一种盐溶液节能蒸发浓缩结晶系统及其控制方法与流程

本发明涉及溶液的浓缩结晶技术领域，具体地，涉及一种盐溶液节能蒸发浓缩结晶系统及其控制方法。

背景技术：

盐溶液浓缩结晶通常采用蒸发工艺，传统工艺蒸汽消耗高，且因进新料冷料容易导致系统波动、稳定性差、操作不便。近年以来，因蒸汽价格持续上涨，传统蒸发工艺的高能源成本使得广大企业压力剧增、不堪重负，而蒸汽所使用的化石能源的大量采用导致严重的环境污染，新型蒸发工艺由于技术不成熟，存在操作难、稳定性差、能耗较高等诸多问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种盐溶液节能蒸发浓缩结晶系统及其控制方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种盐溶液节能蒸发浓缩结晶系统，包括预热装置、蒸发浓缩装置、蒸发结晶装置、晶体分离装置、控制装置；所述预热装置包括物料缓冲罐、预热器，物料缓冲罐与预热器通过一段输料管连接，所述输料管上安装有进料泵；所述蒸发浓缩装置包括第一循环泵、第一换热器、浓缩器、蒸汽压缩机以及冷凝水罐；所述第一循环泵的进料端连接预热器的出料端；浓缩器与第一换热器连接并形成第一闭合回路，所述第一闭合回路上连接有第一循环泵，物料通过第一循环泵进入第一换热器中换热之后再进入到浓缩器中蒸发，气液分离后得到浓缩液，物料通过第一闭合回路在第一换热器和浓缩器之间循环蒸发浓缩；所述蒸发浓缩装置浓缩器侧面端通过开关阀门和管道与蒸发结晶装置连接；所述浓缩器的蒸汽出口通过一段输气管连接蒸汽压缩机的进气口，蒸汽压缩机的出气口与第一换热器连通，第一换热器的冷凝水出口通过输水管连接冷凝水罐；所述蒸发结晶装置包括第二循环泵、第二换热器、结晶器；所述第二循环泵的进料端通过所述的阀门和管道与蒸发浓缩装置浓缩器出料口端连接；所述结晶器与第二换热器连接并形成第二闭合回路，物料通过第二循环泵进入第二换热器中换热之后再进入到结晶器中蒸发，分离得到浓缩液，物料通过第二闭合回路在第二换热器和结晶器之间不断蒸发，直至设定的浓度；所述结晶器的蒸汽出口通过一段输气管连接蒸汽压缩机的进气口，蒸汽压缩机的出气口与第二换热器热进气口连接，第二换热器的冷凝水出口通过输水管连接冷凝水罐；所述晶体分离装置包括出料泵、稠厚器、脱水装置，稠厚器、脱水装置通过出料泵依次连接在结晶器的出料端；所述控制装置包括控制电路、传感器，通过传感器对液位、温度、压力等数据进行监控，由控制电路自动控制各泵、开关阀门运行，实现全流程的自动化。

优选的，所述传感器包括设于浓缩器内的浓缩液位传感器，所述控制电路分别与浓缩液位传感器、进料泵连接。

优选的，所述传感器包括设于结晶器内的结晶液位传感器，所述控制电路分别与结晶液位传感器、开关阀门连接。

优选的，所述传感器包括设于结晶器内的蒸汽温度传感器、液体温度传感器，所述控制电路分别与蒸汽温度传感器、液体温度传感器及出料泵连接。

优选的，所述冷凝水罐设有冷凝水出口，冷凝水在排水泵的动力作用下通过输水管流过预热器，并与逆向流过预热器的物料换热，以回收热量。

优选的，所述脱水装置与结晶器之间设有第三回路，第三回路上设有母液泵，在脱水装置后得到的母液经过母液泵重新进入到蒸发结晶装置中再蒸发浓缩。

优选的，所述预热器的冷凝水出口连接有出水管，预热器热交换后的常温冷凝水经过出水管排出。

优选的，所述蒸发结晶装置的结晶器为OSLO结晶器。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本盐溶液节能蒸发浓缩结晶系统采用压缩机压缩分离器内分离出的二次蒸汽，使用压缩后的二次蒸汽作为加热蒸汽，替代了传统的蒸汽加热的蒸发结晶方式，并通过设置回路实现了系统自身的循环，实现回用热能、蒸发浓缩的目的，做到了无需生蒸汽加热、无需冷凝设备，只需少量的电能就能达到良好的蒸发的效果，从而为盐溶液处理过程中降低成本、节约能源、保护环境、提高生产效率开辟了一条新途径；通过将蒸发过程分为蒸发浓缩和蒸发结晶两阶段，浓缩和结晶系统之间充分利用其气压基本一致的特点，利用液位、压力、温度信号监测及自动反馈控制阀门，实现浓缩和结晶系统的自动调节和平稳运行，进而确保系统在连续运行中高效稳定。

