蒸发结晶设备及料液的蒸发处理方法与流程

1.本发明涉及废水处理技术领域，具体而言，涉及一种蒸发结晶设备及料液的蒸发处理方法。


背景技术：

2.在工业应用场合中，当需要除去工艺气体中的有害成分时，通常采用化学吸收方式来净化气体。一般通过选择合适的溶剂与待除去的气体成分进行化学反应，这样，能够有效地对气体中的有害成分进行吸收，提高有害成分的去除效率。以动物房除臭设备为例，为去除动物粪便所产生的大量氨气，一般选用酸液做吸收剂来吸收氨气，而上述酸液与氨气反应所形成的铵盐废液，不能随意排放，需要进行固化处理。
3.发明人所知道的一种废液处理设备一般直接对废液进行蒸发浓缩处理，使废液进行蒸发浓缩结晶，上述废液处理设备处理废液的效率低下，从而导致废液的结晶效率较低。


技术实现要素：

4.本发明的主要目的在于提供一种蒸发结晶设备及料液的蒸发处理方法，上述蒸发结晶设备可以有效地提高料液的结晶效率。
5.为了实现上述目的，根据本发明的一方面，提供了一种蒸发结晶设备，包括：空气循环系统，包括循环风道和位于循环风道内的风机；料液循环系统，包括用于储存料液的储液槽、第一输液管路以及位于第一输液管路上的动力泵，储液槽与循环风道连通，且第一输液管路的进口端与储液槽连通，第一输液管路的出口端与循环风道连通，循环风道内的气流与第一输液管路的出口端输出的料液接触后形成湿空气；热泵系统，包括循环回路和依次设置在循环回路上的压缩机、切换装置、热交换器、膨胀阀和蒸发器，蒸发器位于循环风道内，湿空气经蒸发器降温后析出冷凝水，热交换器用于对位于第一输液管路内的料液进行热交换，热泵系统还包括与蒸发器并联设置的冷凝器，以使热交换器能够为料液提供蒸发浓缩时所需的热量或冷却结晶时所需的冷量。
6.进一步地，循环风道位于储液槽的上方，以使循环风道内的气流与第一输液管路的出口端输出的料液逆流接触。
7.进一步地，蒸发结晶设备还包括设置于循环风道内的导流板，导流板位于第一输液管路的出口端和储液槽之间，导流板上设有多个间隔布置且用于供气流通过的通孔。
8.进一步地，沿竖直方向，蒸发结晶设备包括多个沿竖直方向间隔布置的导流板。
9.进一步地，蒸发结晶设备还包括位于循环风道内的缓冲板，缓冲板设置在导流板和储液槽之间。
10.进一步地，空气循环系统还包括第一风道壳和与第一风道壳连接的第二风道壳，第一风道壳和第二风道壳的内部形成循环风道，导流板和缓冲板位于第一风道壳内，风机位于第二风道壳内。
11.进一步地，蒸发结晶设备还包括位于循环风道内的挡液部，挡液部位于第一输液
管路的出口端和蒸发器之间。
12.进一步地，热泵系统还包括位于循环回路上的散热部，散热部位于膨胀阀和热交换器之间。
13.进一步地，切换装置为四通阀，四通阀具有第一端口、第二端口、第三端口和第四端口，第一端口与压缩机的出口连通，第三端口与压缩机的进口连通，第二端口与热交换器连通，第四端口与蒸发器或冷凝器连通。
14.进一步地，第一输液管路包括相连通的第一管段和第二管段以及位于第二管段的第一电磁阀，动力泵和热交换器位于第一管段上，第二管段与循环风道连通，料液循环系统还包括第二输液管路和位于第二输液管路上的第二电磁阀，第二输液管路的一端与第二管段连通，第二输液管路的另一端与储液槽连通；或者，蒸发结晶设备还包括进水口、与进水口连通的补水管路以及位于进水口和补水管路之间的进水电磁阀，进水口与储液槽连通。
15.根据本发明的另一方面，本发明提供了一种料液的蒸发处理方法，料液的蒸发处理方法利用上述的蒸发结晶设备对料液进行处理。
