大处理量低温真空蒸发器的制作方法

专利检索2022-05-10  19



1.本实用新型涉及一种大处理量低温真空蒸发器,属于环保设备领域。


背景技术:

2.能源问题和环境问题在工业生产中已经日益突出,这对节能技术提出了更高的要求。工业废水等危废液体的排放造成了严重的环境污染,为了保护环境,需要严格控制污水排放。因此企业均需要将污水排放到专门的污水处理厂进行处理后才能排放,污水处理厂一般按照处理量来收费,例如一吨几千元,因此,企业在污水处理上的成本也大幅度增加。
3.热泵技术是一项高效、环保的节能技术,可以广泛应用于化工、低品位热能利用、海水淡化、污水处理等工业生产领域。经过热泵蒸发浓缩后,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,剩下的浓缩物再排放到污水处理厂进行处理,可以大大减少企业的污水处理成本。但目前大多数的蒸发浓缩设备的处理量较低、换热效率差,且价格和能耗高,针对于日平均处理量较大的企业而言,购买多台设备投入较大。另外,单纯通过并联多台热泵进行提高处理量时,会增加其配套元件的负荷等,因此需对应调整配套元件,使得整体设备的复杂性大大增加,进一步增加了设备检修维护等成本。
4.因此,有必要设计一种大处理量低温真空蒸发器以解决上述问题。


技术实现要素:

5.本实用新型的目的在于提供一种大处理量低温真空蒸发器,能极大地增加设备的处理量,并能以较低的成本实现其高换热效率和高出水品质。
6.为达到上述目的,本实用新型提供如下技术方案:一种大处理量低温真空蒸发器,其包括:
7.蒸发罐、至少两组热泵系统及减压装置;
8.所述蒸发罐设有蒸汽出口和浓缩液排出口;
9.每组热泵系统分别包括:换热器及压缩机组,所述换热器设于所述蒸发罐内,所述压缩机组包括若干并联设置的压缩机,所述压缩机组具有进气端口,每一个所述压缩机分别连接所述进气端口及所述换热器,所述进气端口用于将气态冷媒分配至每个所述压缩机中,形成向所述换热器输送的换热介质,以加热所述蒸发罐内的废液,并使其蒸发形成蒸汽;
10.所述减压装置用于对所述蒸发罐的内部进行减压。
11.进一步地,所述换热器包括多个并联且沿轴向平行设置的蚊香盘管、第一管道和第二管道,每个所述蚊香盘管的进口与所述第一管道连接,每一个所述蚊香盘管的出口与所述第二管道连接,所述换热介质能够通过所述第一管道流入每一个所述蚊香盘管,由所述第二管道流出。
12.进一步地,每一个所述蚊香盘管被设置成所述换热介质由所述进口流入所述蚊香盘管的内侧,并盘旋向外侧由所述出口输出。
13.进一步地,所述热泵系统的数量为两组,两个换热器的蚊香盘管依次交错层叠设置。
14.进一步地,所述换热器还包括用于固定每个所述蚊香盘管的固定装置,所述固定装置包括与每个蚊香盘管相对应的固定板,以及位于所述蚊香盘管外侧的定位板;
15.其中,所述固定板沿所述蚊香盘管的径向延伸,并固定于所述定位板上,每一个所述固定板上设有与所述蚊香盘管的管径相适应的卡槽,所述蚊香盘管与所述卡槽卡接,所述定位板沿所述蚊香盘管的轴向延伸;和/或,
16.每个所述蚊香盘管对应多个沿所述蚊香盘管的周向间隔设置的所述固定板,所述定位板为多个且沿所述周向间隔设置;和/或,
17.每一个所述固定板上设有多个沿所述径向分布所述卡槽,每一个所述蚊香盘管的管道逐圈卡接于每一个所述卡槽中。
18.进一步地,每组所述热泵系统还包括制冷装置和冷凝罐,所述冷凝罐连接所述蒸汽出口,所述换热器内的所述换热介质能够流入所述制冷装置,经由所述冷凝罐流回所述压缩机组;并且,流入所述冷凝罐内的所述蒸汽能够被所述换热介质冷却后。
19.进一步地,还包括蒸馏水罐,所述蒸馏水罐连接所述冷凝罐及所述减压装置。
