同溫梯級熱水驅動橫管降膜蒸髮結晶裝置的製作方法

2023-06-14 00:32:06

本實用新型涉及一種海水淡化裝置，特別是一種同溫梯級熱水驅動橫管降膜蒸髮結晶裝置，屬於海水淡化裝置技術領域。

背景技術：

目前，眾多蒸餾裝置在滿足液液分離上有很多設計，強制循環、閃蒸、橫管降膜等，這些設計均需要消耗蒸汽驅動，也有採用電能驅動的蒸汽壓縮蒸餾裝置。電能和蒸汽驅動均消耗了高品位的能源，而工業生產中有大量熱水，現有蒸餾裝置均未採用熱水作為動力驅動，橫管降膜蒸發裝置未採用熱水驅動。

在工業生產中，尤其在沿海，大部分的工業生產需要大量的淡水，在利用之後的淡水液體通過過濾處理可再次利用，而還有很大一部分的水由於受到工業生產中的高溫而汽化形成水蒸氣流失掉，不僅僅浪費了水資源也浪費了大量的熱量，如果能夠充分利用起來對資源節省和成本的降低都具有重大意義。

在利用工業廢熱水溫度時常常不能夠充分將廢熱水所包含的熱量充分利用起來，因此，針對工業廢熱水的熱量利用率需要進一步完善設計。

而在目前的結晶裝置，眾多蒸髮結晶裝置在滿足固液分離上有很多設計，強制循環、閃蒸等，這些設計均需要消耗蒸汽驅動，也有採用電能驅動的蒸汽壓縮蒸髮結晶裝置。電能和蒸汽驅動均消耗了高品位的能源，而工業生產中有大量熱水，現有蒸髮結晶裝置均未採用熱水作為動力驅動，橫管降膜蒸發裝置未採用結晶器，也未採用熱水驅動蒸發，在海水淡化過程中，被處理過的海水濃縮液能夠進一步處理，能夠獲取更多的工業原料。

技術實現要素：

本實用新型的發明目的在於：針對上述存在的問題，提供一種可採用低品位的單一溫度熱水作動力驅動蒸髮結晶分離固體和液體，合理利用了生產過程中熱水的能源，還可以收集從熱水中分離出來的冷凝液的同溫梯級熱水驅動橫管降膜蒸髮結晶裝置。

本實用新型採用的技術方案如下：

同溫梯級熱水驅動橫管降膜蒸髮結晶裝置，包括至少2個蒸汽發生器、至少2個蒸發器、冷凝器和分離器，所述分離器上設置有進料口、液料出口（28c）和漿料出口；所述蒸汽發生器上設有進液口、出氣口和排液口，各個蒸汽發生器的液體通道和分離器的進料口通過串聯將高溫廢熱水管和分離器連通；所述蒸發器設有冷凝液管口、料液補充管口、料液排出管口和用於蒸汽流通的蒸汽管口，各個蒸發器的蒸汽通道串聯與冷凝器連通，各個蒸發器的料液補充管口並聯與料液補充管連通；所述蒸汽管口包括蒸汽入口和蒸汽出口，所述各個蒸汽發生器的出氣口分別與蒸發器的蒸汽入口對應連通，所述分離器的液料出口還與料液補充管連通，所述冷凝器與冷凝水管連通。

本實用新型的同溫梯級熱水驅動橫管降膜蒸髮結晶裝置，所述蒸汽發生器的數量不超過蒸發器的數量。這樣能夠保證一個蒸汽發生器對應一個蒸發器，從而充分利用熱能。

進一步的，蒸汽發生器的數量也可以超過蒸發器的數量。沒有蒸發器進行匹配的蒸汽發生器的出氣口可以直接與冷凝器連通，直接收集工業廢熱水餘熱產生的少量蒸汽。

進一步的，所述蒸汽發生器和蒸發器的數量均為4個。此設計方式的應用範圍最廣，使用的效率是最高的。

本實用新型的同溫梯級熱水驅動橫管降膜蒸髮結晶裝置，所述冷凝液管口包括1個冷凝液進口和2個冷凝液出口。可以實現冷凝液的串聯形式，能夠保證出來的具有熱量的冷凝液再次充分利用起來。

