工业废水热泵蒸馏器的制作方法

1.本实用新型属于工业废水处理节能技术领域，特别是涉及一种工业废水热泵蒸馏器。


背景技术：

2.蒸馏是一种热力学的分离工艺，它利用混合液体各组分沸点不同，使低沸点组分蒸发，再冷凝以分离整个组分的过程，是蒸发和冷凝两种单元操作的联合。液态蒸发为气态的过程需要向外界吸收热量，汽态冷凝为液态的过程需要向外界放出热量。热泵系统是利用卡诺循环原理，将低品味热源的热能转移到高品位热源的装置。
3.工业废水成分复杂，大部分为高cod和高盐废水，需要常规的生化法、物化法、化学法、膜法、热力蒸发法等多种工艺组合方式才能实现处理。
4.现有工业废水处理装置往往体积大、工艺和操作复杂、投资高、运维难，在处理小、微量的工业废水，成本较高造成企业难以承受，常规的电加热、蒸汽加热方式的热力蒸发法虽然可实现小、微量工业废水的单一工艺或简单工艺处理，但是还是存在初投资高，能耗高的问题，企业往往只能采用委外方式处置小、微量工业废水，尤其属于“危险废物”的部分工业废水，还需要专业资质的企业才能转运和集中处置。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于提供一种工业废水热泵蒸馏器，解决了现有工业废水处理装置往往体积大、工艺和操作复杂、投资高、运维难的技术问题。
6.为达上述目的，本实用新型是通过以下技术方案实现的：
7.一种工业废水热泵蒸馏器，包括蒸发罐，蒸发罐内置有隔板，隔板将蒸发腔内分为位于蒸发罐上部的冷凝水暂存腔、位于蒸发罐下部的蒸发腔，蒸发腔下部装设有冷凝器；
8.蒸发腔顶部的隔板内放置有除沫器，蒸发腔上部装设有蒸发器，冷凝水暂存腔与蒸发腔之间装设有工业废水预热盘。
9.可选的，蒸发腔一侧连接有真空射流器，真空射流器连接有蒸馏水循环管路，蒸馏水循环管路上还装设有循环泵、蒸馏水罐，蒸馏水循环管路上连接有蒸馏水出口。
10.可选的，蒸发腔底部连接有加热器，蒸发腔底端连接有排料泵，排料泵一端连接有浓缩废水出口。
11.可选的，冷凝器一端与冷凝水暂存腔之间连接有冷媒压缩机，冷凝器另一端与冷凝水暂存腔之间连接有辅助冷凝器、节流装置。
12.可选的，隔板呈倒漏斗状结构，工业废水预热盘为蛇形盘状管。
13.可选的，冷凝水暂存腔内设有高液位浸泡蒸发盘管，且高液位浸泡蒸发盘管位于除沫器上方。
14.可选的，冷媒压缩机循环压缩的冷媒为r134a、r407c、r410a、r245fa，冷凝器采用蛇形盘状不锈钢管、钛材管或表面有防腐功能的间壁式换热器。
15.可选的，蒸发器为蛇形盘状管，蒸馏水罐为标准大气压常压水罐，辅助冷凝器为空冷冷凝器或水冷冷凝器。
16.本实用新型的实施例具有以下有益效果：
17.1、本实用新型的一个实施例通过耦合蒸发、冷凝的热量交换，实现工业废水通过热力蒸发法对水净化处理和资源回用，同时达到装置结构紧凑体积小，零部件通用性强，初投资低、节能降耗的目的。
18.2、本实用新型的一个实施例通过采用真空射流器实现热泵系统合适的工况的运行真空环境，并实现冷凝水在排出真空环境和蒸馏水排出蒸馏水罐。
19.3、本实用新型的一个实施例通过隔板分隔蒸发罐，热泵蒸发器和存储冷凝水部件和功能均内置于蒸发罐，实现整机结构紧凑。
20.4、本实用新型的一个实施例通过工业废水预热盘管实现对冷凝水暂存腔中热量的回收，实现回收系统热量和节能。
21.5、本实用新型的一个实施例通过在冷凝水暂存腔内设有高液位浸泡蒸发盘管，实现真空射流器对不凝气体的有效排除。
22.当然，实施本实用新型的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
