CN220090510U - 一种适用于具有较高沸点升高值的物料蒸发装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种适用于具有较高沸点升高值的物料蒸发装置。本实用新型的装置包括：蒸汽压缩机、由两台各自带有循环泵的第一蒸发器和第二蒸发器、预热器、冷凝水罐，以及分别连通新鲜蒸汽源的管路、蒸馏冷凝水输出管、待处理原液输入管路、经处理后的浓液排放管路，及输送各种液体的泵和设置于管路上的控制阀，所述的蒸汽压缩机由至少两级独立且相互串联的压缩机组成。本实用新型可提高蒸发器输出的二次蒸汽温度与压力提高到足以满足蒸发器蒸发作业的需要，而无需提供额外的新鲜蒸汽，同时可以充分利用能源，大大地降低能耗。

Description

一种适用于具有较高沸点升高值的物料蒸发装置

技术领域

本实用新型涉及一种适用于具有较高沸点升高值的物料蒸发装置，包括：蒸汽压缩机、由两台各自带有循环泵的第一蒸发器和第二蒸发器、预热器、冷凝水罐，以及分别连通新鲜蒸汽源的管路、蒸馏冷凝水输出管、待处理原液输入管路、经处理后的浓液排放管路。

背景技术

MVR蒸发系统由于其设备集中、占用场地小、控制环节少、运行效率高、节能降耗效果明显等优点得以迅速推广，得到了广泛应用。但是，在遇到具有较高沸点升高的物料时，由于受到结构和受力环境制约，大处理量蒸汽压缩所能提供的压缩温升普遍不高，不能提供蒸发所需的有效温差，现有MVR蒸发系统不能克服较高的沸点升高值和压缩温升不足之间的温度差矛盾，无法满足换热和工艺需要，其适用范围受到很大程度的限制。对于所存在的这一问题，现有技术的解决方案仍是回到完全使用蒸汽加热的模式来提供蒸发所需的有效温差。额外提供高温度、高压力的蒸汽可以保证换热顺利进行，但运行成本很高，效率相较对较低。

另一方面，MVR作为一个相对独立的蒸发单元，工艺路线很短，当设备换热表面垢层堆积影响蒸发持续高效进行时只能停机进行清洗作业，进而影响正常生产。

发明内容

本实用新型提供一种可解决现有技术不足，适用于具有较高沸点升高值的物料蒸发需要，且在不需要额外新鲜蒸汽的前提下，能为系统提供足够热量进行蒸发作业的装置，同时本实用新型的装置还可解决蒸发装置不停机进行清洗作业的，克服设备换热表面垢层堆积对蒸发作业的影响。

本实用新型的适用于具有较高沸点升高值的物料蒸发装置，包括：蒸汽压缩机、由两台各自带有循环泵的第一蒸发器A和第二蒸发器B、预热器、冷凝水罐，以及分别连通新鲜蒸汽源的管路、蒸馏冷凝水输出管、待处理原液输入管路、经处理后的浓液排放管路，及输送各种液体的泵和设置于管路上的控制阀，等，这些部件及组合与现有技术相似，其不同在于所述的蒸汽压缩机由至少两级独立且相互串联的压缩机组成，蒸汽压缩机由至少两级独立且相互串联的一级蒸汽压缩机和二级蒸汽压缩机组成，前一级蒸汽压缩机的蒸汽出口与后一级蒸汽压缩机的蒸汽入口连通，蒸发器A和蒸发器B的二次蒸汽输出端通过二次蒸汽输出管分别与一级蒸汽压缩机进汽端连通，一级蒸汽压缩机与二级蒸汽压缩机相互串联，二级蒸汽压缩机的出汽端通过加热介质输入管分别与A蒸发器和B蒸发器的加热介质输入端连通，相邻两级串联布置的蒸汽压缩机之间的工作压力、温和操作参数相互关联匹配。本实用新型的蒸发器的二次蒸汽首先进入到一级蒸汽压缩机经过初步的升温加压后由一级蒸汽压缩机排出，此时蒸汽尽管经过压缩机后温度和压力均得到一定程度的提高，但由于待处理介质物料具有较高的沸点升高值，物料与以及蒸汽压缩机出口的蒸汽之间尚没有形成明显的温度差，因此不能进行有效的换热，而一级蒸汽压缩机排出的蒸汽继续引入二级蒸汽压缩机，此时两压缩机所处理的蒸汽量相同，级蒸汽压缩机的运行参数为入口温度和压力与一级蒸汽压缩机出口温度压力相匹配，经过二级蒸汽压缩机的运行后蒸汽温度压力再次上升，进入到蒸发器内，蒸汽与待处理物料之间形成了明显的温度差，具有了良好和理想的换热条件，满足了蒸发换热的需要。

