CN203741071U - 蒸发浓缩设备 - Google Patents
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Abstract
蒸发浓缩设备，包括：彼此连通形成封闭空间的蒸发室和冷凝室、填充于蒸发室内的第一蒸发填料、第一蒸发填料上方的第一喷淋器、第一蒸发填料下方的第一集水槽、封闭空间内的风机；填充有第二蒸发填料的二次浓缩室、第二蒸发填料上方的第二喷淋器、接收来自第一集水槽中喷淋水的第二集水槽，第二集水槽在第二蒸发填料下方；二次浓缩室设有热风入口，位于第二蒸发填料与第二集水槽之间，冷热两用热泵机组的热风出口与热风入口相通而其冷水出口与冷凝室中冷凝管相通。本实用新型二次浓缩结晶过程无需采用盐水换热器，有效解决现有技术中高盐水蒸发结晶过程中换热设备难以适应高浓度问题，减缓蒸发过程中换热设备结垢和腐蚀，提高设备使用寿命。
Description
技术领域
本实用新型属于环境保护技术领域，尤其涉及一种蒸发浓缩设备。
背景技术
随着国民经济的快速发展，人民生活水平的提高，城市生活污水、农业排水和工业废水的排放量也急剧上升。据统计，目前世界每年有超过，4200亿m3的污水排入江河海湖，致使1/3的淡水受到不同程度的污染;每年石油化工、冶金、造纸、制革、发酵酿造、制药、纺织印染工业等产生的大量废水，不仅数量多、浓度高，许多还含有有毒有害物质，对我们的环境提出了严峻的挑战。
蒸发结晶是固体物质以晶体状态从蒸汽、溶液中析出的过程，是化工过程个基本单元操作，也是分离和提纯物质的重要手段之一。新功能材料、生物工程、医学、环境等科学的发展带动了结晶领域研究的日趋活跃，结晶领域的新型技术迅速形成。随着工业的发展，高效低耗的结晶分离技术在石油、化工、生物技术及环境保护等领局域的应用越来越广泛。而采用蒸发方法处理高浓污水正逐渐成为一项极具开拓前景的应用技术。
公开(公告)号CN102757105A公开一种“低温蒸发冷凝降雨热泵循环系统”以及授权公告号CN 202705075 U公开“一种低温蒸发冷凝液化循环装置”，其共同特征在于包含低温蒸发系统、冷凝降雨系统、空调热泵系统及PLC控制系统，采用蒸发与冷凝交替循环运行实现高浓度废水废液固液分离。具体表现为：将水加热至10-100℃，自上向下流入蒸发室，让冷空气从下向上以一定的速度吹过，使冷空气与高浓度废水废液充分接触，冷空气与废液进行热交换时，温度上升，饱和蒸汽压上升，空气中水蒸汽含量随着温度上升而上升，将废液中的水分带走，固体落入蒸发室底部，不断浓缩，不断回收具有利用价值的浓缩液或固体物质。含有大量饱和蒸汽水的空气从蒸发室流入冷凝室，从上而下，在冷凝室内，采用空调系统对其进行降温，温度从50℃骤降至10℃，饱和蒸汽压迅速下降，空气中饱和含水量迅速下降，导致空气中超过饱和含水量的水蒸汽迅速变成液体，自上而下如下雨状落入冷凝室底部。冷凝室空气从底部经离心鼓风机再次吹入蒸发室吸收水蒸汽，冷凝室底部收集的纯净水水质可以达到生活或工业回用水的要求。
在现有的蒸发结晶技术或设备中，存在的显著问题是换热设备的结垢问题。不论是蒸汽加热还是电加热，高浓污水均须通过换热器以提升温度，而污水中通常含有大量的K+、Na+、Ca2+、Mg2+以及CO3 2-、Cl-、SO4 2-、NO3 -等离子，极易在换热器内壁上结垢，并造成设备的腐蚀。即使是耐腐蚀性能较强的设备，其正常运行时要求的进水盐浓度也不超过30%。，而在此浓度范围内，盐溶液很难形成结晶，盐溶液浓度过高，则设备腐蚀、结垢严重。到目前为止，这一问题还没有得到很好地解决。
