申请日2018.02.05
公开(公告)日2018.06.15
IPC分类号B01D1/00; B01D1/30; C02F1/04; C02F101/10
摘要
本发明涉及一种内旋加热循环蒸发器及其处理含盐废水的系统，属于废水处理技术领域。本发明提出的内旋加热循环蒸发器具有换热管束在蒸发室内无支撑旋转，换热管束外周环向设置螺旋推料带，蒸发室内布置喷淋蒸发嘴，加热蒸汽多流程换热利用，凝水在线无滞留外排，提高热效率，节能降耗，且该蒸发器处理含盐废水的系统可根据含盐废水物料参数进行组合，选用机械压缩蒸发、单效及多效蒸发的工艺使系统本身能基本达到热平衡，从而大幅度减少外来新鲜蒸汽的消耗。本发明包括一种内旋加热循环蒸发器和一种使用内旋加热循环蒸发器处理含盐废水的系统。主要应用于含盐废水的处理。
权利要求书
1.一种内旋加热循环蒸发器，其特征在于：包括蒸发室(9)、分离室(10)、蒸汽室(19)、换热管束(14)、转轴(44)、底座(1)，所述蒸发室(9)与底座(1)固定连接，蒸发室(9)内设置换热管束(14)，蒸发室(9)顶部设置物料进口(7)、喷淋进口(13)、分离室(10)，蒸发室(9)底部设置物料出口(24)，蒸发室(9)两端分别固定左端盖(5)和右端盖(16)，所述右端盖(16)上设有循环出口(23)，右端盖(16)外侧固定蒸汽室(19)，蒸汽室(19)上设有蒸汽源进口(18)，分离室(10)上设有蒸汽出口(11)，所述转轴(44)两端分别安装在左支撑(3)和右支撑(21)上，由传动装置(22)驱动，转轴(44)依次贯穿左端盖(5)、蒸发室(9)、换热管束(14)、右端盖(16)、蒸汽室(19)带动换热管束(14)旋转，所述换热管束(14)外周环向设置螺旋推料带(38)，换热管束(14)包括换热管(37)，所述换热管(37)以转轴(44)为中心径向均匀发散分布，换热管(37)两端分别连通凝水腔和蒸汽腔。
2.根据权利要求1所述的内旋加热循环蒸发器，其特征在于：所述凝水腔包括圆筒形封闭腔体，储水腔(35)，凝水收集器，所述圆筒形封闭腔体由凝水腔端板(32)、凝水腔围板(34)、凝水腔管板(36)、转轴(44)合围成形成，所述换热管(37)的一端与凝水腔管板(36)固定连接，所述储水腔(35)沿凝水腔围板(34)周向等分布置，储水腔(35)一端与圆筒形封闭腔体连通，另一端与凝水收集器连接。
3.根据权利要求2所述的内旋加热循环蒸发器，其特征在于：所述圆筒形封闭腔体设有凝水腔分舱板(33)和凝水腔物料循环管(28)，所述凝水腔物料循环管(28)贯穿圆筒形封闭腔体沿径向均匀发散，所述凝水腔分舱板(33)位于圆筒形封闭腔体内部，凝水腔物料循环管(28)管间。
4.根据权利要求2所述的内旋加热循环蒸发器，其特征在于：所述凝水收集器包括排水支管(27)、排水总管(29)、总管隔板(30),所述排水总管(29)设置在转轴(44)中心，一端由总管盖板(47)密闭，另一端通过外接盘(31)固定在转轴(44)上，所述总管隔板(30)将排水总管(29)分成两个腔体，每个腔体上均设有排水支管(27)，所述排水支管(27)另一端与对应的储水腔(35)连通。
