CN211896105U - 一种蒸发结晶系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种用于处理高盐废水的蒸发结晶系统，该系统包括高温蒸发釜、低温结晶釜、一级换热器和二级换热器。高温蒸发釜中搅拌器工作时对釜内液体起到切割、导向和离心的作用，将高盐废水离心至釜壁形成液膜进行热蒸发，大幅度提高蒸发效率，设备简单，成本低廉，热源可循环利用，节能环保。

Description

一种蒸发结晶系统

技术领域

本实用新型属于蒸发结晶的技术领域，具体涉及一种用于高盐废水处理和回收的蒸发结晶系统。

背景技术

高盐废水是指总含盐质量分数在1％以上的废水，很多工业领域均有大量的高浓盐水产生，如化工、制药、印染、石油和天然气的采集加工、煤化工、火力发电等。废水中含有多种物质，含盐量高、成分复杂、有机物含量高。这种含盐废水的产生途径广泛，水量也逐年增加，如果直接排放，将会对周围土壤、水体环境造成严重污染。

高盐废水成分复杂、毒性大，治理比较困难，若不加以处理会对环境造成严重污染。蒸发结晶技术处理高盐废水可以有效实现盐类物质从溶液中分离，蒸发的水分和分离得到的盐都可以实现回收利用，达到高盐废水零排放的要求。同时高盐废水在进行浓缩结晶过程中，有大量水分蒸发，蒸发的水分带走了大量的热量，将排放的蒸汽进行余热回收，最终实现节能蒸发结晶。

目前工业废水的蒸馏法脱盐技术基本上均是从海水脱盐淡化技术基础上发展而成，蒸馏法有很多种，如多效蒸发、多级闪蒸、压气蒸馏、膜蒸馏等。传统的高盐水回用工艺，多采用“蒸发+结晶”的方法，而传统的热法浓缩处理装置耗能大，运行费用高，设备容易腐蚀，因此设备的使用寿命短，难以维护。在化工生产过程中由于经过机械蒸汽再压缩蒸发器(MVR) 蒸发后浓度比较高，但是达不到结晶浓度，所以需要二次蒸发过饱和后进行降温结晶，而在传统的二次蒸发过程中效率低，传热不好造成加热蒸汽浪费，蒸发量低，设备投资大。现有蒸发效率低，如果用降膜蒸发器容易发生堵塞，蒸发面积小，浪费能源，蒸发量低。

基于上述问题，实际生产中需要一种具备高蒸发效率，减少蒸发器堵塞的蒸发结晶系统。

实用新型内容

为了解决上述问题，本实用新型提供一种用于高盐废水处理回收的高效蒸发结晶系统。通过该系统可以显著缩短蒸发结晶的时间，提高蒸发效率，可以有效防止蒸发器的堵塞。该蒸发结晶系统包括高温蒸发釜、低温结晶釜、一级换热器和二级换热器。

在本实用新型中，高温蒸发釜的搅拌桨采用切割式搅拌桨，可以实现离心式蒸发，将待蒸发液离心带动至釜壁，均匀布膜，有效利用热源，加速蒸发。另外，釜内空间较大，不会因为结晶等原因导致堵塞管道。