为更好地实现发明的目的，这里，还提供一种所述盐溶液节能蒸发浓缩结晶系统的控制方法，包括以下步骤：

S1.由浓缩液位传感器对蒸发浓缩装置浓缩器液位进行监控，在浓缩器低液位时控制电路自动控制开启进料泵，在浓缩器液位高时关闭进料泵，保证浓缩器液位维持在稳定区间；

S2.由结晶液位传感器对蒸发结晶装置OSLO结晶器液位进行监控，在结晶器低液位时，由控制电路自动控制开关阀门开启，浓缩器中的液体自动流向结晶器，结晶器中物料得以补充，在结晶器液位高时控制电路自动控制开关阀门关闭，通过开关阀门的启闭，使结晶器中的物料液位维持在稳定区间；

S3.因盐溶液在一定浓度下，其液态温度和蒸汽温度存在稳定的温度差，由蒸汽温度传感器、液体温度传感器分别对结晶器中二次蒸汽温度及物料温度进行监控，当控制电路监测到汽液温度差到达设定值，即表示浓缩液达到要求浓度，则控制出料泵开启出料，当温差下降到某设定值时，关闭出料泵停止出料，如此实现自动出料。

附图说明

图1为本发明实施例的结构示意图；

图2为本发明实施例的控制装置的方框示意图；

其中：1.物料缓冲罐，2.进料泵，3.预热器，4.浓缩器，5.第一循环泵，6.第一换热器，7.阀门，8.第二循环泵，9.第二换热器，10.结晶器，11.蒸汽压缩机，12.冷凝水罐，13.排水泵，14.出料泵，15.稠厚器，16.脱水装置，17.母液泵。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参照图1、图2所示，一种盐溶液节能蒸发浓缩结晶系统，包括预热装置、蒸发浓缩装置、蒸发结晶装置、晶体分离装置、控制装置；所述预热装置包括物料缓冲罐1、预热器3，物料缓冲罐1与预热器3通过一段输料管连接，所述输料管上安装有进料泵2；所述蒸发浓缩装置包括第一循环泵5、第一换热器6、浓缩器4、蒸汽压缩机11以及冷凝水罐12；所述第一循环泵5的进料端连接预热器3的出料端；浓缩器4与第一换热器6连接并形成第一闭合回路，所述第一闭合回路上连接有第一循环泵5，物料通过第一循环泵5进入第一换热器6中换热之后再进入到浓缩器4中蒸发，气液分离后得到浓缩液，物料通过第一闭合回路在第一换热器6和浓缩器4之间循环蒸发浓缩；所述蒸发浓缩装置浓缩器4侧面端通过开关阀门7和管道与蒸发结晶装置连接；所述浓缩器4的蒸汽出口通过一段输气管连接蒸汽压缩机11的进气口，蒸汽压缩机11的出气口与第一换热器6连通，第一换热器6的冷凝水出口通过输水管连接冷凝水罐12；所述蒸发结晶装置包括第二循环泵8、第二换热器9、结晶器10；所述第二循环泵8的进料端通过所述的阀门7和管道与蒸发浓缩装置浓缩器4出料口端连接；所述结晶器10与第二换热器9连接并形成第二闭合回路，物料通过第二循环泵8进入第二换热器9中换热之后再进入到结晶器10中蒸发，分离得到浓缩液，物料通过第二闭合回路在第二换热器9和结晶器10之间不断蒸发，直至设定的浓度；所述结晶器10的蒸汽出口通过一段输气管连接蒸汽压缩机11的进气口，蒸汽压缩机11的出气口与第二换热器9热进气口连接，第二换热器9的冷凝水出口通过输水管连接冷凝水罐12；所述晶体分离装置包括出料泵14、稠厚器15、脱水装置16，稠厚器15、脱水装置16通过出料泵14依次连接在结晶器10的出料端；所述控制装置包括控制电路、传感器，通过传感器对液位、温度、压力等数据进行监控，由控制电路自动控制各泵、开关阀门7运行，实现全流程的自动化。这里的结晶器10为OSLO结晶器。结晶器10中的物料达到要求浓度后，出料泵14开启，物料在出料泵14的动力作用下排出到稠厚器15中继续结晶，达到要求后，排出到脱水装置16脱水得到晶体盐。