优选地，本实用新型的适用于具有较高沸点升高值的物料蒸发装置，是采用两级独立且相互串联的压缩机，两蒸发器的二次蒸汽出口与第一级蒸汽压缩机的进汽口相互连通，两蒸发器的蒸汽输入口与第二级蒸汽压缩机的蒸汽出口相互连通，第一级蒸汽压缩机的蒸汽出口与第二级蒸汽压缩机的蒸汽入口连通。

为解决蒸发装置不停机进行清洗作业的技术难题，本实用新型的蒸发装置中的两台蒸发器进料口分别连通至待处理原液储槽，分别连通两蒸发器的进料口与待处理原液储槽间的管路上设置有控制阀门，可以实现各种逻辑关系，即当一组阀门开启待处理原液储槽向一台蒸发器输送待处理原液时，另一组阀门关闭，使待处理原液储槽无法向另一台蒸发器输送待处理原液，且两蒸发器的进料口各与另一台蒸发器的出料口间用带有过料泵的管路相互连通，可使一台蒸发器中浓缩后的被处理液体被送入另一台蒸发器进行进一步浓缩。本实用新型将蒸发器布置为A、B两台，其目的一是为了解决大处理量设备规格过大难以加工制造的问题，其二是解决物理结垢影响蒸发持续进行，需要定期停机清洗的问题。两台蒸发器的二次蒸汽混合后同时进入到蒸汽压缩机，经过逐级升温加压后并联分配给两台蒸发器，所以，蒸汽处理和使用上两台蒸发器是并联布置的。但是物料供给在两台蒸发器内是分先后次序的，开始运行时，待处理物料首先进入到蒸发器A，在蒸发器A内经过初步浓缩后再进入到蒸发器B，由于蒸发器A内的介质浓度低，流动过程中自清洁作用强，在物料自身的冲刷和磨损作用下结垢倾向不太明显，不容易形成垢层，比较清洁的换热表面保持时间较长。反之，蒸发器B由于介质浓度升高，介质对设备表面的自清洁作用减弱，容易在换热表面形成垢层进而影响换热持续稳定进行。因此，当运行一段时间后需要进行倒料切换，使物料首先进入到蒸发器B，进而进入到蒸发器A，利用物料对设备的自清洁物理冲刷作用，能够大大延长设备的清洗周期，减少清洗时间，提供设备运行效率。

为使进入蒸发器的待处理料液有较高有温度，优选地，本实用新型的装置中设置有两级预热器，一级预热器的进料口与待处理原液储槽连通，一级预热器的出料口与二级预热器的进料口相互联通, 二级预热器的出料口分别与两台蒸发器的进补料口连通。本实用新型的装置中两级预热器可采用新鲜蒸汽，也可采用后述更优选的方案。

由于在大处理量物料蒸发运行中经过蒸发浓缩处理后排出的母液仍具有较高的温度和足够的流量，为充分利用这部分能量，本实用新型的适用于具有较高沸点升高值的物料蒸发装置中的两个蒸发器的进料口与待处理液体二级预热器的出料口间分别用带有输送泵的管路联接、出料口分别连通一级待处理液体预热器的加热介质进口、冷凝水出口分别连通二级待处理液体预热器的加热介质入口、二次蒸汽出口分别连通蒸汽压缩机的输入口。

