低溫蒸發系統的製作方法

2023-05-20 11:02:41

專利名稱：低溫蒸發系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種蒸發系統，尤其涉及一種用於處理高濃度廢液的低溫蒸發系 統。
背景技術：
現各企事業單位在處理濃廢液的方法主要有兩種，第一先稀釋、再專門處理、最 後常規處理；第二 外包處理，把高濃度廢液外包給有資質的專門處理濃廢液的企業，通常 是採用焚燒的辦法來處理。第一種「先稀釋、再專門處理、最後常規處理」的方法，其缺陷在 於，1、稀釋必須增加新水量；2、達標排放除了處理工藝、工序較複雜、周期偏長外，還需購買 大量的藥劑，甚至是大投資仍達不到預期效果。第二種外包處理方法的缺陷在於，1、外包給 企業處理需花費大量的資金；2、花錢買的資源沒有得到循環利用。進一步地，在傳統的蒸發系統中，蒸發技術分為兩種，其一為常態蒸發，即利用加 熱絲在常溫常壓對溶液進行蒸發，就如家裡燒開水一樣，該種技術的缺點在於1、加熱絲的 熱轉換效率低(93%左右)；2、蒸發出來的蒸汽沒有循環利用，導致蒸發成本高昂。另一種 蒸發技術為多效蒸發，即利用溶液在不同壓力下有不同沸點的物理屬性，把高壓力下的蒸 發出來的蒸汽作為下一低壓狀態下溶液的熱源，依此類推實現蒸汽的多次利用，該種技術 的缺點在於1、設備製造麻煩且昂貴；2、維修保養不方便。由於現有的「高濃度廢液處理方法」，其停留在傳統的技術層面，採用的是化學、物 理、生物等方法相結合，為達標排放購買處理藥劑付出高昂的代價(比如處理含磷廢水)； 此外，不管是達標排放還是焚燒處理，溶液中大量有用的溶質(資源)都白白的浪費掉了， 這樣既損害了企業的利益，又不符合資源的重複利用，之所以產生上述問題的原因在於不 了解市場上出現的高濃度廢液處理的新方法新技術、及缺乏對高濃度廢液處理資金的監 管，對高成本處理高濃度廢液習以為常，因此有必要提出一種新的處理高濃度廢液的方法， 以解決現有高濃度廢液處理方法中所不可避免的缺陷。

實用新型內容本實用新型的目的在於，提供一種低溫蒸發系統，其用於處理各行各業生產時產 生的高濃度的廢液，在蒸發一定溶劑的同時回收有用的具有一定濃度的溶質，把其再重新 投入到生產中，實現高濃度廢液達到「零」排放。為實現上述目的，本實用新型的低溫蒸發系統包括保溫水箱、與保溫水箱連通 的高溫熱泵、與高溫熱泵連通的蒸發室、兩端分別與蒸發室連通的第一高溫管道泵、通過一 氣液分離器與蒸發室相連通的冷凝室、及分別與冷凝室連通的真空泵及水箱，所述保溫水 箱與高溫熱泵之間通過一第二高溫管道泵連通，蒸發室一側引出一出氣管與保溫水箱相連 通，冷凝室與水箱之間通過一水泵連通，該冷凝室一側還引出一冷凝管與水箱相連通。所述蒸發室一側壁上設有一進氣口，另一側壁上設有出氣口，蒸發室通過該出氣 口利用出氣管與保溫水箱連通，高溫熱泵通過該進氣口與蒸發室連通。[0008]所述蒸發室內底部設有一溫度計及加熱器，該加熱器為加熱絲，蒸發室內頂部設 有數個噴嘴，該數個噴嘴之間的安裝角度相互錯開。所述蒸發室內頂部固定設有網管，數個噴嘴安裝於該網管上，溶液通過該網管流 入蒸發室，進而通過噴嘴進行噴射。所述網管為圓形、方形、網狀、或錐形，該網管通過焊接、或螺紋連接的方式固定於 蒸發室內。 所述數個噴嘴安裝於網管上，該數個噴嘴在水平方向上往下相互錯開5度以避免 噴射面的幹涉，該噴嘴噴射出的溶液呈線狀、面狀、或霧狀形態。所述蒸發室、第一高溫管道泵、及噴嘴之間相互連通。所述蒸發室底部設有一出液口，頂部與網管導通設有一進液口，第一高溫管道泵 一端與該出液口連通，另一端與該進液口連通。