专利名称：热风源高效率蒸发器的制作方法
技术领域：
本发明涉及蒸发器，特别是一种热风源高效率蒸发器。
背景技术：
污水和废水种类繁多，特性千变万化，污水和废水处理方法多种多样。有一部分废水，由于含有高浓度盐分，无法生化处理或其它办法处理，只能采用蒸发除盐处理；还有些废水可以通过蒸发浓缩，将废水中的物质变废为宝。例如生物化工、无机盐化工、食品工业，肉类加工、造纸业、酒精等工业废水中含有的纤维素、糖、蛋白、氮基酸、无机盐等有用的资源，扔掉是害，取出是宝，治理废水要将废水中有用的资源提取出来，废水通过蒸发成为蒸汽冷凝水，是废水不废，实现真正意义上的清洁生产和工业废水零排放。目前在实践中采用多效蒸发工艺、多效蒸发+干燥工艺或多效蒸发+结晶工艺处理污水或废水，使蒸发处理后的水达到国家规定的排放标准。根据含盐废水的特点，管式降膜蒸发器及强制循环结晶蒸发器等得到广泛应用，管式降膜蒸发器主要用于废水的浓缩，结晶蒸发器主要用于含盐废水的结晶。
上述现有设备存在的问题:
1、换热效率低，上述的蒸发设备换热都是间壁式换热，被蒸发介质和热源接触面积小，造成了换热效率低下，这是设备结构问题决定的，换热效果问题根本无法解决。
2、结垢的问题无法解决，上述蒸发设备在运行过程结垢的问题是世界性的难题，一直无法得到解决，这也是设备结构问题造成的。垢是热的不良导体，在原本换热效率不高的设备上再结一层不导热的污垢，可见上述设备的换热效率就更低了，能源的浪费就不言而喻了。然而，目前在市场上还没有永远不结垢的设备出现，上述蒸发设备还是蒸发行业的主流产品。
3、必须停产处理水垢，根据蒸发系统工艺的不同和被蒸发介质的不同，有的蒸发设备运行几个小时就得停产清理，有的不超过几天就得停产清理。在清理中有部分蒸发器用水冲洗就可以解决问题，但更多是必须用酸洗的方法才能解决问题，这不但浪费人力物力、影响产品生产数量和质量，而且造成了极大的环境污染和人身安全隐患。发明内容
本发明的目的在于提供一种热风源高效率蒸发器，主要解决上述现有技术所存在的技术问题，本发明可以连续地把需要干燥的流动物料一次性(即一个流程)转变为需要的结果；本发明设备结构简单、单机`体积小，占地面积小，运行中免维护、耗能极低，蒸发效率高、速度快，干燥量大，对需要干燥的介质无要求，应用领域广泛。
为实现上述目的，本发明的技术方案是:
一种热风源高效蒸发器，用于处理污水、流动的污泥等需要浓缩或蒸发干燥的各种流体物料，其特征在于，它包括在蒸发器壳内部安装的能量变送器和物料喷射器，在蒸发器上安装有进料口，在蒸发器壳内物料喷射器下方安装有热风导流环和物料导流斗，在蒸发器壳的外面安装纵向长脉冲大功率器壁物料激振器，纵向长脉冲大功率器壁物料激振器和物料喷射器与长脉冲控制发生器连接控制，热风导流环的接口和蒸发器壳外面的热风管道连接，蒸发器壳下端有出料口，出料口下端有物料传输设备。
所述的热风源高效蒸发器，其特征在于:通过所述部件，形成以下功能单元:
物料喷射系统:该系统由控制电缆、能量变送器、能量放大器、物料喷射器构成；其中:能量变送器通过控制电缆将长脉冲控制发生器提供的电信号转变为高频机械纵向振动，通过能量放大器把机械振动能量放大，最后保持物料喷射器的高频谐振，即将电能转换为高频纵向振动的机械能；
物料激发系统:至少包括纵向长脉冲大功率器壁物料激振器和长脉冲控制发生器，纵向长脉冲大功率器壁物料激振器安装在蒸发器壳外的适当位置，并和蒸发器壳焊接，其作用是确保蒸发器壳和物料导流斗，以及和蒸发器壳连接的金属设备在正常工作时保持闻频振动状态；
物料导流系统:由若干个锥形的物料导流斗组成，物料导流斗上锥口和蒸发器壳内壁焊接，焊口处的壳外壁安装有纵向长脉冲大功率器壁物料激振器；
热风系统:由热风导流环和热风管道组成；
物料输送系统:物料输送系统是皮带输送机或螺旋输送机。
