一种单级多效蒸发分离装置的制作方法

本实用新型涉及一种单级多效蒸发分离装置，特别是一种带有MVR的多效蒸发分离装置。本实用新型的装置中包括有蒸发器和蒸汽压缩机，以及连通新鲜蒸汽源的管路、蒸馏冷凝水输出管、待处理废液输入管路、经处理后的浓废液排放管路，及输送各种液体的泵和设置于管路上的控制阀。

背景技术：

在我国，水资源的严重不足和短缺是一个客观的现实情况，同时水资源的重复利用和污染治理面临着严峻的考验。虽然随着国家环境治理政策和检查力度的加大，取得了一些可喜的成果，但是，废水外排是一个不得不面临的尴尬现实，公众仍然感到水质污染加剧，环境治理的压力仍然很大，没有根本性的改变。一方面，我国外排的废水成因非常复杂，治理难度较大；另一方面，普遍认为滞后的标准限值过于宽松，外排污染物的种类和成分过于单一，该限制的物质没有纳入到标准之中，而且标准规定的主要污染物排值仅仅考虑了对人体的伤害，很多不能与环境需求相对接，导致排放污水污染环境、恶化水质。当然，国家非常重视关于标准的建设，这就意味着一旦新的标准出台，原先合格排放的污水将不再合格，各个生产企业需要积极进行技术升级，提高污水处理的技术水平。

目前，工业污水处理的主要方法有膜浓缩和蒸发结晶等处理工艺。膜浓缩是一种高效纯化浓缩的技术，它利用有效成分与液体的分子量的不同实现定向的分离，达到浓缩的作用，但是一旦污水中无机盐浓度达到一定的程度后将不能形成有效的渗透压，因此使用的范围很窄，加之投资成本过高， 目前不能满足工业需要；蒸发结晶是将污水蒸发形成蒸馏水和浓盐水，浓盐水再经固液分离，不管是采用传统多效的系统还是采用MVR蒸发系统，处理后的水质均非常优良，固废能够集中装袋，处理结果比较彻底，但是，废水中的钙、镁、硅离子含量很高，而且含有大量的碳酸钙等固体悬浮物和过量灰，将在在蒸发器内迅速结垢，造成设备无法正常运行。

传统MVR蒸发系统由于其具有操作简单、占地空间小，节能效果好等诸多的优点得到了广泛的应用，但是它是一个独立的单元，工艺性能比较差，一套MVR蒸发系统只能在同一个温度和浓度状态下工作，由于被蒸发处理的废液随着浓度的增加，沸点升高也随之提高，需要蒸汽压缩机能够提供较大的蒸汽饱和温升，能耗显著增加。同时，设备在高温高浓的工作环境中运行，极易产生结构现象，清洗非常困难，运行成本加大。

而在离心分离阶段，传统退料离心机由于对过饱和液的浓度、温度和结晶物的粒度要求很高，容易产生堵塞现象，造成固液分离难以实现，如果在废液中含有一定量的有机物，则离心效果更差。

通常在工业生产中广泛使用锅炉来产生蒸汽以满足工艺需要，燃料燃烧后外排的烟道气仍然具有相当高的温度，目前将锅炉烟气经脱硫处理后直排大气，这部分热能没有得到有效利用。

技术实现要素：

本实用新型提供一种可克服现有技术不足、单级的但同时具有多效蒸发功能的装置。

本实用新型的一种单级多效蒸发分离装置，包括蒸发器和蒸汽压缩机，以及连通新鲜蒸汽源的管路、蒸馏冷凝水输出管、待处理废液输入管路、经处理后的浓废液排放管路，及输送各种液体的泵和设置于管路上的控制阀，装置中设置第一与第二两个蒸发器，各蒸发器的被蒸发液体输出端与被蒸发液体输入端间分别设置有其上带有循环泵的连通管路，各蒸发器的二次蒸汽管输出管与蒸汽压缩机的输入管连通，各蒸发器的蒸汽输入管与蒸汽压缩机的蒸汽输出管以及连通新鲜蒸汽源的管路联通，第一蒸发器的循环泵上游与用于引入待处理废液进料管连通，第一蒸发器的循环泵下游与第二蒸发器的循环泵上游间用其上带有第二蒸发器进料控制阀的管路连通，第二蒸发器的被蒸发液体输出端与被蒸发液体输入端间的连通管路位于循环泵下游处用三通连通其上带有出料控制阀的蒸发浓液出料管。

