低压过热蒸汽辅助蒸发结晶装置及结晶工艺的制作方法

本发明涉及一种结晶装置，具体设计一种低压过热蒸汽辅助蒸发结晶装置，属于蒸发结晶设备技术领域。

背景技术：

蒸发结晶过程中，会产生相当数量的低温或低压蒸汽，这些蒸汽除了预热物料或是不凝性气体之外，基本上会被冷凝下来，成为冷凝水排出。那么如何充分的利用这部分蒸汽，在能源紧张和能源危机的背景下变的尤为重要。当然，蒸发结晶过程中产生的低温或低压蒸汽已经在现有的技术中进行了一定的应用，并取得了可观的效果。如对于二次蒸汽的机械压缩，使升温变为加热蒸汽的MVR技术，此技术已经在国内的蒸发结晶行业中进行的广泛的应用。那么，如何把低压的低温的蒸汽的采集起来，通过工艺优化后，再应用到蒸发结晶过程中也变的越来越重要。在干燥技术中，已经有学者开始对低压过热蒸汽进行干燥实验研究，得出了低压过热蒸汽在干燥时的某些理化优势，但是在具体的实践操作过程中存在很大的技术难度，低压过热蒸汽的产生并不复杂，由于现有的蒸发结晶技术工艺中的低压蒸汽不便于采集等问题，使得实践操作更加困难，本领域的技术人员一直尝试各种各样的办法，但是效果均不太理想。

技术实现要素：

为了解决上述存在的问题，本发明公开了一种低压过热蒸汽辅助蒸发结晶装置，该技术方案结构简单、紧凑，设计巧妙，该方案利用低压过热蒸汽来提高蒸发结晶的效率，增加低压过热蒸汽的可利用率，使得蒸发过程中能源利用率得到最大化。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下，一种低压过热蒸汽辅助蒸发结晶装置，其特征在于，所述结晶装置包括物料泵、物料预热器、低压蒸汽发生器、换热器、降膜蒸发器、浓液输送泵、预结晶器、结晶器以及冷凝器，所述物料预热器设置在物料泵和降膜蒸发器之间，通过管道连接，所述换热器设置在低压蒸汽发生器和预结晶器之间，所述预结晶器通过管道连接冷凝器，所述浓液输送泵设置在降膜蒸发器和预结晶器之间，所述预结晶器通过管道连接结晶器。该技术方案由低压饱和蒸汽发生器产生负压工况下的饱和蒸汽，经换热器换热后变为低压过热蒸汽，再由蒸汽喷射增速器提速后进入预结晶器。在预结晶器中蒸汽进入底端蒸汽均布装置，与由浓液分布器喷淋下的物料进行接触换热，使浓液中的水分进一步分离，提高蒸发结晶的效率。低压饱和蒸汽发生器是在水浴中产生的，因此可利用蒸发结晶系统的预热对水浴装置进行加热，达到高效利用余热的效果。同时本发明工艺中的预结晶器中的过热蒸汽分布器充分考虑的浓液对其产生的阻力，优化了其本身的结构，利于预结晶器内部的接触换热的进行。

作为本发明的一种改进，所述预结晶器包括预结晶器罐体、浓液分布器和蒸汽增速分布器，所述浓液分布器和蒸汽增速分布器设置在预结晶器罐体内。所述浓液分布器比普通物料分布器的开孔要大，开孔直径在φ38mm，同时浓液分布器是与预结晶器罐体内壁搭接在一起的；蒸汽增速分布器是由三通连接端，扩压增速管和蒸汽分布盘组成，其中扩压增速管的长度和倾角根据预结晶器的尺寸而定，三通连接端的除了连接扩压增速管和进汽管线外，还可以及时排出下端凝结水。

