换热冷凝与循环蒸汽自发设备的制作方法

1.本发明涉及废水处理设备的技术领域，特别是涉及一种换热冷凝与循环蒸汽自发设备。


背景技术：

2.在废水处理过程中，有一类废水是需要进行高温蒸发、可mvr蒸发或可mer三效蒸发处理的废水。
3.在对上述类别废水进行处理过程中，先将废水通入冷凝器后，再进入加热器进行加热，最后进入蒸馏水器中获得蒸馏水。而废水在上述过程中，通过管道进行运输，使废水从前一装置运输至后一装置。
4.然而，在上述处理过程中，废水在运输时需要设置较为复杂的管路，拆装困难，且废水在管路内消耗较多的热量，增加成本。


技术实现要素：

5.基于此，有必要针对进行高温蒸发、可mvr蒸发或可mer三效蒸发处理的废水在处理过程中废水在传输时所消耗热量较多的问题，提供一种换热冷凝与循环蒸汽自发设备。
6.一种换热冷凝与循环蒸汽自发设备，包括：壳体与设置在壳体内部的冷凝装置、加热装置和蒸汽发生装置；所述冷凝装置用于接收第一蒸汽与废水原液，并使二者交换热量，以对所述废水原液升温的同时获得第一冷凝液；所述加热装置位于所述冷凝装置的上方，所述加热装置具有第一蒸汽排出口，所述第一蒸汽排出口与所述冷凝装置连通；所述加热装置用于接收闪蒸蒸汽与所述废水原液蒸发后形成的循环液，并使二者交换热量，以使所述循环液升温的同时获得第二冷凝液与所述第一蒸汽；所述蒸汽发生装置具有进液端，所述进液端同时与所述冷凝装置和所述加热装置的冷凝液排放端连通；所述蒸汽发生装置用于加热所述第一冷凝液与所述第二冷凝液。
7.在其中一个实施例中，所述冷凝装置中的换热面积较加热装置中的换热面积小。
8.在其中一个实施例中，所述冷凝装置包括第一热交换管组，所述第一热交换管组用于通过废水原液，所述第一热交换管组的外部具有第一蒸汽空间，所述第一蒸汽空间用于供所述第一蒸汽通过，以使得所述第一蒸汽与所述废水原液交换热量。
9.在其中一个实施例中，所述第一蒸汽空间的体积与所述第一热交换管组内供废水原液容纳的空间的体积的比值为0.5
‑
1。
10.在其中一个实施例中，所述加热装置包括第二热交换管组，所述第二热交换管组用于通过所述循环液，所述第二热交换管组的外部具有第二蒸汽空间，所述第二蒸汽空间用于供所述闪蒸蒸汽通过，以使得所述闪蒸蒸汽与所述循环液交换热量。
11.在其中一个实施例中，所述第二热交换管组的供所述循环液容纳的空间的体积大于所述第一热交换管组的供所述废水原液容纳的空间的体积，且所述第二热交换管组的管壁的表面积大于所述第一热交换管组的管壁的表面积。
12.在其中一个实施例中，所述第二蒸汽空间的体积与所述第二热交换管组内供所述循环液容纳的空间的体积的比值为1
‑
1.5。
13.在其中一个实施例中，所述冷凝装置的冷凝液排放端与所述加热装置的冷凝液排放端连通。
14.在其中一个实施例中，所述蒸汽发生装置包括电动调节阀、加热器和蒸馏水泵，所述电动调节阀用于启闭所述加热器，以使得所述加热器对所述第一冷凝液与所述第二冷凝液加热，所述蒸馏水泵用于抽取所述第一冷凝液和所述第二冷凝液经加热所产生的蒸馏水。
15.在其中一个实施例中，所述壳体设置有视镜，所述视镜用于观测所述蒸汽发生装置内的蒸馏水。
16.上述换热冷凝与循环蒸汽自发设备，可以集换热、冷凝与蒸汽产生为一体。在处理废水时，可以先使得废水原液通过冷凝装置进行加热，使得废水原液升温。升温后的废水原液可从换热冷凝与循环蒸汽自发设备进入蒸发设备，以蒸发获得闪蒸蒸汽与循环液。在此过程中，由于冷凝装置对其进行加热，因此在蒸发过程中，所使用的热量有所降低。