5.根据权利要求1所述的内旋加热循环蒸发器，其特征在于：所述蒸汽腔为一端开口的圆筒形腔体，由蒸汽腔管板(39)、蒸汽腔围板(40)、蒸汽腔端板(41)，蒸汽管(43)和转轴(44)合围形成，蒸汽腔开口侧位于蒸汽室(19)内，蒸汽腔管板(39)与换热管(37)的另一端固定连接，蒸汽管(43)与转轴(44)通过连接板(45)固定连接。
6.根据权利要求5所述的内旋加热循环蒸发器，其特征在于：所述一端开口的圆筒形腔体上设置蒸汽腔分舱板(46)和沿径向均匀发散的蒸汽腔物料循环管(42)，所述蒸汽腔物料循环管(42)贯穿圆筒形封闭腔体，所述蒸汽腔分舱板(46)位于一端开口的圆筒形腔体内部，蒸汽腔物料循环管(42)管间。
7.根据权利要求1所述的内旋加热循环蒸发器，其特征在于：所述喷淋进口(13)连接喷淋蒸发嘴装置，喷淋蒸发嘴装置位于蒸发室(9)内，包括喷淋蒸发总管(48)和喷淋蒸发喷嘴(12)，喷淋蒸发总管(48)下部设置喷淋蒸发喷嘴(12)。
8.一种内旋加热循环蒸发器处理含盐废水的系统，其特征在于：包括凝水预热器(102)、尾气冷凝器(107)、凝水罐(110)、进料泵(101)、内循环泵(111)、排料泵(113)、凝水泵(108)以及权利要求1-7任一所述的内旋加热循环蒸发器，所述内旋加热循环蒸发器为一个，进料泵(101)通过管道与凝水预热器(102)的进料口连接，凝水预热器(102)的出料口通过管道与内旋加热循环蒸发器的物料进口(7)连接，凝水预热器(102)的壳程通过管道与内旋加热循环蒸发器的凝水收集器连接，内循环泵(111)通过管路连接内旋加热循环蒸发器的循环出口(23)和喷淋进口(13)，排料泵(113)通过管路与物料出口(24)连接，凝水罐(110)下部管口通过管路与凝水泵(108)连接，凝水罐(110)上部管口通过管路与尾气冷凝器(107)下部管口连接，尾气冷凝器(107)上部管口通过管路与内旋加热循环蒸发器的蒸汽出口(11)连接，内旋加热循环蒸发器的蒸汽源进口(18)通过管路连接蒸汽源。
9.一种内旋加热循环蒸发器处理含盐废水的系统，其特征在于：包括蒸汽预热器(106)、尾气预热器(105)、凝水预热器(102)、尾气冷凝器(107)、凝水罐(110)、进料泵(101)、内循环泵(111)、排料泵(113)、机械蒸汽压缩机(103)、凝水泵(108)、凝水冷却器(109)以及权利要求1-7任一所述的内旋加热循环蒸发器，所述内旋加热循环蒸发器为一个，进料泵(101)通过管道依次连接尾气预热器(105)、凝水预热器(102)、蒸汽预热器(106)，经换热后物料通过管路与内旋加热循环蒸发器的物料进口(7)连接，所述蒸汽预热器(106)通过管路与蒸汽源连接，所述凝水泵(108)通过管路依次连接凝水罐(110)、凝水冷却器(109)、凝水预热器(102)，所述凝水预热器(102)的壳程通过管道与内旋加热循环蒸发器的凝水收集器连接，内循环泵(111)通过管路连接内旋加热循环蒸发器的循环出口(23)和喷淋进口(13)，排料泵(113)通过管路与物料出口(24)连接，内旋加热循环蒸发器的蒸汽出口(11)通过管路与机械蒸汽压缩机(103)的回气口，内旋加热循环蒸发器的蒸汽源进口(18)通过管路与机械蒸汽压缩机(103)的出气口，机械蒸汽压缩机(103)的进气口与蒸汽源连接。