更优选的，本实用新型的蒸发装置中一级预热器采用板式换热器。溶液蒸发后浓度上升，趋近饱和，且有部分固体盐粒析出，未解决盐粒析出带来的结垢影响，当使用管壳式换热器时浓液可以从换热管内流通，但带蒸发原液需要流经壳体，围绕着折流板迂回流动，很容易在折流板和内部结构的阻挡之下形成局部浓度上升，盐粒富集，形成结块而影响设备使用，也促进腐蚀倾向增加。板式换热器浓液和原液流经的通道区别不大，浓度影响较小，通道堵塞现象不易发生，而且换热效率比管壳式换热器提高了数倍，是比较理想的选择。

本实用新型的优点是：

1）由于采用了至少两台相互串联和蒸汽压缩机，可将提高蒸发器输出的二次蒸汽温度与压力提高到足以满足蒸发器蒸发作业的需要，而无需提供额外的新鲜蒸汽。

2）采用两级预热器，特别是充分利用了系统产生的能量不仅保障了蒸发装置正常作业，而且可以充分利用能源，大大地降低能耗。

3）通过管路与阀门的设置，可使两台蒸发器逐级提高蒸发浓度，同时可以在两台蒸发器中交替运行，进行蒸发作业，实现蒸发器内壁的自清洁作业，减少了停产处理的不足，提高系统作业效率。

4）本实用新型的装置可采用全自动智能化控制，处理量的设置、泵的启停和其它操作均可计算机控制，并在计算机操作界面中完成与显示，自动化控制的程度很高。

附图说明

附图1为本实用新型装置的一个最佳实施例的示意图。图中：

1为待处理物料的收集管线；2为待处理原液储槽；3为蒸发供料泵；4为一级预热器；5为二级预热器；6为蒸发器进液管；7为蒸发器A循环泵；8为蒸发器A；9为表面冷凝器排液管；10为蒸发器A不凝气出口管；11为表面冷凝器；12为表面冷凝器排气口；13为表面冷凝器供水管；14为表面冷凝器回水管；15为新鲜蒸汽供应管；16为连通蒸发器A的热介质输入管；17为蒸发器A二次蒸汽输出管；18为一级蒸汽压缩机；19为二级蒸汽压缩机；20为连通蒸发器B的热介质输入管；21为蒸发器B二次蒸汽输出管；22为连通蒸发器A的冷凝水管；23为蒸发冷凝水泵；24为蒸发冷凝水罐；25为蒸发器B循环泵； 26为蒸发器B；27为连通蒸发器B的冷凝水管；28为蒸发器B不凝气出口管；29为蒸发母液出料泵；30为蒸发母液储槽；31为母液送出泵；32为母液排料管；33为冷凝水送出泵；34为蒸发冷凝水储槽；35为蒸发过料泵。