17.其中，循环液由蒸发设备输回至换热冷凝与循环蒸汽自发设备并进入加热装置，以交换高温闪蒸蒸汽与循环液的热量，使得高温闪蒸蒸汽的温度下降，形成冷却液体。循环液的温度升高，可以继续由换热冷凝与循环蒸汽自发设备输出至蒸发设备，以进行循环蒸发或进行后续步骤。而部分闪蒸蒸汽的温度并未降低至冷却液体，这部分冷却后的闪蒸蒸汽作为第一蒸汽，第一蒸汽可回收至冷凝装置作为废水原液的交换热源。冷凝装置与加热装置所产生的冷却液体进入蒸汽发生装置，蒸汽发生装置对冷却液体进行加热，使得冷却液体形成第二蒸汽，以便于进行后续处理。而部分蒸汽会在蒸汽产生装置内冷凝，形成蒸馏水。
18.上述换热冷凝与循环蒸汽自发设备配合蒸发设备对废水进行处理时，可以大大量减少管道。而且设备安装与移动均较为方便。此外，在换热冷凝与循环蒸汽自发设备中，可以较好地利用体系中的热量，有效提高能量的利用，减少热量损失。
附图说明
19.图1为本发明的一实施例所示的一种换热冷凝与循环蒸汽自发设备的结构示意图。
20.附图标记：100、壳体；110、第一隔板；111、第一蒸汽出口；112、第二冷凝液出口；120、第二隔板；121、第一冷凝液出口；131、废水原液进口；132、废水原液出口；133、循环液进口；134、循环液出口；135、闪蒸蒸汽进口；136、不凝气出口；137、第二蒸汽出口；138、蒸馏液出口；140、视镜；200、冷凝区；210、冷凝装置；211、第二总进液管；212、第二总出液管；213、第二热交换管；220、第二蒸汽空间；300、加热区；310、加热装置；311、第一总进液管；312、第一总出液管；313、第一热交换管；320、第一蒸汽空间；400、蒸汽发生区；410、蒸汽发生装置；411、加热器。
具体实施方式
21.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明
的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
22.在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
23.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
24.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
25.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
26.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
27.参阅图1，本发明的一实施例提供的换热冷凝与循环蒸汽自发设备，包括壳体100与设置在壳体100内部的加热装置310、冷凝装置210和蒸汽发生装置410。其中，冷凝装置210可以接收第一蒸汽与废水原液，并使二者交换热量，以对废水原液升温的同时获得第一冷凝液。加热装置310用于接收闪蒸蒸汽与废水原液蒸发后形成的循环液，并使二者交换热量，以使循环液升温的同时获得第二冷凝液与第一蒸汽；蒸汽发生装置410用于加热第一冷凝液与第二冷凝液，以使二者形成第二蒸汽的同时获得蒸馏水。
28.在对废水原液进行处理的过程中，可以先将废水原液进行预处理。将废水原液通入冷凝装置210后，冷凝装置210将高温的第一蒸汽的热量与废水原液进行交换，使得废水原液升温，便于废水原液后续蒸发。在后续的蒸发设备中，废水原液蒸发后得到循环液和高温的闪蒸蒸汽。蒸发设备可以选用mvr蒸发设备或mer蒸发设备等。
29.其中，闪蒸蒸汽可以通入加热装置310，便于加热装置310对循环液进行热交换。闪蒸蒸汽热交换后，形成温度略低的第一蒸汽以及部分第二冷凝液。第一蒸汽可以通入冷凝
