CN215195457U - 一种高、低温联动的多级蒸发结晶设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高、低温联动的多级蒸发结晶设备，包括：储液罐、高温蒸发器以及低温蒸发结晶器；高温蒸发器中包括高温蒸发室、蒸汽压缩机和热能回收装置；低温蒸发结晶器中包括低温蒸发结晶室、负压系统和加热装置。高温蒸发器输入常温原液，经蒸汽压缩机压缩气体加热原液达到原液蒸发温度后蒸发输出蒸馏水和残留浓缩液；残留浓缩液被排入低温蒸发结晶器的低温蒸发结晶室内，低温蒸发结晶室内的残留浓缩液在真空低温下沸腾蒸发形成结晶。该设备联动高、低温蒸发器，结合高温蒸发器能耗小、预浓缩处理量大的优势，结合低温蒸发结晶器低温结晶的优势，满足了在较低能耗的条件下，实现对流体蒸发结晶的同时提高蒸发设备的蒸发处理能力功能。

Description

一种高、低温联动的多级蒸发结晶设备

技术领域

本实用新型涉及流体处理技术，尤其是流体蒸发结晶技术，具体地说是一种高、低温联动的多级蒸发结晶设备。

背景技术

目前，在污水处理、化工、制药、造纸、制盐等行业的产品制造过程中，很多流体需要蒸发浓缩和结晶的工艺过程。而流体的浓缩、结晶等多是采用工业蒸汽或电加热实现，传统的蒸发方式能耗高，生产成本高。

现有技术中的蒸发装置多使用单一的高温蒸发工艺或采用单一的低温蒸发工艺。单一的高温蒸发温度在85℃～100℃，虽然成本上相较于低温蒸发能耗少，但是无法进一步蒸发结晶；单一的低温蒸发温度在35℃～40℃，由于低温蒸发结晶设备传热效率较低，以及受限的传热面积，导致蒸发结晶能耗高且蒸发处理能力小。

有鉴于此，有必要对现有技术中的蒸发装置进行改进，在满足蒸发结晶的同时提高蒸发设备的蒸发处理能力、并减小能量的消耗。

发明内容

本实用新型克服了现有技术的不足，提供一种高、低温联动的多级蒸发结晶设备。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案为：一种高、低温联动的多级蒸发结晶设备，其特征在于，包括：储液罐、高温蒸发器以及低温蒸发结晶器；所述储液罐中存储有原液，所述高温蒸发器的原液输入口和浓缩液输出口分别与所述储液罐和所述低温蒸发结晶器相连通；

所述高温蒸发器中包括高温蒸发室、蒸汽压缩机和热能回收装置；输入所述储液罐中所述原液，经所述蒸汽压缩机压缩气体加热所述原液使之蒸发并输出蒸馏水和残留浓缩液，所述残留浓缩液经所述低温蒸发结晶器在真空低温下沸腾蒸发形成结晶；

所述低温蒸发结晶器中包括低温蒸发结晶室、负压系统和加热装置，所述加热装置加热所述低温蒸发结晶室并保证所述低温蒸发结晶室内液体的温度达到或高于所设定的液体低温蒸发所需要的温度；所述低温蒸发结晶室的顶部通过管路连通负压系统，所述低温蒸发结晶室的底部设置有结晶物质出口。

本实用新型一个较佳实施例中，所述高温蒸发室内包括蒸发腔和热交换腔，所述蒸汽压缩机的进气口和出气口分别与所述蒸发腔和所述热交换腔连通。

本实用新型一个较佳实施例中，所述高温蒸发器中所述蒸汽压缩机将所述蒸发腔中气体加压升温后，输入至所述热交换腔中并将所述原液加热，通过循环持续加热直至将所述原液温度加热到至少85℃，所述原液在负压状态下开始蒸发。

本实用新型一个较佳实施例中，所述高温蒸发器中所述高温蒸发室内的所述热交换腔内的水蒸汽将热量传递给所述原液后冷凝成高温蒸馏水，蒸馏水再经过所述热能回收装置与进入所述高温蒸发室前的所述原液进行热交换后降温成常温蒸馏水。