优选地，本实用新型的一种单级多效蒸发分离装置，其待处理废液的输入管与蒸汽预热器被加热介质输入管连通，蒸汽预热器的被加热介质输出管与表面冷凝器的输入端连通，表面冷凝器的输出端与第一蒸发器的进料管连通，所述的蒸汽预热器利用烟道余热加热，表面冷凝器的不凝气入口端分别与两个蒸发器的不凝气出口端连通。本实用新型工作时，其蒸发器中会有部分蒸汽、不凝性气体和空气的混合物逸出，因为不凝性气体和空气都是热的不良导体，在加热器内聚集后将阻碍蒸发、降低换热效率。因此本实用新型中设置了表面冷凝器，利用蒸发器中溢出的部分蒸汽、不凝性气体和空气的混合物在表面冷凝器中与待处理废液进行间接换热，其蒸汽被冷凝，形成冷凝水排出，而不凝性气体和空气混合物则向大气排放，利用待处理废液作为表面冷凝器的冷却介质，进一步节省能耗，本实用新型的这一结构依靠冷却快速形成压力梯度使混合气体的排放更为容易，解决了现有技术从蒸发器中逸出蒸汽、不凝性气体和空气的混合物直排时因系统压差不够造成直接的困难。通过表面冷凝器后就将蒸发器中的不凝性气体和空气连续排出，保证了蒸发系统的高效，平稳和持续运行，并进一步节省了能耗。

优选地，本实用新型的一种单级多效蒸发分离装置中，设于第二蒸发器的循环泵下游处的蒸发浓液出料管与调稠器的进料口间连通，调稠器的进料口设置在中间管的切线方向上，调稠器的浓液出料管与自动切削离心机的进料口连通，自动切削离心机的固体盐排出口下设置有溜槽，自动切削离心机的排液口和调稠器的清液溢流管分别与一个滤液罐的进料端连通，滤液罐的出料端与待处理废液储罐连通。

本实用新型在使用一台蒸汽压缩机的情况下，至少两组或多组蒸发器共用蒸气压缩机，将各自产生的二次蒸汽集中汇合后统一送入同一台蒸汽压缩机升温加压之后由分气缸分配给个蒸发器作为持续进行蒸发的热源蒸汽。同时，废液首先进入到其中一台蒸发器，进行初步蒸发后浓度有所上升，之后出液至另一组蒸发器，这样废液在不同的蒸发器内逐级蒸发浓缩，类似于传统多效蒸发的工艺。利用废液在低浓度时沸点升高较小，能够形成较大的有效温差大，从而减小换热面积、提高蒸发效率，这样就克服了传统MVR蒸发单元工作状态单一、换热面积较大、清洗周期较短等应用局限，大大地拓宽了MVR蒸发系统的使用范围，提高了设备的使用效率，降低了设备投资和运行费用。本实用新型是设置两个蒸发器，但在实际的应用中也可根据工艺要求及待处理废液的具体情况，根据本实用新型的基本原理设置多台蒸发器，以实现多效蒸发的目的。

本实用新型设置烟气余热回用装置，配置烟气换热器，将烟道气收集汇总后送入到烟气换热器中，余热烟气对蒸发系统形成的部分冷凝水进行间接传热，部分冷凝水被加热汽化变成蒸汽，换热后的烟气回排放系统高空外排，蒸汽进入到蒸汽预热器中将废液加热升温，为最初处理提供条件，回收了可利用资源。