23.构成本技术的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
24.图1为本实用新型一实施例的流程示意图。
25.其中，上述附图包括以下附图标记：
26.工业废水入口1，工业废水预热盘101，蒸发罐2，隔板201，除沫器 202，冷凝水暂存腔203，蒸发腔204，高液位浸泡蒸发盘管205，排料泵3，浓缩废水出口4，真空射流器5，循环泵6，蒸馏水罐7，蒸馏水出口8，冷媒压缩机9，冷凝器10，辅助冷凝器11，节流装置12，蒸发器13，加热器 14，蒸馏水循环管路15。
具体实施方式
27.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本实用新型及其应用或使用的任何限制。
28.为了保持本实用新型实施例的以下说明清楚且简明，本实用新型省略了已知功能和已知部件的详细说明。
29.请参阅图1所示，在本实施例中提供了一种工业废水热泵蒸馏器，包括：蒸发罐2，蒸发罐2内置有隔板201，隔板201将蒸发腔204内分为位于蒸发罐2上部的冷凝水暂存腔203、位于蒸发罐2下部的蒸发腔204，蒸发腔204下部装设有冷凝器10，用于加热工业废水，工业废水加热沸腾产生水蒸气；
30.蒸发腔204顶部的隔板201内放置有除沫器202，用于除去水蒸气内夹杂的液滴，蒸
发腔204上部装设有蒸发器13，用于水蒸气遇冷凝结成液态水，并由于重力作用掉入冷凝水暂存腔203中，冷凝水暂存腔203与蒸发腔204之间装设有工业废水预热盘101，蒸发罐2侧部连接有工业废水入口 1。
31.本实施例的蒸发腔204一侧连接有真空射流器5，真空射流器5连接有蒸馏水循环管路15，蒸馏水循环管路15上还装设有循环泵6、蒸馏水罐7，蒸馏水循环管路15上连接有蒸馏水出口8；蒸发腔204底部连接有加热器 14，蒸发腔204底端连接有排料泵3，排料泵3一端连接有浓缩废水出口4；冷凝器10一端与冷凝水暂存腔203之间连接有冷媒压缩机9，冷凝器10另一端与冷凝水暂存腔203之间连接有辅助冷凝器11、节流装置12，通过设置加热器14，便于加热蒸发腔204内液体。
32.本实施例的隔板201呈倒漏斗状结构，便于分离冷凝水暂存腔203与蒸发腔204，工业废水预热盘101为蛇形盘状管，便于提高冷凝效果。
33.本实施例的冷媒压缩机9循环压缩的冷媒为r134a、r410a、r407c、 r245fa，冷凝器10采用蛇形盘状不锈钢管、钛材管或表面有防腐功能的间壁式换热器。降低冷凝器10腐蚀更换的麻烦。
34.本实施例的冷凝水暂存腔203内设有高液位浸泡蒸发盘管205，且高液位浸泡蒸发盘管205位于除沫器202上方，便于真空射流器5对不凝气体的有效排除和节省蒸发盘管13的吸收热量。
35.本实施例的蒸发器13为蛇形盘状管，蒸馏水罐7为标准大气压常压水罐，辅助冷凝器11为空冷冷凝器或水冷冷凝器，便于辅助冷凝器10工作。
36.这个过程，液态水不断吸收来自于热泵系统冷媒冷凝放出的热量，并沸腾生成饱和水蒸气；产出的饱和水蒸气又不断供给来自于热泵系统冷媒蒸发所需的热量，并不断冷凝生成液态蒸馏水；
37.热泵系统循环中，系统富裕的热量通过辅助冷凝器11排出系统外，实现整个蒸馏过程、热泵系统热量的平衡。
38.为了强化换热，冷媒系统和水系统的换热均为相变换热，为了保障水系统相变换热，需要液态水的蒸发温度，气态水的冷凝温度对应的饱和压力需要低于标准大气压来实现，在连续的蒸馏过程中，需要维持蒸发腔内真空环境，即排出不凝结气体空气来实现水蒸气的蒸发、冷凝温度对应的饱和压力工况。
39.循环泵6抽吸来自蒸馏水罐7内的蒸馏水，在通过真空射流器5时，利用文丘里管的原理，在真空射流器5细口侧抽吸来自蒸发腔204内空气，实现蒸发腔204的真空环境；