具体实施方式

本实用新型以下结合附图和最佳实施例详细说明。

本实用新型的实施例用以蒸发处理介质为氧化铝生产过程中种子分离后形成的原液，当料液中氢氧化钠的浓度为17%左右时，其沸点升高值约为9.5℃。

本实用新型的实施例按照附图1将各设备及管线、阀门安装到位，其具体做法是：待处理原液储槽2连接待处理物料的收集管线1，并用其上带有蒸发供料泵1的管路与一级预热器4的进料端连通, 一级预热器4出料端与二级预热器5的进料端连通。二级预热器5的出料端分别连通A蒸发器8和B蒸发器26的进料端，且分别连通二级预热器5的出料端与A蒸发器8和B蒸发器26的进料端间的管路上设置有互锁的阀门，即一个阀门开启时，另一个阀门牌关闭状态。A蒸发器8和B蒸发器26的出料端分别连通一级预热器4的加热介质输入端，且A蒸发器8和B蒸发器26的进料端间用带有控制阀和蒸发过料泵35管路连通。一级预热器4的加热介质输出端与蒸发母液储槽30连通。在A蒸发器8和B蒸发器26上分别设置有循环泵7和25，蒸发器A和蒸发器B的冷凝水出口通过冷凝水管22和27分别连通二级预热器5的加热介质输入端，蒸发器A和蒸发器B的二次蒸汽输出端通过二次蒸汽输出管17和21分别与一级蒸汽压缩机18进汽端连通。一级蒸汽压缩机18与二级蒸汽压缩机19相互串联，二级蒸汽压缩机19的出汽端通过加热介质输入管20和16分别与A蒸发器8和B蒸发器26的加热介质输入端连通。热介质输入管20和16上还分别通过其上所设的三通与新鲜蒸汽供应管连通。蒸发器A和蒸发器B的不凝气出口分别通过不凝气出口管10和28与表面冷凝器11连通。本实施例中采用将蒸发器A和蒸发器B的冷凝水分别汇入冷凝水罐24再通过蒸发冷凝水泵23送入二级预热器5的加热介质输入端，而一级预热器采用了板式预热器的方案，这样做的其优点是可以克服管壳式换热器易在折流板和内部结构的阻挡之下形成局部浓度上升，造成盐粒富集、结块的不足，并可以有更高的换热效率。

本实用新型的前述实施例作业过程如下：

蒸发原液由待处理物料的收集管线1收集后集中在待处理原液储槽2中，待处理原液储槽2主要是起到缓冲和平衡系统波动的作用，避免蒸发停机倒逼前端系统被迫停产而造成不必要的损失。开启蒸发供料泵3，开始向系统供料，初始开机时，蒸发原液流经一级预热器4和二级预热器5，由于没有蒸发后的母液和蒸发冷凝水排出，所以此时预热系统尚不能起到加热原液的作用，只是一个介质流经的通道。等到蒸发系统正常运行后随着蒸发母液的排出以及蒸发冷凝水的产生，在一级预热器4内蒸发母液和待处理原液进行换热，蒸发母液温度降低而待处理原液被加热，温度升高，继而进入到二级预热器5内，由蒸发形成的冷凝水再次将待处理原液进行加热，之后待处理原液进入到8蒸发器A内，原液在8蒸发器A内的液位逐渐升高，当蒸发器A内有了一定量的溶液之后开启蒸发过料泵35，待处理料液进入到蒸发器B，当两蒸发器的液位到达工作液位之后分别开启蒸发器A循环泵7和蒸发器B循环泵25，两蒸发器内的液位有所下降，持续向其供应物料，到达正常工作液位后暂时停止供料，开机前的进料准备完成。

通过新鲜蒸汽供应管15由阀门控制分别向蒸发器A和蒸发器B供应锅炉蒸汽，两蒸发器内的待处理原液在各自循环泵的输送下在换热元件表面不断地和蒸汽进行间接热交换，蒸汽供热后发生相变成为冷凝水排出，而待处理原液温度则不断上升继而到达溶液沸点并产生二次蒸汽。当蒸发器内的二次蒸汽量累积到一定量的程度后启动一、二级蒸汽压缩机18、19，二次蒸汽分别由为蒸发器A二次蒸汽出口17和蒸发器B二次蒸汽出口进入到一级蒸汽压缩机18，在电动机的外力作用下推动压缩机叶轮做功，将进入一级蒸汽压缩机的二次蒸汽进行初次升温加压，之后蒸汽再由一级蒸汽压缩机18的出口进入到二级蒸汽压缩机19，二次蒸汽被再次升温加压，满足使用要求后由蒸发器A进汽口16进入到蒸发器A与待处理原液进行热交换，由蒸发器B进汽口20进入到蒸发器B与待处理原液进行热交换，蒸汽被冷凝形成冷凝水排出，而待处理原液被再次加热产生沸腾现象，进而产生二次蒸汽，新的二次蒸汽以同样的方式进入到一、二级蒸汽压缩机后温度压力升高，再次返回到蒸发器内，如此往复循环，随着蒸发过程的持续进行，蒸发器内待处理原液在持续不断产生二次蒸汽后总量减少，浓度上升，蒸发器A内的料液由蒸发供料泵3持续供应，蒸发器B内的料液由蒸发过料泵35经蒸发器A进行料液补充，由于蒸发器B内的料液来自于已经过初步蒸发浓缩，因此两蒸发器之间形成了明显的浓度梯度。最终在蒸发器B内完成设定的工艺目标浓度后形成蒸发母液，由蒸发母液出料泵29送出，在一级预热器内和待处理原液进行热交换，热量转移之后蒸发母液温度降低，待处理原液温度升高，蒸发母液最后进入到蒸发母液储槽30，用母液送出泵31送至其它工段做后续处理或作为工业制成原料使用。本实用新型蒸发系统相对于传统多效蒸发来说，可节约30%-60%运行成本，节能降耗成果非常明显。