16.进一步地，料液的蒸发处理方法包括：利用循环风道内的循环气流对料液进行除水浓缩的浓缩步骤；利用热交换器对浓缩后的料液进行降温结晶的冷却结晶步骤。
17.进一步地，在浓缩步骤之前，料液的蒸发处理方法还包括利用热交换器对料液进行加热的加热步骤；或者，在冷却结晶步骤之后，料液的蒸发处理方法还包括对料液形成的晶体和清液进行分离的固液分离步骤。
18.进一步地，浓缩步骤包括：循环气流与料液进行逆流接触，以吸收料液中的水分的除水步骤；利用蒸发器对带有水分的空气进行降温，以析出冷凝水的冷凝步骤。
19.应用本发明的技术方案，通过设置空气循环系统、料液循环系统和热泵系统，可以利用热泵系统的热交换器对料液进行加热，再使循环气流与加热后的料液进行接触，以将料液中的水分带走并形成湿空气，然后利用热泵系统的蒸发器对湿空气进行降温并使湿空气析出冷凝水，这样，经过气流的多次循环，可以对料液进行蒸发浓缩；在料液浓缩后，可以利用切换装置改变循环回路中的介质流向，以使热交换器可以对浓缩后的料液进行降温冷却，从而使浓缩后的料液冷却结晶。利用上述蒸发结晶设备先对料液进行蒸发浓缩，然后再对料液进行冷却降温，从而可以有效地提高料液的结晶效率。
附图说明
20.构成本技术的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
21.图1示出了本发明的实施例的蒸发结晶设备的结构示意图；
22.图2示出了本发明的实施例的料液的蒸发处理方法的流程示意图；以及
23.图3示出了图2的料液的蒸发处理方法的浓缩步骤的流程示意图。
24.其中，上述附图包括以下附图标记：
25.1、循环风道；10、空气循环系统；101、第一风道壳；102、第二风道壳；11、进料电磁阀；12、动力泵；13、第一电磁阀；14、第二电磁阀；15、缓冲板；16、导流板；17、挡液部；18、风机；19、进水电磁阀；2、循环回路；20、热泵系统；21、压缩机；22、切换装置；23、热交换器；24、散热部；25、膨胀阀；26、蒸发电磁阀；27、蒸发器；28、冷凝电磁阀；29、冷凝器；30、排液系统；
31、出液电磁阀；32、固液分离装置；33、清液；34、晶体；40、料液循环系统；41、第一输液管路；411、第一管段；412、第二管段；42、第二输液管路；110、储液槽。
具体实施方式
26.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
27.需要说明的是，处理废水料液还可以应用反应结晶法，直接冷却结晶法或者mvr蒸发浓缩结晶法。其中，反应结晶法一般是向废液中加入可与之发生化学反应的物料，生成沉淀以除去目标离子，沉淀反应效果受到ph值、加料比例以及反应时间等诸多因素制约，且添加物料成本较高。直接冷却结晶法是直接对废液进行降温处理，降温幅度有限，过饱和度变化小，结晶效率低，运行能效低。mvr蒸发浓缩结晶效率高，但系统复杂，设备成本高，占地面积大，不适用于处理负荷小的工况。因此，本发明的实施例提供了一种蒸发结晶设备，上述蒸发结晶设备适用于结晶负荷小，间歇结晶操作且料液中溶质溶解度随温度降低而降低的废水处理工况。
28.需要说明的是，本发明的实施例的蒸发结晶设备的占地面积小，结构可靠，操作简单，成本低，运行能效高。
29.需要说明的是，本发明的实施例中，湿空气是指带有水分的空气，湿空气根据相对湿度分为饱和空气和不饱和空气，在本发明的实施例中，当气流与料液充分接触后，可以形成饱和空气，这样，可以加速料液的浓缩。