装置210，以进行热交换，利用热量。第一蒸汽通过冷凝装置210热交换后，其中的水蒸气部分冷却形成第一冷凝液，第一蒸汽中的不凝气，即无法凝结成固态的其他，可以通过冷凝装置210排出换热冷凝与循环蒸汽自发设备。而第一冷凝液与第二冷凝液可以进入蒸汽发生装置410进行加热，以获得第二蒸汽。第二蒸汽可以排出换热冷凝与循环蒸汽自发设备，以便于后续使用。此外，部分第二蒸汽在蒸汽发生装置410内冷凝形成蒸馏水，蒸馏水可以排出换热冷凝与循环蒸汽自发设备并加以回收。
30.通过上述换热冷凝与循环蒸汽自发设备，在对需要蒸发处理的废水来说，无需设置较多的管道，减少了管道运输过程中的热量流失。此外，闪蒸蒸汽的热量可以较好地被利用，有效降低了体系中的热量损耗，更加绿色环保。
31.具体的，在一些实施例中，壳体100的内部空间可以沿竖直方向由上至下依次分为加热区300、冷凝区200与蒸汽发生区400。加热区300设置有加热装置310。冷凝区200设置有冷凝装置210。蒸汽发生区400设置有蒸汽发生装置410。
32.其中，加热区300与冷凝区200可以通过第一隔板110隔开。冷凝区200与蒸汽发生区400可以通过第二隔板120隔开。也就是说，壳体100的内壁与第一隔板110围设形成加热区300。壳体100的内壁、第一隔板110与第二隔板120围设形成冷凝区200。剩余的壳体100内的空间则为蒸汽发生区400。在一些实施例中，壳体100与第一隔板110固定连接，比如可以为焊接。壳体100与第二隔板120也为固定连接，比如可以为焊接。
33.此外，壳体100开设有废水原液进口131、废水原液出口132、循环液进口133、循环液出口134、闪蒸蒸汽进口135、不凝气出口136、第二蒸汽出口137以及蒸馏液出口138。第一隔板110开设有第一蒸汽出口111和第二冷凝液出口112。第二隔板120开设有第一冷凝液出口121。
34.其中，废水原液进口131、废水原液出口132与不凝气出口136与冷凝区200连通。循环液进口133、循环液出口134与闪蒸蒸汽进口135与加热区300连通。第二蒸汽出口137与蒸馏液出口138与蒸汽发生区400连通。
35.在图示实施例中，壳体100的顶部开设有闪蒸蒸汽进口135，壳体100上部相对的两端分别设置有循环液进口133和循环液出口134。壳体100上具有循环液进口133的一侧，设置有废水原液进口131、废水原液出口132与不凝气出口136。壳体100上具有循环液出口134的一侧，设置有第二蒸汽出口137以及蒸馏液出口138。
36.在一些实施例中，加热装置310包括第二热交换管组。加热区300除了第二交换管组所在的空间外，均为供闪蒸蒸汽通过的第二蒸汽空间220。也就是说，第二热交换管组的外壁可以与闪蒸蒸汽抵触，以使闪蒸蒸汽和第二热交换管组内的循环液进行热交换。
37.第二热交换管组包括若干第二热交换管213以及分别位于第二热交换管213两端的第二总进液管211与第二总出液管212。这里需要说明的是，第二热交换管213的两端，指的是第二热交换管213的进液端与出液端。
38.其中，第二热交换管213间隔设置，其可以为平行间隔设置，也可以为其他的设置方式。此外，第二热交换管213可以为直管，也可以为具有多个回折段的类s形管。第二热交换管213的一端同时与第二总进液管211连通，第二热交换管213的另一端同时与第二总出液管212连通。第二总进液管211远离第二热交换管213的一端与循环液进口133连通。第二总出液管212远离第二热交换管213的一端与循环液出口134连通。
39.在其中一些实施例中，第二热交换管213为具有多个回折段的类s形管，且第二总进液管211与第二总出液管212分别设置在壳体100的相对的两个侧壁上。闪蒸蒸汽进口135与第一蒸汽出口111设置在与第二热交换管213的直线段的轴线垂直的方向。