实用新型内容
针对相关技术中存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种蒸发浓缩设备，以至少解决现有高盐水蒸发结晶过程中换热设备的结垢及腐蚀问题。
为实现上述目的，本实用新型提供了一种蒸发浓缩设备，其包括：彼此连通形成封闭空间的蒸发室和冷凝室、填充于蒸发室内的第一蒸发填料、第一蒸发填料上方的第一喷淋器、第一蒸发填料下方的第一集水槽、以及设于所述封闭空间内的风机；填充有第二蒸发填料的二次浓缩室、第二蒸发填料上方的第二喷淋器、接收来自第一集水槽中喷淋水的第二集水槽，其中第二集水槽在第二蒸发填料下方；其中，二次浓缩室设有热风入口，所述热风入口位于第二蒸发填料与第二集水槽之间，并且所述热风入口与冷热两用热泵机组的热风出口相通，冷热两用热泵机组的冷水出口与冷凝室中的冷凝管相连通。
优选地，蒸发浓缩设备还具有第一循环泵，所述第一循环泵的入口与第一集水槽相通，所述第一循环泵的出口与第一喷淋器的入水口连通；第二循环泵，所述第二循环泵的入口与第二集水槽相通，所述第二循环泵的出口与第二喷淋器的入水口连通。
优选地，还包括蒸汽换热器，连接在第一循环泵的出口与第一喷淋器的入水口之间的连通管路上。
优选地，蒸发浓缩设备还包括：补水泵和废水池，所述废水池的排水口与补水泵的入口连通，所述补水泵的出口通过连通管路与第一集水槽相通。
优选地，所述风机设于所述冷凝室中的顶部，并位于所述冷凝室中冷凝管上方；在所述冷凝室中的底部还形成有冷凝水收集槽，该冷凝水收集槽位于所述冷凝管的下方。
优选地，所述第一蒸发填料和第二蒸发填料的材质，为波纹蜂窝状聚乙烯或波纹蜂窝状聚丙烯。
优选地，所述蒸发室、冷凝室和二次浓缩室各自由玻璃钢或不锈钢板构成，所述蒸发室与冷凝室之间的连通管为不锈钢或玻璃钢制成的管道，所述第一喷淋器与第二喷淋器结构相同，并且各自设置为塑料旋转布水器或喷头。
优选地，通过在所述二次浓缩室的顶部开设敞开口，所述二次浓缩室构造为半封闭结构，其中所述敞开口在第二蒸发填料的上方。
相比于现有技术，本实用新型蒸发浓缩设备的有益效果在于：
（1）本实用新型对于例如高浓盐水（如反渗透浓盐水）或高浓有机废水二次浓缩蒸发结晶，并且二次浓缩结晶过程无需采用盐水换热器，由此可有效解决现有技术中高盐水蒸发结晶过程中换热设备难以适应高浓度问题，减缓在蒸发过程中换热设备的结垢和腐蚀，提高设备使用寿命。
（2）本实用新型采用的第一和第二循环泵，使得蒸发室和冷凝室中的蒸发浓缩、以及二次浓缩室中的蒸发浓缩循环进行。
（3）本实用新型中蒸汽在冷凝室中冷凝释放的热量，通过冷凝室中的风机送入蒸发室，这使得冷凝热得以循环利用，生产能耗低。
（4）本实用新型还包括蒸汽换热器，从而可以利用企业余热蒸汽，以使得高浓盐水或高浓有机废水被送入蒸发室之前被加热，这样企业余热蒸汽得到了利用而没有被浪费掉或者没有必要采用额外的新热源，从而实现了更低能耗。
（5）通过在蒸发室和冷凝室中一次蒸发浓缩后变得比较浓的盐水或有机废水，在二次浓缩室中继续进行二次蒸发浓缩结晶从而最终获得干盐产品。
（6）本实用新型中冷凝室在对蒸汽冷却过程中产生纯净的冷凝水，借助于冷凝室底部的冷凝水收集槽可以收集纯净的冷凝水，以供企业回用。
附图说明
图1是本实用新型蒸发浓缩设备的示意图，其中还示出了污水流、气流和清水流的流动路径。
附图标号说明：
1 第一循环泵 15第二循环泵
2 蒸发室 16二次浓缩室
3 蒸汽换热器 17第二蒸发填料
