閉式溶液循環零排放蒸發濃縮系統及其方法與流程

2023-06-04 07:54:26 1

一種閉式溶液循環零排放蒸發濃縮系統及其方法，屬於溶液淡化領域。

背景技術：

淡水及礦產資源是人類賴以生存的物質基礎，隨著工業文明的發展，淡水及礦產資源短缺問題日益嚴重，世界經驗證明溶液蒸發濃縮是解決這一問題的重要途徑。傳統溶液濃縮方法包括多級閃蒸、多效蒸發、反滲透等方法。多級閃蒸、多效蒸發過程需要消耗大量的蒸汽，多與發電廠聯合工作，化石燃料燃燒排放的廢氣造成環境汙染；反滲透法需要消耗高品質的電能，且運行維護複雜，成本較高。傳統溶液濃縮方法將溶液鹽度濃縮至6%以上即直接排入環境，忽略了長此以往高鹽度溶液對周圍海域生態環境產生的影響。由此可見，傳統溶液濃縮方法能耗高、汙染大，研發低能耗、低成本、汙染零排放的溶液濃縮工藝具有重要意義。

技術實現要素：

本發明的目的在於提出一種低能耗、低成本、汙染零排放的閉式溶液循環零排放蒸發濃縮系統及其方法。

一種閉式溶液循環零排放蒸發濃縮系統，其特徵在於包括溶液泵、脫溼器、冷凝器、加溼器、循環泵、蒸髮結晶器、攪拌釜、離心機、節流閥、鼓風機、壓縮機和引風機；

原料溶液入口通過溶液泵與脫溼器溶液入口相連，脫溼器溶液出口與冷凝器冷側入口相連，冷凝器冷側出口與加溼器頂端溶液入口相連，加溼器底端溶液出口通過循環泵與蒸髮結晶器熱側入口相連，蒸髮結晶器熱側出口與攪拌釜溶液入口相連：攪拌釜晶漿出口與離心機晶漿入口相連，離心機母液出口與脫溼器溶液入口相連；攪拌釜溶液出口與脫溼器溶液入口相連；

空氣通過鼓風機與加溼器底端空氣入口相連，加溼器頂端空氣出口與脫溼器空氣入口相連，脫溼器空氣出口通過引風機與環境相連；

蒸髮結晶器冷側出口與壓縮機入口相連，壓縮機出口與冷凝器熱側入口相連，冷凝器熱側出口通過節流閥與蒸髮結晶器冷側入口相連；

一種閉式溶液循環零排放蒸發濃縮系統的工作方法，包括以下過程：原料溶液經過溶液泵進入脫溼器溶液側，吸收其空氣側釋放的熱量後進入冷凝器冷側，吸收其熱側低沸點工質放出的熱量後變成高溫溶液，高溫溶液進入加溼器，與空氣直接接觸降溫後從其底端溶液出口排出，然後通過循環泵進入蒸髮結晶器熱側，向其冷側的低沸點工質釋放熱量後變成過飽和溶液，進入攪拌釜：攪拌釜底部形成的晶漿進入離心機分離，分離出的晶體從攪拌釜晶體出口排出，分離出的母液與原料溶液混合一起進入脫溼器底端溶液入口；同時，攪拌釜上部形成的飽和溶液從溶液出口排出，也與原料溶液混合一起進入脫溼器底端溶液入口；

空氣在鼓風機的吹力作用下，從加溼器底端空氣入口進入加溼器，與來自加溼器頂端的熱溶液傳熱傳質，變成高溫高溼度的熱空氣，然後進入脫溼器，向溶液釋放熱量後降溫減溼，析出水分，形成的淡水從脫溼器淡水出口排出，低溫低溼的空氣在引風機吸力的作用下排入環境；

低沸點工質在蒸髮結晶器冷側吸收其熱側的熱量後變成低壓蒸汽，低壓蒸汽經壓縮機壓縮後，變成高溫高壓蒸汽，然後進入冷凝器，向其冷側的溶液釋放熱量後冷凝成液體，再通過節流閥節流降壓後進入蒸髮結晶器冷側，如此循環工作。

本發明所述的閉式溶液循環零排放蒸發濃縮系統，其特徵在於：加溼器採用高分子填料結構。

與現有技術相比，本發明至少具有如下優點：本發明系統利用空氣溫度不同攜帶水分能力不同的特點，通過對空氣加溼脫溼，實現低溫常壓下溶液濃縮；採用低沸點工質循環實現熱量從低溫向高溫轉移，無需利用外在熱源加熱溶液，也無需採用外在冷源即可實現濃溶液的冷卻結晶，只需提供少量電能即可保證系統連續工作，節能效果顯著。同時，系統中溶液為閉式循環，通過冷卻結晶降低溶液含鹽量，實現濃溶液零排放，環保效果顯著。

附圖說明

圖1一種閉式溶液循環零排放蒸發濃縮系統圖;

附圖標號：1-溶液泵；2-脫溼器；3-冷凝器；4-加溼器；5-循環泵；6-蒸髮結晶器；7-攪拌釜；8-離心機；9-節流閥；10-鼓風機；11-壓縮機；12-引風機。

具體實施方式

下面參照圖1說明閉式溶液循環零排放蒸發濃縮系統圖的工作過程。

原料溶液經過溶液泵進入脫溼器溶液側，吸收其空氣側釋放的熱量後進入冷凝器冷側，吸收其熱側低沸點工質放出的熱量後變成高溫溶液，高溫溶液進入加溼器，與空氣直接接觸降溫後從其底端溶液出口排出，然後通過循環泵進入蒸髮結晶器熱側，向其冷側的低沸點工質釋放熱量後變成過飽和溶液，進入攪拌釜：攪拌釜底部形成的晶漿進入離心機分離，分離出的晶體從離心機晶體出口排出，分離出的母液與原料溶液混合一起進入脫溼器底端溶液入口；同時，攪拌釜上部形成的飽和溶液從溶液出口排出，也與原料溶液混合一起進入脫溼器底端溶液入口；

空氣在鼓風機的吹力作用下，從加溼器底端空氣入口進入加溼器，與來自加溼器頂端的熱溶液傳熱傳質，變成高溫高溼度的熱空氣，然後進入脫溼器，向溶液釋放熱量後降溫減溼，析出水分，形成的淡水從脫溼器淡水出口排出，低溫低溼的空氣在引風機吸力的作用下排入環境；

低沸點工質在蒸髮結晶器冷側吸收其熱側的熱量後變成低壓蒸汽，低壓蒸汽經壓縮機壓縮後，變成高溫高壓蒸汽，然後進入冷凝器，向其冷側的溶液釋放熱量後冷凝成液體，再通過節流閥節流降壓後進入蒸髮結晶器冷側，如此循環工作。