所述蒸發室頂部上方設有一排氣管，冷凝室頂部上方設有一導氣管，氣液分離器 兩端分別通過該排氣管及導氣管連通蒸發室與冷凝室。所述冷凝室底部設有一冷凝水收集部；真空泵為水環式真空泵，其一端與冷凝室 連通，另一端外接導入自來水。本實用新型的有益效果本實用新型提供的低溫蒸發系統，其採用高溫熱泵作為 熱源，結合真空泵抽取蒸發室中的蒸汽，使蒸發室處於一定真空的狀態，使溶液的沸點大幅 下降(約在45°C )，在低溫下實現了溶液的蒸發；由於在低溫下蒸發，溶液基本上不會發生 化學反應而變化，為回收循環利用提供了便利(特別是高濃度的電鍍清洗液)；此外，為了 加速蒸發，在蒸發室內增設數個噴嘴，採用水泵將蒸發溶液經噴嘴循環，在不同噴嘴的作用 下，溶液呈不同的形狀，可以是線狀、面狀、也可以是霧狀等等；同時，依據不同的溶液特性 噴嘴噴射溶液以不同的形態出現，並可以根據蒸發量的多少選擇不同的孔徑的噴嘴，根據 溶液的不同腐蝕性選擇不同的材質，大大的增加了溶液的表面積，使溶液更容易蒸發，其較 傳統沒有安裝噴嘴的蒸發器，蒸發量多出3 5%左右。為了能更進一步了解本實用新型的特徵以及技術內容，請參閱以下有關本實用新 型的詳細說明與附圖，然而所附圖式僅提供參考與說明用，並非用來對本實用新型加以限 制。
以下結合附圖，通過對本實用新型的具體實施方式
詳細描述，將使本實用新型的 技術方案及其它有益效果顯而易見。


圖1為本實用新型低溫蒸發系統一實施例的系統示意圖；圖2為本實用新型低溫蒸發系統中蒸發室一實施例的結構示意圖；圖3為本實用新型蒸發室中噴嘴與網管一安裝實施例的俯視圖；圖4為圖3中噴嘴與網管的側視圖；圖5為本實用新型中噴嘴與網管另一實施例的安裝示意圖。
具體實施方式
為更進一步闡述本實用新型所採取的技術手段及其效果，以下結合本實用新型的優選實施例及其附圖進行詳細描述。如
圖1所示，本實用新型提供一種低溫蒸發系統，其包括保溫水箱1、與保溫水箱 1連通的高溫熱泵2、與高溫熱泵2連通的蒸發室3、兩端分別與蒸發室3連通的第一高溫管 道泵11、通過氣液分離器4與蒸發室3相連通的冷凝室5、及分別與冷凝室5連通的真空泵 6及水箱7。該保溫水箱1用於防止水的熱能在加熱的過程中散熱，高溫水泵2用來給保溫 水箱1內的水制熱，蒸發室3同保溫水箱1的水熱交換後，對其進行沸騰蒸發，第一高溫管 道泵11用來提供水循環的動力，氣液分離器4把從蒸發室3排出的蒸汽中含的液體給攔截 出來，冷凝室5用於冷凝蒸汽並收集冷凝水，真空泵6通過其抽取蒸發室的蒸汽達到一定的 真空度，製造蒸發室內的真空度。其中，保溫水箱1與高溫熱泵2之間通過一第二高溫管道泵22連通，該高溫熱泵 2最顯著的特性是節能，通常在出水溫度55-60°C時能效比(COP 能量與熱量之間的轉換比 率，簡稱能效比)值高達4.3，即1度電可產生4. 3度電的熱能，因此本實用新型以高溫熱泵 2產熱做熱源大大的節約了電能，相當四效蒸發，且設備成本大大降低，佔地面積減少、日常 維護保養簡單。蒸發室3 —側引出一出氣管30與保溫水箱1相連通，在蒸發室3 —側壁上還設有 一進氣31，另一側壁上設有出氣口 32，蒸發室3通過該出氣口 32利用出氣管30與保溫水 箱1連通，高溫熱泵2通過該進氣口 31與蒸發室3連通。進一步地，該蒸發室3內底部設 有一溫度計33及加熱器34，該加熱器34為一加熱絲，蒸發室3內頂部設有數個噴嘴35，該 數個噴嘴35之間的安裝角度相互錯開。該蒸發室3、第一高溫管道泵11、及噴嘴35之間相 互連通，從而使得蒸發室3內的溶液可以循環。