4 第一蒸发填料
5 第一喷淋器 18第二喷淋器
6 风机 26第一集水槽
7 冷凝管 19冷凝水收集槽
8 冷凝室 20第二集水槽
9 蒸发器 21热风入口
10 冷热两用热泵机组 23敞开口
11 压缩机
12 冷凝器
13 补水泵
14 废水池
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型具体实施方式进行描述。
参见图1，本实用新型蒸发浓缩设备包括：蒸发室2、冷凝室8、第一蒸发填料4、第一喷淋器5、风机6。蒸发室2和冷凝室8彼此连通形成封闭空间，第一蒸发填料4填充于蒸发室2内。在上述封闭空间中，第一喷淋器5在第一蒸发填料4上方。蒸发室2底部形成有：位于第一蒸发填料4下方的第一集水槽18，该第一集水槽18显然也在所述封闭空间中。风机6在封闭空间中，并且在该封闭空间中鼓风形成循环气流，该循环气流例如图1中在所述封闭空间中示出的闭合气流路线所示。风机6优选地可以是例如防水风机。
本实用新型蒸发浓缩设备还包括：填充有第二蒸发填料17的二次浓缩室16，设于第二蒸发填料17上方的第二喷淋器18，二次浓缩室16的底部形成有第二集水槽20，第二集水槽20在第二蒸发填料17下。第二集水槽20可用以接收来自第一集水槽18中的喷淋水。即，在蒸发室2和冷凝室8形成的封闭空间中被蒸发浓缩后的对象（例如高浓盐水或有机污水）变浓后被收集到第一集水槽18中，将第一集水槽18中收集的变浓的高浓盐水或有机污水送入二次蒸发室16中下方的第二集水槽20，从第二集水槽20中经第二喷淋器18喷淋到第二蒸发填料17继续进行蒸发浓缩，直至结晶成干盐产品。其中，相对于二次蒸发室内的蒸发浓缩而言，蒸发室2的蒸发浓缩可以称之为一次蒸发浓缩，相应地蒸发室即为一次浓缩室。
进一步，二次浓缩室16还设有热风入口21，热风入口21位于第二蒸发填料17与第二集水槽20之间，借助于冷热两用热泵机组10经热风入口21向二次浓缩室16送入热风，即，冷热两用热泵机组10的热风出口与热风入口21相通。冷热两用热泵机组10提供的热风进一步有利于二次浓缩室16中的蒸发浓缩。
冷热两用热泵机组10其实在这里既提供冷源，又提供热源。本意是利用其冷源（在冷凝室内冷凝蒸汽），而释放的热量又不能白白浪费，所以引入二次浓缩室16，正好用来实现结晶。同时还可解决在一次浓缩室换热器中盐水浓度过高而产生的腐蚀、结垢问题。
进一步参见图1，冷热两用热泵机组的冷水出口与冷凝室8中冷凝管7相连通，以提供循环冷水作为供应给冷凝室的冷源。当然，冷热两用热泵机组的热风出口可与热风入口21相通，使得热风从冷热两用热泵机组开始，依次经第二蒸发填料17、第二喷淋器18，再经二次浓缩室16的敞开口23出去，该气流路径同样在图1中示出。冷热两用热泵机组可以包括蒸发器9、压缩机11、冷凝器12。
如图1所示，第一循环泵1的入口与第一集水槽26相通，第一循环泵1的出口与第一喷淋器5的入水口连通。从而使得被蒸发浓缩对象被循环地喷淋到第一蒸发填料4上进行循环蒸发浓缩。如此可以使得被蒸发浓缩对象逐渐变浓。
如图1所示，还示出了第二循环泵15，第二循环泵15的入口与第二集水槽20相通，第二循环泵15的出口与第二喷淋器18的入水口连通。如此可以使得被二次浓缩室16中的被蒸发浓缩对象，不断地被喷淋到第二蒸发填料17上进行循环蒸发浓缩。
