公布日：2022.09.16
申请日：2022.07.19
分类号：C02F1/04(2006.01)I;C02F9/10(2006.01)I
摘要
本发明提供一种双级热泵真空蒸发污水浓缩系统，包括有热泵机组和真空泵，所述高温浓缩循环回路包括从缓冲池的进料污水通过管道进入依次连接的高温蒸发釜、高温循环泵、高温换热器和高温蒸发釜，所述低温浓缩循环回路包括从所述缓冲池的进料污水通过管道依次连接进入低温蒸发釜、低温循环泵、低温换热器和低温蒸发釜，真空泵分别通过管道与所述高温蒸发釜、所述低温蒸发釜相连接。实现了采用在低温低压真空蒸发浓缩条件下的热泵二级真空蒸发浓缩技术，能耗低，并且高温蒸发釜、低温蒸发釜分别有真空压力控制阀门，控制不同的真空度。换热器采用通用标准化换热器，标准化大批量生产，工艺成熟，成本低，质量好，可靠性高。
权利要求书
1.一种双级热泵真空蒸发污水浓缩系统，其特征在于，包括有高温浓缩循环回路和低温浓缩循环回路，其中：所述高温浓缩循环回路包括有通过管道依次连接的高温蒸发釜(5)、高温循环泵(6)、高温换热器(7)和高温蒸发釜(5)；缓冲池(4)的进料污水(1)通过管道在所述高温浓缩循环回路中依次进入所述高温蒸发釜(5)、所述高温循环泵(6)、所述高温换热器(7)，然后返回所述高温蒸发釜(5)，在所述高温蒸发釜(5)内反复循环加热将进料污水(1)进行蒸发浓缩；所述低温浓缩循环回路包括有通过管道依次连接的低温蒸发釜(12)、低温循环泵(13)、低温换热器(11)和低温蒸发釜(12)；所述低温蒸发釜(12)通过管道还连接有低温冷凝换热器(14)，所述缓冲池(4)的进料污水(1)通过管道在所述低温浓缩循环回路中依次进入所述低温蒸发釜(12)、所述低温循环泵(13)、所述低温换热器(11)，然后返回所述低温蒸发釜(12)，在所述低温蒸发釜(12)内反复循环加热将进料污水(1)进行蒸发浓缩；还包括有真空泵(10)，所述真空泵(10)通过管道分别与所述高温蒸发釜(5)、所述低温蒸发釜(12)相连接。
2.根据权利要求1所述的一种双级热泵真空蒸发污水浓缩系统，其特征在于，还包括有热泵机组(17)，所述热泵机组(17)与所述高温换热器(7)通过管道连接成循环回路；所述高温换热器(7)是所述热泵机组(17)的冷凝器。
3.根据权利要求2所述的一种双级热泵真空蒸发污水浓缩系统，其特征在于，所述热泵机组(17)与低温冷凝换热器(14)通过管道连接成循环回路，所述低温冷凝换热器(14)是所述热泵机组(17)的蒸发器。
4.根据权利要求1所述的一种双级热泵真空蒸发污水浓缩系统，其特征在于，所述高温蒸发釜(5)与所述真空泵(10)之间的管道设置有第一真空压力阀门(18)；所述真空泵(10)将所述高温蒸发釜(5)内的水蒸气维持在40℃水蒸气饱和压力；优选地，所述低温蒸发釜(12)与所述真空泵(10)之间的管道上设置有第二真空压力阀门(19)；所述真空泵(10)将所述低温蒸发釜(12)内的水蒸气维持在30℃水蒸气饱和压力。
5.根据权利要求2所述的一种双级热泵真空蒸发污水浓缩系统，其特征在于，所述高温浓缩循环回路还连接有第一蒸发冷凝管路，所述第一蒸发冷凝管路包括有：通过管道依次连接的高温蒸发釜(5)、低温换热器(11)和排水泵(15)，所述第一蒸发冷凝管路将从所述高温蒸发釜(5)内蒸发出的水蒸气通过所述低温换热器(11)冷凝成冷凝水后通过排水泵(15)排入净化水池(16)；优选地，所述高温蒸发釜(5)设置有第一压力表(21)，所述第一压力表(21)用于测量所述高温蒸发釜(5)内的压力；优选地，所述高温蒸发釜(5)设置有第一温度表(23)，所述第一温度表(23)用于测量所述高温蒸发釜(5)内的温度。
6.根据权利要求2所述的一种双级热泵真空蒸发污水浓缩系统，其特征在于，所述高温浓缩循环回路还连接有第一浓缩排污管路，所述第一浓缩排污管路包括有：通过管道依次连接所述高温蒸发釜(5)、排液泵(8)和浓缩液池(9)，所述高温蒸发釜(5)内的进料污水(1)蒸发浓缩成浓缩液，通过所述排液泵(8)将浓缩液排入浓缩液池(9)。