進一步的，所述冷凝液通道串聯與冷凝水管連通。採用串聯的方式提高熱能的使用率。

本實用新型的同溫梯級熱水驅動橫管降膜蒸髮結晶裝置，所述冷凝液管口並聯與冷凝水管連通。採用並聯的方式能夠縮短冷凝液的管路路程。

本實用新型的同溫梯級熱水驅動橫管降膜蒸髮結晶裝置，位於所述料液補充管遠端的液排出管口與濃縮液匯總管連通，其他各個蒸發器的料液排出管口通過循環泵與料液補充管連通，形成逆向料液串聯通道。採用此方式能夠使料液進入蒸發利用後再次回收利用，充分對海水進行淡化處理。

進一步的，位於所述料液補充管遠端的蒸發器的料液排出管口通過濃縮液匯總管與分離器連通，其他各個蒸發器的料液排出管口通過循環泵與料液補充管連通。採用該方式的設計既能夠將最後一級流出的溫度較高的海水再次循環利用，同時加快設備停止時套裝設備內海水排出。

本實用新型的同溫梯級熱水驅動橫管降膜蒸髮結晶裝置，所述各個蒸發器的料液排出管口並聯與濃縮液匯總管連通。能夠快速的排出蒸發器內的液體。

本實用新型的同溫梯級熱水驅動橫管降膜蒸髮結晶裝置，高溫工業廢熱水總管通過蒸汽發生器的進液口將廢熱水送入蒸汽發生器中，熱水隨著Ⅰ效蒸汽發生器的排液口依次進入下一級蒸汽發生器，最後通過濃縮液匯總管和分離器的進料口進入分離器，蒸汽隨著Ⅰ效蒸汽發生器的出氣口進入蒸發器，通過蒸汽通道依次進入下一級蒸發器，海水通過料液補充管口進入蒸發器，在蒸發器中進行熱交換，實現海水淡化，蒸汽最終進入冷凝器冷凝收集，蒸發器的冷凝液隨著冷凝液管口排出，分離器內產生的液料返回料液補充管進行再次利用，漿料通過漿料排出口排出收集。從而實現工業廢熱水梯級利用，並且實現濃縮液進行蒸髮結晶，固液分離後將水資源再利用。

本實用新型的同溫梯級熱水驅動橫管降膜蒸髮結晶裝置，所述蒸汽發生器還包括具有腔體的殼體，殼體內部由上至下依次設置有撲沫器、隔板和分布器，所述隔板中部還設置有循環返料筒，所述進液口與分布器連通，出氣口位於撲沫器上方所在的殼體上，排液口位於殼體下方。採用此方式能夠有效的過濾掉工業廢熱水內的雜質和蒸汽與廢水產生的泡沫。

進一步的，所述分布器為圓環，分布器上開設有用於工業廢水噴射的噴射通道。

進一步的，所述噴射通道為開設於圓環上的環形槽。

進一步的，所述環形槽開口向下。能使較大的雜質進入蒸汽發生器後向下沉澱。

綜上所述，由於採用了上述技術方案，本實用新型的有益效果是：

1、本實用新型的同溫梯級熱水驅動橫管降膜蒸髮結晶裝置，多種溫度熱水通過多級蒸汽發生器產生蒸汽，蒸汽進入蒸餾系統對應蒸發器中作多級蒸發器的熱源，蒸汽被冷凝成冷凝液，橫管降膜蒸發器產生二次蒸汽，再次冷凝後獲得蒸餾液，收集各級冷凝液和蒸餾液，高溫熱水在蒸汽發生器中實現梯級利用，有利用廢熱水的熱能利用；