具体来说，本发明的目的在于提供以下方面：

一种蒸发结晶系统，其特征在于，所述蒸发结晶系统包括高温蒸发釜(1)、低温结晶釜(2)、一级换热器(3)和二级换热器(4)，

所述高温蒸发釜(1)中设有蒸发釜搅拌器(11)和进液管，高温蒸发釜(1)出料口外设置浓缩液输送管(12)，

所述蒸发釜搅拌器(11)包括搅拌轴、连杆和搅拌桨叶，以搅拌轴为对称轴的两个对称搅拌桨叶通过上下两个连杆与搅拌轴连接，

所述搅拌桨叶为在搅拌桨叶短边方向上，中间向外突出，两侧向内翘起，形成凹槽，凹槽开口方向朝向搅拌轴，

所述上连杆长于下连杆，搅拌桨叶长边方向与搅拌轴成锐角，

所述浓缩液输送管(12)呈折线形设置，浓缩液出料后沿管道先向下输送，然后横向输送后再向上运输，向上输送管道的上升高度不超过高温蒸发釜(1)高度的1/3，

所述进液管为环形进液管，进液管沿高温蒸发釜(1)内壁设置，在环形管上开设喷液孔，

所述低温结晶釜(2)内部设置结晶釜搅拌器(21)，

所述低温结晶釜(2)的出料口设置防堵塞螺旋杆，包括转轴和转轴上螺旋叶片，防堵塞螺旋杆的转轴上端与结晶釜内搅拌器的主轴以螺纹方式连接。

本实用新型中的有益效果在于：

(1)该蒸发结晶系统可以实现连续作业，通过程序化控制循环处理高盐废水。

(2)本实用新型中，通过控制加液量，利用蒸发釜搅拌桨，实现釜壁均匀布膜，可以有效利用热源，加快蒸发速度。

(3)本实用新型中利用自身产生的蒸发汽对待蒸发液进行预热，用于冷却蒸汽的二级冷却水再次利用，用于厂房及生产供热，节约能源。

附图说明

图1示出本实用新型提供的一种优选实施方式的蒸发结晶系统示意图；

图2示出本实用新型提供的一种优选实施方式的高温蒸发釜中搅拌器的结构示意图；

图3示出本实用新型提供的一种优选实施方式的高温蒸发釜中进液管的结构示意图；

图4示出本实用新型提供的一种优选实施方式的低温结晶釜内部螺旋换热盘管的结构示意图；

图5示出本实用新型提供的一种优选实施方式的低温结晶釜中出料口处防堵塞螺旋杆的结构示意图。

附图标号说明：

1-高温蒸发釜；

2-低温结晶釜；

3-一级换热器；

4-二级换热器；

11-蒸发釜搅拌器；

12-浓缩液输送管；

21-结晶釜搅拌器。

具体实施方式

下面通过具体实施方式对本实用新型进行详细说明，本实用新型的特点和优点将随着这些说明而变得更为清楚、明确。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或零件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在这里专用的词“示意性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示意性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。

如图1中所示，本实用新型中的蒸发结晶系统包括高温蒸发釜1、低温结晶釜2、一级换热器3和二级换热器4。在图1中， PI符号表示压力指示，TI符号表示温度指示，LS符号表示低压蒸汽，CWR符号表示循环水的回水，SC符号表示蒸汽冷凝水， CWS符号表示循环水的上水。

所述高温蒸发釜1为搪瓷搅拌釜，釜外设置夹套，用于对釜内液体进行加热，所述高温蒸发釜1中设有蒸发釜搅拌器11，高温蒸发釜1底部设置出料口和取样口，高温蒸发釜1出料口外可设置浓缩液输送管12。在高温蒸发釜1和低温结晶釜2中，低压蒸汽用于给高温蒸发釜1和低温结晶釜2加热，循环水用于在反应结束后对蒸汽夹套进行加热，去除夹套中残留的冷凝水。

所述蒸发釜搅拌器11包括搅拌轴、连杆和搅拌桨叶，以搅拌轴为对称轴的两个对称搅拌桨叶通过上下两个连杆与搅拌轴连接，搅拌轴与电机连接。

所述搅拌桨叶为在搅拌桨叶短边方向上，中间向外突出，两侧向内翘起，形成凹槽，凹槽开口方向朝向搅拌轴。蒸发釜搅拌器11含有偶数个搅拌桨叶。

所述连杆分为上下两个连杆，上连杆连接两个搅拌桨叶的上半部分，上连杆中心与搅拌轴连接，被连接的两个搅拌桨叶上以搅拌轴为中心轴对称分布；下连杆连接上述两个搅拌桨叶的下半部分，下连杆中心与搅拌轴连接。其它对称搅拌桨叶以相同方式进行连接。

