本發(fā)明涉及一種溶液濃縮裝置，屬于熱質(zhì)過(guò)程技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

目前工業(yè)領(lǐng)域中溶液濃縮主要使用膜技術(shù)和蒸發(fā)過(guò)程。膜技術(shù)能耗較低，但設(shè)備投資大，設(shè)備易損且溶液無(wú)法提濃至過(guò)飽和狀態(tài)。蒸發(fā)過(guò)程主要特點(diǎn)為脫水強(qiáng)度大速度快，但目前廣泛應(yīng)用的MVR技術(shù)多效技術(shù)等均有能耗居高不下，設(shè)備昂貴，核心設(shè)備易損等問(wèn)題。反觀自然界中溶液的濃縮狀態(tài)并不劇烈，絕大多數(shù)的濃縮都不以上述兩種形式進(jìn)行。顯而易見(jiàn)的常識(shí)是氣溫越高地表水揮發(fā)越快。這主要原因是高溫空氣的飽和含水量高會(huì)遠(yuǎn)高于低溫空氣，暴露在高溫干燥空氣中物體表面的水分由于更強(qiáng)的傳質(zhì)推動(dòng)力會(huì)快速向空氣中揮發(fā)。如何利用這種現(xiàn)象實(shí)現(xiàn)溶液的濃縮成為亟待解決的技術(shù)問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

根據(jù)以上現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是：提供一種溶液濃縮裝置，具有能耗低，效率高，投資低和維護(hù)費(fèi)用低的優(yōu)點(diǎn)。

本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：

所述的溶液濃縮裝置，包括進(jìn)料泵和進(jìn)氣風(fēng)機(jī)，進(jìn)料泵與物料預(yù)熱器進(jìn)料口相連，物料預(yù)熱器出料口與循環(huán)升溫?fù)Q熱器底部進(jìn)料口相連，循環(huán)升溫?fù)Q熱器頂部出料口與循環(huán)二次升溫?fù)Q熱器頂部進(jìn)料口相連，循環(huán)二次升溫?fù)Q熱器底部出料口與脫水器頂部進(jìn)料口相連，脫水器底部出料口與旋液器進(jìn)料口相連，旋液器出料口分別與脫水器底部進(jìn)料口、固液分離裝置進(jìn)料口相連，固液分離裝置液相出口與物料預(yù)熱器和循環(huán)升溫?fù)Q熱器底部進(jìn)料口之間的管路相連；脫水器頂部出氣口與循環(huán)升溫?fù)Q熱器上部進(jìn)氣口相連，循環(huán)升溫?fù)Q熱器底部出氣口與進(jìn)氣加熱器頂部進(jìn)氣口相連，進(jìn)氣加熱器下部進(jìn)氣口與進(jìn)氣風(fēng)機(jī)與相連，進(jìn)氣加熱器上部出氣口與脫水器下部相連；進(jìn)氣加熱器底部出氣口與物料預(yù)熱器頂部進(jìn)氣口相連。

其中：

所述的脫水器底部出料口與旋液器進(jìn)料口之間的管路上設(shè)循環(huán)泵。

所述的旋液器還通過(guò)管路與循環(huán)升溫?fù)Q熱器底部進(jìn)料口相連，所述的旋液器為多個(gè)，并聯(lián)或串聯(lián)使用。

所述的循環(huán)升溫?fù)Q熱器為板式換熱器、翅片管換熱器、列管換熱器或螺旋板換熱器。

所述的循環(huán)升溫?fù)Q熱器熱源側(cè)凝水出口與產(chǎn)水儲(chǔ)存裝置相連。

所述的進(jìn)氣加熱器熱源側(cè)凝水出口與產(chǎn)水儲(chǔ)存裝置相連。

所述的循環(huán)二次升溫?fù)Q熱器為板式換熱器、列管換熱器或螺旋板換熱器。

所述的循環(huán)二次升溫?fù)Q熱器外部連接有熱源。

所述的物料預(yù)熱器熱源側(cè)凝水出口與產(chǎn)水儲(chǔ)存裝置相連。

所述的物料預(yù)熱器頂部出氣口與高位排氣管道相連。

工作原理及過(guò)程：

使用時(shí)，進(jìn)氣風(fēng)機(jī)將低溫干燥空氣送入進(jìn)氣加熱器，在進(jìn)氣加熱器內(nèi)，低溫進(jìn)氣與循環(huán)升溫?fù)Q熱器的高溫排氣進(jìn)行對(duì)流換熱，回收部分熱能，進(jìn)氣溫度得到提高，得高溫進(jìn)氣，系統(tǒng)熱能得到回收。高溫進(jìn)氣被送入脫水器的中下部，進(jìn)氣在脫水器內(nèi)從下向上流動(dòng)，吸收循環(huán)二次升溫?fù)Q熱器流入脫水器中的、從上向下流動(dòng)的物料中的水分。