Claims (6)

1.一种适用于具有较高沸点升高值的物料蒸发装置，包括：蒸汽压缩机、由两台各自带有循环泵的第一蒸发器和第二蒸发器、预热器、冷凝水罐，以及分别连通新鲜蒸汽源的管路、蒸馏冷凝水输出管、待处理原液输入管路、经处理后的浓液排放管路，及输送液体的泵和设置于管路上的控制阀组成，其特征在于所述的蒸汽压缩机由至少两级独立且相互串联的一级蒸汽压缩机和二级蒸汽压缩机组成，前一级蒸汽压缩机的蒸汽出口与后一级蒸汽压缩机的蒸汽入口连通，蒸发器A和蒸发器B的二次蒸汽输出端通过二次蒸汽输出管分别与一级蒸汽压缩机进汽端连通，一级蒸汽压缩机与二级蒸汽压缩机相互串联，二级蒸汽压缩机的出汽端通过加热介质输入管分别与A蒸发器和B蒸发器的加热介质输入端连通，相邻两级串联布置的蒸汽压缩机之间的工作压力、温和操作参数相互关联匹配。

2.根据权利要求1所述的适用于具有较高沸点升高值的物料蒸发装置，其特征在于采用两级独立且相互串联的压缩机，两蒸发器的二次蒸汽出口与第一级蒸汽压缩机的进汽口相互连通，两蒸发器的蒸汽输入口与第二级蒸汽压缩机的蒸汽出口相互连通，第一级蒸汽压缩机的蒸汽出口与第二级蒸汽压缩机的蒸汽入口连通。

3.根据权利要求2所述的适用于具有较高沸点升高值的物料蒸发装置，其特征在于装置中的两台蒸发器进料口分别与待处理原液储槽连通，分别连通两蒸发器的进料口与待处理原液储槽间的管路上设置有互锁的阀门，且两蒸发器的进料口各与另一台蒸发器的出料口间用带有过料泵的管路相互连通。

4.根据权利要求3所述的适用于具有较高沸点升高值的物料蒸发装置，其特征在于装置中设置有两级预热器，一级预热器的进料口与待处理原液储罐连通，一级预热器的出料口与二级预热器的进料口相互联通, 二级预热器的出料口分别与蒸发器的进补料口连通。

5.根据权利要求2或3或4所述的适用于具有较高沸点升高值的物料蒸发装置，其特征在于所述的两个蒸发器的进料口与待处理液体二级预热器的出料口间分别用带有控制阀门的管路联接，出料口分别连通一级待处理液体预热器的加热介质进口、冷凝水出口连通二级待处理液体预热器的加热介质入口、二次蒸汽出口分别连通蒸汽压缩机的输入口。

6.根据权利要求4所述的蒸发装置，其特征在于一级预热器采用板式换热器。