所述冷凝水罐12设有冷凝水出口，排水泵13的进水端通过输水管连接在冷凝水罐12的冷凝水出口，排水泵13的出水端连接在预热器3上。由于从冷凝水罐12中出来的水还有一定温度，如果直接排出会导致热源的浪费，将冷凝水罐12中的水引入到预热器3中，可以作为预热器3的热源，从而达到充分利用热量的目的。

所述脱水装置16与结晶器10之间设有第三回路，第三回路上设有母液泵17，经过脱水装置16后得到的母液经过母液泵17送入到结晶器10中循环。分离后的母液为饱和盐溶液，直接排出可能导致盐溶液回收不完全，排出后污染环境，因此设计第三回路后，母液通过第二回路进入到蒸发结晶装置中，然后在蒸发结晶装置中继续浓缩，达到预定的浓度后再次晶体分离，如此循环，最后实现盐溶液的完全回收。

所述预热器3的冷凝水出口连接有出水管，预热器3热交换后的常温冷凝水经过出水管排出。

所述传感器包括设于浓缩器4内的浓缩液位传感器，所述控制电路分别与浓缩液位传感器、进料泵2连接。

所述传感器包括设于结晶器10内的结晶液位传感器，所述控制电路分别与结晶液位传感器、开关阀门7连接。

所述传感器包括设于结晶器10内的蒸汽温度传感器、液体温度传感器，所述控制电路分别与蒸汽温度传感器、液体温度传感器及出料泵14连接。

本发明所述的系统浓缩结晶盐溶液可采用如下工艺：物料缓冲罐1中的温度为室温，盐溶液原液经进料泵2泵入预热器3与预热器3中的冷凝水产生换热，经过预热器3后温度上升；预热后的盐溶液进入到第一换热器6中，并通过第一循环泵5在第一换热器6和浓缩器4中循环，在第一换热器6中与加热蒸汽换热，吸收热量的盐溶液进入浓缩器4中闪蒸，并分离出二次蒸汽和浓缩液，二次蒸汽从浓缩器4蒸汽出口进入蒸汽压缩机11，经蒸汽压缩机11的绝热压缩后，温度和压力得到提升；升温升压后的二次蒸汽作为加热蒸汽进入第一换热器6与盐溶液换热，放热后冷凝成水，并排入冷凝水罐12；吸收热量的盐溶液进入浓缩器4中闪蒸并分离出二次蒸汽和浓缩液，浓缩液在蒸发结晶装置中液位检测控制装置信号的反馈下，通过自动启闭开关阀门7，而由自流管道流入蒸发结晶装置，再通过第二循环泵8在第二换热器9和结晶器10中循环，在第二换热器9中与加热蒸汽换热，吸收热量的盐溶液进入结晶器10中闪蒸，并分离出二次蒸汽和浓缩液，二次蒸汽从结晶器10蒸汽出口进入蒸汽压缩机11，经蒸汽压缩机11的绝热压缩后，温度和压力得到提升；升温升压后的二次蒸汽作为加热蒸汽进入第二换热器9与盐溶液换热，放热后冷凝成水，并排入冷凝水罐12；结晶器10中盐溶液浓缩液浓度达到设定值时经出料泵14泵入稠厚器15中搅拌结晶，然后经过稠厚器15和脱水装置16分离出盐溶液晶体；从预热器3最后出来的冷凝水可以回用或达标排放。

为更好地实现发明的目的，这里，还提供一种利用所述盐溶液节能蒸发浓缩结晶系统进行蒸发浓缩结晶的控制方法，包括以下步骤：

S1.由浓缩液位传感器对蒸发浓缩装置浓缩器4液位进行监控，在浓缩器4低液位时控制电路自动控制开启进料泵2，在浓缩器4液位高时关闭进料泵2，保证浓缩器4液位维持在稳定区间；

S2.由结晶液位传感器对蒸发结晶装置OSLO结晶器10液位进行监控，在结晶器10低液位时，由控制电路自动控制开关阀门7开启，浓缩器4中的液体自动流向结晶器10，结晶器10中物料得以补充，在结晶器10液位高时控制电路自动控制开关阀门7关闭，通过开关阀门7的启闭，使结晶器10中的物料液位维持在稳定区间；

S3.因盐溶液在一定浓度下，其液态温度和蒸汽温度存在稳定的温度差，由蒸汽温度传感器、液体温度传感器分别对结晶器10中二次蒸汽温度及物料温度进行监控，当控制电路监测到汽液温度差到达设定值，即表示浓缩液达到要求浓度，则控制出料泵14开启出料，当温差下降到某设定值时，关闭出料泵14停止出料，如此实现自动出料。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。