為追求更低能耗，物料由進(jìn)料泵送入物料預(yù)熱器，首先與進(jìn)氣加熱器排出的尾氣進(jìn)行換熱以回收熱能，物料升溫后進(jìn)入循環(huán)管道，循環(huán)管道內(nèi)物料被送入循環(huán)升溫?fù)Q熱器。在循環(huán)升溫?fù)Q熱器內(nèi)，物料與吸收水分后的飽和高溫空氣進(jìn)行對(duì)流換熱，物料實(shí)現(xiàn)升溫，系統(tǒng)熱能得到回收。飽和高溫空氣被物料降溫冷凝的產(chǎn)水由管道引流至產(chǎn)水儲(chǔ)存裝置，飽和高溫進(jìn)氣被物料降溫后的溫度稍低的飽和空氣進(jìn)入進(jìn)氣加熱器與新鮮空氣進(jìn)行對(duì)流換熱，降溫冷凝的產(chǎn)水由管道引流至產(chǎn)水儲(chǔ)存裝置，溫度稍低的飽和空氣被新鮮空氣降溫后的溫度更低的飽和空氣進(jìn)入物料預(yù)熱器與進(jìn)料進(jìn)行換熱，被物料降溫冷凝的產(chǎn)水由管道引流至產(chǎn)水儲(chǔ)存裝置，被物料降溫后的飽和空氣由高位排氣管道排空。

一次升溫的循環(huán)物料再進(jìn)入循環(huán)二次升溫?fù)Q熱器，在循環(huán)二次升溫?fù)Q熱器內(nèi)，循環(huán)物料被外部熱源二次升溫達(dá)到目標(biāo)溫度后進(jìn)入脫水器，充分升溫的物料在脫水器內(nèi)由上向下淋灑與高溫進(jìn)氣充分接觸，達(dá)到脫水目的。脫水后的物料來(lái)到脫水器底部由再由循環(huán)泵泵出到旋液器，經(jīng)旋液器分離為帶固相較多的物料和帶固相較少的物料，帶固相較多的物料回流至脫水器和固液分離裝置，分離獲得的固相產(chǎn)出，進(jìn)入固相儲(chǔ)存裝置儲(chǔ)存，分離獲得的液相回流至循環(huán)升溫?fù)Q熱器底部進(jìn)料口與物料預(yù)熱器出料口之間的管路，與預(yù)熱后的進(jìn)料混合后進(jìn)入循環(huán)管道開(kāi)始新一輪的循環(huán)。旋液器分離獲得的帶固相較少的物料進(jìn)入循環(huán)升溫?fù)Q熱器參與到新一輪的循環(huán)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

1、本發(fā)明模擬自然界中最常見(jiàn)的濃縮模式，并強(qiáng)化這一過(guò)程以達(dá)到高效的溶液濃縮過(guò)程。

2、沒(méi)有高要求的流體設(shè)備，如大型的強(qiáng)制循環(huán)泵，蒸汽壓縮機(jī)等，設(shè)備維護(hù)成本低，不易損壞。

3、大部分物料過(guò)流設(shè)備不需要使用耐腐金屬材質(zhì)，成本低廉經(jīng)久耐用。

4、蒸汽消耗極少，綜合能耗遠(yuǎn)低于MVR和多效蒸發(fā)。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中：1、進(jìn)料泵；2、脫水器；3、循環(huán)泵；4、旋液器；5、循環(huán)升溫?fù)Q熱器；6、進(jìn)氣風(fēng)機(jī)；7、進(jìn)氣加熱器；8、循環(huán)二次升溫?fù)Q熱器；9、高位排氣管道；10、產(chǎn)水儲(chǔ)存裝置；11、固液分離裝置；12、固相儲(chǔ)存裝置；13、物料預(yù)熱器。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例做進(jìn)一步描述：

如圖1所示，所述的溶液濃縮裝置，包括進(jìn)料泵1和進(jìn)氣風(fēng)機(jī)6，進(jìn)料泵1與物料預(yù)熱器13進(jìn)料口相連，物料預(yù)熱器13出料口與循環(huán)升溫?fù)Q熱器5底部進(jìn)料口相連，循環(huán)升溫?fù)Q熱器5頂部出料口與循環(huán)二次升溫?fù)Q熱器8頂部進(jìn)料口相連，循環(huán)二次升溫?fù)Q熱器8底部出料口與脫水器2頂部進(jìn)料口相連，脫水器2底部出料口與旋液器4進(jìn)料口相連，旋液器4出料口分別與脫水器2底部進(jìn)料口、固液分離裝置11進(jìn)料口相連，固液分離裝置11液相出口與物料預(yù)熱器13和循環(huán)升溫?fù)Q熱器5底部進(jìn)料口之間的管路相連；脫水器2頂部出氣口與循環(huán)升溫?fù)Q熱器5上部進(jìn)氣口相連，循環(huán)升溫?fù)Q熱器5底部出氣口與進(jìn)氣加熱器7頂部進(jìn)氣口相連，進(jìn)氣加熱器7下部進(jìn)氣口與進(jìn)氣風(fēng)機(jī)6與相連，進(jìn)氣加熱器7上部出氣口與脫水器2下部相連；進(jìn)氣加熱器7底部出氣口與物料預(yù)熱器13頂部進(jìn)氣口相連。