如圖2所示，在本實用新型實施例中，蒸發 室3內頂部固定設有網管36，數個噴嘴35安裝於該網管36上，溶液通過該網管36流入蒸 發室3，進而通過噴嘴35進行噴射。進一步地，在蒸發室3底部設有一出液口 37，頂部與網 管36導通設有一進液口 38，第一高溫管道泵11 一端與該出液口 37連通，另一端與該進液 口 38連通。此外，該蒸發室3頂部上方還設有一排氣管39，蒸發室3通過該排氣管39與一 氣液分離器4相連，進而將蒸汽中含的液體給攔截出來。本實用新型採用可以變頻調節出水壓力的第一高溫管道泵11、及第二高溫管道泵 22以使溶液能夠實現循環的效果，該第一、二高溫管道泵11、22可根據流量、壓力、溫度、耐 腐蝕性等諸多因素選擇適合的水泵。特別地，本實用新型的網管36可為圓形、方形、網狀、 或錐形等等，該網管36可通過焊接、或螺紋連接的方式固定於蒸發室3內。如圖3、4所示， 即為本實用新型噴嘴35與網管36 —安裝實施例的示意圖，在該實施例中，該網管36採用 方形網狀結構，其上分別均勻設有數個噴嘴35，通過該噴嘴35將溶液噴射成不同的形狀以 增大溶液的表面積，從而增大溶液蒸發揮發的屬性。作為本實用新型的另一種選擇性實施 例(圖5所示)，所述網管36』為圓形，數個噴嘴35』均勻安裝於網管36』上。作為本實用 新型的一種優選實施例，數個噴嘴可以在水平方向上往下相互錯開5度安裝，以避免噴射 面的幹涉，該噴嘴的類型多種多樣，對於本實用新型來說，最主要的是選擇噴嘴噴射出來的 形狀、速度，因此可選用流量、壓力參數可控的噴嘴。對於不同的蒸發溶液，還可以選用不同 的噴嘴，在不同噴嘴的作用下，溶液呈不同的形狀，其可以是線狀、面狀、或霧狀形態，依據 不同的溶液特性，噴嘴噴射溶液以不同的形態出現。同時，還可以根據蒸發量的多少選擇不 同的噴嘴孔徑，根據溶液的不同腐蝕性選擇不同的噴嘴材質。最後，經噴嘴噴射出來的溶液，大大的增加了溶液的表面積，使溶液更容易蒸發經實驗證明具有噴嘴的蒸發裝置比沒 有安裝噴嘴的傳統蒸發器，其蒸發量多出3 5%左右，以此來計算若一天蒸發1噸溶液，假 設用電0.8元/度，(大概570元/噸)；那麼一年(算300天)應節約570X300X(3 5% ) = 5130 8550 元。進一步地，在冷凝室5的頂部設有一導氣管52，氣液分離器4兩端分別通過排氣管 39及導氣管52連通蒸發室3與冷凝室5。該冷凝室5與水箱7之間通過一水泵53連通，該 冷凝室5 —側還引出一冷凝管54與水箱7相連通。本實用新型在冷凝室5的底部設有一 冷凝水收集部55，通過該冷凝水收集部55獲取系統所收集的冷凝水，該冷凝水可以是待蒸 發的濃廢液，在冷凝蒸汽的同時給需要蒸發的濃廢液提升了溫度，做到了蒸汽的循環利用， 待濃廢液濃縮倒一定的濃度，及時由冷凝水收集部55排出進行收集。特別低，本實用新型 採用的真空泵6為水環式真空泵，其一端與冷凝室5連通，另一端外接導入自來水。本實用新型的低溫蒸發系統在工作過程中，保溫水箱1內的水經高溫熱泵2循環 加熱，再跟蒸發室3要蒸發的濃廢液間接換熱，使濃廢液溫度升至設定的蒸發溫度；然後開 啟真空泵6，抽取蒸發室3的空氣、蒸汽至一定的真空度，使濃廢液在低溫沸騰；給氣泡發生 源的加熱器34，即加熱絲通電，高溫加熱絲上不停的產生氣泡，帶走大量的蒸汽；開啟第一 高溫管道泵11，濃廢液經數個噴嘴35循環，經噴嘴35霧化大大加速濃廢液的蒸發；進一步 地，蒸汽經氣液分離器4去除蒸汽夾雜的液體，然後流進冷凝室5，蒸汽跟冷凝的水間接換 熱，冷凝成冷凝水收集在冷凝室5下方的冷凝水收集部55處；當濃廢液濃縮到一定的濃度 (由液位控制)及時排出。