从图1可看出，本实用新型蒸发浓缩设备还可以包括蒸汽换热器3，以在待蒸发浓缩对象进入蒸发室2之前，对该对象进行加热。例如，蒸汽换热器3连接在第一循环泵1的出口与第一喷淋器5的入水口之间的连通管路上。蒸汽换热器3就是利用蒸汽加热废水的装置，而蒸汽换热器3所利用的蒸汽为企业多余的废蒸汽，即余热蒸汽，显然利用该余热蒸汽可以对进入蒸发室之前的废水进行加热。图1中还示出了，废水池14的排水口与补水泵13的入口连通，补水泵13的出口与第一集水槽26相通。
本实用新型中，被蒸发浓缩对象在蒸发室2产生的蒸汽，被送入冷凝室8中冷却，风机6使得该蒸汽在冷凝室中被冷凝时释放的热量（冷凝热）送入蒸发室2中，以实现冷凝热的循环利用。换言之，蒸汽在冷凝室8中冷却的过程中将释放热量，这部分热量通过循环风机6被引到蒸发室2，其实就是热风。热风通过第一蒸发填料4，促进废水的持续蒸发。并使废水的温度维持在相对较高的状态，可以大大减少企业用于加热废水时所需的废蒸汽量。在这里，废水加热所需的热量主要来自企业的废蒸汽，即余热蒸汽，通过蒸汽换热器3实现。
本实用新型中风机5，优选地可以设置在冷凝室8中的顶部，并位于冷凝室8中冷凝管7上方。在冷凝室8中的底部还形成有冷凝水收集槽19。冷凝水收集槽19位于冷凝管7的下方，可以收集冷凝室中蒸汽被冷凝后产生的冷凝水。冷凝水收集槽具有冷凝水排水口以排出冷凝水，供企业回收使用。
本实用新型中，冷凝室8中采用的冷凝管7仅是冷凝室8中冷凝装置的一个示例，而并非局限于此。冷凝管7可以采用例如Φ16熟铜管盘成，外套亲水铝翅片，孔距38mm，8排管，管内走循环冷却水。如上所描述的，在一个实例中，冷凝管7的循环冷却水来自冷热两用热泵机组的冷水出口。
至于第一蒸发填料4和第二蒸发填料17的材质，可以为波纹蜂窝状聚乙烯或波纹蜂窝状聚丙烯，比表面积大于200m2/m3；例如第一蒸发填料4在蒸发室2内的厚度可以为例如48cm。
本实用新型中，蒸发室2、冷凝室8和二次浓缩室16各自可以由玻璃钢或不锈钢板构成，例如，蒸发室2和冷凝室8在一个示例中均为底面边长为1m，高为2.5m的方柱体结构。蒸发室2与冷凝室8之间的连通管为不锈钢或玻璃钢制成的管道。第一喷淋器5与第二喷淋器18结构相同，并且各自可以设置为塑料旋转布水器或喷头。二次浓缩室16构造为半封闭结构，例如通过在二次浓缩室16的顶部开设敞开口23，并且敞开口23在第二蒸发填料17上方。
本实用新型尤其适合高浓盐水（如反渗透浓盐水）或高浓有机废水的零排放处理。本实用新型是蒸汽-热泵联用处理高盐水的装置。
为便于进一步理解，参见图1说明本实用新型的工作流程。具体地，以处理对象为高盐水为例说明如下：
以利用余热蒸汽的蒸发换热器对高盐水（盐浓度2-10%，本实用新型中涉及的“浓度”和“盐浓度”均是质量百分比浓度）进行加热，加热后导入蒸发室2，在蒸发室2顶部通过第一喷淋器5将废水布设在第一蒸发填料4上，实现高盐水的蒸发，产生的纯净蒸汽通过风机5引到冷凝室8；以冷热两用热泵机组提供冷源，将机组产生的冷水导入冷凝室8的冷凝管7中，以冷凝蒸发室产生的蒸汽，得到的冷凝水供企业回用，冷凝过程中释放的热量导入（例如通过风机6）蒸发室2循环利用；蒸发室2内的喷淋水落到底部的第一集水槽26中，采用第一循环泵1再次布到第一蒸发填料4上实现循环蒸发，当高盐水浓度达到20-30%时，将盐水导入二次浓缩室16，通过第二喷淋器18均匀布设在第二蒸发填料17上，将冷热两用热泵机组产生的热风导入二次浓缩室16，进行二次蒸发，二次浓缩室16内的喷淋水落到底部的第二集水槽20中，采用第二循环泵15再次布到第二蒸发填料17上实现循环蒸发，经多次循环后产生结晶，其晶体作为干盐产品回收。
