公布日：2022.05.17
申请日：2022.01.18
分类号：C02F9/10(2006.01)I;C02F1/02(2006.01)I;C02F1/04(2006.01)I;C02F1/06(2006.01)I;C02F1/08(2006.01)I
摘要
本发明适用于低浓度溶液或废水蒸发结晶技术领域，提供了一种低浓度溶液或废水蒸发结晶装置及方法，包括预热器，所述预热器的通过管路连接有进料泵，所述进料泵的输出端连接有横管降膜蒸发器，所述横管降膜蒸发器的上方连接有蒸汽压缩机，所述蒸汽压缩机的输出端连接有加热器，所述加热器的顶部通过管路连接有强制蒸发器，本发明处理能耗低，其能耗比常规MVR降低一半，处理1吨水最低不到20元，处理范围广，适用性强，处理量在2～100t/h范围内均适用，物料种类多样，既可以处理废水，又能用于工艺物料蒸发结晶，物料初始浓度可低至1％，若进料浓度波动大，系统可根据具体情况选择只运行浓度装置或结晶装置，灵活性强。
权利要求书
1.一种低浓度溶液或废水蒸发结晶装置，其特征在于，包括预热器(14)，所述预热器(14)的通过管路连接有进料泵(1)，所述进料泵(1)的输出端连接有横管降膜蒸发器(8)，所述横管降膜蒸发器(8)的上方连接有蒸汽压缩机(7)，所述蒸汽压缩机(7)的输出端连接有加热器(10)，所述加热器(10)的顶部通过管路连接有强制蒸发器(9)，所述强制蒸发器(9)的顶部通过管路与横管降膜蒸发器(8)相连接，所述强制蒸发器(9)的底部通过管路连接有强制循环泵(4)，所述强制循环泵(4)的顶部与加热器(10)的底部通过管路相连接，所述强制蒸发器(9)、加热器(10)、强制循环泵(4)组成强制循环蒸发结晶工段，所述强制蒸发器(9)的底部通过管路连接有出料泵(5)，所述出料泵(5)的输出端连接有旋流器(12)，所述旋流器(12)的顶部与强制蒸发器(9)之间通过管路连接，所述旋流器(12)的底部连接有稠厚器(11)，所述稠厚器(11)的底面连接有离心机(6)，所述横管降膜蒸发器(8)的底部通过管路连接有转料泵(3)，所述转料泵(3)通过管路与加热器(10)相连接，所述加热器(10)通过管路连接有冷凝水罐(13)，所述横管降膜蒸发器(8)的底部通过管路与冷凝水罐(13)相连接，所述冷凝水罐(13)的底部通过管路连接有冷凝水泵(2)，所述冷凝水泵(2)通过管路与预热器(14)相连接。
2.根据权利要求1所述的一种低浓度溶液或废水蒸发结晶装置，其特征在于：所述预热器(14)为板式换热器、列管换热器或者螺旋板换热器中的一种。
3.根据权利要求1所述的一种低浓度溶液或废水蒸发结晶装置，其特征在于：所述横管降膜蒸发器(8)为卧式结构，所述横管降膜蒸发器(8)内部的换热管为水平安装，管束布置在横管降膜蒸发器(8)的中下部，所述横管降膜蒸发器(8)的壳程压力-0.09～0.05MPa，温度40～110℃，管程压力-0.07～0.05MPa，温度50～110℃，所述横管降膜蒸发器(8)也可以采用立式结构，换热管竖直安装，压力和温度与横管卧式结构相同。
4.根据权利要求1所述的一种低浓度溶液或废水蒸发结晶装置，其特征在于：所述蒸汽压缩机(7)可采用罗茨式压缩机或离心式压缩机，压缩进出口温差为8～22℃。