40.真空实现后，开启和关闭相关阀门，工业废水受真空负压的抽吸，自工业废水入口1，通过工业废水预热盘101和冷凝水暂存腔203内冷凝水换热后进入蒸发腔204，当工业废水到达相关液位高度后，开启电加热14对工业废水加热至设定的蒸发温度，此时开启热泵系统即能实现在设定的蒸发温度下，实现系统水的连续蒸发和冷凝，即实现连续的蒸馏过程；
41.依照冷凝水暂存腔203的容积和热泵系统蒸馏水产量匹配时间，定时再开启相关阀门和循环泵6，实现在负压真空条件排空冷凝水暂存腔203内冷凝水至蒸馏水罐7，当蒸馏水罐7液位达到设定容量时，开启相关阀门，排出蒸馏水罐7内的蒸馏水。
42.其中，在热泵系统和废水蒸馏的连续过程中，需要维持蒸发腔204的负压真空状
态，这个状态中，由于系统的轻微泄露、工业废水连续进料等原因导致不凝结气体，如空气进入蒸发腔204内，此时不凝气体的分压力大于水蒸气的饱和压力时，会导致水蒸气在蒸发器13的表面不能凝结，进而造成系统不能连续工作；
43.此时，需要开启循环泵6使真空射流器5工作，对蒸发腔3抽真空，同时对冷凝水暂存腔203内存储的冷凝水排空，开启循环泵6使真空射流器5工作的循环依照冷凝水最高液位和蒸发腔204的压力检测来判断，冷凝水暂存腔203底部为工业废水预热盘101，可保障回收冷凝水热量同时降低冷凝水温度；
44.当冷凝水量增加淹没蒸发器13盘管时，蒸发器13对冷凝水进一步冷却；这个结构设计可有效保障降低冷凝水排放的温度，温度过高导致射流器局部汽化，不能对蒸发腔204抽除不凝气体，即保障射流器可正常工作；同时，由于冷凝水排放前大部分时间均未消耗蒸发器13热量，可增加系统产水量；
45.由于冷凝水在真空系统的蒸发腔204内暂存，只需要定期开启循环泵6 即实现维持真空的效果，节省了循环泵6的能耗；由于冷凝水排放前大部分时间温度和蒸发腔204内水蒸气温差不大，减少了水蒸气在隔板201内表面的凝结，减少了蒸馏水回流造成的浪费。
46.蒸发腔204内工业废水水分不断蒸发，下部的工业废水浓度不断提升，当浓度提升到一定值后，浓缩废水由于沸点升高，热泵系统冷媒的冷凝温度和液体的浓缩废水换热温差不断加大，达到设定值后，关闭热泵系统和相关阀门，并恢复蒸发腔204的常压状态，通过排料泵3，实现浓缩废水通过浓缩废水出口4排出蒸发腔204。需要注意的是，本技术中所涉及的所有用电设备均可通过蓄电池供电或外接电源。
47.通过耦合蒸发、冷凝的热量交换，实现工业废水通过热力蒸发法对水净化处理和资源回用，同时达到装置结构紧凑体积小，零部件通用性强，初投资低、节能降耗的目的。
48.通过采用真空射流器5实现热泵系统合适的工况的运行真空环境，并实现冷凝水在排出真空环境和蒸馏水排出蒸馏水罐7。
49.通过隔板201分隔蒸发罐2，热泵蒸发器和存储冷凝水部件和功能均内置于蒸发罐2，实现整机结构紧凑。
50.通过工业废水预热盘101管实现对冷凝水暂存腔203中热量的回收，实现回收系统热量和节能。
51.通过在冷凝水暂存腔203内设有高液位浸泡蒸发盘管205，实现真空射流器5对不凝气体的有效排除和节省蒸发盘管13的吸收热量。
52.上述实施例可以相互结合。
53.需要说明的是，本技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本技术的实施方式能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。
54.在本实用新型的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮
廓的内外。