20.进一步地,所述压缩机组还包括吸气管,所述进气端口设于所述吸气管,所述吸气管包括横向设置的主管及垂直于所述主管的若干分管,所述分管分别与每个压缩机连接并向所述压缩机内提供气态冷媒。
21.进一步地,所述压缩机组还包括排气管,所述排气管分别连接每个压缩机和所述换热器,每一个压缩机所形成的换热介质经由所述排气管提供给所述换热器。
22.进一步地,所述蒸汽出口下方设有蒸汽净化装置,所述蒸汽净化装置包括沿所述蒸发罐竖直方向错位设置在所述换热器上方的若干防夹带挡板,以及设置在所述防夹带挡板上方的过滤净化器。
23.与现有技术相比,本实用新型的有益效果在于:
24.1)通过设置至少两组热泵系统,且每组热泵系统分别设置压缩机组,多个压缩机并联叠加集成,使集成的压缩机组输出能量增加,一方面在保证其高能效的前提下,提高了蒸发器的处理量;另一方面,当其中一组热泵系统发生故障时,另一组热泵系统仍可正常工作,可选择适当时机进行停机检查维修,不影响蒸发器的常规使用;
25.2)不同热泵系统中的压缩机数量可设置为不同或相同数量,同一组热泵系统的压缩机组也可采用不等大小配比的压缩机,以提供更多的调节级数,从而使冷量输出更加平滑地动态匹配实际负荷;
26.3)通过设置换热器来使冷媒在蒸发罐内流动,使其能量能在蒸发罐内充分转化,从而提高其换热效率;
27.4)换热器采用多组蚊香盘管并联设置,以减少其跨度和冷媒在其内的流通距离,保证其换热效率稳定,且便于制造和拆装安装,从而方便后期维护和保养;
28.5)流体在蚊香盘管内被配置成从盘管内侧向外侧输出,以减小其流动过程中受到的阻力,从而避免造成系统压降,保证压缩机组的热处理效率;
29.6)将不同热泵系统的换热器的蚊香盘管依次交错层叠,一方面使得不同换热器之间可进行热量的传递,使得热量输出均匀,另一方面在保证换热面积的前提下减小了换热
器占用空间;
30.7)在蒸发罐的蒸汽出口下方设置蒸汽净化装置,提高蒸发系统的出水水质;且过滤净化器采用净化填料来净化蒸汽,在净化效率高的同时避免产生结垢,且可更换重复利用,保养和维护成本降低。
31.上述说明仅是本实用新型技术方案的概述,为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段,并可依照说明书的内容予以实施,以下以本实用新型的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
32.图1为本实用新型一较佳实施例的大处理量低温真空蒸发器的结构示意图。
33.图2为图1中的第一热泵系统的示意图。
34.图3为图1中第二热泵系统的示意图。
35.图4为图1蒸汽的流向示意图。
36.图5为本实用新型一较佳实施例的大处理量低温真空蒸发器中第一换热器及第二换热器的立体图。
37.图6为图5中圆圈部分的放大图。
38.图7为图5中固定装置的立体图。
具体实施方式
39.以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式,本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。虽然本实用新型的描述将结合较佳实施例一起介绍,但这并不代表此实用新型的特征仅限于该实施方式。恰恰相反,结合实施方式作实用新型介绍的目的是为了覆盖基于本实用新型的权利要求而有可能延伸出的其它选择或改造。为了提供对本实用新型的深度了解,以下描述中将包含许多具体的细节。本实用新型也可以不使用这些细节实施。此外,为了避免混乱或模糊本实用新型的重点,有些具体细节将在描述中被省略。需要说明的是,在不冲突的情况下,本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