2、本實用新型的同溫梯級熱水驅動橫管降膜蒸髮結晶裝置無需蒸汽驅動，也無需電能壓縮蒸汽驅動，只需熱水即可實現液體的蒸餾結晶，利用梯級利用廢熱水時工業廢熱水的熱能充分利用，能實現收集熱水的冷凝液，還能實現液體在橫管降膜蒸發器中多級蒸髮結晶分離固體。

附圖說明

圖1是本實用新型的結構示意圖；

圖2是蒸發器的結構示意圖；

圖3是蒸汽發生器的結構示意圖。

圖中標記：1-Ⅰ效蒸發器、2-Ⅱ效蒸發器、3-Ⅲ效蒸發器、4-Ⅳ效蒸發器、5-冷凝器、6-冷凝水管、7-循環泵、8-濃縮液匯總管、9-料液補充管、10-冷凝液管口、10a-冷凝液進口、10b-冷凝液出口、11-蒸汽管口、11a-蒸汽入口、11b-蒸汽出口、12-料液補充管口、13-料液排出管口、14-高溫廢熱水總管、15-Ⅰ效蒸汽發生器、16-Ⅱ效蒸汽發生器、17-Ⅲ效蒸汽反生器、18-Ⅳ效蒸汽發生器、19-第一進液口、20-出氣口、21-排液口、22-殼體、23-撲沫器、24-隔板、25-分布器、26-循環返料筒、27-維修口、28-分離器、28a-進料口、28b-漿料出口、28c-液料出口。

具體實施方式

下面結合附圖，對本實用新型作詳細的說明。

為了使本實用新型的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，並不用於限定本實用新型。

實施例1

同溫梯級熱水驅動橫管降膜蒸髮結晶裝置，如圖1所示，包括至少2個蒸汽發生器、至少2個蒸發器、冷凝器5和分離器28，所述分離器28上設置有進料口28a、液料出口28c和漿料出口28b；如圖3所示，所述蒸汽發生器上設有進液口19、出氣口20和排液口21，各個蒸汽發生器的液體通道和分離器28的進料口28a通過串聯將高溫廢熱水管14和分離器28連通；如圖2所示，所述蒸發器設有冷凝液管口10、料液補充管口12、料液排出管口13和用於蒸汽流通的蒸汽管口11，各個蒸發器的蒸汽通道串聯與冷凝器5連通，各個蒸發器的料液補充管口並聯與料液補充管9連通；所述蒸汽管口11包括蒸汽入口11a和蒸汽出口11b，所述各個蒸汽發生器的出氣口20分別與蒸發器的蒸汽入口11a對應連通，所述分離器28的液料出口28c還與料液補充管9連通，所述冷凝器5與冷凝水管連通。

具體的，在本實施方式中，蒸發器為橫管降膜蒸發器。進一步的，排液口21還通過並聯與濃縮液匯總管8連通。在正常運行中，最後一個蒸汽發生器中，所有工業廢熱水經過蒸汽發生裝置後再流入濃縮液。即，遠端的2個蒸汽發生器之間液體管道上設置有用於組織工業廢水直接進入濃縮液匯總管8的閥門。

在其中一具體實施方式中，蒸汽發生器的數量不超過蒸發器的數量。這樣能夠充分保證蒸汽發生器產生的蒸汽都是進入到蒸發器利用。當然，在另一具體實施方式中，蒸汽發生器的數量也可超過蒸發器的數量。未能有蒸發器與之匹配的蒸汽發生器的出氣口20連通於冷凝器5。