本实用新型一个较佳实施例中，所述低温蒸发结晶器中加热装置为对所述低温蒸发结晶室外层包裹夹套内的介质加热或直接电加热的外置式加热装置。

本实用新型一个较佳实施例中，所述低温蒸发结晶器中所述低温蒸发结晶室外层夹套包裹外表壁的侧面，或所述低温蒸发结晶器中所述低温蒸发结晶室外层夹套包裹外表壁的侧面或底部。

本实用新型一个较佳实施例中，所述低温蒸发结晶器中所述低温蒸发结晶室外层包裹夹套内有导热介质，以所述导热介质为热源传递媒介对所述低温蒸发结晶室进行加热。

本实用新型一个较佳实施例中，所述低温蒸发结晶器中负压系统包括真空泵，所述真空泵在所述低温蒸发结晶室内形成负压，降低所述低温蒸发结晶室内所述高温残留浓缩液的沸点，蒸发温度为35℃～40℃。

本实用新型一个较佳实施例中，所述低温蒸发结晶器中负压系统包括水蒸汽冷凝系统，所述低温蒸发结晶室中形成的水蒸汽在真空泵作用下输入水蒸汽冷凝系统中，经换热后冷凝成常温蒸馏水。

本实用新型一个较佳实施例中，所述高温蒸发器中所述高温蒸发室和所述低温蒸发结晶器中所述低温蒸发结晶室内部设置有温度传感器、液位传感器、泡沫传感器。

本实用新型一个较佳实施例中，所述高温蒸发器和所述低温蒸发结晶器连通的管路中设置有用于调整流体流量和速度的电磁阀和手动阀。

本实用新型一个较佳实施例中，所述高温蒸发器中所述高温蒸发室和所述储液罐之间还连接有进料泵。

本实用新型解决了背景技术中存在的缺陷，本实用新型具备以下有益效果：

(1)本实用新型通过高温蒸发器和低温蒸发结晶器的连通，两者协同工作，高温蒸发器能耗小、预浓缩处理量大的优势，结合低温蒸发结晶器低温结晶的优势，满足了在较低能耗的条件下，实现对流体的蒸发结晶。

(2)本实用新型在整个蒸发结晶体系中高温蒸发器起到预浓缩的工序，对大浓缩比的流体进行预浓缩处理，减少流体在低温蒸发结晶器中的加热蒸发量，极大减少蒸发结晶的能耗。

(3)本实用新型中低温蒸发结晶器在低温蒸发结晶室内形成真空，降低低温蒸发结晶室内高温残留浓缩液的沸点，使得高温残留浓缩液在设定低温范围内沸腾蒸发形成结晶，满足了在较低能耗的条件下，实现对流体蒸发结晶的同时提高蒸发设备的蒸发处理能力功能。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明；

图1是本实用新型的优选实施例的结构示意图；

图2是本实用新型的优选实施例的高温蒸发器中高温蒸发室的立体结构示意图；

图3是本实用新型的优选实施例的低温蒸发结晶器中低温蒸发结晶室的立体结构示意图；

图中：1、储液罐；11、原液；2、进料泵；

3、高温蒸发器；31、高温蒸发室；311、管程；312、热交换腔；313、蒸发腔；314、原液腔；32、热能回收装置；33、蒸汽压缩机；

4、低温蒸发结晶器；41、低温蒸发结晶室；411、结晶物质出口；412、夹套；42、负压系统；421、真空泵；422、水蒸汽冷凝系统；43、加热装置。

具体实施方式

现在结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细的说明，这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本实用新型的基本结构，因此其仅显示与本实用新型有关的构成。