传统推料离心机由于对过饱和液的浓度、温度和结晶物的粒度要求很高，容易产生堵塞现象，造成固液分离难以实现。在蒸发阶段，由于废液中各种杂盐混合在一起，不具备形成一定粒度的工作条件，即便废液中的固含量较高，但成粒的固体并不很多，因此常常在粉状固体的作用下造成离心机堵塞，离心任务无法完成。为解决这一技术难题，本实用新型中设置了调稠器和自动切削离心机。使用调稠器将蒸发结晶后的饱和废液进一步增稠，增加离心前的进料浓度，提高进料液的含固量，为离心分离创造良好的基础条件。调稠器的进料口设置在中间管的切线方向上，较大的结晶颗粒在入口形成旋流状态被抛向器壁，随液流在运动惯性和重力作用下下沉，从形成底流，在锥底排出送离心机，而清液则由于密度较小，呈上升流动，从上部溢流口排出，进入到滤液罐中。本实用新型的全自动切削离心机在进行固液分离时，废液在高速旋转中由于比重不同，固体物被抛向筒壁，筒壁上的过滤膜可以根据实际情况不同而有不同的选择，其过滤精度可以上千，甚至到达上万目，废液的结晶颗粒和粉状物被离心粘附在筒壁过滤膜表面，水分子和可溶性的离子则可以顺利通过滤膜，从而形成滤液进入到滤液罐，滤液回蒸发系统循环处理；之后，切削刮刀推进，将粘附在筒壁过滤膜表面的固体物料切削落料，由结晶盐出口排出，沿着盐溜槽下落并装袋，从而彻底解决了杂盐难以分离的难题。

本实用新型提供的技术解决方案，全面克服了现有技术的不足，同时，大大降级了设备的运行成本，使得节能降耗措施能够得以顺利实现。

附图说明

附图1为本实用新型的由两组蒸发器和共用的一台蒸气压缩机构成的实施例示意图。

附图2为本实用新型利用烟气余热加热待处理废水的装置示意图。

附图3本实用新型的离心系统及其工作模式示意图。

图中：图中：1为低温烟气排放管，2为烟气换热器，3为烟气换热器进水控制阀，4为烟气换热器进水管，5为废液供液管，6为蒸馏冷凝水送水管，7为蒸发浓液出料管，8为高温烟道送气管，9为高温烟道气收集管，10为预热器冷凝水泵，11为烟气换热器蒸汽排出管，12为蒸汽预热器，13为蒸汽预热器冷凝水排放管，14为预热器冷凝水罐，15为表面冷凝器，16为表面冷凝器冷凝水排放管，17为蒸汽预热器出液管，18为表面冷凝器出液管，19为不凝气混合管，20为A蒸发器不凝气出口管， 21为A蒸发器进料控制阀，22为A蒸发器循环泵，23为A蒸发器，24为A蒸发器循环液入口管，25为A蒸发器二次蒸汽出口管，26为A蒸发器蒸汽进口管，27为A蒸发器冷凝水排放管，28为蒸发器冷凝水罐，29为蒸发器冷凝水泵，30为蒸汽压缩机蒸汽入口管，31为蒸汽压缩机，32为蒸汽压缩机蒸汽出口管，33为分气缸，34为B蒸发器不凝气出口管，35为B蒸发器蒸汽进口管，36为B蒸发器冷凝水排放管，37为B蒸发器，38为B蒸发器二次蒸汽出口管，39为B蒸发器进料控制阀，40为B蒸发器循环泵，41为新鲜蒸汽管网，42为调稠器，43为清液溢流管，44调稠浓液出料管， 45为离心控制阀门，46为全自动切削离心机，47为固体结晶盐出口，48为滤液管，49为固体盐溜槽，50为滤液罐，51为滤液泵，52为返回蒸发系统滤液管。

