[發明專利]一種熱泵多效蒸發耦合式水處理系統及其工作方法

有效

• 申請號: 202111347433.0
• 申請日: 2021-11-15
• 公開（公告）號: CN113932474B
• 公開（公告）日: 2023-06-06
• 發明（設計）人: 沈九兵;王炳東;譚牛高;張振棟;周子晗
• 申請（專利權）人: 江蘇科技大學
• 主分類號: F25B25/02
• 分類號: F25B25/02;F25B41/24;F25B41/20;F25B41/31;F25B41/34
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 徐澍

本發明公開了一種熱泵多效蒸發耦合式水處理系統，包括溴化鋰吸收式熱泵循環系統、多效蒸發循環系統以及壓縮式熱泵循環系統。多效蒸發循環系統的末端蒸發器內蒸汽通入吸收式熱泵內的發生器內放熱冷凝，吸收式熱泵吸收器內稀溶液通入一效蒸發器內被處理水蒸發，通過壓縮機熱泵的蒸發器回收吸收式熱泵發生器產生蒸汽的冷凝熱，并由另一空氣源蒸發器從環境空氣吸收熱量，通過熱泵冷凝器為發生器供給熱能。本發明利用吸收式熱泵可輸出100℃以上熱源的特點為多效蒸發系統提供熱量，而利用性能穩定的壓縮機熱泵回收吸收式蒸汽冷凝熱，且利用空氣源原理，提供發生器溶液再生所需的熱量，進而不需要額外熱源就能實現污水或廢水的蒸發處理。

技術領域

本發明涉及工業水處理及熱回收領域，尤其涉及熱泵熱回收與多效蒸發相耦合的水處理系統及其工作方法。

背景技術

在化工、石油、制藥等行業，大多會利用蒸發技術蒸發、濃縮、結晶、干燥、滅菌，而蒸發技術則是一道能耗較高的單元操作，一直是化工生產工藝或廢水處理方面的耗能大戶，蒸發工藝主要用于回收高濃度的廢水濃縮液簡單的來說，蒸發濃縮就是使指加熱溶液使部分水分揮發，溶質增大的過程，在蒸發濃縮的過程中需要不斷的供給熱能，在工業中采用的熱源通常為水蒸汽，而蒸發濃縮的物料大部分是水溶液，此操作過程中會產生較多的二次蒸汽，若直接將二次蒸汽排放不僅浪費了蒸汽的潛熱而且部分物料也會隨著二次蒸汽一同流出蒸發系統，會對環境造成一定的污染。

傳統工業在能源的消耗和蒸發系統余熱的浪費還是比較嚴重的，傳統單效蒸餾的濃縮方法，二次蒸汽得不到再利用，其中大多僅循環利用和回收了約30％的廢熱和余熱。因此廢熱的循環利用和余熱回收是節能減排的重要環節之一，也是為企業降本、環保、增效的必要措施。

機械蒸汽再壓縮是目前最為常用的低溫二次蒸汽余熱回收方法，然而，當廢水溫度過低時，二次蒸汽壓力和溫度低，蒸汽比容大，壓縮機流量和壓比大，而當下大流量大壓比的蒸汽壓縮機技術尚不成熟，壓縮機故障率高，系統穩定性差，所以亟需一種能替代機械蒸汽壓縮機，用于回收多效蒸發系統二次蒸汽熱量實現廢水的熱回收與濃縮處理，最好還能取消多效蒸發系統對熱源蒸汽的依賴。

發明內容

本發明目的是針對上述現有技術存在的問題和不足，提出一種熱泵多效蒸發耦合式水處理系統。

為實現本發明的目的，本發明采用的技術方案是：

一種熱泵多效蒸發耦合式水處理系統，包括多效蒸發循環系統、溴化鋰吸收式熱泵循環系統以及壓縮式熱泵循環系統，其特征在于，所述多效蒸發循環系統包括：第一離心泵1、預熱器2、一效蒸發器3、第一減壓閥4、二效蒸發器5；待處理水通過管路連通到第一離心泵1入口，第一離心泵1出口通過管路連接到預熱器2入口a1，預熱器2出口a2通過管路連接到一效蒸發器3的溶液入口b1，所述一效蒸發器3溶液出口b2通過第一減壓閥4接至二效蒸發器5溶液入口c1，并由濃溶液出口c2排出，一效蒸發器3蒸汽出口b5通過管路接至二效蒸發器5的蒸汽入口c3；二效蒸發器5的凝結水出口c2通過管路接至預熱器2的冷凝水入口a3，并由出口a4排出；

所述溴化鋰吸收式熱泵循環系統包括：發生器6、冷凝器7、第二離心泵8、第一蒸發器9、吸收器10、溶液熱交換器11、第三離心泵12、第二減壓閥13；所述發生器6的蒸汽入口d1通過管路連接二效蒸發器5的蒸汽出口c5,發生器6的冷凝水由出口d2排出，所述發生器6的上部蒸汽出口d6連接冷凝器7的蒸汽入口e1，所述冷凝器7的出口e2通過管路經第二離心泵8連接至第一蒸發器9的水入口f1，第一蒸發器9的蒸汽出口f2連接至吸收器10的頂部蒸汽入口g1；發生器6底部濃溶液出口d7經第三離心泵12接至溶液熱交換器11入口h3，所述溶液熱交換器11出口h4接至吸收器10的溶液入口g2；所述溶液熱交換器11的溶液入口h1通過管道接至一效蒸發器3的溶液出口b4，所述溶液熱交換器11的溶液出口h2經第二減壓閥13連接至發生器6的溶液入口d5；所述吸收器10的稀溶液出口g3連接一效蒸發器3的入口b3；