如图1所示，本实用新型提供了一种高、低温联动的多级蒸发结晶设备的结构示意图。该蒸发结晶设备包括：储液罐1、高温蒸发器3以及低温蒸发结晶器4。

需要说明的是，本实用新型中高温和低温不是绝对的，而是相对的概念。

储液罐1中存储有常温原液，原液包括但不限于废水、药液或有机混合溶液等流体，其原液主要需要蒸发或提纯，且为非热敏性物料或耐高温，本实用新型中优选为废水。储液罐1中原液的温度为室温，一般在5℃～25℃。

高温蒸发器3通过进料泵2从储液罐1中泵入常温原液。如图2所示，为本实用新型中一种高温蒸发器中蒸发腔和热交换器的立体结构示意图。高温蒸发器3主要包括高温蒸发室31、蒸汽压缩机33和热能回收装置32。高温蒸发室31包括壳体、壳体内部设置的管程311，以及管程311外部的热交换腔312。壳体下部的原液腔314底部设置有进料口和浓缩液排放口，进料口连通进料泵2。管程311为竖直阵列排布的细管，所有管程311的长度一致且设置在同一水平面上，管程上部与蒸发腔313连通，管程下部与原液腔314连通，管程311内通入原液，原液在管程311内由下而上输入。热交换腔312与管程311、蒸发腔 313、原液腔314均不连通，蒸汽压缩机33向热交换腔312中输入加压的高温空气，高温空气在热交换腔312内对管程311、蒸发腔313、原液腔314中的原液进行加热。

因蒸汽压缩机33运行使蒸发腔313内为负压，蒸发腔313中的原液被加热到85度及以上温度后开始蒸发，原液蒸发生成的水蒸汽被蒸汽压缩机33加压升温后再输入热交换腔312持续给高温蒸发室31内的原液加热，在热交换腔312 内的高温水蒸汽换热后冷凝成高温蒸馏水。

高温蒸馏水可通过自流、或泵压、或气压等方式输入热能回收装置32，在热能回收装置32中高温蒸馏水与进料泵2输入的原液进行热交换，高温蒸馏水冷凝成常温蒸馏水，原液吸收了高温蒸馏水的热能被预加热。

热能回收装置32、高温蒸发室31和蒸汽压缩机33彼此连接形成一闭合蒸汽循环回路，减少了热能损失，改善蒸发浓缩系统的整体效率，降低了电能消耗成本。

高温蒸发室31中管程311、蒸发腔313、原液腔314内部的原液蒸发浓缩度达到一定的比例时，通过原液腔底部的输出口和管路输送高温残留浓缩液至低温蒸发结晶器中蒸发结晶。高温蒸发器3和低温蒸发结晶器4连通的管路中设置有电磁阀，用于调整流体流量和速度。

如图3所示，为本实用新型中一种低温蒸发结晶器4中低温蒸发结晶室的立体结构示意图。低温蒸发结晶器4中包括低温蒸发结晶室41、负压系统42和加热装置43，低温蒸发结晶室41为中空罐体，低温蒸发结晶室41下部的输入口直接通入高温残留浓缩液。低温蒸发结晶室41内腔选择设置有刮板和搅拌桨叶，刮板用于刮除低温蒸发结晶室41内壁上的结垢物或残留物，搅拌桨叶用于搅拌浓缩液，以受热均匀。

本实用新型中低温蒸发结晶室41的上部通过管路连通负压系统42，负压系统42主要包括真空泵421和水蒸汽冷凝系统422，真空泵421在低温蒸发结晶室41内形成负压，降低低温蒸发结晶室41内残留浓缩液的沸点。

加热装置43可以选用电辅热的加热装置；也可以选用对低温蒸发结晶室41 外层包裹夹套412内介质进行加热的外部加热装置，低温蒸发结晶室41外层包裹夹套412内的介质可以是气体、液体或冷媒等各类导热介质，可通过空气压缩机或蒸汽压缩机或内燃机或燃气轮机或热水器或热泵等对相应介质升温；还可以直接选用高温的气体或高温的液体充当导热介质。