10.一种内旋加热循环蒸发器处理含盐废水的系统，其特征在于：包括凝水预热器(102)、尾气冷凝器(107)、凝水罐(110)、进料泵(101)、内循环泵(111)、排料泵(113)、凝水泵(108)以及权利要求1-7任一所述的内旋加热循环蒸发器，所述内旋加热循环蒸发器为两个，包括第一内旋加热循环蒸发器(104)和第二内旋加热循环蒸发器(112)，对应的排料泵(113)包括第一排料泵(114)和第二排料泵(115)，进料泵(101)通过管道与凝水预热器(102)的进料口连接，凝水预热器(102)的出料口通过管道与第一内旋加热循环蒸发器(104)的物料进口(7)连接，凝水预热器(102)的壳程通过管道与第一内旋加热循环蒸发器(104)的凝水收集器连接，第一内循环泵(111)通过管路连接第一内旋加热循环蒸发器(104)的循环出口(23)和喷淋进口(13)，第一排料泵(114)通过管路连接第一内旋加热循环蒸发器(104)的物料出口和第二内旋加热循环蒸发器(112)的物料进口(7)，第一内旋加热循环蒸发器(104)的蒸汽出口(11)通过管路连接第二内旋加热循环蒸发器(112)的蒸汽源进口(18)，所述凝水泵(108)通过管路依次连接凝水罐(110)、尾气冷凝器(107)，尾气冷凝器(107)上部管口通过管路与第二内旋加热循环蒸发器(112)的蒸汽出口(11)连接，第二内旋加热循环蒸发器(112)的凝水收集器通过管路与凝水罐(110)连接，第二内循环泵(115)通过管路连接第二内旋加热循环蒸发器(112)的循环出口(23)和喷淋进口(13)。
说明书
内旋加热循环蒸发器及其处理含盐废水的系统
技术领域
本发明涉及一种内旋加热循环蒸发器及其处理含盐废水的系统，属于废水处理技术领域。
背景技术
含盐废水主要来源于化工、石油开采、造纸和食品加工等领域且总量巨大并有逐年增加的趋势，探索行之有效的含盐废水处理技术已经成为废水处理研究的热点领域之一。耗氧厌氧生化处理由于细菌耐盐性的制约而无法使用;膜分离技术处理，废水中的有机物及胶体极易在膜的表面形成沉积，而无机盐会在膜表面形成结晶使得膜装置污染堵塞失效，维护成本高;电解除盐法无论是离子膜法还是隔膜法，都因为含有机物的问题而无法满足电解要求并且极板材料很难选择。目前主要采取蒸发处理，选择合适的设备可以将盐以固体的形式分离出来。
目前含盐废水的蒸发设备主要采用强制循环蒸发器，加热室立式结构，液体循环速度大小由泵调节，是靠大功率的强制循环泵维持物料在加热管内的流动，所以需要消耗大量的电能。且使用强制循环蒸发处理含盐废水引起的结疤堵管的现象依然无法避免。
专利CN201210285407.4采用加热器安装在蒸发腔内并旋转运动，解决了现在常用强制循环蒸发器的能耗高问题。但蒸发腔底部两侧设有支撑滚动系统，加热器在支撑滚动系统上旋转在实际工作中极易卡壳失效影响运行;内部清洗，结疤，物料抄板，蒸汽分配及凝水收集装置还有待解决改善。且该专利未涉及含盐废水领域脱盐处理的工艺技术。
发明内容
