低温盘式蒸发系统的制作方法

1.本发明涉及蒸发技术领域，尤其涉及一种低温盘式蒸发系统。


背景技术：

2.盘式蒸发技术是一项高效、环保的节能技术，可以广泛应用于化工、海水淡化、污水处理等工业生产领域。以污水处理为例，经过蒸汽蒸发后，可以从污水中提取出来符合排放标准的蒸馏水，该蒸馏水可以直接排放，剩下的蒸发残留物再收集进行集中处理可以大大减少企业的污水处理成本。另外盘式蒸发具有换热面积大、蒸发效率高、蒸发残留物可及时收集等优点，因此受到用户的青睐。
3.目前的盘式蒸发装置一般通过直接使用外接蒸汽热源进行供热，该方式蒸发的温度较高，效率较低，能源消耗量较大，造成蒸发系统能耗较高，导致系统运行成本高。且污水进行表面蒸发产生的蒸汽也未进行有效的回收利用，造成了能源的浪费。
4.因此，有必要设计一种低温盘式蒸发系统，以解决上述问题。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种能耗低、蒸发效率高的低温盘式蒸发系统。
6.为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种低温盘式蒸发系统，其包括：
7.真空蒸发罐，其内部形成蒸发腔室；
8.蒸发盘，设于所述蒸发腔室且其内部为中空设置；
9.刮刀，用于将所述蒸发盘的表面形成的蒸发残留物进行刮除；
10.中空轴，带动所述蒸发盘转动，所述中空轴与所述蒸发盘的内部连通，以通入热源；
11.原液供液装置，用于将待蒸发的原液向所述蒸发盘表面喷淋；
12.储液减压装置，用于对所述真空蒸发罐进行减压，所述储液减压装置包括通过管路循环串联的减压机构及储液罐，所述减压机构通过管路与真空蒸发罐连接。
13.作为本发明进一步改进的技术方案，所述减压机构包括离心泵及射流器，所述离心泵具有进水端及出水端，射流器具有进水端、吸气端及出水端，离心泵的进水端与储液罐的下部连接，离心泵的出水端与射流器的进水端连接，射流器的出水端与储液罐的上部连接，射流器的吸气端与所述真空蒸发罐连接。
14.作为本发明进一步改进的技术方案，还包括第一换热器，所述第一换热器设于所述真空蒸发罐及所述储液减压装置之间，以将原液蒸发产生的蒸汽进行冷却，所述储液罐用于收集蒸汽冷却产生的蒸馏水。
15.作为本发明进一步改进的技术方案，还包括用于对真空蒸发罐所产生的蒸汽进行净化的螺旋分离器，所述螺旋分离器设于所述真空蒸发罐与第一换热器之间，所述第一换热器为板式换热器。
16.作为本发明进一步改进的技术方案，还包括对所述储液罐中的蒸馏水进行冷却的
循环冷却装置，所述循环冷却装置包括蒸馏水泵及第二换热器，蒸馏水自所述储液罐的底部泵入所述第二换热器中，经过换热后自所述储液罐的上部回流。
17.作为本发明进一步改进的技术方案，所述第二换热器为板式换热器。
18.作为本发明进一步改进的技术方案，所述热源为蒸汽，所述热源供应装置包括蒸汽进气管路、设于蒸汽进气管路上的蒸汽压力表及蒸汽入阀。
19.作为本发明进一步改进的技术方案，还包括物料排出装置，所述物料排出装置包括具有收集口及排出口的机筒、螺杆、螺杆驱动机构及排出口密封装置，所述收集口用于收集自蒸发盘落下的蒸发残留物，所述排出口密封装置包括密封堵头及弹性抵压机构，所述密封堵头设于排出口外侧并将所述排出口密封，所述弹性抵压机构将所述密封堵头朝向所述排出口抵压。
20.作为本发明进一步改进的技术方案，所述弹性抵压机构为气缸，所述密封堵头设于所述气缸的活塞杆的端部；所述密封堵头朝向排出口的一端设有锥形面，所述排出口设有与密封堵头的锥形面相配合的倒锥形面。
21.作为本发明进一步改进的技术方案，所述原液供液装置包括进液管路、进液泵及原液喷头；所述低温盘式蒸发系统还包括原液循环装置，所述原液循环装置包括通过管路相连的原液回收槽及原液循环槽，原液回收槽位于蒸发盘下方以将蒸发盘上多余的原液进行收集，所述原液循环槽与所述进液泵连接，真空蒸发罐的负压将原液吸入原液循环槽，并通过所述进液泵泵入原液喷头中。