7.根据权利要求1或6所述的一种双级热泵真空蒸发污水浓缩系统，其特征在于，所述低温浓缩循环回路还连接有第二蒸发冷凝管路，所述第二蒸发冷凝管路包括有：通过管道依次连接所述低温蒸发釜(12)、所述低温冷凝换热器(14)、排水泵(15)和净化水池(16)，所述第二蒸发冷凝管路将从所述低温蒸发釜(12)蒸发出的水蒸气通过所述低温冷凝换热器(14)冷凝成冷凝水后再通过排水泵(15)将净化冷凝水排入净化水池(16)；优选地，所述低温蒸发釜(12)设置有第二压力表(22)，所述第二压力表(22)用于测量所述低温蒸发釜(12)内的压力；优选地，所述低温蒸发釜(12)设置有第二温度表(24)，所述第二温度表(24)用于测量所述低温蒸发釜(12)内的温度。
8.根据权利要求7所述的一种双级热泵真空蒸发污水浓缩系统，其特征在于，所述低温浓缩循环回路还连接有第二浓缩排污管路，所述第二浓缩排污管路包括：通过管道依次连接所述低温蒸发釜(12)、排液泵(8)和浓缩液池(9)，所述低温蒸发釜(12)的浓缩液通过所述排液泵(8)将所述低温蒸发釜(12)内蒸发浓缩的浓缩液排入浓缩液池(9)。
9.根据权利要求1所述的一种双级热泵真空蒸发污水浓缩系统，其特征在于，还包括有：原液过滤管道，所述原液过滤管道包括有通过管道依次连接的原液过滤器(2)、滤液抽水泵(3)和缓冲池(4)；进料污水(1)通过所述原液过滤器(2)进行首次过滤，再通过所述滤液抽水泵(3)将过滤后的进料污水(1)泵入缓冲池(4)。
10.根据权利要求8所述的一种双级热泵真空蒸发污水浓缩系统，其特征在于，所述缓冲池(4)与所述高温蒸发釜(5)之间的管道上设置有第一控制阀门(201)；优选地，所述缓冲池(4)与所述低温蒸发釜(12)之间的管道上设置有第二控制阀门(202)；优选地，所述高温蒸发釜(5)与所述排液泵(8)之间的管道上设置有第三控制阀门(203)；优选地，所述低温蒸发釜(12)与所述排液泵(8)之间的管道上设置有第四控制阀门(204)；优选地，所述低温换热器(11)与所述排水泵(15)之间的管道上设置有第五控制阀门(205)；优选地，低温冷凝换热器(14)与所述排水泵(15)之间的管道上设置有第六控制阀门(206)。
发明内容
本发明的目的在于提供一种双级热泵真空蒸发污水浓缩系统，实现了采用在低温低压真空蒸发浓缩条件下的热泵二级真空蒸发浓缩技术，能耗低，并且高温蒸发釜、低温蒸发釜分别有真空压力控制阀门，控制不同的真空度。换热器采用通用标准化换热器，标准化大批量生产，工艺成熟，成本低，质量好，可靠性高。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种双级热泵真空蒸发污水浓缩系统，包括有高温浓缩循环回路和低温浓缩循环回路，其中：所述高温浓缩循环回路包括有通过管道依次连接的高温蒸发釜、高温循环泵、高温换热器和高温蒸发釜，缓冲池的进料污水通过管道在所述高温浓缩循环回路中依次进入所述高温蒸发釜、所述高温循环泵、所述高温换热器，然后返回所述高温蒸发釜，在所述高温蒸发釜内反复循环加热将进料污水进行蒸发浓缩；所述低温浓缩循环回路包括有通过管道依次连接的低温蒸发釜、低温循环泵、低温换热器和低温蒸发釜，所述低温蒸发釜通过管道还连接有低温冷凝换热器，所述缓冲池的进料污水通过管道在所述低温浓缩循环回路中依次进入所述低温蒸发釜、所述低温循环泵、所述低温换热器，然后返回所述低温蒸发釜，在所述低温蒸发釜内反复循环加热将进料污水进行蒸发浓缩；还包括有真空泵，所述真空泵通过管道分别与所述高温蒸发釜、所述低温蒸发釜相连接。
进一步地，还包括有热泵机组，所述热泵机组与所述高温换热器通过管道连接成循环回路；所述高温换热器是所述热泵机组的冷凝器。
进一步地，所述热泵机组与低温冷凝换热器通过管道连接成循环回路，所述低温冷凝换热器是所述热泵机组的蒸发器。