5.根据权利要求1所述的一种低浓度溶液或废水蒸发结晶装置，其特征在于：所述强制蒸发器(9)可采用FC型或DTB型，对于粒径要求大的物料，还可采用OLSO型，所述强制蒸发器(9)的直径为Φ800～5000mm，蒸发温度50～120℃。
6.一种低浓度溶液或废水的蒸发结晶方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一，预热：首先将低浓度溶液或废水导入预热器(14)中，预热器(14)对低浓度溶液或废水进行预热；步骤二，初步浓缩：预热后的低浓度溶液或废水由进料泵(1)输送至横管降膜蒸发器(8)中，横管降膜蒸发器(8)的内部设有喷头和换热管，低浓度溶液或废水经过喷头以雾状自上而下流到换热管外壁，在换热管内部是来自强制蒸发器(9)的二次蒸汽，二次蒸汽作为热源，对换热管外的溶液或废水进行加热，溶液受热蒸发，二次蒸汽从横管降膜蒸发器(8)的顶部进入蒸汽压缩机(7)，被加压升温，随着蒸发不断进行溶液浓度随之提高；步骤三，蒸发结晶：经过初步浓缩的溶液或废水由转料泵(3)输送至强制蒸发器(9)，溶液在强制蒸发器(9)、加热器(10)、强制循环泵(4)组成的强制循环蒸发结晶工段内循环，从蒸汽压缩机(7)出口的高温蒸汽进入加热器(10)壳程加热溶液，溶液在强制蒸发器(9)内闪蒸蒸发，浓度逐渐提供至过饱和，此时慢慢开始有晶体析出；步骤四，育晶出料：浆液在强制蒸发器(9)盐井内收集沉降，由出料泵(5)输送至旋流器(12)增加含固量，再流入稠厚器(11)继续育晶长大，然后流入离心机(6)中进行固液分离，湿盐进入下一道工序，离心母液返回系统继续蒸发；步骤五，排冷凝水：在强制蒸发器(9)和加热器(10)内的二次蒸汽经换热后发生相变冷凝成水，流入到冷凝水罐(13)经冷凝水泵(2)导入预热器(14)，冷凝水的余热加热预热器(14)中的低浓度溶液或废水，最后冷凝水回用或者排出。
7.根据权利要求6所述的一种低浓度溶液或废水蒸发结晶方法，其特征在于：所述步骤一中溶液或废水的初始浓度为1％～30％，初始温度5～100℃。
8.根据权利要求6所述的一种低浓度溶液或废水蒸发方法，其特征在于：所述步骤五中冷凝水回用或者排出时的出水温度尽可能接近溶液进料温度，其最小温差接近5℃。
发明内容
本发明目的是提供一种低浓度溶液或废水蒸发结晶装置及方法，以解决现有技术中，多效降膜蒸发装置大多存在蒸发耗能高，产品材料用料多，价格昂贵，且安装所占地面积大，能源二次利用很少，能耗高，生产的产品成本高的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种低浓度溶液或废水蒸发结晶装置，包括预热器，所述预热器的通过管路连接有进料泵，所述进料泵的输出端连接有横管降膜蒸发器，所述横管降膜蒸发器的上方连接有蒸汽压缩机，所述蒸汽压缩机的输出端连接有加热器，所述加热器的顶部通过管路连接有强制蒸发器，所述强制蒸发器的顶部通过管路与横管降膜蒸发器相连接，所述强制蒸发器的底部通过管路连接有强制循环泵，所述强制循环泵的顶部与加热器的底部通过管路相连接，所述强制蒸发器、加热器、强制循环泵组成强制循环蒸发结晶工段，所述强制蒸发器的底部通过管路连接有出料泵，所述出料泵的输出端连接有旋流器，所述旋流器的顶部与强制蒸发器之间通过管路连接，所述旋流器的底部连接有稠厚器，所述稠厚器的底面连接有离心机，所述横管降膜蒸发器的底部通过管路连接有转料泵，所述转料泵通过管路与加热器相连接，所述加热器通过管路连接有冷凝水罐，所述横管降膜蒸发器的底部通过管路与冷凝水罐相连接，所述冷凝水罐的底部通过管路连接有冷凝水泵，所述冷凝水泵通过管路与预热器相连接。