所述上连杆长于下连杆。所述搅拌桨叶以搅拌轴为中心，在圆周方向上均匀对称分布。搅拌桨叶长边方向与搅拌轴成锐角分布。

工作时搅拌轴旋转带动搅拌桨叶旋转切割釜中液体，将液体切割至搅拌桨叶液面下凹槽中，在离心力的作用下，凹槽中液体沿凹槽向上攀升直至被甩至釜壁。高温蒸发釜中，被离心力带到釜壁上的液体形成液膜，被充分加热蒸发，从而加快了蒸发过程。相比传统搅拌蒸发过程中的整釜液体加热，本实用新型的加热方式具有以下优点：首先，不会随着蒸发的进行，由于液面下降导致受热面积的减小而降低蒸发效率。其次，液体汽化后只需冲开釜壁上的液膜，更容易脱离液体部分向上蒸发。

所述浓缩液输送管12外部设置保温套，保温套可以对浓缩液输送管12进行程序升温和保温控制，防止浓缩液在输送过程中结晶，堵塞输送管道。在浓缩液输送管12临近低温结晶釜2 入口处设置可开启进水口，如果管道堵塞可将热水通入，将结晶物溶解冲回至高温蒸发釜1。可开启进水口和低温结晶釜2入口之间设置截止阀，在进水口通入热水时关闭截止阀，防止热水进入结晶釜。

所述浓缩液输送管12呈折线形设置，经过蒸发后的浓缩液出料后沿管道先向下输送，然后横向输送后再向上运输，向上输送管道的上升高度不超过高温蒸发釜1高度的1/3，优选上升高度不超过高温蒸发釜1高度的1/4。同时实行定量加液，控制加液量不超过高温蒸发釜容积的1/3，优选控制加液量不超过高温蒸发釜容积的1/4。这样可以控制釜内体积，使得釜内液面高度得到有效控制。

在本实用新型的一种优选方式中，在蒸发结晶釜1内蒸发液达到设定浓度后，再进行加液，当釜内新的原料加入设定体积时，将处理好的浓缩液全部压入低温结晶釜2，也可直接利用气体压力进行。

所述高温蒸发釜1中设置进液管，进液管为环形进液管，进液管沿釜壁内壁设置，并在环形管上开设喷液孔，如图3所示。进液管的环形管部分距离釜底高度为高温蒸发釜1高度的 1/3。环形进液管可以分散均匀进液，减小新进液对已经到达要求的浓缩液冲击，同时保证新加液在浓缩液上方进行加液。

所述低温结晶釜2外设置结晶釜夹套，控制结晶釜内温度。

所述低温结晶釜2内部可设置螺旋换热盘管，如图4所示，换热盘管冷却介质的进口和出口根据结晶釜冷却介质的进出口的位置进行设置，可设置在侧壁或上顶部和下底部，螺旋盘管的进出管方向配合进出口位置设置成水平方向或竖直方向。

所述低温结晶釜2的夹套和螺旋换热盘管可同时通入冷却介质，也可分别通入冷却介质。在本实用新型的优选方式中，先向螺旋换热盘管通入循环冷却水进行初期冷却，然后再向结晶釜夹套中通入冰冻水进一步冷却结晶，降低了冷却能耗。

所述低温结晶釜2内部设置结晶釜搅拌器21，结晶釜搅拌器21为锚式搅拌器。

所述低温结晶釜2的出料口设置防堵塞螺旋杆，所述防堵塞螺旋杆包括转轴和转轴上螺旋叶片。低温结晶釜2出料口连接竖直的出料管道，防堵塞螺旋杆延伸至出料管道中，防堵塞螺旋杆的转轴上端与结晶釜内搅拌器的主轴以螺纹方式连接，主轴与电机连接。当低温结晶釜2中搅拌器工作时可带动防堵塞螺旋杆旋转，从而带动防堵塞螺旋杆旋转工作，以防止出料堵塞出料口和出料口处管道。防堵塞螺旋杆的结构示意图如图 5所示。

所述防堵塞螺旋杆的螺旋叶片外侧直径接近出料管道内径。低温结晶釜2的出料直接进入抽滤槽子进行抽滤。

所述高温结晶釜1和低温结晶釜2中蒸发出来的蒸汽作为热介质进入一级换热器3，与被动力系统输送至一级换热器3的原料进行换热，原料在一级换热器3中被预加热后进入高温蒸发釜1，在高温蒸发釜1中对待原料进行蒸发浓缩后，浓缩液进入低温结晶釜2进行结晶。在一级换热器3热交换后的蒸汽液化为水作为热介质进入二级换热器4与冷却水进行热交换，出来后进入废水接收罐，被加热后的冷却水作为厂房供暖或其他生产加热的热源进行循环再利用。

