一種混鹽溶液的節能蒸發設備及其控制方法與流程
2023-09-24 00:09:20
本發明涉及溶液的節能蒸發技術領域，具體地，涉及一種混鹽溶液的節能蒸發設備及其控制方法。
背景技術：
混鹽在化工生產中是經常出現的一種物料，混鹽溶液濃縮結晶通常採用蒸發工藝，傳統蒸發工藝採用的是蒸汽能源，蒸汽能源通常又通過燃燒化石能源(煤、石油等)獲得。近年以來，蒸汽價格不斷上漲，傳統蒸發工藝的能耗成本使得廣大企業壓力劇增、越來越不堪重負，而化石能源的燃燒又帶來了環境汙染的巨大隱患，越來越背離節能環保、綠色家園的發展大勢。
技術實現要素：
本發明的目的在於提供一種混鹽溶液的節能蒸發設備及其控制方法，以解決上述背景技術中提出的問題。
為實現上述目的，本發明提供如下技術方案：
一種混鹽溶液的節能蒸發設備，包括預熱裝置、蒸發濃縮裝置、蒸髮結晶裝置、結晶分離裝置、控制裝置；所述預熱裝置包括物料緩衝罐、預熱器，物料緩衝罐與預熱器通過一段輸料管連接，所述輸料管上安裝有進料泵；所述蒸發濃縮裝置包括第一循環泵、濃縮蒸發器、蒸汽壓縮機以及冷凝水罐；所述循環泵的出口端管道連接著預熱器的出料端；第一循環泵和濃縮蒸發器通過管道連接並形成閉合迴路，濃縮液通過閉合迴路在循環泵和濃縮蒸發器之間循環；所述濃縮蒸發器下部濃縮液出料口通過轉料泵和管道與蒸髮結晶裝置連接；所述濃縮蒸發器的蒸汽出口通過一段輸氣管連接蒸汽壓縮機的進氣口，蒸汽壓縮機的出氣口與濃縮蒸發器蒸汽進口連通，經換熱冷凝的蒸汽冷凝水出口通過輸水管連接冷凝水罐；所述蒸髮結晶裝置包括第二循環泵、結晶蒸發器；所述結晶蒸發器下部進料口通過管道和所述轉料泵連接著蒸發濃縮裝置；第二循環泵和結晶蒸發器通過管道連接並形成閉合迴路，濃縮液通過閉合迴路在第二循環泵和結晶蒸發器之間循環；所述結晶蒸發器下部濃縮液出料口通過出料泵和管道與結晶分離裝置連接；所述結晶蒸發器的蒸汽出口通過一段輸氣管連接所述蒸汽壓縮機的進氣口，所述蒸汽壓縮機的出氣口與所述結晶蒸發器蒸汽進口連通，經換熱冷凝的蒸汽冷凝水出口通過輸水管連接所述冷凝水罐；所述結晶分離裝置包括結晶器、固液分離裝置，結晶器和固液分離裝置通過出料泵依次連接在結晶蒸發器的出料端；所述控制裝置包括控制電路、傳感器，通過傳感器對液位、溫度等數據進行監控，由控制電路自動控制各泵運行，實現全流程的自動化。這裡，濃縮蒸發器、結晶蒸發器既可利用蒸汽對溶液進行加熱，又便於溶液在其各自下部結構中分別進行濃縮、再濃縮，具有一體化結構優勢，有利於減少管道等連接部件，縮短溶液流程，有效利用空間，提高工作效率。
優選的，所述傳感器包括設於濃縮蒸發器內的濃縮液位傳感器，所述控制電路分別與濃縮液位傳感器、進料泵連接。
優選的，所述傳感器包括設於結晶蒸發器內的結晶液位傳感器，所述控制電路分別與結晶液位傳感器、轉料泵連接。
優選的，所述傳感器包括設於結晶蒸發器內的蒸汽溫度傳感器、液體溫度傳感器，所述控制電路分別與蒸汽溫度傳感器、液體溫度傳感器及出料泵連接。
優選的，所述冷凝水罐設有冷凝水出口，所述冷凝水出口通過輸水管與蒸餾水泵的進水端連接，所述蒸餾水泵的出水端連接在預熱器上。
優選的，所述固液分離裝置與結晶蒸發器之間設有第二迴路，第二迴路上設有母液泵，在固液分離後得到的母液經過母液泵送入到蒸髮結晶裝置中循環處理。
與現有技術相比，本發明的有益效果是：本混鹽溶液的節能蒸發設備替代了傳統的蒸汽加熱的蒸發方式，採用壓縮機壓縮濃縮蒸發器、結晶蒸發器內分離出的二次蒸汽，使用壓縮後的二次蒸汽作為加熱蒸汽，替代了傳統的蒸汽加熱的蒸髮結晶方式，並通過設置迴路實現系統內部的往復循環，做到無需生蒸汽加熱、無需冷凝設備，只需少量的電能就能達到良好的蒸發效果，從而為混鹽溶液處理過程降低成本、節能環保開闢了一條新途徑；通過分體式結構將蒸發過程分為蒸發濃縮和蒸髮結晶兩階段，利用液位、溫度信號監測及自動反饋控制，大大提高了設備運行穩定性，減少了設備損耗和運營成本。