优选的，所述预热器为板式换热器、列管换热器或者螺旋板换热器中的一种。
优选的，所述横管降膜蒸发器为卧式结构，所述横管降膜蒸发器内部的换热管为水平安装，管束布置在横管降膜蒸发器的中下部，所述横管降膜蒸发器的壳程压力-0.09～0.05MPa，温度40～110℃，管程压力-0.07～0.05MPa，温度50～110℃，所述横管降膜蒸发器也可以采用立式结构，换热管竖直安装，压力和温度与横管卧式结构相同。
优选的，所述蒸汽压缩机可采用罗茨式压缩机或离心式压缩机，压缩进出口温差为8～22℃。
优选的，所述强制蒸发器可采用FC型或DTB型，对于粒径要求大的物料，还可采用OLSO型，所述强制蒸发器的直径为Φ800～5000mm，蒸发温度50～120℃。
一种低浓度溶液或废水的蒸发结晶方法，包括如下步骤：
步骤一，预热：
首先将低浓度溶液或废水导入预热器中，预热器对低浓度溶液或废水进行预热；
步骤二，初步浓缩：
预热后的低浓度溶液或废水由进料泵输送至横管降膜蒸发器中，横管降膜蒸发器的内部设有喷头和换热管，低浓度溶液或废水经过喷头以雾状自上而下流到换热管外壁，在换热管内部是来自强制蒸发器的二次蒸汽，二次蒸汽作为热源，对换热管外的溶液或废水进行加热，溶液受热蒸发，二次蒸汽从横管降膜蒸发器的顶部进入蒸汽压缩机，被加压升温，随着蒸发不断进行溶液浓度随之提高；
步骤三，蒸发结晶：
经过初步浓缩的溶液或废水由转料泵输送至强制蒸发器，溶液在强制蒸发器、加热器、强制循环泵组成的强制循环蒸发结晶工段内循环，从蒸汽压缩机出口的高温蒸汽进入加热器壳程加热溶液，溶液在强制蒸发器内闪蒸蒸发，浓度逐渐提供至过饱和，此时慢慢开始有晶体析出；
步骤四，育晶出料：
浆液在强制蒸发器盐井内收集沉降，由出料泵输送至旋流器增加含固量，再流入稠厚器继续育晶长大，然后流入离心机中进行固液分离，湿盐进入下一道工序，离心母液返回系统继续蒸发；
步骤五，排冷凝水：
在强制蒸发器和加热器内的二次蒸汽经换热后发生相变冷凝成水，流入到冷凝水罐经冷凝水泵导入预热器，冷凝水的余热加热预热器中的低浓度溶液或废水，最后冷凝水回用或者排出。
优选的，所述步骤一中溶液或废水的初始浓度为1％～30％，初始温度5～100℃。
优选的，所述步骤五中冷凝水回用或者排出时的出水温度尽可能接近溶液进料温度，其最小温差接近5℃。
本发明至少具备以下有益效果：
1、本发明一种低浓度溶液或废水蒸发结晶装置及方法，将MVR低温多效水平管降膜蒸发浓缩与强制循环蒸发结晶相结合，处理能耗低，其能耗比常规MVR降低一半，处理1吨水最低不到20元；
2、本发明一种低浓度溶液或废水蒸发结晶装置及方法，处理范围广，适用性强，处理量在2～100t/h范围内均适用，物料种类多样，既可以处理废水，又能用于工艺物料蒸发结晶，物料初始浓度可低至1％，若进料浓度波动大，系统可根据具体情况选择只运行浓度装置或结晶装置，灵活性强。
（发明人：刘军;唐敏;陈学坤）