22.由以上技术方案可知，本发明通过设置储液减压装置，对真空蒸发罐进行减压，为真空蒸发罐提供负压，一方面降低了蒸发过程所需的温度，进而降低蒸汽用量，节省了低温盘式蒸发系统的能耗，另一方面，负压环境可为原液的供应提供吸力，降低了原液供应所需提供的动力，在增强蒸发效率的同时降低了该系统运行成本。
附图说明
23.图1为本发明一实施例的低温盘式蒸发系统的结构示意图。
24.图2为本发明一实施例的低温盘式蒸发系统中原液的循环示意图。
25.图3图1中离心泵及射流器的连接关系图。
26.图4为图2中物料排出装置的结构示意图。
27.图5为另一实施方式的物料排出装置的结构示意图
28.图6为本发明一实施例中蒸发盘一侧的刮刀及原液喷头的位置关系图。
29.图7为图6中蒸发盘另一侧的刮刀及原液喷头的位置关系图。
具体实施方式
30.为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。
31.请参图1所示的低温盘式蒸发系统，其包括：真空蒸发罐1、蒸发盘2、刮刀3、中空轴4、原液供液装置10、热源供应装置及储液减压装置。真空蒸发罐1的内部形成蒸发腔室，蒸发盘2设于蒸发腔室且其内部为中空设置。中空轴4水平设于真空蒸发罐1内，中空轴4的两端穿出真空蒸发罐1，中空轴4通过减速机41进行驱动并带动蒸发盘2转动。本实施例中，蒸
发盘2为多个，多个蒸发盘2沿中空轴4的轴向排布，中空轴4与蒸发盘2的内部连通。
32.热源供应装置与中空轴4及蒸发盘2连通，以向其中提供热源。本实施例中，热源优选为蒸汽，蒸汽经过中空轴4及蒸发盘2进行换热后变为蒸汽及蒸馏水混合物，自中空轴4的另一端排出。热源供应装置包括依次设置的蒸汽流量计11、蒸汽压力表12、蒸汽减压阀13、蒸汽入阀14、蒸汽压力表15、法兰截止阀16。通过蒸汽流量计11及蒸汽减压阀13调节通入中空轴4中的蒸汽量及蒸汽压力，维持热量稳定。进一步地，为保证进入中空轴4及蒸发盘2内蒸汽稳定，蒸汽入阀14前端还设有疏水阀17，以将蒸汽中的冷凝水进行分离。在其他实施例中，也可以选择其他换热介质作为热源。
33.请参图1及图3所示，储液减压装置包括离心泵301、射流器302及储液罐30。离心泵301及射流器302组成了对真空蒸发罐1进行减压的减压机构。离心泵301具有进水端3011及出水端3012，其进水端3011与储液罐30的下部连接，其出水端3012与射流器302连接。具体的，射流器302具有进水端3021、吸气端3022及出水端3023。离心泵301的出水端3012与射流器302的进水端3021连接，射流器302的出水端3023与储液罐30的上部连接。
34.储液减压装置及真空蒸发罐1之间还设有第一换热器5，以将原液蒸发产生的蒸汽进行冷却，射流器302的吸气端3022与第一换热器5的蒸馏水出口连接。储液罐30通过离心泵301及射流器302与真空蒸发罐1连通，一方面提供射流器302所需的工作液体，另一方面用于收集蒸发所得的蒸汽。蒸汽在离心泵301及射流器302的作用下被吸入第一换热器5中进行冷却，形成蒸汽及蒸馏水混合物，进而通过射流器302的吸气端3022及出水端3012进入储液罐30内。
35.蒸发过程中，由于射流器302在离心泵301的作用下通过管路持续从真空蒸发罐1内抽取蒸汽，因此可以将真空蒸发罐1内形成负压状态。优选的，真空蒸发罐1内的压力为
‑
90kpa至
‑
100kpa，在此压力范围下，原液蒸发所需的温度仅为35℃至40℃。因此，本发明的低温盘式蒸发系统中所述“低温”并非指蒸发时真空蒸发罐1内的温度低，而是指蒸发所需温度较低。优选的，将真空蒸发罐1内压力设定为
‑
96kpa，原液蒸发所需温度为37℃。如此设置，大大降低了原液蒸发所需的温度，进而提高了蒸发效率。储液罐30内设有多点位液位传感器，用于监控储液罐30内蒸馏水量。
36.原液供液装置10用于将待蒸发的原液向蒸发盘2表面喷淋，蒸发盘2表面的原液遇热蒸发，产生蒸汽及蒸发残留物。刮刀3用于将蒸发盘2的表面形成的蒸发残留物进行刮除。具体的，原液供液装置10包括进液泵101、进液管路102及原液喷头103。蒸发盘2的两侧均设有原液喷头103及刮刀3。