所述的热风源高效蒸发器，其特征在于:所述的物料导流系统中，物料导流斗在锥斗的壁面上开有若干个通风槽，通风槽上设有挡料板，即能保证通风，又可以防止物料直接落入通风槽内。
所述的热风源高效蒸发器，其特征在于:所述的热风系统中，热风导流环上开有若干个向上45度的通风口，沿径向成一定的角度，保证壳内的热风场是旋转和有较大浮力的风场。
所述的热风源高效蒸发器，其特征在于:所述的蒸发器壳内具有多级物料喷射器和热风导流环、多级物料导流斗，在蒸发器壳外设多级纵向长脉冲大功率器壁物料激振器。
所述的热风源高效蒸发器，其特征在于:所述的热风管道和蒸发器壳上设置有保温材料。
本发明具有如下优点:
一是确保蒸发器在运行过程永远不会结垢。
二是确保被蒸发介质的表面积在被蒸发过程中扩大300倍(甚至更多)以上，提高热风和被蒸发接触的面积，实现高效快速蒸发的效果。
三是本发明的设备在运行中免维护，不存在停产的问题，可以长时间的保存稳定连续运行。
四是本发明设备构造简单、占地面积小、能耗极低。
五是蒸发工艺简单，可以控制热风量和进料量，可以得到不同含水量的被蒸发介质，也可以一次性就把被蒸发的从进料口进入的介质到出口变成干粉或干物料。
六是可以蒸发的介质范围广泛，不但可以蒸发各种污水、各种废水，也可以蒸发污泥和海水蒸发，同 时也可以用来制作各种干粉。
图1是本发明的结构示意图。
图2是本发明中物料喷射系统的结构示意图。
图3是本发明中物料导流斗的结构示意图。
图4是本发明中物料导流斗的通风口的结构示意图。
图5是本发明中热风导流环的结构示意图。
图中:1-蒸发器壳，2-进料口，3-能量变送器，4-物料喷射器，5-长脉冲控制发生器，6-纵向长脉冲大功率器壁物料激振器，7-物料导流斗，8-热风管道，9-热风导流环，10-物料传输设备，31-控制电缆，32-能量放大器。
具体实施方式
本发明涉及一种应用热风作为热源的蒸发器，它包括按照一定的工艺顺序在蒸发器壳内外组装的一系列部件。如图1所示，在蒸发器壳I内部适当位置安装有能量变送器3和物料喷射器4，在最上面的蒸发器上安装有进料口 2，在物料喷射器4中间和最下端安装有热风导流环9和物料导流斗7。在蒸发器壳I的外面适当位置安装若干个有纵向长脉冲大功率器壁物料激振器6，纵向长脉冲大功率器壁物料激振器6和物料喷射器4的控制由与其连接的专用的长脉冲控制发生器5提供。在蒸发器壳I内部适当位置安装有热风系统，热风系统由热风导流环9和热风管道8组成，热风导流环9的接口和蒸发器壳I外面的热风管道8连接。蒸发器壳I下端有出料口，出料口下端有物料传输设备10。在热风管道8和蒸发器壳I等部件上都适当的保温材料。
本发明中的能量变送器3是将电能转变成机械能的设备，目前常用的材料是压电陶瓷材料和磁致伸缩材料。上述材料在高频功率信号作用下，能够同步将电信号转变为同频率的机械振动信号。物料喷射器4是一种特殊的圆锥形结构，通过变幅杆和能量变换器连接，在能量变送器的作用下产生高频机械振动，将掉落在圆锥面上的污水或物料弹起，由于弹起的加速度较大，类似喷射状态。长脉冲控制发生器5可采用上海兴全电力技术有限公司的发明专利《全自动超大功率超声波防垢、除垢装置》(专利号:ZL201110077881.3)。纵向长脉冲大功率器壁物料激振器6是以磁致伸缩材料为核心通过变幅杆和蒸发器的器壁紧密连接，形成一个振动整体，在长脉冲控制发生器5的控制下，该激振器发出很高加速度的高频振动能量，该能量传递给蒸发器的器壁，使器壁产生高频低振幅的振动，以确保蒸发器的器壁上不会粘结任何 物料。热风导流环9由一般的铁管制作，通过卷压设备加工成环形和蒸发器的内壁连接在一起，在环上开有通风孔。能量放大器32是指将能量变送器的能量放大的一种设备，也叫做变幅杆，要求变幅杆材料应声阻小、热损耗低、抗疲劳强度高。目前常用的变幅杆材料为45钢和工具钢。
通过上述部件，本发明产品形成以下功能单元:
物料喷射系统:如图2所示，该系统由专用控制电缆31、能量变送器3、能量放大器32、物料喷射器4构成。其中:能量变送器3通过专用控制电缆31将长脉冲控制发生器5提供的电信号转变为高频机械纵向振动，通过能量放大器32把机械振动能量放大，最后保持物料喷射器4的高频谐振，即将电能转换为高频纵向振动的机械能。目的使流动到物料喷射器4上的物料在高频机械能的作用下瞬间产生雾化或喷射，即瞬间扩大被干燥或蒸发物料的表面积，提高换热效率。
物料激发系统:至少包括纵向长脉冲大功率器壁物料激振器6和长脉冲控制发生器5，纵向长脉冲大功率器壁物料激振器6安装在蒸发器壳I外的适当位置，并和蒸发器壳I焊接。其作用是确保蒸发器壳I和物料导流斗7，以及和蒸发器壳I连接的金属设备在正常工作时保持高频振动状态，目的使落到蒸发器壳I壳壁上和物料导流斗7上的物料不能粘到上面，保持壁面的洁净，更关键的是能够对物料进行二次激发，提高和热风的接触面积，即提闻蒸发效率。
物料导流系统:由若干个锥形的物料导流斗7组成(如图3所示)，根据在蒸发器内位置不同，其长度不同，上锥口和蒸发器壳I内壁焊接。焊口处的壳外壁安装有纵向长脉冲大功率器壁物料激振器6。如图4，在锥斗的壁面上开有若干个通风槽，通风槽上设有挡料板，即能保证通风，又可以防止物料直接落入通风槽内。其作用是落在物料导流斗7上的物料又被二次激发，在底部来的热风作用下进行二次干燥和蒸发，提高蒸发效率。
热风系统:由热风导流环9 (如图5所示)和热风管道8组成，在热风导流环9上开有若干个向上45度的通风口，沿径向成一定的角度，保证壳内的热风场是旋转和有较大浮力的风场。其作用是分离质量不同的物料和增加在空间悬浮的时间，即提高蒸发效率。
物料输送系统:物料输送系统10可以是皮带输送机或螺旋输送机等设备，其作用是将干燥的物料及时输送到别处，保证本蒸发器的正常连续运行。
本发明的蒸发器在正常运行时物料喷射器4和纵向长脉冲大功率器壁物料激振器6都处在正常的工作状态，即处在一种高频谐振状态，具有很高的动能。
被蒸发物料从进料口 2流入到物料喷射器4上，被高频振动的能量弹起，类似被喷射一样，由于动能很大，被蒸发物料瞬间被雾化或被击碎，并悬浮于容器内部，还有部分物料被激发到蒸发器壳I内壁上。由于蒸发器壳I内部充满了带有一定风速的高风。被雾化的水蒸汽或被击碎的物料，其表面积非常大，遇到高温风后会瞬间蒸发。例如在水滴直径10微米时，蒸发时间约为0.23秒。这样就决定了本蒸发器具有非常好的蒸发效率和蒸发速度。
在进料量较多的情况下，如果只有一级物料喷射器，不足以把进料全部蒸发或把物料变成干粉，这就需要根据实际情况，在壳内设计多级物料喷射器4和热风导流环9、多级物料导流斗7，在壳外设多级纵向长脉冲大功率器壁物料激振器6。
当第一级物料喷射器4处理后没有被蒸发的物料，会落在第一级的物料导流斗7上，由于该物料导流斗7在 热风环境中，其温度较高，在物料导流斗7锥斗面上还有通风口，热风能够通过，同时锥斗还具有高频的机械振动。这样掉落在锥斗上的物料会被弹起、激发，再加热和蒸发，由于锥斗始终在高频振动状态，确保锥斗不会粘连任何介质。在锥斗上移动到出口的位置时，又是第二级物料喷射器4的入口，又被喷射到空间，在热风中进行第二次蒸发。如果达不到要求，可以进行第三级蒸发。
在蒸发过程中，热风导流环9的风量可以调节和保持一定的角度沿中心位置进行切线出风，其目的增大悬浮力，维持被雾化或激发的物料在空间悬浮的时间长些，有利于物料和热风的接触时间。
在蒸发过程中，由于湿气较重，物料很容易粘在壳内壁上，这是一般蒸发器无法解决的问题，本发明中的物料激发系统，能够确保蒸发器壳内壁上不会粘任何物料。
本发明中用的热风来源可以是热风锅炉，也可以是锅炉尾气余热，风温最好在150 °C 20(TC，风量根据进料量控制。
