[發明專利]一種基于空氣絕熱加濕過程的蒸發系統

有效

• 申請號: 201710832806.0
• 申請日: 2017-09-15
• 公開（公告）號: CN107376384B
• 公開（公告）日: 2019-07-09
• 發明（設計）人: 劉威宏;凌祥;李洋;黃鑫;柯廷芬
• 申請（專利權）人: 南京工業大學
• 主分類號: B01D1/00
• 分類號: B01D1/00;B01D1/14;B01D1/30;C02F1/04;C02F1/16;B01D53/26
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 張蘇沛

本發明公開了一種基于空氣絕熱加濕過程的蒸發系統，在絕熱條件下，熱空氣與溶液進行直接接觸傳熱傳質，空氣顯熱傳遞給溶液，水分吸收熱量后汽化，以水蒸氣的型式將潛熱返還到空氣中，即空氣以一種等焓的過程進行加濕，從而達到蒸發的效果。通過控制熱空氣進入蒸發室的溫度進而控制溶液的蒸發溫度及載濕后濕空氣的出口溫度，系統控制簡單；通過不斷添加進料及排出濃縮液，實現連續不斷的蒸發操作。

技術領域

本發明涉及一種基于空氣絕熱加濕過程的蒸發系統，利用蒸發室形成絕熱條件，使空氣與水進行直接接觸傳熱傳質，實現蒸發操作，可廣泛應用于石化、冶金、生物制藥等工業的生產過程。

背景技術

隨著工業和經濟的日益發展，工業生產過程中已越來越多得應用到了蒸發這種單元操作。如燒堿溶液蒸發濃縮，結晶得到固體NaOH；干燥經蒸發濃縮后的尿素溶液從而得到尿素顆粒；藥材滲漉液的蒸發濃縮及溶劑回收以及通過蒸發進行海水淡化等等。

多效蒸發技術和機械蒸汽再壓縮技術是當前主流的兩種節能蒸發技術，多效蒸發技術以前效蒸發產生的二次蒸汽作為后效蒸發器的熱源，采用多級蒸發器串聯的型式，但存在設備占地面積大、蒸發壓力逐漸降低，投資成本高的問題；機械蒸汽再壓縮技術將產生的二次蒸汽進行再壓縮，提升其熱力品質，再次作為熱源進入蒸發器，可解決多效蒸發末效二次蒸汽浪費的問題，但對其核心設備蒸汽壓縮機的安全可靠性要求較高。

發明內容

本發明針對當前主流蒸發技術存在的不足，提出了一種基于空氣絕熱加濕過程的蒸發系統。本系統利用空氣的載濕能力實現蒸發操作，將待蒸發溶液加熱至指定溫度后進入蒸發室，通過熱空氣與溶液進行直接接觸傳熱傳質，空氣將顯熱傳遞給溶液，溶液吸熱后蒸發成為水蒸氣，進入到空氣中，又將潛熱帶回空氣，在蒸發操作前后，空氣的焓值基本不變，溫度降低，含濕量增大，稱之為等焓增濕過程，即在蒸發室絕熱條件下，熱量僅為內部交換的空氣絕熱加濕過程，從而實現溶液的蒸發濃縮。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：一種基于空氣絕熱加濕過程的蒸發系統，其特征在于，包括：原料儲罐1、進料泵2、冷凝回熱器3、預熱器4、蒸發室5、除塵器6、風機7、空氣加熱器8、循環液罐9、循環泵10。系統工作流程為：在進料泵2的作用下，原料儲罐1中的原始溶液先后經過冷凝回熱器3和預熱器4后被加熱至指定溫度，同時在循環泵10的作用下，循環液罐9中的濃縮液中的上清液與與原始溶液按一定比例進行混合，其中，所謂的原始溶液加熱到達的指定溫度與循環液罐9種濃縮液的溫度一致，因此混合過程為等溫混合，即混合后溫度不發生變化，混合液通過溶液進口51進入蒸發室5頂部，通過噴淋式液體分布器自上而下噴淋到填料層中；外界大氣在風機7的作用下，自吸風口進入空氣管道，經除塵器6除去微小顆粒后經空氣加熱器8加熱到指定溫度(空氣溫度高于混合溶液溫度)后，通過空氣進口53進入蒸發室5底部，在蒸發室5中，熱空氣自下而上運動，混合溶液在上而下運動，二者在填料層中進行直接接觸傳熱傳質，空氣釋放顯熱溫度降低，溶液吸收空氣放出的熱量，水分蒸發為水蒸氣進入到空氣中，溶液濃度升高但溫度不變，落入蒸發5室底部，經溶液出口52進入循環液罐9中，濃縮液經循環泵10作用，與加熱后的原始溶液等溫混合后再次通過溶液進口51進行循環蒸發；蒸發過程結束后，熱空氣溫度降低，含濕量增大，經蒸發室5頂部空氣出口54離開蒸發室，并送入至冷凝回熱器3中，與原始溶液進行換熱，濕空氣降溫冷凝，回收冷凝潛熱，部分水蒸氣冷凝后與空氣一同排出系統。

為優化上述技術方案，采取的具體措施還包括：

上述基于空氣絕熱加濕過程的蒸發系統中，混合液由相同溫度的原始溶液和濃縮液等溫混合而成，原始溶液需經冷凝回熱器3和預熱器4兩步加熱后方能達到與濃縮液相同的溫度，通過閥門控制原始溶液和濃縮液的流量，保證配比后的混合液經單次蒸發后落入蒸發室5底部的濃縮液與循環液罐9中儲存的濃縮液濃度相同，從而實現穩定的循環蒸發過程。