30.需要说明的是，本发明的实施例中，浓度较高的料液在冷却后其过饱和度会增加，因此会析出大量的溶质晶体，这样，可以通过固液分离装置排出晶体。
31.如图1所示，本发明的实施例提供了一种蒸发结晶设备。蒸发结晶设备包括空气循环系统10、料液循环系统40和热泵系统20。其中，空气循环系统10包括循环风道1和位于循环风道1内的风机18；料液循环系统40包括用于储存料液的储液槽110、与储液槽110连通的第一输液管路41以及位于第一输液管路41上的动力泵12，储液槽110与循环风道1连通，且第一输液管路的进口端与储液槽连通，第一输液管路41的出口端与循环风道1连通，循环风道1内的气流与第一输液管路41的出口端输出的料液接触后形成湿空气；热泵系统20包括循环回路2和依次设置在循环回路2上的压缩机21、切换装置22、热交换器23、膨胀阀25和蒸发器27，蒸发器27位于循环风道1内，湿空气经蒸发器27降温后析出冷凝水，热交换器23用于对位于第一输液管路41内的料液进行热交换，热泵系统20还包括与蒸发器27并联设置的冷凝器29，以使热交换器23能够为料液提供蒸发浓缩时所需的热量或冷却结晶时所需的冷量。
32.上述技术方案中，通过设置空气循环系统10、料液循环系统40和热泵系统20，可以利用热泵系统20的热交换器23对料液进行加热，再使循环气流与加热后的料液进行接触，以将料液中的水分带走并形成湿空气，然后利用热泵系统20的蒸发器27对湿空气进行降温并使湿空气析出冷凝水，除湿后的气流可以再次与料液接触，这样，经过气流的多次循环，可以对料液进行持续浓缩；在料液浓缩后，可以利用切换装置22改变循环回路中的介质流向，以使热交换器23可以对浓缩后的料液进行降温冷却，并且可以利用动力泵12使料液在第一输液管路41和储液槽110之间循环，从而使浓缩后的料液持续冷却结晶。利用上述蒸发
结晶设备先对料液进行蒸发浓缩，然后再对料液进行冷却降温，从而可以有效地提高料液的结晶效率。
33.需要说明的是，本发明的实施例中，当料液达到预设浓度后，可以进行冷却结晶。
34.具体地，本发明的实施例中，料液通过动力泵12和第一输液管路41流动至第一输液管路41的出口端，然后料液再由上述出口端流至循环风道1，并通过循环风道1流动至储液槽110中，这样，可以形成料液的循环。
35.具体地，本发明的实施例中，当料液处于蒸发浓缩阶段时，压缩机21产生的高温高压的制冷剂气体流动至热交换器23内发生液化，这样可以对设有热交换器23的第一输液管路41进行加热，然后液化的制冷剂流动至蒸发器27中发生蒸发，这样，可以对风道内的湿空气进行降温，使湿空气冷凝析出冷凝水并使冷凝水排出循环风道1，从而可以实现料液的浓缩；当料液处于冷却结晶阶段时，压缩机21产生的高温高压的制冷剂气体流动至冷凝器29内发生液化，以形成液态的制冷剂，然后液态制冷剂流动至热交换器23内发生蒸发，这样，热交换器23可以对第一输液管路41进行降温，这样，可以对浓缩后的料液进行冷却，以实现冷却结晶。
36.具体地，本发明的实施例中，热泵系统20还包括均设置于循环回路2的蒸发电磁阀26和冷凝电磁阀28，蒸发电磁阀26位于蒸发器27和膨胀阀25之间，冷凝电磁阀28位于冷凝器29和膨胀阀25之间，当需要对料液进行蒸发浓缩时，关闭冷凝电磁阀28，并且开启蒸发电磁阀26即可，当需要对料液进行降温冷却时，关闭蒸发电磁阀26，并且开启冷凝电磁阀28即可。
37.优选地，本发明的实施例中，蒸发器27为翅片式表冷器。
38.优选地，本发明的实施例中，冷凝器29为风冷翅片换热器。