其中：

所述的脫水器2底部出料口與旋液器4進(jìn)料口之間的管路上設(shè)循環(huán)泵3。

所述的旋液器4還通過(guò)管路與循環(huán)升溫?fù)Q熱器5底部進(jìn)料口相連，所述的旋液器4為多個(gè)，并聯(lián)或串聯(lián)使用。

所述的循環(huán)升溫?fù)Q熱器5為板式換熱器、翅片管換熱器、列管換熱器或螺旋板換熱器。

所述的循環(huán)升溫?fù)Q熱器5熱源側(cè)凝水出口與產(chǎn)水儲(chǔ)存裝置10相連。

所述的進(jìn)氣加熱器7熱源側(cè)凝水出口與產(chǎn)水儲(chǔ)存裝置10相連。

所述的循環(huán)二次升溫?fù)Q熱器8為板式換熱器、列管換熱器或螺旋板換熱器。

所述的循環(huán)二次升溫?fù)Q熱器8外部連接有熱源。

所述的物料預(yù)熱器13熱源側(cè)凝水出口與產(chǎn)水儲(chǔ)存裝置10相連。

所述的物料預(yù)熱器13頂部出氣口與高位排氣管道9相連。

使用時(shí)，進(jìn)氣風(fēng)機(jī)6將低溫干燥空氣送入進(jìn)氣加熱器7，在進(jìn)氣加熱器7內(nèi)，低溫進(jìn)氣與循環(huán)升溫?fù)Q熱器5的高溫排氣進(jìn)行對(duì)流換熱，回收部分熱能，進(jìn)氣溫度得到提高，得高溫進(jìn)氣，系統(tǒng)熱能得到回收。高溫進(jìn)氣被送入脫水器2的中下部，進(jìn)氣在脫水器2內(nèi)從下向上流動(dòng)，吸收循環(huán)二次升溫?fù)Q熱器8流入脫水器2中的、從上向下流動(dòng)的物料中的水分。

為追求更低能耗，物料由進(jìn)料泵1送入物料預(yù)熱器13，首先與進(jìn)氣加熱器7排出的尾氣進(jìn)行換熱以回收熱能，物料升溫后進(jìn)入循環(huán)管道，循環(huán)管道內(nèi)物料被送入循環(huán)升溫?fù)Q熱器5。在循環(huán)升溫?fù)Q熱器5內(nèi)，物料與吸收水分后的飽和高溫空氣進(jìn)行對(duì)流換熱，物料實(shí)現(xiàn)升溫，系統(tǒng)熱能得到回收。飽和高溫空氣被物料降溫冷凝的產(chǎn)水由管道引流至產(chǎn)水儲(chǔ)存裝置10，飽和高溫進(jìn)氣被物料降溫后的溫度稍低的飽和空氣進(jìn)入進(jìn)氣加熱器7與新鮮空氣進(jìn)行對(duì)流換熱，降溫冷凝的產(chǎn)水由管道引流至產(chǎn)水儲(chǔ)存裝置10，溫度稍低的飽和空氣被新鮮空氣降溫后的溫度更低的飽和空氣進(jìn)入物料預(yù)熱器13與進(jìn)料進(jìn)行換熱，被物料降溫冷凝的產(chǎn)水由管道引流至產(chǎn)水儲(chǔ)存裝置10，被物料降溫后的飽和空氣由高位排氣管道9排空。

一次升溫的循環(huán)物料再進(jìn)入循環(huán)二次升溫?fù)Q熱器8，在循環(huán)二次升溫?fù)Q熱器8內(nèi)，循環(huán)物料被外部熱源二次升溫達(dá)到目標(biāo)溫度后進(jìn)入脫水器2，充分升溫的物料在脫水器2內(nèi)由上向下淋灑與高溫進(jìn)氣充分接觸，達(dá)到脫水目的。脫水后的物料來(lái)到脫水器2底部由再由循環(huán)泵3泵出到旋液器4，經(jīng)旋液器4分離為帶固相較多的物料和帶固相較少的物料，帶固相較多的物料回流至脫水器2和固液分離裝置11，分離獲得的固相產(chǎn)出，進(jìn)入固相儲(chǔ)存裝置12儲(chǔ)存，分離獲得的液相回流至循環(huán)升溫?fù)Q熱器5底部進(jìn)料口與物料預(yù)熱器13出料口之間的管路，與預(yù)熱后的進(jìn)料混合后進(jìn)入循環(huán)管道開(kāi)始新一輪的循環(huán)。旋液器4分離獲得的帶固相較少的物料進(jìn)入循環(huán)升溫?fù)Q熱器5參與到新一輪的循環(huán)。