本发明的目的在于克服现有上述缺陷，提出了一种内旋加热循环蒸发器及其处理含盐废水的系统，蒸发器具有换热管束在蒸发室内无支撑旋转，蒸发室内布置喷淋蒸发嘴，加热蒸汽多流程换热利用，凝水在线无滞留外排，提高热效率，节能降耗，且该蒸发器处理含盐废水的系统可根据含盐废水物料参数进行组合，选用机械压缩蒸发、单效及多效蒸发的工艺使系统本身能基本达到热平衡，从而大幅度减少外来新鲜蒸汽的消耗。
本发明是采用以下的技术方案实现的：
一种内旋加热循环蒸发器，其特征在于：包括蒸发室、分离室、蒸汽室、换热管束、转轴、底座，所述蒸发室与底座固定连接，蒸发室内设置换热管束，蒸发室顶部设置物料进口、喷淋进口、分离室，蒸发室底部设置物料出口，蒸发室两端分别固定左端盖和右端盖，所述右端盖上设有循环出口，右端盖外侧固定蒸汽室，蒸汽室上设有蒸汽源进口，分离室上设有蒸汽出口，所述转轴两端分别安装在左支撑和右支撑上，由传动装置驱动，转轴依次贯穿左端盖、蒸发室、换热管束、右端盖、蒸汽室带动换热管束旋转，所述换热管束外周环向设置螺旋推料带，换热管束包括换热管，所述换热管以转轴为中心径向均匀发散分布，换热管两端分别连通凝水腔和蒸汽腔。
为方便排空和观察，蒸发室上部设置排空口、观察孔，为方便物料检测，蒸发室下部设置液位测量装置、测温装置，检测蒸发室内物料液位和温度，蒸发室可采用直筒形或锥筒形，螺旋推料带将蒸发过程中产生的结晶盐推向物料出口。
所述的，凝水腔包括圆筒形封闭腔体，储水腔，凝水收集器，所述圆筒形封闭腔体由凝水腔端板、凝水腔围板、凝水腔管板、转轴合围成形成，所述换热管的一端与凝水腔管板固定连接，所述储水腔沿凝水腔围板周向等分布置，所述储水腔一端与圆筒形封闭腔体连通，另一端与凝水收集器连接。
所述的，圆筒形封闭腔体设有凝水腔分舱板和凝水腔物料循环管，所述凝水腔物料循环管贯穿圆筒形封闭腔体沿径向均匀发散，所述凝水腔分舱板位于圆筒形封闭腔体内部，凝水腔物料循环管管间。
所述的，凝水收集器包括排水支管、排水总管、总管隔板,所述排水总管设置在转轴中心，一端由总管盖板密闭，另一端通过外接盘固定在转轴上，所述总管隔板将排水总管分成两个腔体，每个腔体上均设有排水支管，所述排水支管另一端与对应的储水腔连通。
所述的，蒸汽腔为一端开口的圆筒形腔体，由蒸汽腔管板、蒸汽腔围板、蒸汽腔端板，蒸汽管和转轴合围形成，蒸汽腔开口侧位于蒸汽室内，蒸汽腔管板与换热管的另一端固定连接，蒸汽管与转轴通过连接板固定连接。
所述的，一端开口的圆筒形腔体上设置蒸汽腔分舱板和沿径向均匀发散的蒸汽腔物料循环管，所述蒸汽腔物料循环管贯穿圆筒形封闭腔体，所述蒸汽腔分舱板位于一端开口的圆筒形腔体内部，蒸汽腔物料循环管管间。
工作原理及过程：物料由物料进口进入蒸发室，换热管束在传动装置驱动下，通过转轴带动其转动，换热管束外周的螺旋推料带将物料向前推进至循环出口处;蒸汽从蒸汽源进口经蒸汽室进入蒸汽腔，蒸汽腔内的蒸汽沿换热管束中的换热管流向凝水腔，在流动过程中蒸汽与物料完成热交换，完成热交换后的蒸汽变为冷凝水，进入凝水腔后由凝水收集器排出，内循环泵将循环出口处的物料经喷淋进口再次泵入蒸发室内，由喷淋蒸发嘴装置对物料进行再次分散喷淋，使物料与换热管进行充分换热，如此实现物料循环加热、浓缩，而物料加热后所蒸发的水蒸气进入分离室分离，为方便排空和观察，蒸发室上部设置排空口、观察孔，为方便物料检测，蒸发室下部设置液位测量装置、测温装置，检测蒸发室内物料液位和温度，浓缩完成后经物料出口排出。