综上，本实用新型能够实现例如对于高浓盐水（如反渗透浓盐水）或高浓有机废水的二次浓缩蒸发结晶，并且二次浓缩结晶过程无需采用盐水换热器，由此可有效解决现有技术中高盐水蒸发结晶过程中换热设备难以适应高浓度问题，减缓在蒸发过程中换热设备的结垢和腐蚀，提高设备使用寿命。本实用新型同时获得纯净水和干盐，实现污水的零排放。
以上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，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。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。
Claims (8)
1.一种蒸发浓缩设备，其特征在于，包括：
彼此连通形成封闭空间的蒸发室（2）和冷凝室（8）、填充于蒸发室（2）内的第一蒸发填料（4）、第一蒸发填料（4）上方的第一喷淋器（5）、第一蒸发填料（4）下方的第一集水槽（18）、以及设于所述封闭空间内的风机（6）；以及
填充有第二蒸发填料（17）的二次浓缩室（16）、第二蒸发填料（17）上方的第二喷淋器（18）、接收来自第一集水槽（18）中喷淋水的第二集水槽（20），其中第二集水槽（20）在第二蒸发填料（17）下方；
其中，二次浓缩室（16）设有热风入口（21），所述热风入口（21）位于第二蒸发填料（17）与第二集水槽（20）之间，并且所述热风入口（21）与冷热两用热泵机组（10）的热风出口相通，冷热两用热泵机组（10）的冷水出口与所述冷凝室（8）中的冷凝管（7）相连通。
2.根据权利要求1所述的蒸发浓缩设备，其特征在于，还包括：
第一循环泵（1），所述第一循环泵（1）的入口与第一集水槽（26）相通，所述第一循环泵（1）的出口与第一喷淋器（5）的入水口连通；
第二循环泵（15），所述第二循环泵（15）的入口与第二集水槽（20）相通，所述第二循环泵（15）的出口与第二喷淋器（18）的入水口连通。
3.根据权利要求2所述的蒸发浓缩设备，其特征在于，
还包括蒸汽换热器（3），连接在所述第一循环泵（1）的出口与第一喷淋器（5）的入水口之间的连通管路上。
4.根据权利要求2所述的蒸发浓缩设备，其特征在于，还包括：
补水泵（13）和废水池（14），所述废水池（14）的排水口与补水泵（13）的入口连通，所述补水泵（13）的出口与第一集水槽（26）相通。
5.根据权利要求1所述的蒸发浓缩设备，其特征在于，
所述风机（6）设于所述冷凝室（8）中的顶部，并位于所述冷凝室（8）中冷凝管（7）上方；
在所述冷凝室（8）中的底部还形成有冷凝水收集槽（19），该冷凝水收集槽（19）位于所述冷凝管（7）的下方。
6.根据权利要求1所述的蒸发浓缩设备，其特征在于，
所述第一蒸发填料（4）和第二蒸发填料（17）的材质，为波纹蜂窝状聚乙烯或波纹蜂窝状聚丙烯。
7.根据权利要求1所述的蒸发浓缩设备，其特征在于，
所述蒸发室（2）、冷凝室（8）和二次浓缩室（16）各自由玻璃钢或不锈钢板构成，所述蒸发室（2）与冷凝室（8）之间的连通管为不锈钢或玻璃钢制成的管道；
所述第一喷淋器（5）与第二喷淋器（18）结构相同，并且各自设置为塑料旋转布水器或喷头。
8.根据权利要求1或7所述的蒸发浓缩设备，其特征在于，
通过在所述二次浓缩室（16）的顶部开设敞开口（23），所述二次浓缩室（16）构造为半封闭结构，其中所述敞开口（23）在第二蒸发填料（）的上方。
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