综上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用来限定本发明的实施范围。即凡依本发明申请专 利范围的内容所作的等效变化与修饰，都应为本发明的技术范畴。
权利要求
1.一种热风源高效蒸发器，用于处理污水、流动的污泥等需要浓缩或蒸发干燥的各种流体物料，其特征在于，它包括在蒸发器壳(I)内部安装的能量变送器(3)和物料喷射器(4)，在蒸发器上安装有进料口(2)，在蒸发器壳(I)内物料喷射器(4)下方安装有热风导流环(9)和物料导流斗(7)，在蒸发器壳(I)的外面安装纵向长脉冲大功率器壁物料激振器(6)，纵向长脉冲大功率器壁物料激振器(6)和物料喷射器(4)与长脉冲控制发生器(5)连接控制，热风导流环(9)的接口和蒸发器壳(I)外面的热风管道(8)连接，蒸发器壳(I)下端有出料口，出料口下端有物料传输设备(10 )。
2.根据权利要求1所述的热风源高效蒸发器，其特征在于:通过所述部件，形成以下功能单元: 物料喷射系统:该系统由控制电缆(31 )、能量变送器(3 )、能量放大器(32 )、物料喷射器(4)构成；其中:能量变送器(3)通过控制电缆(31)将长脉冲控制发生器(5)提供的电信号转变为高频机械纵向振动，通过能量放大器(32)把机械振动能量放大，最后保持物料喷射器(4)的高频谐振，即将电能转换为高频纵向振动的机械能； 物料激发系统:至少包括纵向长脉冲大功率器壁物料激振器(6)和长脉冲控制发生器(5)，纵向长脉冲大功率器壁物料激振器(6)安装在蒸发器壳(I)外的适当位置，并和蒸发器壳(I)焊接，其作用是确保蒸发器壳(I)和物料导流斗(7)，以及和蒸发器壳(I)连接的金属设备在正常工作时保持高频振动状态； 物料导流系统:由若干个锥形的物料导流斗(7)组成，物料导流斗(7)上锥口和蒸发器壳(I)内壁焊接，焊口处的壳外壁安装有纵向长脉冲大功率器壁物料激振器(6)； 热风系统:由热风导流环(9)和热风管道(8)组成； 物料输送系统:物料输送系统(10)是皮带输送机或螺旋输送机。
3.根据权利要求2所述的热风源高效蒸发器，其特征在于:所述的物料导流系统中，物料导流斗(7)在锥斗的壁面上开有若干个通风槽，通风槽上设有挡料板，即能保证通风，又可以防止物料直接落入通风槽内。
4.根据权利要求2所述的热风源高效蒸发器，其特征在于:所述的热风系统中，热风导流环(9)上开有若干个向上45度的通风口，沿径向成一定的角度，保证壳内的热风场是旋转和有较大浮力的风场。
5.根据权利要求1或 2或3或4所述的热风源高效蒸发器，其特征在于:所述的蒸发器壳(I)内具有多级物料喷射器(4)和热风导流环(9)、多级物料导流斗(7)，在蒸发器壳(I)外设多级纵向长脉冲大功率器壁物料激振器(6 )。
6.根据权利要求1或2或3或4所述的热风源高效蒸发器，其特征在于:所述的热风管道(8 )和蒸发器壳(I)上设置有保温材料。
全文摘要
本发明涉及一种热风源高效率蒸发器，用于处理污水、流动的污泥等需要浓缩或蒸发干燥的各种流体物料。它包括在蒸发器壳内部安装的能量变送器和物料喷射器，在蒸发器上安装有进料口，在蒸发器壳内物料喷射器下方安装有热风导流环和物料导流斗，在蒸发器壳的外面安装纵向长脉冲大功率器壁物料激振器，纵向长脉冲大功率器壁物料激振器和物料喷射器与长脉冲控制发生器连接控制，热风导流环的接口和蒸发器壳外面的热风管道连接，蒸发器壳下端有出料口，出料口下端有物料传输设备。本发明可以连续地把需要干燥的流动物料一次性(即一个流程)转变为需要的结果；本发明结构简单、单机体积小，占地面积小，运行中免维护、耗能极低，蒸发效率高、速度快，干燥量大，对需要干燥的介质无要求，应用领域广泛。
文档编号C02F1/04GK103239877SQ20131020242
公开日2013年8月14日 申请日期2013年5月27日 优先权日2013年5月27日
发明者褚兴全 申请人:上海兴全电力技术有限公司