40.应注意的是,在本说明书中,相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项,因此,一旦某一项在一个附图中被定义,则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
41.需要说明的是:本实用新型的“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等用语只是参考附图对本实用新型进行说明,不作为限定用语。并且,以下实施例中各部件之间的连接结构除特别说明外,可采用现有的各机械连接方式,如焊接、螺纹连接等。同时,除特别说明外,各阀门结构、传感器等可根据实际需要对其数量和功能进行选择。
42.请参图1至图7所示,本实用新型一较佳实施例的大处理量低温真空蒸发器包括蒸发罐1、至少两组热泵系统2a、2b、减压装置3及蒸馏水罐4。
43.蒸发罐1上设有蒸汽出口11和浓缩液排出口12;在本实施例中,优选的,蒸汽出口11设置在蒸发罐1的顶部,浓缩液排出口12设置在蒸发罐1的底部。减压装置3用于对蒸发罐1进行抽真空。
44.本实施例中,热泵系统2a、2b的数量为设置为两组,分别为第一热泵系统2a及第二热泵系统2b。在其他实施例中,可根据实际需要设计热泵系统的数量,在此不予限制。其中,第一热泵系统2a包括第一换热器21a、第一压缩机组22a、第一冷却罐23a、第一制冷设备24a及第一油分离器25a;第二热泵系统2b包括第二换热器21b、第二压缩机组22b、第二冷却罐23b、第二制冷设备24b及第二油分离器25b。由于第一热泵系统2a与第二热泵系统2b的结构大体一致,二者与蒸发罐1、减压装置3及蒸馏水罐4的连接方式也一致,因此,以下以第一热泵系统2a为例进行详细描述。
45.请参图1及图2所示,第一换热器21a设于蒸发罐1内,第一压缩机组22a通过管道与第一换热器21a连接。第一压缩机组22a包括若干并联设置的第一压缩机。本实施例中,第一压缩机的数量为三个,第二压缩机的数量为两个。在其他实施例中,压缩机的数量可根据实际需要进行选择,并且,集成的第一压缩机组22a及第二压缩机组22b可采用不等大小配比的压缩机,以提供更多的调节级数,从而使冷量输出更加平滑地动态匹配实际负荷。
46.在本实施例中,第一压缩机组22a采用热泵压缩机。第一压缩机组22a具有进气端口,每个第一压缩机分别连接进气端口及第一换热器21a。进气端口用于将气态冷媒分配至每个第一压缩机中,形成向第一换热器21a输送的换热介质,以加热蒸发罐1内的废液,并使其蒸发形成蒸汽。第一压缩机组22a还包括吸气管(未图示),进气端口设于吸气管,进气端口用于向吸气管内提供气态冷媒,吸气管上还设有和出气端口,出气端口连接每个第一压缩机,以将吸气管内的气态冷媒分配至每个第一压缩机中。通过吸气管向每个压缩机分配气态冷媒,能够促进第一压缩机均匀吸气,使每个第一压缩机的效率得到充分的发挥,从而提高整个第一压缩机组22a的热处理效率,并能防止液击,从而延长压缩机组的使用寿命。
47.优选的,吸气管包括主管和与第一压缩机一一对应的分管,气态冷媒通过主管的进气端口进入吸气管内,每个分管将主管内的气态冷媒通过出气端口分配至每个第一压缩机。这样设置,可将气态冷媒均匀分配至每个第一压缩机中。分管的数量与第一压缩机的一致,均为三个;在其它实施例中,分管的数量根据压缩机的数量做一致性调整。
48.本实施例中,油分离器25a设于在第一压缩机组22a与第一换热器21a之间,优选的,每个第一压缩机组22a分别对应适配设有一个第一油分离器25a。该油分离器25a通过油循环管道分别连接出气端口和进气端口。由第一压缩机压出的高温高压换热介质先经过第一油分离器25a将其内的油液分离出,不同大小配比的第一压缩机通过对应的第一油分离器25a可以实现其回油稳定,进而保证第一压缩机工作稳定且使用寿命长。在本实施例中,第一压缩机组22a的出气端口处还可以通过设置排气管(未图示)来统一出气,该排气管连接第一换热器21a和每个第一油分离器25a,分离出油液的高温高压换热介质统一进入至排气管中,再通过管道进入至第一换热器21a内。