39.优选地，本发明的实施例中，动力泵12为晶浆泵。
40.如图1所示，本发明的实施例中，循环风道1位于储液槽110的上方，以使循环风道1内的气流与第一输液管路41的出口端输出的料液逆流接触。
41.通过上述设置，料液从第一输液管路41的出口端流出，在图1中由上至下流向储液槽110，并且图1中的气流在循环风道1中顺时针循环，这样，气流在图1中的风道的左侧是由下至上流动，从而可以使气流和料液在循环风道1内逆流接触，以使气流可以有效地带走料液中的水分，形成相对湿度较高的湿空气，这样，可以提高料液的浓缩效率。
42.如图1所示，本发明的实施例中，蒸发结晶设备还包括设置于循环风道1内的导流板16，导流板16位于第一输液管路41的出口端和储液槽110之间，导流板16上设有多个间隔布置且用于供气流通过的通孔。
43.通过上述设置，从第一输液管路41的出口端流出的料液可以经过导流板16流至储液槽110中，循环风道1内的气流从导流板16的背离第一输液管路41的出口端的一侧进入到通孔中与料液逆流接触，并在通孔中进行鼓泡式热质交换，以带走料液中的水分，这样，可以使料液与气流进行更加充分的接触，从而形成饱和空气。
44.优选地，本发明的实施例中，导流板16为筛板，筛板上设有多个筛孔。由于筛孔的直径较大，而使用筛板作为空气和料液热质交换的介质可以提高换热效率并且防止晶体堵塞筛孔。
45.如图1所示，本发明的实施例中，沿竖直方向，蒸发结晶设备包括多个沿竖直方向
间隔布置的导流板16。
46.通过上述设置，可以使增加料液与气流接触面积，从而使料液和气流更加充分的接触，这样，可以更加有效地形成饱和空气。
47.如图1所示，本发明的实施例中，蒸发结晶设备还包括位于循环风道1内的缓冲板15，缓冲板15设置在导流板16和储液槽110之间。
48.上述技术方案中，通过设置缓冲板15可以防止料液在从导流板16流至储液槽110中时发生飞溅。
49.如图1所示，本发明的实施例中，空气循环系统10还包括第一风道壳101和与第一风道壳101连接的第二风道壳102，第一风道壳101和第二风道壳102的内部形成循环风道1，导流板16和缓冲板15位于第一风道壳101内，风机18位于第二风道壳102内。
50.通过上述设置，第一风道壳101的内部和第二风道壳102的内部可以形成循环风道1，这样，可以使气流在循环风道1内循环流动；并且通过设置第一风道壳101和第二风道壳102，可以将导流板16和缓冲板15设置在图1中的循环风道1的左侧，也可以将风机18设置在图1中的循环风道1的右侧。
51.具体地，本发明的实施例中，第一风道壳101位于图1中的左侧，第二风道壳102位于图1中的右侧。
52.如图1所示，本发明的实施例中，多个导流板16中的一部分导流板16的一端与第一风道壳101的第一侧壁连接，上述一部分导流板16的另一端与第一风道壳101的第二侧壁之间具有间隔；多个导流板16中的另一部分导流板16的一端与第一风道壳101的第二侧壁连接，上述另一部分导流板16的另一端与第一风道壳101的第一侧壁之间具有间隔，这样，可以形成弯曲回路，从而可以增加料液的行走路径，进而可以增加料液与气流的接触面积，这样，可以提高气流带走料液中的水分的效率。
53.如图1所示，本发明的实施例中，蒸发结晶设备还包括位于循环风道1内的挡液部17，挡液部17位于第一输液管路41的出口端和蒸发器27之间。
54.通过上述设置，湿空气先通过挡液部17，并经挡液部17过滤再流动至蒸发器27所在一侧，这样，挡液部17可以避免湿空气将料液带到蒸发器27的所在一侧，从而可以避免带出料液。
