本发明涉及一种闭式热泵低温蒸发结晶处理设备及其蒸发结晶处理方法。
背景技术：
蒸发结晶是一个基本的化工操作单元，目前很多领域都有涉及到蒸发结晶环节。而蒸发结晶涉及到液体从液相转变到气相，其蒸发潜热是非常巨大的，这就造成蒸发结晶环节耗能巨大。而且由于蒸发结晶温度较高，对蒸发设备的材质也有较高的要求。
技术实现要素：
本发明的目的是针对上述问题，提供一种降低制造成本、综合能耗低的闭式热泵低温蒸发结晶处理设备及其蒸发结晶处理方法。
本发明，一种闭式热泵低温蒸发结晶处理设备，包括闭式热泵冷凝器、电子膨胀阀、干燥机、冷冻水循环泵、结晶罐、离心机、晶浆罐、晶浆泵、闭式热泵蒸发器、强制循环泵、旋流器、旋流器进料泵、蒸发结晶分离室、循环风扇、冷凝水泵、加热板换热器、冷凝水储罐和冷凝板换热器；闭式热泵冷凝器通过冷冻水循环泵与冷凝板换热器连接，构成饱和水蒸汽冷凝回路，电子膨胀阀与闭式热泵冷凝器及闭式热泵蒸发器相连；闭式热泵蒸发器通过强制循环泵与加热板换热器相连，构成循环风热量传递系统；冷凝水储罐与冷凝板换相连，通过冷凝水泵排出冷凝水，构成凝结水排出系统；冷凝板换热器和加热板换热器通过蒸发结晶分离室、循环风扇形成另一个水的蒸发与冷凝的闭路循环回路；蒸发结晶分离室通过旋流器进料泵连接旋流器，旋流器连接结晶罐，结晶罐连接离心机，离心机经由晶浆罐并通过晶浆泵一路连接干燥机，另一路连接蒸发结晶分离室。
本发明，一种闭式热泵低温蒸发结晶处理设备的蒸发结晶处理方法，闭路式热泵低温蒸发结晶处理设备包括闭式热泵冷凝器、电子膨胀阀、干燥机、冷冻水循环泵、结晶罐、离心机、晶浆罐、晶浆泵、闭式热泵蒸发器、强制循环泵、旋流器、旋流器进料泵、蒸发结晶分离室、循环风扇、冷凝水泵、加热板换热器、冷凝水储罐和冷凝板换热器；闭式热泵冷凝器通过冷冻水循环泵与冷凝板换热器连接，构成饱和水蒸汽冷凝回路，其利用闭路式热泵产生的冷量，利用水把冷量传递给循环风，使循环风降温，从使饱和水蒸汽实现冷凝；电子膨胀阀与闭式热泵冷凝器及闭式热泵蒸发器相连，实现制冷剂的不断的液化及汽化，从而得到热量和冷量；闭式热泵蒸发器通过强制循环泵与加热板换热器相连，构成循环风热量传递系统；冷凝水储罐与冷凝板换相连，通过冷凝水泵排出冷凝水，构成凝结水排出系统；冷凝板换热器和加热板换热器通过蒸发结晶分离室、循环风扇形成另一个水的蒸发与冷凝的闭路循环回路，循环风在加热板换热器不断的加热干燥，然后在蒸发结晶分离室通过与溶液大面积的接触，完成溶液的蒸发浓缩结晶过程，溶液从蒸发结晶分离室出来后进入冷凝板换热器，完成循环风的降温过程，水蒸汽凝结成冷凝水并排放；蒸发结晶分离室通过旋流器进料泵连接旋流器，旋流器连接结晶罐，结晶罐连接离心机，离心机经由晶浆罐并通过晶浆泵一路连接干燥机，另一路连接蒸发结晶分离室；循环回路中的上部清液回到蒸发结晶分离室继续蒸发结晶，下部带有大量晶体的晶液进入结晶罐，结晶罐里面的晶体与晶浆进入离心机分离出晶体；其后，晶浆进入晶浆罐并通过晶浆泵把一部分晶浆打到干燥机，另一部分晶浆回流到蒸发结晶分离室。
本发明，具有如下积极效果：
1）、本发明，采用低温蒸发，系统属于常压状态，设备就可以采用低廉价格的塑料设备，使设备投入降低了90%以上；本发明属于20-50℃的低温蒸发，对热敏性物质的破坏也是最小；本发明属于低噪音、低振动的蒸发；
2）、本发明的闭式热泵低温蒸发结晶，属于蒸发与制冷的结合。目前，闭式热泵一般只是应用到其中的制冷环节，空气能热水器只是利用到其中的制热环节，而且，其能耗的代表值cop也较低，一般不超过6，这就给应用到蒸发结晶环节造成了非常高的能耗，其蒸发一吨水的耗能大于100kwh的电；而本发明的闭式热泵低温蒸发结晶的cop值可以达到23，大大降低了蒸发每吨水的能耗。
本发明，适用于但不局限于食品发酵行业、制药行业、生物工程行业、化工行业、冶炼行业、轮船海水淡化领域及废水零排放等领域的蒸发浓缩结晶。因此，本发明，具有降低制造成本、综合能耗低的优点。
下面实施例结合附图说明对本发明作进一步的说明。
附图说明
图1是本发明的一个实施例的结构示意图。
图中，1、闭式热泵冷凝器；2、电子膨胀阀；3、干燥机；4、冷冻水循环泵；5、结晶罐；6、离心机；7、晶浆罐；8、晶浆泵；9、闭式热泵蒸发器；10、强制循环泵；11、旋流器；12、旋流器进料泵；13、蒸发结晶分离室；14、循环风扇；15、冷凝水泵；16、加热板换热器；17、冷凝水储罐；18、冷凝板换热器。