为了增大蒸发结晶的处理量，本实用新型优选使用夹套式结构，外层包裹夹套412包裹在低温蒸发结晶室41外表壁的侧面，或外层包裹夹套412包裹在低温蒸发结晶室41外表壁的侧面或底面。通过空气压缩机或蒸汽压缩机对气体导热介质加压升温后，再通过高温导热介质对低温蒸发结晶室41内腔中的残留浓缩液进行加热，保证低温蒸发结晶室41内腔中的残留浓缩液的温度高于低温蒸发结晶室41内部真空状态下蒸发所需的温度35℃～40℃。

低温蒸发结晶室41中的残留浓缩液在真空低温下沸腾蒸发，产生的水蒸汽通过真空泵421输送进入水蒸汽冷凝系统422，在水蒸汽冷凝系统422内进行热交换后冷凝成常温蒸馏水，残留浓缩液在低温蒸发结晶室41中经蒸发后剩余的物质从结晶物质出口411排出。

需要说明的是，一般设置有刮板的蒸发器的传热面积受到处理量的限制，导致较低的传热效率和受限的传热面积，导致蒸发器的蒸发强度不高。本实用新型中高温蒸发器3的预浓缩工序输出的高温残留浓缩液，直接输入低温蒸发结晶室41，整个低温蒸发结晶室41的热量得到额外补充，处理量也有所增加，但是低温温蒸发结晶器4传热效率低、处理量小的问题尚未完全解决，有待进一步优化结构。

综上所述，本实用新型通过高温蒸发器3和低温蒸发结晶器4的连通，两者协同工作。在整个蒸发结晶体系中高温蒸发器3起到预浓缩的工序，对大浓缩比的流体进行预浓缩处理，减少流体在低温蒸发结晶器4中直接加热蒸发，极大减少蒸发结晶的能耗。本实用新型中高温蒸发器3的预浓缩的工序输出的高温残留浓缩液，直接输入低温蒸发结晶室41，整个低温蒸发结晶室41的热量得到额外补充，处理量也有所增加，但是没有完全解决低温蒸发结晶器4处理容量小的问题。

相较于现有技术中的蒸发装置使用单一的高温蒸发工艺或采用单一的低温蒸发工艺。单一的高温蒸发温度在85℃～100℃，在流体蒸发过程中需要反复浓缩蒸发，虽然成本上相较于低温蒸发，能耗少，但是无法进一步蒸发结晶；单一的低温蒸发温度在35℃～40℃，由于低温蒸发结晶设备传热效率较低，以及受限的传热面积，导致结晶强度不高且能耗高。本实用新型中使用高温、低温蒸发器联动的结构，结合了高温蒸发器3能耗小、预浓缩处理量大的优势，结合低温蒸发器低温结晶的优势，使得本实用新型满足了在较低能耗的条件下，实现对流体蒸发结晶同时提高蒸发设备的蒸发处理能力的功能。

本实用新型使用时，高温蒸发室31通过进料泵2从储液罐1中泵入常温原液，原液在管程311中换热后被蒸发，水蒸汽通过蒸汽压缩机33进行增压升温，而后增压升温的水蒸汽通过管路被输送进入高温蒸发室31中的热交换腔312，持续给高温蒸发室31内的原液加热，同时热交换腔312内的高温水蒸汽换热后冷凝成高温蒸馏水，高温蒸馏水再被输入热能回收装置32，在热能回收装置32 中高温蒸馏水与进料泵2输入的原液进行热交换，高温蒸馏水冷凝成常温蒸馏水；高温蒸发室31中管程311、蒸发腔313、原液腔314内部的原液蒸发浓缩度达到一定的比例时，通过原液腔底部的输出口和管路输送高温残留浓缩液至低温蒸发结晶室41中，低温蒸发结晶室41中的残留浓缩液在真空低温下沸腾蒸发，产生的水蒸汽通过真空泵421输送进入水蒸汽冷凝系统422，在水蒸汽冷凝系统422内水蒸汽冷凝成常温蒸馏水；残留浓缩液在低温蒸发结晶室41中真空低温下沸腾蒸发形成结晶。