在上述工作過程中，可按其各部分的不同作用將該低溫蒸發系統劃分為熱量提供 部分、蒸發部分、及冷凝抽真空部分。在熱量提供部分中，高溫熱泵2給保溫水箱1裡面的 水循環加熱，保溫水箱1的熱水進入蒸發室3與要蒸發的濃廢液作間接換熱，以提升濃廢液 的溫度；而經過換熱後溫度降低的保溫水箱1裡面的水在第二高溫管道泵22的作用下，又 進入高溫熱泵2跟冷媒換熱，提升溫度後再進入保溫水箱1。如此即形成了保溫水箱1裡面 的水跟蒸發室2內濃廢液的間接換熱(放出熱量的過程)，進入高溫熱泵2換熱(吸收冷媒 熱量的過程)，如此循環不斷的給蒸發室3內的濃廢液補充熱量(補充因濃廢液蒸髮帶走的 熱量)。在蒸發部分中，不斷得到熱量補充的濃廢液在第一高溫管道泵11作用下，經過安 裝在蒸發室3的噴嘴35形成在蒸發室3的內循環，由於噴嘴35的作用濃廢液成霧狀，大大 的提高了溶液的蒸發麵積，蒸汽從霧狀的小水滴上不斷揮發出來；與此同時，安裝在蒸發室 3底部的小功率加熱絲通電，由於加熱絲表面溫度遠高於濃廢液的溫度，在其上面很容易形 成蒸汽氣泡，蒸汽氣泡在上升的過程中不斷的從濃廢液中吸收熱量長大成大氣泡並帶走更 多的蒸汽，這兩部分蒸汽不斷的從蒸發室3流進冷凝室5。在冷凝抽真空部分中，首先水環 式真空泵工作，不斷的抽取冷凝室5、蒸發室3內的空氣以及蒸發時產生的蒸汽，使蒸發室3 保持在一定的真空度(通常使濃廢液在蒸發室3內45°C左右沸騰；蒸汽在壓力差(冷凝室 5內的真空度高於蒸發室3內的真空度)的作用下，快速流入冷凝室5內，這樣保證了蒸發 室3內的蒸汽密度在較低的水平有利於溶液的快速蒸發；進入冷凝室5內的蒸汽流進換熱 管，跟經水泵53的冷卻水進行間接換熱，汽液換熱，蒸汽快速被冷凝成水沿著換熱的管道 內壁流入冷凝室5底部的冷凝水收集部55 ；而作為冷卻的媒介可以是「濃廢液」(利用蒸汽 的熱量來預熱)、也可以是水等等。經過上述熱量提供部分、蒸發部分、及冷凝抽真空部分的
6循環工作，蒸發室3內的濃廢液不斷被蒸發，至一定的濃度後回收蒸發室3的濃液，實現資 源的循環利用。對比傳統技術採用的常溫常壓蒸發系統，由於加熱絲的效率在93%左 右，不考慮蒸發過程中的熱量散失(輻射與對流)，蒸發一噸水需要的電能約為 2500X1000+(3600X93%) = 746度。而本實用新型提供的低溫蒸發系統，其蒸發一噸水 需要的電能約為2500+(3600X93% )+2.5 = 298度，假設用電0. 8元/度，每天的蒸發 量為0. 5噸，則每年節約0. 8X (746-298) X365X0. 5 = 65408元。同時，由於本實用新型 採用高溫熱泵做加熱源蒸發，經實驗證明，其COP值可達2. 5，水從常溫25°C轉化為蒸汽吸 收的熱量大概為2500千焦，一度電轉化能量3600千焦，對應多效蒸發器，同樣蒸發量的低 溫蒸發系統的設備費用大約是其3/5。此外，高溫熱泵在工作時除了制熱外同時還制相同能 量的冷，利用管道直接把冷量供給需要製冷的場所，還可以節約空調的費用。綜上所述，本實用新型提供的低溫蒸發系統，其採用高溫熱泵作為熱源，結合真 空泵抽取蒸發室中的蒸汽，使蒸發室處於一定真空的狀態，使溶液的沸點大幅下降(約在 45°C )，在低溫下實現了溶液的蒸發；由於在低溫下蒸發，溶液基本上不會發生化學反應而 變化，為回收循環利用提供了便利(特別是高濃度的電鍍清洗液)；此外，為了加速蒸發，在 蒸發室內增設數個噴嘴，採用水泵將蒸發溶液經噴嘴循環，在不同噴嘴的作用下，溶液呈不 同的形狀，可以是線狀、面狀、也可以是霧狀等等；同時，依據不同的溶液特性噴嘴噴射溶液 以不同的形態出現，並可以根據蒸發量的多少選擇不同的孔徑的噴嘴，根據溶液的不同腐 蝕性選擇不同的材質，大大的增加了溶液的表面積，使溶液更容易蒸發，其較傳統沒有安裝 噴嘴的蒸發器，蒸發量多出3 5%左右。以上所述，對於本領域的普通技術人員來說，可以根據本實用新型的技術方案和 技術構思作出其他各種相應的改變和變形，而所有這些改變和變形都應屬於本實用新型後 附的權利要求的保護範圍。