在另一具體實施方式中，蒸汽發生器和蒸發器的數量均為4個。即：蒸汽發生器包括Ⅰ效蒸汽發生器15、Ⅱ效蒸汽發生器16、Ⅲ效蒸汽反生器17和Ⅳ效蒸汽發生器18；蒸發器包括Ⅰ效蒸發器1、Ⅱ效蒸發器2、Ⅲ效蒸發器3和Ⅳ效蒸發器4。此設計方式的應用範圍最廣，實用的效率是最高的。當然，該方式不局限於4個，在另外的實施方式中還可以設置為不同數量的，根據實用環境需求，例如設置為2個、3個或者6個。

具體的，上述各個蒸汽發生器的液體通道和分離器28的進料口28a通過串聯將高溫廢熱水管14和分離器28連通，其連接方式例如：高溫廢熱水總管14與Ⅰ效蒸發器15的進液口19連通，Ⅰ效蒸汽發生器15的排液口21與Ⅱ效蒸汽發生器16的第一進液口19連通，Ⅱ效蒸汽發生器16的排液口21與Ⅲ效蒸汽發生器17的第一進液口19連通，Ⅲ效蒸汽發生器17的排液口21與Ⅳ效蒸汽發生器18的第一進液口19連通，Ⅳ效蒸汽發生器18的排液口21與濃縮液匯總管8與連通，濃縮液匯總管8通過進料口28a與分離器28連通。

上述蒸汽管口11包括蒸汽入口11a和蒸汽出口11b，蒸汽管口11通過串聯與冷凝器5連通，其連接方式例如：Ⅰ效蒸發器1的蒸汽入口11a連通，Ⅰ效蒸發器1的蒸汽出口11b與Ⅱ效蒸發器2的蒸汽入口11a連通，Ⅱ效蒸發器的蒸汽出口11b與Ⅲ效蒸發器3的蒸汽入口11a連通，Ⅲ效蒸發器3的蒸汽出口11b與Ⅳ效蒸發器4的蒸汽入口11a連通，Ⅳ效蒸發器4的蒸汽出口11b與冷凝器5連通。

上述各個蒸汽發生器的出氣口20分別與蒸發器的蒸汽入口11a對應連通，其連接方式例如：Ⅰ效蒸汽發生器15的出氣口20與Ⅰ效蒸發器1的蒸汽管入口11a連通，Ⅱ效蒸汽發生器16的出氣口20與Ⅱ效蒸發器2的蒸汽管入口11a連通，Ⅲ效蒸汽發生器17的出氣口20與Ⅲ效蒸發器3的蒸汽管入口11a連通，Ⅳ效蒸汽發生器18的出氣口20與Ⅳ效蒸發器4的蒸汽管入口11a連通。

在上述的設計基礎上，針對冷凝液管口10進一步設計，在另一具體實施方式中，冷凝液管口10包括1個冷凝液進口10a和2個冷凝液出口10b。其中一冷凝液出口10b位於蒸發器橫管出口所在的端部，用於收集從橫管出來的冷凝液，另一冷凝液出口10b則位於蒸發器橫管入口所在的端部，並且緊靠冷凝液進口10a。進一步的，為了有效提升冷凝液自身的溫度和含在冷凝液內的蒸汽，在其中一具體實施方式中，冷凝液通道串聯與冷凝水管6連通，例如：Ⅰ效蒸發器1的冷凝液入口10a關閉，Ⅰ效蒸發器1的冷凝液出口10b與Ⅱ效蒸發器2的冷凝液入口10a連通，Ⅱ效蒸發器2的冷凝液出口10b與Ⅲ效蒸發器3的冷凝液入口10a連通，Ⅲ效蒸發器3的冷凝液出口10b與Ⅳ效蒸發器4的冷凝液入口10a連通，Ⅳ效蒸發器4的冷凝液出口10b與冷凝水管6連通。最開始出來的冷凝液伴隨一定的蒸汽，並且具有一定的溫度，為了充分的利用餘熱，依次進入下一級蒸發器，最終出來的冷凝液伴隨的蒸汽量最小化。

