一種蒸汽驅(qū)動的超重力場強化蒸發(fā)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種蒸汽驅(qū)動的超重力場強化蒸發(fā)系統(tǒng)，本發(fā)明系統(tǒng)可廣泛應(yīng)用于石油、化工、生物制藥等行業(yè)。
【背景技術(shù)】
[0002]工業(yè)廢水，若不經(jīng)處理或處理不完全排放，將會造成水資源污染.其危害是非常嚴重的，大量物質(zhì)降解會使水中氮、磷等營養(yǎng)成分大量富集，促進水中的藻類等浮游植物和浮游動物大量繁殖，水中溶解的氧氣含量顯著下降，將致使魚類等水生生物大量死亡；人飲用了受污染的水源后或食用水中的物種，這些污染物將進入人體體內(nèi)，致使人病發(fā)，有關(guān)數(shù)據(jù)顯示世界上80%的疾病與水有關(guān)，工業(yè)廢水的處理對人體和環(huán)境來說，都迫在眉睫。
[0003]蒸發(fā)脫鹽是目前無機物溶液處理行之有效的手段，常見的有多效蒸發(fā)和機械蒸汽再壓縮技術(shù)，多效蒸發(fā)是將前一效產(chǎn)生的二次蒸汽作為后一效的加熱蒸汽，多個蒸發(fā)器串聯(lián)起來一同操作的過程，組成了多效蒸發(fā)操作流程，這樣僅第一效需要消耗生蒸汽，但相應(yīng)要求后一效的操作壓力和溶液沸點相應(yīng)降低，這時引入的二次蒸汽才仍能起到加熱作用；機械蒸汽再壓縮技術(shù)是將稀薄的二次蒸汽在經(jīng)體積壓縮后其溫度會隨之升高，從而實現(xiàn)將蒸汽溫度和焓值提高，進而可以作為熱源再次加熱需要被蒸發(fā)的原液，但其對風(fēng)機性能要求較高，初期投資費用高。
[0004]工業(yè)廢水中除了無機物外，還有COD、氨氮等成分，其組成十分復(fù)雜。蒸發(fā)時溫度不高，而有機物沸點較高，故蒸發(fā)脫鹽時，有機物混濁在溶液中，使溶液粘度增大。多效蒸發(fā)和機械蒸汽再壓縮技術(shù)受其結(jié)構(gòu)的限制，不適宜處理高粘度物料。
[0005]本發(fā)明系統(tǒng)為常壓常溫蒸發(fā)，其初期投資成本低，運行費用也較低，對溶液處理無特殊要求，不需要對溶液進行復(fù)雜的預(yù)處理過程，核心設(shè)備蒸發(fā)室采用超重力旋轉(zhuǎn)床，其利用遠大于地球加速度的超重力，使物料不易附著在壁面上，對于處理高粘度物料同樣適用。可廣泛應(yīng)用于石油、化工、生物制藥等行業(yè)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明涉及一種蒸汽驅(qū)動的超重力場強化蒸發(fā)系統(tǒng)，利用水分子隨溫度的升高，其逃逸動能增大，擴散到空氣的速率增大和高溫氣體含濕量大的原理，讓高溫溶液與大氣空氣進行傳熱傳質(zhì)，為強化其傳熱傳質(zhì)效果，采用超重力場旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，載濕氣體為不間斷連續(xù)從外界吹入，從蒸發(fā)室排出的濕空氣其熱值較高，通過回?zé)崞骰責(zé)岷?，直排大氣，由于載濕氣體為未封閉循環(huán)結(jié)構(gòu)，不需要對濕空氣進行除濕回收利用，減少了除濕設(shè)備的投入，回?zé)崞魑昭b置余熱，減少蒸汽熱源的輸入，節(jié)省了能源。
[0007]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:一種蒸汽驅(qū)動的超重力場強化蒸發(fā)系統(tǒng)，其特征在于，由溶液儲罐1、冷凝回?zé)崞?、預(yù)熱器3、蒸發(fā)室4、晶漿罐5、固液分離器6、回收罐7、栗、風(fēng)機、除塵器10組成；溶液儲罐I與回收罐7通過冷凝回?zé)崞?與蒸發(fā)室4相連，同時冷凝回?zé)崞?通過預(yù)熱器3連接蒸發(fā)室4 ;風(fēng)機由吸風(fēng)口連接除塵器10再與蒸發(fā)室4相連。蒸發(fā)室4與晶漿罐5相連，晶漿罐5從底部與固液分離器6相連，晶漿罐5和固液分離器6分別連接于回收罐7。