本实用新型中提供的蒸发结晶系统大幅度提高了蒸发效率，并且设备简单，设备投资小，同时，不会造成蒸发釜管道堵塞，交换的热源可供车间厂房供暖，有效利用生产热能，节约能源，减少了能源的浪费和环境污染。

以上结合具体实施方式和/或范例性实例以及附图对本实用新型进行了详细说明，不过这些说明并不能理解为对本实用新型的限制。本领域技术人员理解，在不偏离本实用新型精神和范围的情况下，可以对本实用新型技术方案及其实施方式进行多种等价替换、修饰或改进，这些均落入本实用新型的范围内。本实用新型的保护范围以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种蒸发结晶系统，其特征在于，所述蒸发结晶系统包括高温蒸发釜(1)、低温结晶釜(2)、一级换热器(3)和二级换热器(4)，

所述高温蒸发釜(1)中设有蒸发釜搅拌器(11)和进液管，高温蒸发釜(1)出料口外设置浓缩液输送管(12)，

所述蒸发釜搅拌器(11)包括搅拌轴、连杆和搅拌桨叶，以搅拌轴为对称轴的两个对称搅拌桨叶通过上下两个连杆与搅拌轴连接，

所述搅拌桨叶在搅拌桨叶短边方向上，中间向外突出，两侧向内翘起，形成凹槽，凹槽开口方向朝向搅拌轴，

所述上连杆长于下连杆，搅拌桨叶长边方向与搅拌轴成锐角，

所述浓缩液输送管(12)呈折线形设置，浓缩液出料后沿管道先向下输送，然后横向输送后再向上运输，向上输送管道的上升高度不超过高温蒸发釜(1)高度的1/3，

所述进液管为环形进液管，进液管沿高温蒸发釜(1)内壁设置，在环形管上开设喷液孔，

所述低温结晶釜(2)内部设置结晶釜搅拌器(21)，

所述低温结晶釜(2)的出料口设置防堵塞螺旋杆，包括转轴和转轴上螺旋叶片，防堵塞螺旋杆的转轴上端与结晶釜内搅拌器的主轴以螺纹方式连接。

2.根据权利要求1所述的蒸发结晶系统，其特征在于，所述蒸发釜搅拌器(11)含有偶数个搅拌桨叶。

3.根据权利要求1所述的蒸发结晶系统，其特征在于，进液管的环形管部分距离釜底高度为高温蒸发釜(1)高度的1/3。

4.根据权利要求1所述的蒸发结晶系统，其特征在于，

所述浓缩液输送管(12)外部设置程序控制保温套，

所述低温结晶釜(2)外部设置结晶釜夹套，内部设置螺旋换热盘管。

5.根据权利要求1所述的蒸发结晶系统，其特征在于，所述低温结晶釜(2)出料口连接竖直的出料管道，防堵塞螺旋杆延伸至出料管道中。

6.根据权利要求1～3任一所述的蒸发结晶系统，其特征在于，所述防堵塞螺旋杆的螺旋叶片外侧直径接近出料管道内径。

7.根据权利要求1～3任一所述的蒸发结晶系统，其特征在于，

所述高温蒸发釜(1)和低温结晶釜(2)中蒸发出来的蒸汽作为热介质进入一级换热器(3)。

8.根据权利要求7所述的蒸发结晶系统，其特征在于，

所述进入一级换热器(3)中的蒸汽冷凝后形成的冷凝水作为热介质进入二级换热器(4)。

9.根据权利要求1～3任一所述的蒸发结晶系统，其特征在于，

所述结晶釜搅拌器(21)为锚式搅拌器。

10.根据权利要求1～3任一所述的蒸发结晶系统，其特征在于，所述高温蒸发釜(1)釜外设置夹套。

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