进一步地，所述高温蒸发釜与所述真空泵之间的管道设置有第一真空压力阀门，所述真空泵将所述高温蒸发釜内的水蒸气维持在40℃水蒸气饱和压力。
进一步地，所述低温蒸发釜与所述真空泵之间的管道上设置有第二真空压力阀门；所述真空泵将所述低温蒸发釜内的水蒸气维持在30℃水蒸气饱和压力。
采用上述的技术方案，高温蒸发釜、低温蒸发釜分别连接真空泵，高温蒸发釜、低温蒸发釜分别有真空压力控制阀门，控制高温蒸发釜相对于低温蒸发釜保持高的真空度约7.4kp，对应40℃水蒸气饱和压力；控制低温蒸发釜保持相对于高温蒸发釜低的真空度约4.2kp，对应30℃水蒸气饱和压力。
进一步地，所述高温浓缩循环回路还连接有第一蒸发冷凝管路，所述第一蒸发冷凝管路包括有：通过管道依次连接的高温蒸发釜、低温换热器和排水泵，所述第一蒸发冷凝管路将从所述高温蒸发釜内蒸发出的水蒸气通过所述低温换热器冷凝成冷凝水后通过排水泵排入净化水池。
优选地，所述高温蒸发釜设置有第一压力表，所述第一压力表用于测量所述高温蒸发釜内的压力。
优选地，所述高温蒸发釜设置有第一温度表，所述第一温度表用于测量所述高温蒸发釜内的温度。
进一步地，所述高温浓缩循环回路还连接有第一浓缩排污管路，所述第一浓缩排污管路包括有：通过管道依次连接所述高温蒸发釜、排液泵和浓缩液池，所述高温蒸发釜内的进料污水蒸发浓缩成浓缩液，通过所述排液泵将浓缩液排入浓缩液池。
进一步地，所述低温浓缩循环回路还连接有第二蒸发冷凝管路，所述第二蒸发冷凝管路包括有：通过管道依次连接所述低温蒸发釜、所述低温冷凝换热器、排水泵和净化水池，所述第二蒸发冷凝管路将从所述低温蒸发釜蒸发出的水蒸气通过所述低温冷凝换热器冷凝成冷凝水后，通过排水泵将净化冷凝水排入净化水池。
优选地，所述低温蒸发釜设置有第二压力表，所述第二压力表用于测量所述低温蒸发釜内的压力。
优选地，所述低温蒸发釜设置有第二温度表，所述第二温度表用于测量所述低温蒸发釜内的温度。
进一步地，所述低温浓缩循环回路还连接有第二浓缩排污管路，所述第二浓缩排污管路包括：通过管道依次连接所述低温蒸发釜、排液泵和浓缩液池，所述低温蒸发釜的浓缩液通过所述排液泵将所述低温蒸发釜内蒸发浓缩的浓缩液排入浓缩液池。
进一步地，双级热泵真空蒸发污水浓缩系统还包括有原液过滤管道，所述原液过滤管道包括有利用管道依次连接的原液过滤器、滤液抽水泵和缓冲池；进料污水通过所述原液过滤器进行首次过滤，再通过所述滤液抽水泵将过滤后的进料污水泵入缓冲池。
采用上述的技术方案，常温污水原液通过前置过滤器，用滤液抽水泵进入缓冲池，从缓冲池再分别进入高温蒸发釜、低温蒸发釜。
进一步地，所述缓冲池与所述高温蒸发釜之间的管道上设置有第一控制阀门。
进一步地，所述缓冲池与所述低温蒸发釜)之间的管道上设置有第二控制阀门。
进一步地，所述高温蒸发釜与所述排液泵之间的管道上设置有第三控制阀门。
进一步地，所述低温蒸发釜与所述排液泵之间的管道上设置有第四控制阀门。
进一步地，所述低温换热器与所述排水泵之间的管道上设置有第五控制阀门。
进一步地，低温冷凝换热器与所述排水泵之间的管道上设置有第六控制阀门。
分析可知，本发明公开一种双级热泵真空蒸发污水浓缩系统，具有以下有益效果：
1、采用在低温低压真空蒸发浓缩条件下的热泵二级真空蒸发浓缩技术，能耗低。
2、换热器采用通用标准化换热器，标准化大批量生产，工艺成熟，成本低，质量好，可靠性高；对比其他热管换热器，采用翅片换热器作为热管换热器具有可靠性高、效率高，成本低的优势。
3、对比电锅炉蒸发浓缩/MVR水蒸气压缩蒸发浓缩/热泵低温真空蒸发浓缩装置，成本可以大幅降低80-40％左右，能耗可以减少高达85％左右。
4、对比常规热泵蒸发除湿浓缩装置250kwh左右的吨水蒸发能耗，低温多效蒸发污水浓缩技术可以达到125kwh左右的吨水蒸发能耗，能耗可以大幅降低约50％，同时节约了成本。
（发明人：张泽军;陈丽红;文姣;林豪情;李桦）