49.在本实施例中,第一换热器21a为盘管换热器,其分别连接排气管和第一制冷装置24a,更进一步地,该盘管换热器采用多个并联且沿轴向平行设置的蚊香盘管211a形成。具体的,该盘管换热器包括蚊香盘管211a、第一管道213a和第二管道212a以及固定装置214。若干蚊香盘管211a竖直并联固定在固定装置214上,第一管道213a和第二管道212a设置在蚊香盘管211a的外周,轴向垂直于蚊香盘管211a的径向,且第一管道213a和第二管道212a上设有用于分别连接每个蚊香盘管211a的通孔(未图示)。换热介质通过第一管道213a均匀分配至每个蚊香盘管211a中,再从第二管道212a汇集输出。
50.在本实施例中,每个蚊香盘管211a被配置成从蚊香盘管211a的内侧盘旋向外侧输出流体,具体的,蚊香盘管211a的内侧连接第一管道213a,蚊香盘管211a的外侧连接第二管道212a。采用该设置方式,可以避免流体在蚊香盘管211a内造成系统压降,从而保证其换热效率的稳定。
51.请一并参图7所示,固定装置214对应多个沿蚊香盘管211a的周向间隔设置的固定板2141和设置在蚊香盘管211a外周的定位板2142,每个固定板2141沿径向方向延伸设置,固定板2141上设有与蚊香盘管211a的管径相适应的卡槽2143,且固定板2141固定在定位板2142上。具体的,多个定位板2142均匀设置在蚊香盘管211a的外周,固定板2141在定位板2142的竖直方向上逐层设置,每个蚊香盘管211a的管道逐圈卡持在卡槽2143中。优选的,相邻蚊香盘管211a之间具有间隙,从而提高其换热面积并方便后期维护和保养。
52.传统的盘管换热器,在额定换热面积一定时,单个整组盘管跨度大,导致其制作难度大,换热介质能量无法充分转换,换热效率低。而本技术的多组蚊香盘管31并联且平行设置,可减少其跨度和冷媒(也即换热介质)在其内的流通距离,保证其换热效率高且稳定,同时便于制造和拆装安装,从而方便后期维护和保养。
53.请参图5及图6所示,与第一换热器21a一致,第二换热器21b包括蚊香盘管211b、第一管道213b和第二管道212b以及固定装置214。优选的,第一换热器21a的蚊香盘管211a及第二换热器21b的蚊香盘管211b依次交错层叠设置。即,蚊香盘管211a及蚊香盘管211b依次交替设置。多个固定装置214同时对蚊香盘管211a及蚊香盘管211b进行固定。如此设置,一方面使得不同换热器之间可进行热量的传递,使得热量输出均匀,另一方面在保证换热面积的前提下减小了换热器占用的空间。
54.在本实施例中,蒸汽出口11与第一冷凝罐23a连接,减压装置3连接设置在蒸馏水罐4上。第一制冷装置24a优选为节流阀,其分别连接第一换热器21a和第一冷凝罐23a,换热介质通过管道从第一冷凝罐23a中经过第一压缩机组22a进入至第一换热器21a中,在此过程中,低温气态换热介质被压缩成高温高压的液态和/或气态,从而释放大量的热量,进而在第一换热器21a中与蒸发罐1内废液进行热交换,以对其进行加热。随后,液态换热介质通过管道流经第一制冷装置24a并进入至第一冷凝罐23a中,在此过程中,通过第一制冷装置24a的节流作用,管道中温高压的液态换热介质转化成低温低压的气态换热介质,同时吸收外界大量热量,从而在第一冷凝罐23a中对来自蒸发罐1内的蒸汽进行热交换,以降低其温度,起到冷却效果。优选的,第一制冷装置24a与第一换热器21a之间还设有第一风冷凝器26a,以对第一换热器21a中流出的换热介质进行初步降温。同样的,第二制冷装置24b与第二换热器21b之间还设有第二风冷凝器26b。