作为本发明的一种改进，所述结晶装置还包括真空泵和水池，所述真空泵用于维持整个装置的真空度，通过管道连接冷凝器的一端。

作为本发明的一种改进，所述蒸汽增速分布器包括蒸汽分布盘、扩压增速管以及三通连接端，所述扩压增速管的上方连接蒸汽分布盘，所述扩压增速管的下方连接三通连阶端。

一种低压过热蒸汽辅助蒸发结晶工艺，其特征在于，所述工艺如下：1）物料自物料泵进入预热器中进行预热，预热温度根据物料特性和蒸发要求来定，预热之后的物料进入降膜蒸发器中，此时低压蒸汽发生器产生的低压饱和蒸汽经过换热器的换热后，变成低压过热蒸汽，由蒸汽增速分布器进入预结晶器，在预结晶器内形成高速的低压过热蒸汽流；过程中由预结晶器中的温度传感器检测到的温度来控制换热器冷热水侧流量的大小，使其满足低压蒸汽在进入蒸汽增速分布器中为制定温度下的过热蒸汽。

2）当物料在降膜蒸发器中完成蒸发换热后，由浓液输送泵打入预结晶器中，利用浓液分布器布液，此时与内部的过热蒸汽流形成逆流接触换热，进一步出掉浓液中的水分，之后物料进入结晶器中结晶析出；3）在预结晶器中产生的二次蒸汽经过冷凝器的换热后，变为冷凝水排出，对于二次蒸汽中物料夹带较少的工况中可以把此二次蒸汽处理后，打入低压蒸汽发生器中，这样就可以节省水浴加热产生低压饱和蒸汽的耗能。

相对于现有技术，本发明的优点如下，1）整个技术方案设计巧妙，结构简单紧凑，2）该技术方案中低压过热蒸汽辅助蒸发结晶装置是对低压蒸汽的合理利用，充分考虑里蒸发系统在运行过程中可能产生大量的低压或低温蒸汽，实现低品位能量的利用，同时对处理热敏性物料来说，利用低压过热蒸汽进行蒸发除水，能够充分保证物料的物性不被破坏，因此，利用低压过热蒸汽辅助蒸发结晶过程是有益的；2）该技术方案中低压过热蒸汽是由低压蒸汽发生器产生的，实际上，在蒸发结晶系统中，会产生相当量的低压或低温蒸汽，该方案正好提供了一种利用此类蒸汽的途径，充分考虑的不同能量品位蒸汽的利用，充分节约了能源，并实现了能源的最大化利用；3）该技术方案利用低压过热蒸汽来提高蒸发结晶的效率，增加低压过热蒸汽的可利用率，提供一种设计科学合理、工艺优化、处理方式新颖、处理效率高效和辅助蒸发结晶的新型工艺；4）该技术方案成本较低，便于进一步的推广应用。

附图说明

图1为预结晶工艺路线图；

图2为低压过热蒸汽辅助蒸发结晶装置系统图；

图3为蒸汽喷射增速分布器示意图。

图4为预结晶器组件示意图。

图中：1-物料泵，2-物料预热器，3-低压蒸汽发生器，4-换热器，5-降膜蒸发器，6-浓液输送泵，7-预结晶器，8-结晶器，9-冷凝器，10-真空泵，11-水池，12-浓液分布器，13-预结晶器罐体，14-蒸汽增速分布器，15-扩压增速管，16-三通连接端，17、蒸汽分布盘。

具体实施方式

为了加深对本发明的认识和理解，下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本发明。

实施例1：

参见图1-图4，一种低压过热蒸汽辅助蒸发结晶装置，所述结晶装置包括物料泵1、物料预热器2、低压蒸汽发生器3、换热器4、降膜蒸发器5、浓液输送泵6、预结晶器7、结晶器8以及冷凝器9，所述物料预热器2设置在物料泵1和降膜蒸发器5之间，通过管道连接，所述换热器4设置在低压蒸汽发生器3和预结晶器7之间，所述预结晶器7通过管道连接冷凝器，所述浓液输送泵6设置在降膜蒸发器5和预结晶器7之间，所述预结晶器7通过管道连接结晶器8。该技术方案由低压饱和蒸汽发生器产生负压工况下的饱和蒸汽，经换热器换热后变为低压过热蒸汽，再由蒸汽喷射增速器提速后进入预结晶器。在预结晶器中蒸汽进入底端蒸汽均布装置，与由浓液分布器喷淋下的物料进行接触换热，使浓液中的水分进一步分离，提高蒸发结晶的效率。