當然，將冷凝液的出口作為常規化的設計，也可以只設計為1個冷凝液管口10。因此，在綜合以上的實施方式的基礎上，冷凝液管口10的連接方式不僅僅限於串聯的方式，在另一具體實施方式中，冷凝液管口10還可以通過並聯的方式與冷凝水管8連通。各個蒸發器的冷凝液管口10直接與冷凝水管8連通，利用並聯的方式直接收集液化的冷凝液，能夠縮短冷凝液的管路路程。

在另一具體實施方式中，位於所述料液補充管9遠端的蒸發器的料液排出管口13通過濃縮液匯總管8與分離器28連通，其他各個蒸發器的料液排出管口13通過循環泵7與料液補充管9連通。例如，如圖1所示，Ⅰ效蒸發器1位於料液補充管9的遠端，因此，物料的排放方式是通過串聯形成的通道，即順序為：Ⅳ效蒸發器4、Ⅲ效蒸發器3、Ⅱ效蒸發器2至Ⅰ效蒸發器1。採用此方式充分利用系統中的溫度使海水能夠充分淡化。在此設計的基礎上，進一步的，位於所述料液補充管9遠端的蒸發器的料液排出管口13還通過循環泵7與料液補充管9連通。通過此方式能夠使海水充分利用，充分淡化，解決了海水未被充分淡化就被排出的問題，例如在用於排放濃縮液至濃縮液匯總管8的管道上增加1個閥門，運行過程中切斷料液走向，通過循環泵7充分利用海水資源。保證了蒸發後濃縮液的排放，同時還將物料通道最後一級的濃縮液再次循環利用。

在另一具體實施方式中，料液排出管口13並聯與濃縮液匯總管8連通。能夠快速有效的排出蒸發器內部的液體。

本實施例中，高溫工業廢熱水總管14通過蒸汽發生器的進液口19將廢熱水送入蒸汽發生器中，熱水隨著Ⅰ效蒸汽發生器15的排液口21依次進入下一級蒸汽發生器，最後通過濃縮液匯總管8和分離器28的進料口28a進入分離器28，蒸汽隨著Ⅰ效蒸汽發生器15的出氣口進入蒸發器，通過蒸汽通道依次進入下一級蒸發器，海水通過料液補充管口12進入蒸發器，在蒸發器中進行熱交換，實現海水淡化，蒸汽最終進入冷凝器5冷凝收集，蒸發器的冷凝液隨著冷凝液管口10排出，分離器28內產生的通過液料出口28c返回料液補充管9進行再次利用，漿料通過漿料排出口28b排出收集。從而實現工業廢熱水梯級利用，並且實現濃縮液進行蒸髮結晶，固液分離後將水資源再利用。

而蒸汽發生器實用的對象是工業廢熱水，因此，在其中一具體實施方式中，蒸汽發生器還包括具有腔體的殼體22，殼體內部由上至下依次設置有撲沫器23、隔板24和分布器25，所述隔板中部還設置有循環返料筒26，所述進液口19與分布器25連通，出氣口20位於撲沫器23上方所在的殼體上，排液口21位於殼體下方。採用此方式能夠有效的過濾掉工業廢熱水內的雜質和蒸汽與廢水產生的泡沫。具體的，分布器25為圓環形狀，圓環上開設有用於工業廢水噴射的噴射通道。作為優選的，噴射通道為開設於圓環上的環形槽。進一步的，環形槽開口向下。能使較大的雜質進入蒸汽發生器後向下沉澱。更具體的，蒸汽發生器上還設有用於設備維修的設備維修口27。

綜上所述，採用本實用新型的同溫梯級熱水驅動橫管降膜蒸髮結晶裝置解決了工業廢水的利用問題，通過梯級設置充分利用工業廢熱水中所包含的熱能，並且採用分離機利用熱水的熱量實現蒸髮結晶，提升水資源的利用率，也合理利用溶液當中的溶質，有效的降低成本。

以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，並不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本實用新型的保護範圍之內。