為更好地實現發明的目的，這裡，還提供一種所述混鹽溶液的節能蒸發設備的控制方法，包括以下步驟：
S1.由濃縮液位傳感器對蒸發濃縮裝置濃縮蒸發器液位進行監控，在濃縮蒸發器低液位時控制電路自動控制開啟進料泵，在濃縮蒸發器液位高時關閉進料泵，保證濃縮蒸發器液位維持在穩定區間；
S2.由結晶液位傳感器對蒸髮結晶裝置的結晶蒸發器液位進行監控，在結晶蒸發器低液位時，由控制電路自動控制轉料泵開啟，濃縮蒸發器中的液體自動流向結晶蒸發器，結晶蒸發器中物料得以補充，在結晶蒸發器液位高時控制電路自動控制轉料泵關閉，通過轉料泵的啟閉，使結晶蒸發器中的物料液位維持在穩定區間；
S3.因混鹽溶液在一定濃度下，其液態溫度和蒸汽溫度存在穩定的溫度差，由蒸汽溫度傳感器、液體溫度傳感器分別對結晶蒸發器中二次蒸汽溫度及物料溫度進行監控，當控制電路監測到汽液溫度差到達設定值，即表示濃縮液達到要求濃度，則控制出料泵開啟出料，當溫差下降到某設定值時，關閉出料泵停止出料，如此實現自動出料。
附圖說明
圖1為本發明實施例的結構示意圖；
圖2為本發明實施例的控制裝置的方框示意圖；
其中：1.物料緩衝罐，2.進料泵，3.預熱器，4.濃縮蒸發器，5.第一循環泵，6.轉料泵，7.結晶蒸發器，8.第二循環泵，9.蒸汽壓縮機，10.冷凝水罐，11.蒸餾水泵，12.出料泵，13.結晶器，14.固液分離裝置，15.母液泵。
具體實施方式
下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。
參照圖1、圖2所示，一種混鹽溶液的節能蒸發設備，混鹽溶液節能蒸發設備，其包括預熱裝置、蒸發濃縮裝置、蒸髮結晶裝置、結晶分離裝置、控制裝置；所述預熱裝置包括物料緩衝罐1、進料泵2、預熱器3，物料緩衝罐1與預熱器3通過一段輸料管連接，所述輸料管上安裝有進料泵2；所述蒸發濃縮裝置包括濃縮蒸發器4、第一循環泵5、蒸汽壓縮機9以及冷凝水罐10；所述第一循環泵5的出口端管道上連接有預熱器3的出料端；第一循環泵5與濃縮蒸發器4通過管道連接並形成閉合迴路，經濃縮蒸發器4分離後的濃縮液通過第一循環泵5實現循環蒸發，分離出濃縮液；所述濃縮蒸發器4下部濃縮液出口通過一轉料泵6及管道與蒸髮結晶裝置連接；所述濃縮蒸發器4的蒸汽出口通過一段輸氣管連接蒸汽壓縮機9的進氣口，蒸汽壓縮機9的出氣口之一與濃縮蒸發器4蒸汽進口連接，濃縮蒸發器4的冷凝水出口通過輸水管連接冷凝水罐10；所述蒸髮結晶裝置包括結晶蒸發器7、第二循環泵8；所述結晶蒸發器7入料口通過管道與上述所述轉料泵6出口連接；所述結晶蒸發器7與第二循環泵8通過管道連接形成閉合迴路，所述閉合迴路上物料通過第二循環泵8在結晶蒸發器7中加熱、蒸發、氣液分離後形成濃縮液和二次蒸汽；所述結晶蒸發器7的蒸汽出口通過一段輸氣管連接蒸汽壓縮機9的進氣口；所述蒸汽壓縮機9的出氣口之一與結晶蒸發器7連通；所述結晶蒸發器7的冷凝水出口通過輸水管連接冷凝水罐10；所述結晶蒸發器7下部設置有濃縮液出料口；所述結晶分離裝置包括出料泵12、結晶器13、固液分離裝置14、母液泵15；所述出料泵12進料口通過管道連接在上述所述的結晶蒸發器7下部濃縮液出料口；所述結晶器13的進料口通過管道連接出料泵12的出料口；所述結晶器13下部設置有排料口，排料口通過管道連接固液分離裝置14；所述固液分離裝置14設置有排液口，排液口通過管道連接母液泵15進料口；所述母液泵15出料口通過管道連接上述所述蒸髮結晶裝置循環泵入口管道；所述固液分離裝置14分離出的固體進入下一工序再處理，分離出的液體由母液泵15重新泵入蒸髮結晶裝置再蒸發濃縮；所述控制裝置包括控制電路、傳感器，通過傳感器對液位、溫度等數據進行監控，由控制電路自動控制各泵運行，實現全流程的自動化。