具体实施方式
参照图1，本实施例是一种闭式热泵低温蒸发结晶处理设备，包括闭式热泵冷凝器1、电子膨胀阀2、干燥机3、冷冻水循环泵4、结晶罐5、离心机6、晶浆罐7、晶浆泵8、闭式热泵蒸发器9、强制循环泵10、旋流器11、旋流器进料泵12、蒸发结晶分离室13、循环风扇14、冷凝水泵15、加热板换热器16、冷凝水储罐17和冷凝板换热器18；闭式热泵冷凝器1通过冷冻水循环泵4与冷凝板换热器18连接，构成饱和水蒸汽冷凝回路，电子膨胀阀2与闭式热泵冷凝器1及闭式热泵蒸发器9相连；闭式热泵蒸发器9通过强制循环泵10与加热板换热器16相连，构成循环风热量传递系统；冷凝水储罐17与冷凝板换18相连，通过冷凝水泵15排出冷凝水，构成凝结水排出系统；冷凝板换热器18和加热板换热器16通过蒸发结晶分离室13、循环风扇14形成另一个水的蒸发与冷凝的闭路循环回路；蒸发结晶分离室13通过旋流器进料泵12连接旋流器11，旋流器11连接结晶罐5，结晶罐5连接离心机6，离心机6经由晶浆罐7并通过晶浆泵8一路连接干燥机3，另一路连接蒸发结晶分离室13。
本发明，一种闭式热泵低温蒸发结晶处理设备的蒸发结晶处理方法，闭路式热泵低温蒸发结晶处理设备包括闭式热泵冷凝器1、电子膨胀阀2、干燥机3、冷冻水循环泵4、结晶罐5、离心机6、晶浆罐7、晶浆泵8、闭式热泵蒸发器9、强制循环泵10、旋流器11、旋流器进料泵12、蒸发结晶分离室13、循环风扇14、冷凝水泵15、加热板换热器16、冷凝水储罐17和冷凝板换热器18；闭式热泵冷凝器1通过冷冻水循环泵4与冷凝板换热器18连接，构成饱和水蒸汽冷凝回路，其利用闭路式热泵产生的冷量，利用水把冷量传递给循环风，使循环风降温，从使饱和水蒸汽实现冷凝；电子膨胀阀2与闭式热泵冷凝器1及闭式热泵蒸发器9相连，实现制冷剂的不断的液化及汽化，从而得到热量和冷量；闭式热泵蒸发器9通过强制循环泵10与加热板换热器16相连，构成循环风热量传递系统；冷凝水储罐17与冷凝板换18相连，通过冷凝水泵15排出冷凝水，构成凝结水排出系统；冷凝板换热器18和加热板换热器16通过蒸发结晶分离室13、循环风扇14形成另一个水的蒸发与冷凝的闭路循环回路，循环风在加热板换热器16不断的加热干燥，然后在蒸发结晶分离室13通过与溶液大面积的接触，完成溶液的蒸发浓缩结晶过程，溶液从蒸发结晶分离室13出来后进入冷凝板换热器18，完成循环风的降温过程，水蒸汽凝结成冷凝水并排放；蒸发结晶分离室13通过旋流器进料泵12连接旋流器11，旋流器11连接结晶罐5，结晶罐5连接离心机6，离心机6经由晶浆罐7并通过晶浆泵8一路连接干燥机3，另一路连接蒸发结晶分离室13；循环回路中的上部清液回到蒸发结晶分离室13继续蒸发结晶，下部带有大量晶体的晶液进入结晶罐5，结晶罐5里面的晶体与晶浆进入离心机6分离出晶体；其后，晶浆进入晶浆罐7并通过晶浆泵8把一部分晶浆打到干燥机3，另一部分晶浆回流到蒸发结晶分离室13。
本发明的蒸发结晶处理方法基于以下原理，闭式热泵释放出热量以及相对应的冷量。循环风在加热板换内升温后进入蒸发分离结晶室与上清液物料换热，带走水分，湿度增大后的循环风进入冷凝板换后温度降低，水蒸汽变成水滴后实现分离。浓缩后的饱和溶液析出细小晶体后，通过旋流器，上部清液继续蒸发结晶，下部带有大量晶体的晶液进入结晶罐。
本发明，旋流器11的作用是进行初步固液分离，它利用溶液切线进入旋流器，比重大的晶体往下走，溶液往上走，这种状况适合连续生产；旋流器下部的出料固液比大约是1：3，统称为晶浆，这些晶浆进入结晶罐中使晶体长大，到一定程度后排放到离心机实现固液分离，液体叫做晶浆由晶浆泵打回到系统中继续蒸发结晶，结晶后晶体打包排放；整个系统中会有一部分叫做釜底液的难蒸发难降解的粘稠物，如果不定量排出系统，长期富集就会使蒸发系统不能正常工作，所以系统设计定期排出少量釜底液进入干燥机3，使系统长期稳定运行。
本发明，闭式热泵低温蒸发结晶方法首先是高效率的磁悬浮离心机组提供了cop值高达23的效率，能够使一度电可以产生提供40kg水蒸发需要的热量及相对应的冷量。加上独有的节能设计，使该项技术能在低能耗的情况下顺利完成，蒸发每吨水其综合能耗低于40度电。其次该套系统是属于常压低温蒸发结晶，所以就不用采用昂贵的钛材来抵抗氯离子的腐蚀，该套系统采用非常低廉成本的塑料材料，设备制造成本比目前废水处理的设备成本低90%以上。