以上依据本实用新型的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关人员完全可以在不偏离本项实用新型技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项实用新型的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定技术性范围。

Claims (10)

1.一种高、低温联动的多级蒸发结晶设备，其特征在于，包括：储液罐、高温蒸发器以及低温蒸发结晶器；所述储液罐中存储有原液，所述高温蒸发器的原液输入口和浓缩液输出口分别与所述储液罐和所述低温蒸发结晶器相连通；

所述高温蒸发器中包括高温蒸发室、蒸汽压缩机和热能回收装置；输入所述储液罐中所述原液，经所述蒸汽压缩机压缩气体加热所述原液使之蒸发并输出蒸馏水和残留浓缩液，所述残留浓缩液经所述低温蒸发结晶器在真空低温下沸腾蒸发形成结晶；

所述低温蒸发结晶器中包括低温蒸发结晶室、负压系统和加热装置，所述加热装置加热所述低温蒸发结晶室并保证所述低温蒸发结晶室内液体的温度达到或高于所设定的液体低温蒸发所需要的温度；所述低温蒸发结晶室的顶部通过管路连通负压系统，所述低温蒸发结晶室的底部设置有结晶物质出口。

2.根据权利要求1所述的一种高、低温联动的多级蒸发结晶设备，其特征在于：所述高温蒸发室内包括蒸发腔和热交换腔，所述蒸汽压缩机的进气口和出气口分别与所述蒸发腔和所述热交换腔连通。

3.根据权利要求2所述的一种高、低温联动的多级蒸发结晶设备，其特征在于：所述高温蒸发器中所述蒸汽压缩机将所述蒸发腔中气体加压升温后，输入至所述热交换腔中并将所述原液加热，通过循环持续加热直至将所述原液温度加热到至少85℃，所述原液在负压状态下开始蒸发。

4.根据权利要求2所述的一种高、低温联动的多级蒸发结晶设备，其特征在于：所述高温蒸发器中所述高温蒸发室内的所述热交换腔内的水蒸汽将热量传递给所述原液后冷凝成高温蒸馏水，蒸馏水再经过所述热能回收装置与进入所述高温蒸发室前的所述原液进行热交换后降温成常温蒸馏水。

5.根据权利要求1所述的一种高、低温联动的多级蒸发结晶设备，其特征在于：所述低温蒸发结晶器中加热装置为对所述低温蒸发结晶室外层包裹夹套内的介质加热或直接电加热的外置式加热装置。

6.根据权利要求1所述的一种高、低温联动的多级蒸发结晶设备，其特征在于：所述低温蒸发结晶器中所述低温蒸发结晶室外层夹套包裹外表壁的侧面，或所述低温蒸发结晶器中所述低温蒸发结晶室外层夹套包裹外表壁的侧面或底部。

7.根据权利要求1所述的一种高、低温联动的多级蒸发结晶设备，其特征在于：所述低温蒸发结晶器中所述低温蒸发结晶室外层包裹夹套内有导热介质，以所述导热介质为热源传递媒介对所述低温蒸发结晶室进行加热。

8.根据权利要求1所述的一种高、低温联动的多级蒸发结晶设备，其特征在于：所述低温蒸发结晶器中负压系统包括真空泵，所述真空泵在所述低温蒸发结晶室内形成负压，降低所述低温蒸发结晶室内所述高温残留浓缩液的沸点，蒸发温度为35℃～40℃。

9.根据权利要求1所述的一种高、低温联动的多级蒸发结晶设备，其特征在于：所述低温蒸发结晶器中负压系统包括水蒸汽冷凝系统，所述低温蒸发结晶室中形成的水蒸汽在真空泵作用下输入水蒸汽冷凝系统中，经换热后冷凝成常温蒸馏水。

10.根据权利要求1所述的一种高、低温联动的多级蒸发结晶设备，其特征在于：所述高温蒸发器和所述低温蒸发结晶器连通的管路中设置有用于调整流体流量和速度的电磁阀和手动阀。

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