為便於更好地理解本發明，以下為採用所述設置的混鹽溶液節能蒸發的簡要工藝流程：物料緩衝罐1中的溫度為室溫，混鹽溶液原液經進料泵2泵入預熱器3與預熱器3中冷凝水產生換熱，經過預熱器3後溫度上升；預熱後的混鹽溶液進入到濃縮蒸發器4中，並通過循環泵實現循環蒸發，物料在循環蒸發器中與加熱蒸汽換熱，吸收熱量的混鹽溶液閃蒸濃縮，分離出二次蒸汽和濃縮液，二次蒸汽從濃縮蒸發器4蒸汽出口進入蒸汽壓縮機9，經蒸汽壓縮機9的絕熱壓縮後，溫度和壓力得到提升；升溫升壓後的二次蒸汽作為加熱蒸汽進入濃縮蒸發器4中與混鹽溶液換熱，放熱後冷凝成水，並排入冷凝水罐10；吸收熱量的混鹽溶液在濃縮蒸發器4中閃蒸並分離出二次蒸汽和濃縮液，濃縮液通過一轉料泵6的作用，進入蒸髮結晶裝置中，通過循環泵和結晶蒸發器7進一步循環蒸發再濃縮，濃縮液在結晶蒸發器7中與加熱蒸汽換熱，吸收熱量後在結晶蒸發器7器中閃蒸，分離出二次蒸汽和濃縮液，二次蒸汽從結晶蒸發器7下部蒸汽出口進入蒸汽壓縮機9，經蒸汽壓縮機9的絕熱壓縮後，溫度和壓力得到提升；升溫升壓後的二次蒸汽作為加熱蒸汽進入結晶蒸發器7的蒸汽進口與混鹽溶液換熱，放熱後冷凝成水，並排入冷凝水罐10；結晶蒸發器7中混鹽溶液濃縮液濃度達到設定值時經出料泵12泵入結晶器13中結晶，然後經過結晶器13和固液分離裝置14分離出晶體，分離出的液體通過母液泵15重新進入蒸髮結晶裝置繼續蒸發濃縮；從預熱器3最後出來的冷凝水可以回用或達標排放。
所述冷凝水罐10設有冷凝水出口，一蒸餾水泵11的進水端通過輸水管連接在冷凝水罐10的冷凝水出口，蒸餾水泵11的出水端連接在預熱器3上。由於從冷凝水罐10中出來的水還有一定溫度，如果直接排出會導致熱源的浪費，將冷凝水罐10中的水引入到預熱器3中，可以作為預熱器3的熱源，從而達到充分利用熱量的目的。
所述固液分離裝置14與結晶蒸發器7之間設有迴路，迴路上設有母液泵15，固液分離後得到的母液經過母液泵15送入到結晶蒸發器7中循環處理。分離後的母液為飽和混鹽溶液，因此設計第二迴路後，母液通過第二迴路進入到蒸髮結晶裝置中，然後在蒸髮結晶裝置中繼續濃縮，達到預定的濃度後再次結晶分離，如此循環，最後實現混鹽溶液的完全回收。
所述預熱器3的冷凝水出口連接有排水管，熱交換後的冷凝水經排水管排出。
參照圖2所示，所述傳感器包括設於濃縮蒸發器4內的濃縮液位傳感器，所述控制電路分別與濃縮液位傳感器、進料泵2連接。所述傳感器包括設於結晶蒸發器7內的結晶液位傳感器，所述控制電路分別與結晶液位傳感器、轉料泵6連接。所述傳感器包括設於結晶蒸發器7內的蒸汽溫度傳感器、液體溫度傳感器，所述控制電路分別與蒸汽溫度傳感器、液體溫度傳感器及出料泵12連接。
為更好地實現發明的目的，這裡，還提供一種所述混鹽溶液的節能蒸發設備的控制方法，包括以下步驟：
S1.由濃縮液位傳感器對蒸發濃縮裝置濃縮蒸發器4液位進行監控，在濃縮蒸發器4低液位時控制電路自動控制開啟進料泵2，在濃縮蒸發器4液位高時關閉進料泵2，保證濃縮蒸發器4液位維持在穩定區間；
S2.由結晶液位傳感器對蒸髮結晶裝置的結晶蒸發器7液位進行監控，在結晶蒸發器7低液位時，由控制電路自動控制轉料泵6開啟，濃縮蒸發器4中的液體自動流向結晶蒸發器7，結晶蒸發器7中物料得以補充，在結晶蒸發器7液位高時控制電路自動控制轉料泵6關閉，通過轉料泵6的啟閉，使結晶蒸發器7中的物料液位維持在穩定區間；
S3.因混鹽溶液在一定濃度下，其液態溫度和蒸汽溫度存在穩定的溫度差，由蒸汽溫度傳感器、液體溫度傳感器分別對結晶蒸發器7中二次蒸汽溫度及物料溫度進行監控，當控制電路監測到汽液溫度差到達設定值，即表示濃縮液達到要求濃度，則控制出料泵12開啟出料，當溫差下降到某設定值時，關閉出料泵12停止出料，如此實現自動出料。
儘管已經示出和描述了本發明的實施例，對於本領域的普通技術人員而言，可以理解在不脫離本發明的原理和精神的情況下可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換和變型，本發明的範圍由所附權利要求及其等同物限定。