55.优选地，本发明的实施例中，挡液部17可以为除雾器或者挡液板等等。
56.如图1所示，本发明的实施例中，热泵系统20还包括位于循环回路2上的散热部24，散热部24位于膨胀阀25和热交换器23之间。
57.通过上述设置，散热部24可以排除料液蒸发浓缩阶段产生的多余的热量，从而可以维持料液的温度，防止热泵系统冷凝温度过高而高压保护。
58.具体地，本发明的实施例中，可以依据料液的温度控制散热部24的风扇转速，以调节排热量。
59.优选地，本发明的实施例中，散热部24为变频风冷翅片表冷器。
60.如图1所示，本发明的实施例中，切换装置22为四通阀，四通阀具有第一端口、第二端口、第三端口和第四端口，第一端口与压缩机21的出口连通，第三端口与压缩机21的进口连通，第二端口与热交换器23连通，第四端口与蒸发器27或冷凝器29连通。
61.上述技术方案中，当料液处于蒸发浓缩阶段时，第一端口与第二端口连通，第四端
口与蒸发器27连通，且第四端口与第三端口连通，这样，压缩机21产生的高温高压气体可以依次通过第一端口、第二端口、热交换器23、散热部24、蒸发器27、第四端口和第三端口，从而回到压缩机21内，这样，可以实现料液在蒸发浓缩阶段时的热泵系统20中介质的循环；当料液处于冷却结晶阶段时，第一端口和第四端口连通，第二端口和第三端口连通，且第四端口与冷凝器29连通，这样，压缩机21产生的高温高压气体可以依次通过第一端口、第四端口、冷凝器29、散热部24、热交换器23、第二端口和第三端口后回到压缩机21，这样，可以实现料液在冷却结晶阶段时的热泵系统20中介质的循环。这样，可以通过控制四通阀来使热交换器23处于加热状态或者降温状态，从而使料液可以进行蒸发浓缩，也可以进行冷却结晶，进而可以提高料液的结晶效率。
62.如图1所示，本发明的实施例中，第一输液管路41包括相连通的第一管段411和第二管段412以及位于第二管段412的第一电磁阀13，动力泵12和热交换器23位于第一管段411上，第二管段412与循环风道1连通，料液循环系统40还包括第二输液管路42和位于第二输液管路42上的第二电磁阀14，第二输液管路42的一端与第二管段412连通，第二输液管路42的另一端与储液槽110连通。
63.通过上述设置，当料液处于蒸发浓缩阶段时，储液槽110中的料液通过第一输液管路41输送至循环风道1内，当料液处于冷却结晶阶段时，储液槽110中的料液通过第一管段411、部分第二管段412和第二输液管路42输送至循环风道1内，并从循环风道1流至储液槽110中，这样可以避免浓缩并被冷却的料液经过导流板16，从而可以避免导流板16堵塞。
64.如图1所示，本发明的实施例中，蒸发结晶设备还包括排液系统30，排液系统30包括与动力泵12连通的出液管路以及均设置于出液管路的出液电磁阀31和固液分离装置32，固液分离装置32用于分离料液经冷却结晶形成的晶体34和清液33。
65.上述技术方案中，在料液冷却成为浓稠浆液后，关闭热泵系统20，然后打开出液电磁阀31，利用动力泵12将浆液排至固液分离装置32中，这样，可以将浆液中的晶体和清液33分离，并且可以使晶体排出，使清液33返回原液罐中。
66.优选地，本发明的实施例中，固液分离装置32可以是离心机、过滤器或者沉淀池等设备。
67.如图1所示，本发明的实施例中，蒸发结晶设备还包括进水口、与进水口连通的补水管路以及位于进水口和补水管路之间的进水电磁阀19，进水口与储液槽110连通。