[0008]溶液儲罐I的溶液與回收罐7的飽和溶液混合后經(jīng)過冷凝回?zé)崞?，與蒸發(fā)室4排出的濕空氣進行換熱，吸熱升溫后通往預(yù)熱器3，利用蒸汽潛熱對混合溶液進行預(yù)熱，蒸汽放熱冷凝，冷凝液排出，混合溶液吸熱升溫通往蒸發(fā)室4 ;常溫空氣在風(fēng)機做功下，由吸風(fēng)口吸入，經(jīng)過除塵器10過濾，除去大氣中的微小顆粒后，進入蒸發(fā)室4，與較高溫度的溶液在超重力場中進行強化傳熱傳質(zhì)，空氣升溫攜帶水蒸氣排出；排出的濕空氣進入冷凝回?zé)崞?中加熱溶液，同時析出一部分冷凝水，空氣在風(fēng)機的做功下，直接排空。
[0009]具體工作流程:開啟進料栗801，打開進料閥，溶液儲罐I的溶液與回收罐7的飽和溶液混合后經(jīng)過冷凝回?zé)崞?，與自蒸發(fā)室4排出的濕空氣進行換熱，吸熱升溫后通往預(yù)熱器3，利用蒸汽潛熱對混合溶液進行預(yù)熱，蒸汽放熱冷凝，冷凝液排出，混合溶液吸熱升溫通往蒸發(fā)室4 ;混合溶液由蒸發(fā)室溶液進口管401進入超重力場旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，溶液進口管401為中通結(jié)構(gòu)，中通管管壁開有若干小孔，作為液體分布裝置，電機通過撓性聯(lián)軸器帶動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，混合溶液被打散成液滴狀，沿徑向進入填料層，鼓風(fēng)機901鼓吹外界空氣經(jīng)過除塵器10除去微小灰塵，由空氣進口管402進入蒸發(fā)室，沿填料層環(huán)向進入填料層內(nèi)，熱溶液與空氣逆流傳熱傳質(zhì)，混合溶液中水蒸氣逃逸到空氣中，成為濕空氣，從濕空氣出口管403排出，混合溶液濃縮，聚集于蒸發(fā)室4底部，形成蓄液池，通過母液出口管404排入晶漿罐5，濃縮溶液為過飽和溶液，一部分固體析出，與溶液從底部排出口進入固液分離器6，進行固液分離，固體回收利用，分離液與晶漿罐5的溢流液排入回收罐7，由循環(huán)栗802打出與溶液儲罐I的溶液混合后再次進入系統(tǒng)，循環(huán)蒸發(fā)。
[0010]所述一種蒸汽驅(qū)動的超重力場強化蒸發(fā)系統(tǒng)中，載濕氣體為未飽和空氣，隨著季節(jié)變化，其溫度與相對濕度均有所變化；除塵器10采用濾芯結(jié)構(gòu)，濾芯需定期更換；由鼓風(fēng)機901與引風(fēng)機902推動空氣流經(jīng)蒸發(fā)室4與冷凝回?zé)崞?。
[0011]所述一種蒸汽驅(qū)動的超重力場強化蒸發(fā)系統(tǒng)中，空氣流場為開式結(jié)構(gòu)，空氣通往蒸發(fā)室4與熱溶液傳熱傳質(zhì)后，排出的濕空氣經(jīng)過回?zé)崞骰責(zé)崂淠笾迸糯髿猓懦龅目諝獠恍枰鳛檩d濕氣體再次進入蒸發(fā)室吸濕，減少了除濕設(shè)備的投入。
[0012]所述一種蒸汽驅(qū)動的超重力場強化蒸發(fā)系統(tǒng)中，系統(tǒng)熱源可為低壓飽和蒸汽，其具有壓力和溫度能精確控制、傳熱系數(shù)高、來源廣泛等優(yōu)點，在工業(yè)中成為常見的熱源，利用蒸汽潛熱對混合溶液進行預(yù)熱，蒸汽放熱冷凝，冷凝液排出。
[0013]所述一種蒸汽驅(qū)動的超重力場強化蒸發(fā)系統(tǒng)中，溶液成分復(fù)雜，甚至含有一些腐蝕性物質(zhì)，所用冷凝回?zé)崞?、預(yù)熱器3可選用鈦材，換熱形式為逆流換熱，換熱器形式選用管殼式換熱器，預(yù)熱器管程為溶液，殼程為蒸汽。裝置啟動時，溶液溫升全由蒸汽提供，溶液循環(huán)時，濕空氣對冷凝回?zé)崞?回?zé)幔A(yù)熱器3管程進口混合溶液溫度升高，預(yù)熱器3出口溫度為設(shè)定值不變，故蒸汽所需提供的熱量降低，節(jié)省了能源。