一种内旋加热循环蒸发器处理含盐废水的系统，包括凝水预热器、尾气冷凝器、凝水罐、进料泵、内循环泵、排料泵、凝水泵以及权利要求1-7任一所述的内旋加热循环蒸发器，所述内旋加热循环蒸发器为一个，进料泵通过管道与凝水预热器的进料口连接，凝水预热器的出料口通过管道与内旋加热循环蒸发器的物料进口连接，凝水预热器的壳程通过管道与内旋加热循环蒸发器的凝水收集器连接，内循环泵通过管路连接内旋加热循环蒸发器的循环出口和喷淋进口，排料泵通过管路与物料出口连接，凝水罐下部管口通过管路与凝水泵连接，凝水罐上部管口通过管路与尾气冷凝器下部管口连接，尾气冷凝器上部管口通过管路与内旋加热循环蒸发器的蒸汽出口连接，内旋加热循环蒸发器的蒸汽源进口通过管路连接蒸汽源。
工作原理及过程：物料经进料泵打入凝水预热器的管程，完成热交换后的液体经凝水收集器的排水管总管进入凝水预热器的壳程，对凝水预热器管程中的物料进行预热，凝水预热器壳程内的冷凝水经余热回收后排出系统，物料在内旋加热循环蒸发器的蒸发室产生的二次蒸汽经分离室的蒸汽出口通过管道进入尾气冷凝器，对尾气进行冷凝，尾气冷凝后进入凝水罐，由凝水泵排出在线排出系统，该工艺流程采用单效蒸发工艺，适用于最终沸点升16～50度且每小时处理量不大于2000公斤的蒸发处理。
一种内旋加热循环蒸发器处理含盐废水的系统，其特征在于：包括蒸汽预热器、尾气预热器、凝水预热器、尾气冷凝器、凝水罐、进料泵、内循环泵、排料泵、机械蒸汽压缩机、凝水泵、凝水冷却器以及权利要求1-7任一所述的内旋加热循环蒸发器，所述内旋加热循环蒸发器为一个，进料泵通过管道依次连接尾气预热器、凝水预热器、蒸汽预热器，经换热后物料通过管路与内旋加热循环蒸发器的物料进口连接，所述蒸汽预热器通过管路与蒸汽源连接，所述凝水泵通过管路依次连接凝水罐、凝水冷却器、凝水预热器，所述凝水预热器的壳程通过管道与内旋加热循环蒸发器的凝水收集器连接，内循环泵通过管路连接内旋加热循环蒸发器的循环出口和喷淋进口，排料泵通过管路与物料出口连接，内旋加热循环蒸发器的蒸汽出口通过管路与机械蒸汽压缩机的回气口，内旋加热循环蒸发器的蒸汽源进口通过管路与机械蒸汽压缩机的出气口，机械蒸汽压缩机的进气口与蒸汽源连接。
工作原理及过程：蒸发室内完成热交换后的液体经凝水收集器的排水管总管进入凝水预热器的壳程，对凝水预热器管程中的物料进行预热，对物料完成预热后的液体经凝水冷却器的壳程进入凝水罐，由凝水泵在线排出系统;凝水罐中的气体经真空装置吸入尾气预热器，物料经进料泵进入尾气预热器，与尾气进行初次预热，完成初次预热后的物料由上述的凝水预热器管程完成再次预热，由凝水预热器管程完成再次预热后物料进入蒸汽预热器加热到工艺条件下的泡点，然后进入蒸发室进行蒸发;蒸发室产生的二次蒸汽通过分离室的蒸汽出口然后经管路进入机械蒸汽压缩机，经过压缩机升温升压的蒸汽经通过管路经出气口进入内旋加热循环蒸发器的蒸汽源进口，升温升压的蒸汽在内旋加热循环蒸发器内通过换热管束与物料换热，该工艺流程采用机械压缩蒸发工艺，适用于最终沸点升不大于15度的含盐废水的蒸发处理;该工艺的蒸发温度可选45度至100度，机械蒸汽压缩机温升可选8度至22度。