37.请参图4及图5所示，本实施例中，原液喷头103靠近蒸发盘2的轴心设置，刮刀3及原液喷头103均位于蒸发盘2的下半部分且分设于蒸发盘2左右两边。具体来讲，以蒸发盘2的轴心为原点，经过轴心的横向线为横轴，经过轴心的纵向线为纵轴，横轴和纵轴将蒸发盘2划分为四个象限，从蒸发盘2一侧观察，蒸发盘2逆时针转动，原液喷头103位于第四象限，刮刀3位于第三象限；从蒸发盘2的另一侧观察，蒸发盘2顺时针转动，原液喷头103位于第三象限，刮刀3位于第四象限。蒸发时，蒸发盘2在中空轴4的带动下以较慢的速度匀速旋转，原液持续喷淋在蒸发盘2两侧的盘面上蒸发并产生蒸发残留物，刮刀3将蒸发残留物刮下。
38.请参图1至图3所示，优选的，低温盘式蒸发系统还包括原液循环装置20，原液循环装置20包括通过管路相连的原液回收槽201及原液循环槽202，原液回收槽202位于蒸发盘2
下方以将蒸发盘2上多余的原液进行收集，原液循环槽201与进液泵101连接，即，原液回收槽201、原液循环槽202、进液泵101、进液管路102及原液喷头103形成了原液的循环回路。
39.请参图1所示，低温盘式蒸发系统还包括螺旋分离器71。真空蒸发罐1内的原液蒸发出的蒸汽会携带部分液体及固体杂质，该混合物首先进入螺旋分离器71，当与螺旋分离器71的螺旋形叶片接触时，混合物中的液体及固体杂质会附着于螺旋形叶片的表面并沿其表面流下，其中的蒸汽螺旋向上并逐渐分离出来，在螺旋分离器71中完成蒸汽的净化。螺旋分离器71还外接有消泡装置9，消泡装置9用于向螺旋分离器71内提供消泡剂，消泡装置9与螺旋分离器71之间还设有消泡剂入阀91。
40.工作时，储液罐30中首先存有一定量的水，离心泵301开始持续运行，将储液罐30中的水持续抽至射流器302，射流器302将真空蒸发罐1中的空气持续抽走，一定时间后，真空蒸发罐1内达到设定的负压值，蒸汽阀16与原液阀21打开，减速机41启动，带动中空轴4与蒸发盘2旋转。
41.一方面，蒸汽由管路经过蒸汽减压阀13后，进入中空轴4，并进入到蒸发盘2中，供原液蒸发使用；初始的蒸汽除进入中空轴4及蒸发盘2的部分，另一部分经疏水阀17转换为热水进入蒸汽排储液罐60；经过中空轴4及蒸发盘2使用后的蒸汽经过蒸汽出阀19及疏水阀18转换为热水亦进入蒸汽排储液罐60中；泵601持续排出热水。
42.另一方面，原液受真空蒸发罐1内负压产生的吸力作用，经由进液管路102进入原液循环槽20中，同时进液泵101开始持续运行，将原液抽至原液喷头103，再喷至蒸发盘2的盘面上进行蒸发；原液蒸发产生的蒸汽进入螺旋分离器71，蒸汽经过其分离作用，其中的杂质和原液液滴被分离出来，净化后的蒸汽再进入第一换热器5中进行换热，经过换热的蒸汽温度降低变为蒸馏水，被离心泵301持续抽至储液罐30中。第一换热器5中持续通入常温水作为换热介质，常温水吸收蒸汽的热量后流出。
43.为进一步对储液罐30内的热水进行冷却，以保证离心泵301稳定运行，因此设置循环冷却装置对蒸馏水进行进一步降温。循环冷却装置包括抽蒸馏水泵304及第二换热器6。抽蒸馏水泵304启动，将储液罐30中的蒸馏水抽至第二换热器6中；第二换热器6中持续通入常温水作为换热介质，常温水吸收蒸馏水的热量后流出第二换热器6；蒸馏水经过换热后温度降低并流回储液罐30中。另外，储液罐30还设有排水泵305以定期排出储液罐30中降温后的蒸馏水，储液罐30的排水口低于抽蒸馏水泵304将蒸馏水抽出的出口。本实施例中，原液蒸发产生的蒸汽经过第一换热器5及第二换热器6的冷却后，最终排出的蒸馏水温度为40℃
‑
50℃。
44.本实施例中，第一换热器5及第二换热器6优选为板式换热器，第二换热器6设于储液罐30外侧，安装及检修方便。在其他实施例中，第二换热器也可以设置为位于储液罐内的盘管式换热器，当然，通入第二换热器的换热介质也可以选择为其他换热介质，并不限于常温水。本实施例中，第一换热器5及第二换热器6中的换热介质均采用常温水，常温水较其他换热介质更容易获得，且不产生任何污染，回收也比较便利。