權利要求一種低溫蒸發系統，其特徵在於，包括保溫水箱、與保溫水箱連通的高溫熱泵、與高溫熱泵連通的蒸發室、兩端分別與蒸發室連通的第一高溫管道泵、通過一氣液分離器與蒸發室相連通的冷凝室、及分別與冷凝室連通的真空泵及水箱，所述保溫水箱與高溫熱泵之間通過一第二高溫管道泵連通，蒸發室一側引出一出氣管與保溫水箱相連通，冷凝室與水箱之間通過一水泵連通，該冷凝室一側還引出一冷凝管與水箱相連通。
2.如權利要求1所述的低溫蒸發系統，其特徵在於，所述蒸發室一側壁上設有一進氣 口，另一側壁上設有出氣口，蒸發室通過該出氣口利用出氣管與保溫水箱連通，高溫熱泵通 過該進氣口與蒸發室連通。
3.如權利要求1所述的低溫蒸發系統，其特徵在於，所述蒸發室內底部設有一溫度計 及加熱器，該加熱器為加熱絲，蒸發室內頂部設有數個噴嘴，該數個噴嘴之間的安裝角度相 互錯開。
4.如權利要求3所述的低溫蒸發系統，其特徵在於，所述蒸發室內頂部固定設有網管， 數個噴嘴安裝於該網管上，溶液通過該網管流入蒸發室，進而通過噴嘴進行噴射。
5.如權利要求4所述的低溫蒸發系統，其特徵在於，所述網管為圓形、方形、網狀、或錐 形，該網管通過焊接、或螺紋連接的方式固定於蒸發室內。
6.如權利要求4所述的低溫蒸發系統，其特徵在於，所述數個噴嘴安裝於網管上，該 數個噴嘴在水平方向上往下相互錯開5度以避免噴射面的幹涉，該噴嘴噴射出的溶液呈線 狀、面狀、或霧狀形態。
7.如權利要求4所述的低溫蒸發系統，其特徵在於，所述蒸發室、第一高溫管道泵、及 噴嘴之間相互連通。
8.如權利要求4所述的低溫蒸發系統，其特徵在於，所述蒸發室底部設有一出液口，頂 部與網管導通設有一進液口，第一高溫管道泵一端與該出液口連通，另一端與該進液口連ο
9.如權利要求1所述的低溫蒸發系統，其特徵在於，所述蒸發室頂部上方設有一排氣 管，冷凝室頂部上方設有一導氣管，氣液分離器兩端分別通過該排氣管及導氣管連通蒸發 室與冷凝室。
10.如權利要求1所述的低溫蒸發系統，其特徵在於，所述冷凝室底部設有一冷凝水收 集部；真空泵為水環式真空泵，其一端與冷凝室連通，另一端外接導入自來水。
專利摘要本實用新型涉及一種低溫蒸發系統，包括保溫水箱、與保溫水箱連通的高溫熱泵、與高溫熱泵連通的蒸發室、兩端分別與蒸發室連通的第一高溫管道泵、通過一氣液分離器與蒸發室相連通的冷凝室、及分別與冷凝室連通的真空泵及水箱，所述保溫水箱與高溫熱泵之間通過一第二高溫管道泵連通，蒸發室一側引出一出氣管與保溫水箱相連通，冷凝室與水箱之間通過一水泵連通，該冷凝室一側還引出一冷凝管與水箱相連通。本實用新型低溫蒸發系統，其用於處理各行各業生產時產生的高濃度的廢液，在蒸發一定溶劑的同時回收有用的具有一定濃度的溶質，把其再重新投入到生產中，實現高濃度廢液達到「零」排放。
文檔編號C02F1/04GK201648028SQ201020124059
公開日2010年11月24日 申請日期2010年3月3日 優先權日2010年3月3日
發明者劉宇明, 姜續龍, 張惠東, 張曉松, 杜鵑, 楊哲, 段劍波, 蔣猛, 陳宇, 陳斌傑 申請人:深圳市宗興環保科技有限公司