一种内旋加热循环蒸发器处理含盐废水的系统，其特征在于：包括凝水预热器、尾气冷凝器、凝水罐、进料泵、内循环泵、排料泵、凝水泵以及权利要求1-7任一所述的内旋加热循环蒸发器，所述内旋加热循环蒸发器为两个，包括第一内旋加热循环蒸发器和第二内旋加热循环蒸发器，对应的排料泵包括第一排料泵和第二排料泵，进料泵通过管道与凝水预热器的进料口连接，凝水预热器的出料口通过管道与第一内旋加热循环蒸发器的物料进口连接，凝水预热器的壳程通过管道与第一内旋加热循环蒸发器的凝水收集器连接，第一内循环泵通过管路连接第一内旋加热循环蒸发器的循环出口和喷淋进口，第一排料泵通过管路连接第一内旋加热循环蒸发器的物料出口和第二内旋加热循环蒸发器的物料进口，第一内旋加热循环蒸发器的蒸汽出口通过管路连接第二内旋加热循环蒸发器的蒸汽源进口，所述凝水泵通过管路依次连接凝水罐、尾气冷凝器，尾气冷凝器上部管口通过管路与第二内旋加热循环蒸发器的蒸汽出口连接，第二内旋加热循环蒸发器的凝水收集器通过管路与凝水罐连接，第二内循环泵通过管路连接第二内旋加热循环蒸发器的循环出口和喷淋进口。
工作原理及过程：物料经进料泵打入凝水预热器管程与凝水预热器壳程中的蒸汽凝水进行预热后进入第一内旋加热循环蒸发器蒸发，物料通过管道由第一排料泵打入第二内旋加热循环蒸发器蒸发，蒸发完成的物料经管道由第二排料泵排出系统处理;物料在第一内旋加热循环蒸发器蒸发室产生的一效蒸汽经分离室的蒸汽出口然后过管道进入第二内旋加热循环蒸发器的蒸汽源进口，物料在第二内旋加热循环蒸发器的蒸发室产生的二效蒸汽经分离室的蒸汽出口然后过管道进入尾气冷凝器从而冷凝为水后储存在凝水罐，由凝水泵在线排出系统;第一内旋加热循环蒸发器的蒸汽源进口连接蒸汽源，在第一内旋加热循环蒸发器内通过换热管束与物料换热从而冷凝为水，然后从第一内旋加热循环蒸发器的外接盘经管路进入凝水预热器壳程经充分的余热回收后排出系统，该工艺流程采用双效蒸发工艺，适用于最终沸点升16～50度且每小时处理量大于2000公斤的蒸发处理。
本发明的有益效果是：
(1)本发明所述的内旋加热循环蒸发器，设置有换热管束，换热管束在蒸发室内无支撑旋转，避免卡壳现象的发生;
(2)本发明所述的内旋加热循环蒸发器，设置有螺旋推料带和喷淋蒸发嘴装置，螺旋推料带推料方便，配合喷淋蒸发嘴装置使物料喷洒均匀，物料受热均匀不易结疤，有利于蒸发室内部清洁;
(3)本发明所述的内旋加热循环蒸发器，设置凝水收集器，解决冷凝水滞留凝水腔的问题，使冷凝水在线无滞留外排;
(4)本发明所述的内旋加热循环蒸发器，设置凝水腔分舱板、凝水腔物料循环管、蒸汽腔分舱板、蒸汽腔物料循环管，加强蒸汽与物料换热效果，同时强化物料流动效果，使物料换热充分，提高换热效率，节能降耗;
(5)本发明所述的内旋加热循环蒸发器处理含盐废水的系统，可根据含盐废水物料参数进行组合多种蒸发工艺，可适用于机械压缩蒸发、单效及多效蒸发，该系统本身能基本达到热平衡，从而大幅度减少外来新鲜蒸汽的消耗，节能降耗。