[0014]所述一種蒸汽驅(qū)動的超重力場強化蒸發(fā)系統(tǒng)中，蒸發(fā)室4作為整套裝置的核心設(shè)備，其提供了溶液與載濕氣體的傳熱傳質(zhì)空間，為強化其傳熱傳質(zhì)效果，蒸發(fā)室內(nèi)部選用超重力場旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，超重力場主軸為臥式橫置，與殼體接觸處設(shè)置動密封，主軸靠電機側(cè)設(shè)置軸承，填料層底盤固定在主軸上，底盤上設(shè)置若干支架用于綁扎填料層，填料層頂端設(shè)置壓板，壓板與底盤通過拉桿固定，填料層可選用絲網(wǎng)填料或孔板波紋填料。
[0015]所述一種蒸汽驅(qū)動的超重力場強化蒸發(fā)系統(tǒng)中，蒸發(fā)室4遠離主軸側(cè)壁處開有濕空氣出口管403，開有溶液進口管401，蒸發(fā)室4下部側(cè)壁開有空氣進口管402，底部開有母液出口管404。
[0016]所述一種蒸汽驅(qū)動的超重力場強化蒸發(fā)系統(tǒng)中，系統(tǒng)為不帶壓操作，在滿足設(shè)備防腐和強度性能要求的前提下，可采用高分子材料和無機非金屬材料，可使系統(tǒng)達到輕量化的目的。如聚丙烯具有相對密度小、結(jié)晶度高，結(jié)構(gòu)規(guī)整，有良好的力學(xué)性能和較高的耐熱性，溶液儲罐I和蒸發(fā)室4筒體可選用聚丙烯材料。
[0017]本發(fā)明與一種利用太陽能的廢水蒸發(fā)系統(tǒng)(CN 104118918 A)區(qū)別在于:
[0018](I) 一種利用太陽能的廢水蒸發(fā)系統(tǒng)(CN 104118918 A)中載濕氣體為閉式循環(huán)，閉式循環(huán)有利于系統(tǒng)控制，但從蒸發(fā)室排出的濕空氣為飽和濕空氣，其不具有載濕能力，需對其降溫除濕后，再次通往蒸發(fā)室進行吸濕，整個系統(tǒng)增加了降溫除濕等輔助設(shè)備；本發(fā)明載濕氣體流場為開式結(jié)構(gòu)，載濕氣體由鼓風(fēng)機從大氣中吸入，由引風(fēng)機排空，從蒸發(fā)室排出的濕空氣不需要再次進入蒸發(fā)室作為載濕氣體吸收溶液中的水分，減少了除濕設(shè)備的投入。
[0019](2) 一種利用太陽能的廢水蒸發(fā)系統(tǒng)(CN 104118918 A)中驅(qū)動熱源為太陽能，太陽能作為新型能源代表之一，有著清潔、長久的巨大優(yōu)點，但也存在著受到晝夜、季節(jié)、地理位置和海拔高度等自然條件的不穩(wěn)定因素和太陽能轉(zhuǎn)化率低，成本高的限制；系統(tǒng)運行時，連續(xù)穩(wěn)定是其前提，蒸汽作為工業(yè)中常見的加熱介質(zhì)，其熱效率和熱利用率高，生產(chǎn)連續(xù)穩(wěn)定，能滿足工業(yè)中連續(xù)穩(wěn)定的運行。
[0020](3) 一種利用太陽能的廢水蒸發(fā)系統(tǒng)(CN 104118918 A)中沒有獨立的回?zé)嵩O(shè)備，本發(fā)明設(shè)置冷凝回?zé)崞?，自蒸發(fā)室排出的濕空氣具有較高的熱值，熱濕空氣對混合液進行換熱，使進入預(yù)熱器進口的混合液溫度升高，預(yù)熱器出口的混合液溫度為設(shè)定值，則相應(yīng)減少了蒸汽所需提供的熱量，節(jié)省系統(tǒng)能源。
[0021](4) 一種利用太陽能的廢水蒸發(fā)系統(tǒng)(CN 104118918 A)中蒸發(fā)室超重力場為立式結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)子在電機帶動下高速旋轉(zhuǎn)，則對轉(zhuǎn)子剛度要求較高，溶液與空氣為錯流傳熱傳質(zhì)，錯流傳熱傳質(zhì)壓降小