68.优选地，本发明的实施例中，补水管路为自来水补水管路。
69.上述技术方案中，在完成固液分离并将晶体和清液33排出后，可以打开进水电磁阀19向储液槽110中补水，并且打开蒸发结晶设备的全部阀门，开启动力泵利用循环水对第一输液管路41、第二输液管路42和循环风道1进行冲刷，以防止晶体沉积结垢。
70.具体地，本发明的实施例中，蒸发结晶设备还包括与储液槽110连通的进料管路和位于进料管路的进料电磁阀11，这样，可以通过进料管路向储液槽110送料。
71.如图2所示，本发明的实施例提供了一种料液的蒸发处理方法。料液的蒸发处理方法利用上述的蒸发结晶设备对料液进行处理。上述料液的蒸发处理方法具备上述蒸发结晶设备的全部优点，此处不再赘述。
72.如图2所示，本发明的实施例中，料液的蒸发处理方法包括利用循环风道1内的循环气流对料液进行除水浓缩的浓缩步骤和利用热交换器23对浓缩后的料液进行降温结晶
的冷却结晶步骤。
73.上述技术方案中，通过循环气流将料液中的水分带走并进行除湿，除湿后的气流可以再次与料液接触，这样，经过气流的多次循环，可以对料液进行持续浓缩；在料液浓缩后，可以利用热交换器23对浓缩后的料液进行降温冷却，并且可以利用动力泵12使料液在第一输液管路41和储液槽110之间循环，从而使浓缩后的料液持续冷却结晶。利用上述料液的蒸发处理方法先对料液进行蒸发浓缩，然后再对料液进行冷却降温，从而可以有效地提高料液的结晶效率。
74.如图2所示，本发明的实施例中，在浓缩步骤之前，料液的蒸发处理方法还包括利用热交换器23对料液进行加热的加热步骤。
75.上述技术方案中，利用热交换器23对料液进行加热，这样可以提高料液的温度，使循环气流能够更加容易地将料液中的水分带走，以对料液进行浓缩。
76.如图2所示，本发明的实施例中，在冷却结晶步骤之后，料液的蒸发处理方法还包括对料液形成的晶体34和清液33进行分离的固液分离步骤。
77.上述技术方案中，在料液冷却成为浓稠浆液后，可以利用固液分离装置32对浆液中的晶体34和清液进行分离，并且将晶体34排出，使清液返回原液罐中，这样，就完成了对废水的处理。
78.如图3所示，本发明的实施例中，浓缩步骤包括循环气流与料液进行逆流接触，以吸收料液中的水分的除水步骤和利用蒸发器27对带有水分的空气进行降温，以析出冷凝水的冷凝步骤。
79.上述技术方案中，通过循环气流与料液进行逆流接触，这样可以将料液中的水分带走并形成湿空气，然后利用蒸发器27对湿空气进行降温并使湿空气析出冷凝水，除湿后的气流可以再次与料液接触，这样，经过气流的多次循环，可以对料液进行持续浓缩。
80.从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：通过设置空气循环系统、料液循环系统和热泵系统，可以利用热泵系统的热交换器对料液进行加热，再使循环气流与加热后的料液进行接触，以将料液中的水分带走并形成湿空气，然后利用热泵系统的蒸发器对湿空气进行降温并使湿空气析出冷凝水，这样，经过气流的多次循环，可以对料液进行蒸发浓缩；在料液浓缩后，可以利用切换装置改变循环回路中的介质流向，以使热交换器可以对浓缩后的料液进行降温冷却，从而使浓缩后的料液冷却结晶。利用上述蒸发结晶设备先对料液进行蒸发浓缩，然后再对料液进行冷却降温，从而可以有效地提高料液的结晶效率。
81.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。