具体实施方式

本实用新型以下结合附图给出的实施例进行解释说明。

由附图给出的实施例可见，本实用新型中包括有第一蒸发器23和第二蒸发器37。第一蒸发器23与第二蒸发器37的被蒸发液体输出端与被蒸发液体输入端间分别设置有其上带有第一循环泵22和第二循环泵40的连通管路。在第一循环泵22的上游用三通连通表面冷凝器15的出液管18。在第一循环泵22的下游与第二循环泵40的上游间用其上带有第二蒸发器37的进料控制阀39的管路连通。两个蒸发器的二次蒸汽管输出管25和38分别与蒸汽压缩机31的输入管30连通。由图1可见，蒸汽压缩机31的排气口32与一个分气缸33连通。分气缸33分别用管路26和35分别连通第一蒸发器23和第二蒸发器37的蒸汽输入端，在管路26和35上还分别设置有阀门，同时分气缸33还连通新鲜蒸汽管41，以满足装置在起始工作时由动力锅炉提供动力蒸汽。第二蒸发器的被蒸发液体输出端与被蒸发液体输入端间的连通管路上在位于循环泵下游处用三通连通其上带有出料控制阀的蒸发浓液出料管7。第一蒸发器23与第二蒸发器37的冷凝水输出端，以及分气缸33的冷凝水输出端分别用管路27和36连通冷凝水中间储罐28，冷凝水中间储罐28的输出端用冷凝水管路6送走回用，在冷凝水管路6上还设置有冷凝水泵29。由附图1可见，本实用新型装置中还设置有一个表面冷凝器15，经预热的待处理废液是通过管17送入表面冷凝器15内处理，然后从输出端排入表面冷凝器出液管18，再送入第一蒸发器23内进行处理，而第一与第二蒸发器的不凝气出口分别用第一和第二不凝气出口管20和34与不凝气混合管19连通并送入表面冷凝器15的口不凝气混合管19内，表面冷凝器的冷凝水管16连通预热器冷凝水罐14中。

为充分利用能源，本实用新型的装置中，送入表面冷凝器15的待处理废液先通过蒸汽预热器12进行预热处理，所述的预热器利用烟道余热加热，再用废液管路17送入冷凝器15，经表面冷凝器15处理后再分别送入第一或第二蒸发器23或37内，参见附图2。本实用新型的这一结构可以使能源得以充分利用。

本实用新型的一种单级多效蒸发结晶及分离装置，其待处理废液的输入管与蒸汽预热器被加热介质输入管连通，蒸汽预热器的被加热介质输出管与表面冷凝器的输入端连通，表面冷凝器的输出端与第一蒸发器的进料管连通，所述的蒸汽预热器利用烟道余热加热，表面冷凝器的不凝气入口端分别与两个蒸发器的不凝气出口端连通。由于设立了表面冷凝器，使通过表面冷凝器后就将蒸发器中的不凝性气体和空气连续排出，保证了蒸发系统的高效，平稳和持续运行。

本实用新型的实施例中还设置有调稠器42和自动切削离心机46，参见附图3，其中，设于第二蒸发器37的循环泵40下游处的蒸发浓液出料管7与调稠器42的进料口间连通，调稠器的进料口设置在中间管的切线方向上，调稠器的浓液出料管44与自动切削离心机46的进料口连通。自动切削离心机46的固体盐排出口47下设置有溜槽49，固体盐可经溜槽49输送到相应区域。自动切削离心机46的排液口48和调稠器42的清液溢流管43分别与一个滤液罐50的进料端连通。滤液罐50的出料端用带有滤液泵51和控制阀的滤液管52与待处理废液储罐连通。

本实施例的工作状况如下：来自于不同排烟道废气从高温烟道送气管8汇总到高温烟道气收集管9后进入到烟气换热器2内，同时经烟气换热器进水管4向烟气换热器2内送入清水，本实施例向烟气换热器供应的清水来自于蒸发产生的冷凝水，具有一定的温度和热焓。在烟气换热器2内，清水和高温烟气充分换热，清水被汽化形成蒸汽后由烟气换热器蒸汽排出管11排出，进入到蒸汽预热器12内。通过烟气换热器进水控制阀3控制进入烟气换热器2内的清水量，从而保证了蒸汽的稳定排出。换热后的烟气由低温烟气排放管1送回烟气排放系统外排。

废液经废液供液管5进入到蒸汽预热器12内，和烟气产生的蒸汽发生热交换，废液被初步加热，烟气所产生的蒸汽被冷凝，形成冷凝水后经由蒸汽预热器冷凝水排放管13进入到预热器冷凝水罐14暂时储存。

被初步加热后的废液从蒸汽预热器出液管17排出进入到表面冷凝器15中，与来自A蒸发器不凝气出口管20和B蒸发器不凝气出口管34的不凝性气体和蒸汽的混合物在不凝气混合管19中汇合，集中进入到表面冷凝器15中发生热交换，蒸汽冷却后形成冷凝水经表面冷凝器冷凝水排放管16进入到预热器冷凝水罐14中，和蒸汽预热器形成的冷凝水混合，用预热器冷凝水泵10送生产回用。废液再次被加热，由表面冷凝器出液管18排出，进入到A蒸发器23中继而通过B蒸发器进料控制阀39进入到B蒸发器37中。

