后端管箱9、冷凝水出口10、浓缩液出口11，所述壳体7的内部设置有换热管束6，所述壳体的前端设置有端部压气机1，所述端部压气机1与壳体7之间设置有汽液分离装置2，所述壳体7的一侧设置有原水进口5、补蒸汽口3，所述壳体7的后端设置有后端管箱9，所述后端管箱9上设置有不凝气排气接口8、冷凝水出口10，所述壳体的底部设置有浓缩液出口11。

本申请利用端部压汽机9实现了压缩蒸汽的直接回流，节省了大量的生蒸汽，减少了传统MVR系统中由于系统运转所带来热量的损耗，充分利用了二次蒸汽中的潜热，同时不消耗冷却水。

实施例4

一种机械式蒸汽压缩蒸发一体化装置，包括：端部压汽机1、汽液分离装置2、补蒸汽口3、原水喷淋装置4、原水进口5、换热管束6、壳体7、不凝气排气接口8、后端管箱9、冷凝水出口10、浓缩液出口11，所述壳体7的内部设置有换热管束6，所述壳体的前端设置有端部压气机1，所述端部压气机1与壳体7之间设置有汽液分离装置2，所述壳体7的一侧设置有原水进口5、补蒸汽口3，所述壳体7的后端设置有后端管箱9，所述后端管箱9上设置有不凝气排气接口8、冷凝水出口10，所述壳体的底部设置有浓缩液出口11。

所述汽液分离装置2采用格栅式，由一组平行的栅条组成，所述栅条包括直线段和V型段，其中，V形段的夹角为锐角。汽液分离装置2可使蒸汽在流动中突然改变方向，将蒸汽中含有的水滴分离出来，减少蒸汽中的含水量，分离出的水滴集聚在后端管。该汽水分离结构简单，制造方便，可根据介质性质灵活选用材质。

实施例5

一种机械式蒸汽压缩蒸发一体化装置，包括：端部压汽机1、汽液分离装置2、补蒸汽口3、原水喷淋装置4、原水进口5、换热管束6、壳体7、不凝气排气接口8、后端管箱9、冷凝水出口10、浓缩液出口11，所述壳体7的内部设置有换热管束6，所述壳体的前端设置有端部压气机1，所述端部压气机1与壳体7之间设置有汽液分离装置2，所述壳体7的一侧设置有原水进口5、补蒸汽口3，所述壳体7的后端设置有后端管箱9，所述后端管箱9上设置有不凝气排气接口8、冷凝水出口10，所述壳体的底部设置有浓缩液出口11。

所述汽液分离装置2采用格栅式，由一组平行的栅条组成，所述栅条包括直线段和V型段，其中，V形段的夹角为75℃，V型侧边与水平面的夹角为30℃。此时，汽液分离装置2的分离效率最高，有效地保证了后续端部压气机1的运行效率。

实施例6

一种机械式蒸汽压缩蒸发一体化装置，包括：端部压汽机1、汽液分离装置2、补蒸汽口3、原水喷淋装置4、原水进口5、换热管束6、壳体7、不凝气排气接口8、后端管箱9、冷凝水出口10、浓缩液出口11，所述壳体7的内部设置有换热管束6，所述壳体的前端设置有端部压气机1，所述端部压气机1与壳体7之间设置有汽液分离装置2，所述壳体7的一侧设置有原水进口5、补蒸汽口3，所述壳体7的后端设置有后端管箱9，所述后端管箱9上设置有不凝气排气接口8、冷凝水出口10，所述壳体的底部设置有浓缩液出口11。

在一些实施例中，所述原水进口5与喷淋装置4相连。利用喷淋的方式使原水与换热管束6的热量交换更为充分、有效，提高换热效率。

实施例7

一种机械式蒸汽压缩蒸发一体化装置，包括：端部压汽机1、汽液分离装置2、补蒸汽口3、原水喷淋装置4、原水进口5、换热管束6、壳体7、不凝气排气接口8、后端管箱9、冷凝水出口10、浓缩液出口11，所述壳体7的内部设置有换热管束6，所述壳体的前端设置有端部压气机1，所述端部压气机1与壳体7之间设置有汽液分离装置2，所述壳体7的一侧设置有原水进口5、补蒸汽口3，所述壳体7的后端设置有后端管箱9，所述后端管箱9上设置有不凝气排气接口8、冷凝水出口10，所述壳体的底部设置有浓缩液出口11。

在一些实施例中，所述喷淋装置为喷嘴结构。通过喷嘴的导流作用和集束作用有效地提高了液体的喷雾效果，增强换热效果。

最后应该说明的是，以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。上述虽然结合附图对本实用新型的具体实施方式进行了描述，但并非对本实用新型保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本实用新型的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本实用新型的保护范围以内。

Claims (5)

1.一种机械式蒸汽压缩蒸发一体化装置，其特征在于，包括：端部压汽机、汽液分离装置、补蒸汽口、原水喷淋装置、原水进口、换热管束、壳体、不凝气排气接口、后端管箱、冷凝水出口、浓缩液出口，所述壳体的内部设置有换热管束，所述壳体的前端设置有端部压气机，所述端部压气机与壳体之间设置有汽液分离装置，所述壳体的一侧设置有原水进口、补蒸汽口，所述壳体的后端设置有后端管箱，所述后端管箱上设置有不凝气排气接口、冷凝水出口，所述壳体的底部设置有浓缩液出口。

2.如权利要求1所述的机械式蒸汽压缩蒸发一体化装置，其特征在于，所述原水进口与喷淋装置相连。

3.如权利要求1所述的机械式蒸汽压缩蒸发一体化装置，其特征在于，所述汽液分离装置为格栅式，由一组平行的栅条组成，所述栅条包括直线段和V型段，其中，V型段的夹角为锐角。

4.如权利要求3所述的机械式蒸汽压缩蒸发一体化装置，其特征在于，所述栅条的V型夹角为75℃，V型侧边与水平面的夹角为30℃。

5.如权利要求1所述的机械式蒸汽压缩蒸发一体化装置，其特征在于，所述喷淋装置为喷嘴结构。

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