[發明專利]一種連續從水中去除污染物的復合蒸發裝置

無效

• 申請號: 201410130050.1
• 申請日: 2014-04-02
• 公開（公告）號: CN103896351A
• 公開（公告）日: 2014-07-02
• 發明（設計）人: 馬小偉;梅初果
• 申請（專利權）人: 陜西勝利高原環保科技有限公司
• 主分類號: C02F1/04
• 分類號: C02F1/04;C02F1/06
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙) 11350
• 代理人: 湯東鳳

技術領域

本發明涉及污水處理技術領域，尤其涉及一種連續從水中去除污染物的復合蒸發裝置。

背景技術

通常而言，蒸發工藝是一種高效的分離方法，通過蒸發，我們可以得到純凈的蒸發水和含有大量非揮發性物質的濃縮液。然而，蒸發工藝通常會出現一些問題，比如在溶液被蒸發的過程中，溶液含有的礦物質或其它組份會污染蒸發設備甚至發生結垢。容易造成結垢的物質通常包含鈣鎂硅等。一旦設備發生結垢，對設備的正常運行將產生嚴重影響，從而使得傳統蒸發工藝難以實現連續運轉。

另一個會遇到的常見問題就是對需熱量的高要求。如果找不到一種有效的方法來回收熱量，那么所需熱量將等于在一定的壓力/溫度下完成水溶液蒸發所需的全部潛熱量。在這種情況下，如果采用傳統的蒸發工藝就很難適應工業化條件下的污水處理。

此外，為了徹底解決污水蒸發工藝中出現的各種問題，還必須考慮其它必不可少的因素，主要有：蒸發系統中的熱傳遞率；濃縮液中特殊物質的含量；相對飽和蒸汽溫度而言的濃縮液的最終沸點；濃縮液的過飽和度和沉淀程度；蒸發流的氣化度。

傳統廢水蒸發工藝中經常出現結垢問題，原因是此類廢水通常含有較多數量的有機物、無機物和各種金屬離子。如何在保證不出現污漬化或者結垢的前提下，將蒸發工藝的熱負荷最大化和最大程度地回收能量，這些至關重要的問題并沒有得到較好的解決。

發明內容

本發明提供了一種連續從水中去除污染物的復合蒸發裝置，它是一種最大限度地利用能源、減輕設備結垢程度、提高工藝適用范圍且在最大熱負荷條件下讓設備能長期穩定運行的水溶液蒸發工藝。

本發明是把之前通常單獨存在或使用的兩個蒸發概念或工藝流程進行了完美的結合，并成功解決了相互之間的協同作用。

下面三個公式大致描述了在水溶液蒸發體系中最基本的熱傳遞關系:

Q_(總)=KAΔT…………………………….①

Q_(顯熱)=mCP(T1-T2)……………………....②

Q_(潛熱)=mH………………………………...③

公式中:

Q：熱負荷(kw)

K：總傳熱系數(kw/m²/℃)

A：傳熱面積(m²)

ΔT：對數溫差

M：物流量(kg/s)

Cp：比熱(kj/s/℃)

T₁、T₂：流體進入和流出系統的溫度

H：潛熱(kj/kg)

為了得到效率較高的蒸發系統，上述公式中的Q應最大化，而同時又要遵循其它參數的實際取值范圍來防止設備結垢。對一個特定的流體或者熱交換設備而言，諸如Q、Cp、H等這些變量相對來說是恒定的。因此，為了克服污水蒸發過程中出現的問題，必須對A、Q/A、ΔT、m、T1、T2這些變量進行謹慎細致的取值。

正是基于對上述水溶液蒸發體系中最基本的熱傳遞關系的深刻理解，本發明將一種具有獨特配置的強制對流熱傳遞與熱回收的蒸汽機械再壓縮流程和一種常規的單效或多效蒸發工藝相結合，由此既可以獲得傳熱效率最大化，也能維持強制對流效果，這樣就不會出現在此之前那些傳統蒸發工藝中經常容易發生的高能耗及嚴重結垢現象。

本發明采用如下技術方案：

本發明的連續從水中去除污染物的復合蒸發裝置由機械壓縮蒸發和多效蒸發兩個基本單元組成，兩個基本單元之間既可各自獨立運行，也可串聯運行，也可并聯運行，也可交互運行。

所述的機械壓縮蒸發基本單元包括蒸發罐、1個以上的板式換熱器、蒸汽壓縮機和泵，其中，蒸發罐包括設備本身及其與蒸汽壓縮機、板式換熱器、泵相連接的管道；板式換熱器具有兩個以上相互不可連通的流體通道，這些通道可以與蒸發罐、蒸汽壓縮機、泵以及來自多效蒸發部分的物料進行管道連接；蒸汽壓縮機能夠使蒸汽升溫，并直接與板式換熱器和蒸發罐相連；泵的進口與蒸發罐相連，其出口與板式換熱器相連。

所述的多效蒸發基本單元包括蒸汽發生器、閃蒸罐、1個以上的立式蒸發罐及濃液泵，其中，蒸汽發生器是鍋爐，并能與立式蒸發器和機械壓縮蒸發部分的板式換熱器連接；閃蒸罐與立式蒸發罐和濃液泵相連，或與機械壓縮蒸發部分的蒸汽壓縮機相連；立式蒸發罐由管式換熱器和分離器及其與蒸汽發生器、閃蒸罐、濃液泵相連接的管道所組成；濃液的進口與閃蒸罐或立式蒸發罐相連，其出口與機械壓縮蒸發部分的板式換熱器相連。

所述的板式換熱器為可拆卸結構。