当废液经过工艺管路进入到A、B蒸发器后满足蒸发所需的工作液位后分别启动A蒸发器循环泵22，B蒸发器循环泵40，废液被分别均匀分配到各自的换热元件表面不断循环流动。经新鲜蒸汽管网43向分气缸33中供应蒸汽，蒸汽经由A蒸发器蒸汽进口管26和B蒸发器蒸汽进口管35分别进入到A蒸发器23和B蒸发器37的换热元件内，蒸汽和废液充分进行热交换后蒸汽被冷凝，形成冷凝水，分别经由A蒸发器冷凝水排放管27和B蒸发器冷凝水排放管36进入到蒸发器冷凝水罐28，再经蒸发器冷凝水泵29从蒸馏冷凝水送水管6送走回用，同时向烟气换热器2内不断补充清水。废液在A蒸发器23、B蒸发器37中被不断加热，继而到达剧烈的沸腾状态，产生大量的二次蒸汽，经A蒸发器二次蒸汽出口管25和B蒸发器二次蒸汽出口管38汇集到蒸汽压缩机蒸汽入口管30中进入蒸汽压缩机31，采用高压电力驱动电动机旋转，继而带动蒸汽压缩机工作，二次蒸汽被升温加压，并且增加热焓后由蒸汽压缩机蒸汽出口管32送入到分气缸33内代替新鲜蒸汽工作，此后不再需要新鲜蒸汽，蒸汽压缩机31不断循环压缩蒸汽，蒸发持续平稳进行。

随着蒸发浓缩的持续进行，蒸发器内废液其中一部分被汽化后冷凝，形成冷凝水排走，从而导致蒸发器内的液位下降。此时，B蒸发器进料控制阀39打开，A蒸发器23中的废液进入到B蒸发器37内，同时，A蒸发器进料控制阀打开，废液槽中的废液经由的废液由废液供液管5向A蒸发器23内进料补充液位。随着政法的持续进行，废液流动也在持续进行，从而实现废液在不同的蒸发器内逐级蒸发浓缩，类似于传统多效蒸发的工艺。

废液中的无机盐由于蒸发浓缩而达到饱和后不断结晶，形成盐晶，在蒸发浓液出料管7中排出，从调稠器42进料口中间管的切线方向进入调稠器42，较大的结晶颗粒在入口形成旋流状态被抛向器壁，随液流在运动惯性和重力作用下下沉，从形成底流，由调稠浓液出料管44排出送离心机，而清液则由于密度较小，呈上升流动，从上部清液溢流管43溢流口排出，进入到滤液罐50中。

调稠后的废液进入全自动切削离心机46进行固液分离，废液在高速旋转中由于比重不同，固体物被抛向筒壁，筒壁上的过滤膜可以根据实际情况不同而有不同的选择，其过滤精度可以上千，甚至到达上万目，废液的结晶颗粒和粉状物被离心粘附在筒壁过滤膜表面，水分子和可溶性的离子则可以顺利通过滤膜，从而形成滤液，经由滤液管48进入到滤液罐50，滤液由滤液泵51经返回蒸发系统滤液管52送回蒸发系统循环处理；之后，切削刮刀推进，将粘附在筒壁过滤膜表面的固体物料切削落料，由固体结晶盐出口47排出，沿着固体盐溜槽49下落并装袋，从而彻底解决了杂盐难以分离的难题。

废液经本实施例的装置蒸发浓缩后形成冷凝水和高浓高饱和盐水，再经进一步离心分离后固体装袋回用或作为工业制剂，从而实现了一个资源回收利用，从装置排出的残余废液回输到待处理废液存储处重新进行处理，因此本实用新型的装置可以实现液、固污染物零排放。

能过以上实施例的介绍可知，本实用新型也可根据废液的具体情况及工艺要求在装置中增设蒸发器，以适合其它废液三效或更多效处理的要求。