55.在本实施例中,第一冷凝罐23a包括外筒(未图示)和设置在外筒内且与蒸发罐1和蒸馏水罐4连接的冷水管组(未图示),蒸发罐1产生的蒸汽通过管路进入至冷水管组内,由外筒内的热媒进行冷却后进入至蒸馏水罐4。本实施例的减压装置3为离心水泵,其连接第一冷凝罐23a、第二冷凝罐23b及蒸馏水罐4。优选的,在蒸馏水罐4中同样设有换热器51来对未在第一冷凝罐23a、第二冷凝罐23b中冷却的蒸汽进行冷却,该换热器51内设有冷媒,并连接有冷却装置52,冷却装置52对冷媒进行循环冷却,从而降低蒸馏水罐4内蒸馏水的温度。该冷却装置52可以采用热泵系统,也可以采用其他冷却装置,如半导体制冷片等。该蒸馏水罐4内的换热器51中的盘管的数量可根据实际需要进行选择。储存在蒸馏水罐4内的蒸馏水
在冷却至设定的温度后,通过蒸馏水排出管道排出。
56.请参图1及图4所示,在本实施例中,为了避免蒸发出的蒸汽夹带其他不溶颗粒进入至第一冷凝罐23a、第二冷凝罐23b和蒸馏水罐4内,在蒸发罐1内还设有蒸汽净化装置,其设置在第一换热器21a、第二换热器21b的上方及蒸汽出口11的下方。该蒸汽净化装置具体包括上下依次设置的过滤净化器15及防夹带挡板16。其中,若干防夹带挡板16沿蒸发罐1竖直方向错位设置。废水蒸发形成的蒸汽在上升过程中,泡沫和其他杂质被防夹带挡板16阻隔,附在防夹带挡板16上,气体则通过防夹带挡板16之间的间隔继续上升。
57.综上,本实用新型的大处理量低温真空蒸发器具有以下优点:
58.1)通过设置至少两组热泵系统,且每组热泵系统分别设置压缩机组,多个压缩机并联叠加集成,使集成的压缩机组输出能量增加,一方面在保证其高能效的前提下,提高了蒸发器的处理量;另一方面,当其中一组热泵系统发生故障时,另一组热泵系统仍可正常工作,可选择适当时机进行停机检查维修,不影响蒸发器的常规使用;
59.2)不同热泵系统中的压缩机数量可设置为不同或相同数量,同一组热泵系统的压缩机组也可采用不等大小配比的压缩机,以提供更多的调节级数,从而使冷量输出更加平滑地动态匹配实际负荷;
60.3)通过设置换热器来使冷媒在蒸发罐内流动,使其能量能在蒸发罐内充分转化,从而提高其换热效率;
61.4)换热器采用多组蚊香盘管并联设置,以减少其跨度和冷媒在其内的流通距离,保证其换热效率稳定,且便于制造和拆装安装,从而方便后期维护和保养;
62.5)流体在蚊香盘管内被配置成从盘管内侧向外侧输出,以减小其流动过程中受到的阻力,从而避免造成系统压降,保证压缩机组的热处理效率;
63.6)将不同热泵系统的换热器的蚊香盘管依次交错层叠,一方面使得不同换热器之间可进行热量的传递,使得热量输出均匀,另一方面在保证换热面积的前提下减小了换热器占用空间;
64.7)在蒸发罐的蒸汽出口下方设置蒸汽净化装置,提高蒸发系统的出水水质;且过滤净化器采用净化填料来净化蒸汽,在净化效率高的同时避免产生结垢,且可更换重复利用,保养和维护成本降低。
65.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。
66.以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本实用新型构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本实用新型的保护范围。因此,本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。
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