45.请参图1及图2所示，低温盘式蒸发系统还包括用于将刮刀3刮落的蒸发残留物排出真空蒸发罐1的物料排出装置40。请参图6所示，物料排出装置40包括具有收集口4011及排出口4012的机筒401、螺杆402、螺杆驱动机构403及排出口密封装置。收集口4011与真空蒸发罐1的罐体密封连接，用于收集自蒸发盘2落下的蒸发残留物。请一并参图4所示，优选
的，收集口4011与真空蒸发罐1的罐体之间还设有导向板11，导向板11倾斜设于刮刀3的下方，导向板11的下端与收集口4011连接以将刮刀3刮落的蒸发残留物导入收集口4011中。
46.排出口4012位于真空蒸发罐1的外侧，用于将蒸发残留物排出真空蒸发罐1。机筒401大体呈筒状，并沿蒸发盘2的排布方向延伸，螺杆402设于机筒401的内部。机筒401沿螺杆402的轴向分为收集段和挤出段。收集口4011开设于收集段并与刮刀3对应设置。
47.本实用新型中，收集口4011为一个连续的长条形开口，多个刮刀3刮落的蒸发残留物均由该收集口4011进行收集。在其他实施例中，请参图7所示，收集口4011’可间隔设置为多个，多个收集口4012’分别与多个刮刀3对应。机筒401的后端(螺杆挤出方向的前端)为挤出段，排出口4012位于挤出段的端部。机筒401的挤出段为完整的筒状，其筒壁与螺杆402配合，用于向蒸发残留物提供径向向内的压力以及轴向向前的推力。
48.排出口密封装置用于将排出口4012进行动态密封。具体的，请参图6所示，排出口密封装置包括密封堵头404及弹性抵压机构405，密封堵头404设于排出口4012外侧并将排出口4012密封，弹性抵压机构405将密封堵头404朝向排出口4012抵压，当螺杆402将蒸发残留物排出时，蒸发残留物对密封堵头404的推力大于弹性抵压机构405对密封堵头404的作用力。
49.优选的，弹性抵压机构405为气缸，密封堵头404设于气缸的活塞杆的端部。优选的，密封堵头404朝向排出口4012的一端设有锥形面4041，排出口4012设有与密封堵头404的锥形面4041相配合的倒锥形面。本实施例中，密封堵头404为弹性材质，优选为橡胶材质，可增加其密封性。
50.综上所述，本发明的低温盘式蒸发系统具有以下优点：
51.1、通过第一换热器与真空蒸发罐连通，对蒸发产生的蒸汽进行降温，方便收集；进一步通过减压机构对真空蒸发罐进行减压，为真空蒸发罐提供负压，降低了蒸发过程所需的温度，进一步降低蒸汽用量，节省了低温盘式蒸发系统的能耗，另外，负压环境可为原液的供应提供吸力，节省部分原液供应所需的动力，在增强蒸发效率的同时降低了该系统运行成本；
52.2、通过设置第二换热器与储液罐连通，进一步对原液蒸发产生的蒸馏水进行降温，一方面使得减压机构的运行稳定，防止蒸馏水温度过高而影响离心泵及射流器的运行及使用寿命，另一方面使得低温盘式蒸发系统的出水温度满足排放或回用标准，而且降温后，蒸馏水的排出及储存装置可采用常规装置，而无需采用耐高温的装置，不仅节省了设备的成本，而且提高了系统运行的安全性，防止操作人员烫伤；
53.3、通过设置蒸发盘提高了原液蒸发时的换热面积，不仅蒸发效率高，而且可通过刮刀及时将蒸发残留物进行收集，可持续进行蒸发，防止蒸发残留物堆积影响换热效率；
54.4、通过设置适应真空环境的物料排出装置，在保证真空蒸发罐内真空度的同时将蒸发残留物及时排出真空蒸发罐，使得低温盘式蒸发系统可持续运行，进一步提高该系统的蒸发效率及原液的处理量。
55.以上实施例仅用于说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案，对本说明书的理解应该以所属技术领域的技术人员为基础，尽管本说明书参照上述的实施例对本发明已进行了详细的说明，但是，本领域的技术人员应当理解，所属技术领域的技术人员仍然可以对本发明进行修改或者等同替换，而一切不脱离本发明的精神和范围的技术方案及其改
进，均应涵盖在本发明的权利要求范围内。