实施例2：

参见图1、图2，作为本发明的一种改进，所述预结晶器7包括结晶器罐体13、浓液分布器12和蒸汽增速分布器14，所述浓液分布器12和蒸汽增速分布器14设置在预结晶器罐体内，所述蒸汽增速分布器包括蒸汽分布盘17、扩压增速管15以及三通连接端，所述扩压增速管的上方连接蒸汽分布盘，所述扩压增速管的下方连接三通连阶端。所述浓液分布器12比普通物料分布器的开孔要大，开孔直径在φ38，同时浓液分布器12是与预结晶器罐体13内壁搭接在一起的；蒸汽增速分布器是由三通连接端16、扩压增速管15和蒸汽分布盘17组成，其中扩压增速管15的长度和倾角根据预结晶器7的尺寸而定，三通连接端16的除了连接扩压增速管15和进汽管线外，还可以及时排出下端凝结水。其余结构和优点与实施例完全相同。

实施例3：

参见图1、图2，作为本发明的一种改进，所述结晶装置还包括真空泵10和水池11，所述真空泵用于维持整个装置的真空度，通过管道连接冷凝器的一端。系统的真空度主要由真空泵10来维持，而低压过热蒸汽系统的真空度由外接真空泵系统来调节，原则上低压过热蒸汽的系统的真空度要比蒸发结晶系统的真空度大。其余结构和优点与实施例完全相同。

实施例4：

参见图1、图2，一种低压过热蒸汽辅助蒸发结晶工艺，所述工艺如下：1）物料自物料泵1进入预热器2中进行预热，预热温度根据物料特性和蒸发要求来定，预热之后的物料进入降膜蒸发器5中，此时低压蒸汽发生器3产生的低压饱和蒸汽经过换热器4的换热后，变成低压过热蒸汽，由蒸汽增速分布器进入预结晶器7，在预结晶器内形成高速的低压过热蒸汽流；过程中由预结晶器中的温度传感器检测到的温度来控制换热器4冷热水侧流量的大小，使其满足低压蒸汽在进入蒸汽增速分布器中为制定温度下的过热蒸汽。

2）当物料在降膜蒸发器5中完成蒸发换热后，由浓液输送泵6打入预结晶器7中，利用浓液分布器布液，此时与内部的过热蒸汽流形成逆流接触换热，进一步出掉浓液中的水分，之后物料进入结晶器8中结晶析出；

3）在预结晶器7中产生的二次蒸汽经过冷凝器9的换热后，变为冷凝水排出，对于二次蒸汽中物料夹带较少的工况中可以把此二次蒸汽处理后，打入低压蒸汽发生器3中，这样就可以节省水浴加热产生低压饱和蒸汽的耗能。

工作原理：参见图1-图4，一种低压过热蒸汽辅助蒸发结晶装置,该系统的真空度主要由真空泵10来维持，而低压过热蒸汽系统的真空度由外接真空泵系统来调节，原则上低压过热蒸汽的系统的真空度要比蒸发结晶系统的真空度大；本发明工艺中温度参数是至关重要的，预结晶器中通入低压过热蒸汽的温度完全取决于浓液的温度和系统的真空度，因此，在实际运行中，应根据具体工况选择适宜的温度，这样预结晶器才能达到工艺要求；低压饱和蒸汽发生器是在水浴中产生的，因此可利用蒸发结晶系统的预热对水浴装置进行加热，达到高效利用余热的效果，同时本发明工艺中的预结晶器中的过热蒸汽分布器充分考虑的浓液对其产生的阻力，优化了其本身的结构，利于预结晶器内部的接触换热的进行。

本发明还可以将实施例2、3所述技术特征中的至少一个与实施例1组合形成新的实施方式。

需要说明的是，上述实施例仅仅是本发明的较佳实施例，并没有用来限定本发明的保护范围，在上述技术方案的基础上作出的等同替换或者替代，均属于本发明的保护范围。