40.在加热区300中，循环液由第二总进液管211进入各第二热交换管213，以与闪蒸蒸汽进行热交换以加热。循环液在各第二热交换管213内的流速可以为1.5m/s～3.0m/s，采用上述流速可以减少结垢在第二热交换管213的管内表面附着，影响换热效率。在调节流速过程中，可以通过调整外接强制循环泵的流速进行条件。循环液加热完成后汇集至第二总出液管212并流出加热区300。
41.在加热区300中，闪蒸蒸汽则是由闪蒸蒸汽进口135进入加热区300，并与各第二热交换管213的外表面接触，以进行热交换，以获得较低温度的第一蒸汽以及第二冷凝液。第二冷凝液可在重力作用下，由第二冷凝液出口112流出加热区300。而第一蒸汽则通过第一蒸汽出口111进入冷凝区200。
42.在一些实施例中，冷凝装置210包括第一热交换管313组。冷凝区200除了第一热交换管组所在的空间外，均为供第一蒸汽通过的第一蒸汽空间320。也就是说，第一热交换管313组的外壁可以与第一蒸汽抵触，以使第一蒸汽和第一热交换管313组内的废水原液进行热交换。
43.第一热交换管313组包括若干第一热交换管313以及分别位于第一热交换管313两端的第一总进液管311与第一总出液管312。这里需要说明的是，第一热交换管313的两端，指的是第一热交换管313的进液端与出液端。
44.其中，第一热交换管313间隔设置，其可以为平行间隔设置，也可以为其他的设置方式。此外，第一热交换管313可以为直管，也可以为具有多个回折段的类s形管。第一热交换管313的一端同时与第一总进液管311连通，第一热交换管313的另一端同时与第一总出液管312连通。第一总进液管311远离第一热交换管313的一端与废水原液进口131连通。第一总出液管312远离第一热交换管313的一端与废水原液出口132连通。
45.在其中一些实施例中，第一热交换管313为具有多个回折段的类s形管，且第一总进液管311与第一总出液管312设置在壳体100的同一侧壁上。不凝气出口136也设置在该侧壁上，且不凝气出口136高于第一总进液管311与第一总出液管312。
46.由于闪蒸蒸汽中除了可冷凝形成液体水的水蒸气外，还具有一些不可冷凝为冷凝液的不凝气。因此，闪蒸蒸汽中的不凝气在加热区300进行热交换后，随第一蒸汽进入冷凝装置210。而在冷凝装置210中，第一蒸汽中的水蒸气在热交换后形成了第二冷凝液，并由重力的作用下由第二冷凝液出口112流至蒸汽发生区400。而不凝气相对第二冷凝液则上浮，并由不凝气出口136排出。
47.此外，需要注意的是，第二冷凝液出口112可以位于第一冷凝液出口121的正上方，以使第二冷凝液出口112与第一冷凝液出口121之间形成冷凝液汇流通道。即第一冷凝液与第二冷凝液可以汇流后，由第一冷凝液出口121流至蒸汽发生区400。在其他实施方式中，第一冷凝液出口121与第二冷凝液出口112可以不连通。在该情况下，第一冷凝液出口121和第二冷凝液出口112均与蒸汽发生区400连通。
48.在本发明中，由于第一蒸汽内的水蒸气占比较少，且不凝气的量也较少。因此，加热区300的总体积较冷凝区200的总体积，且加热区300的换热面积较冷凝区200的换热面积
大。第二热交换管组的供循环液容纳的空间的体积大于第一热交换管313组的供废水原液容纳的空间的体积，且第二热交换管组的管壁的表面积大于第一热交换管313组的管壁的表面积。
49.上述设置可以使得加热区300与冷凝区200进行适当的热交换，使得热交换后的各物质的温度与形态均较为适宜。比如，在一些实施例中，冷凝区200与加热区300的换热面积的比值可以为1：100，以使第一蒸汽的温度足以对废水原液进行热交换。在一些实施例中，冷凝区200的沿竖直方向上的高度较加热区300的高度小，冷凝区200沿第一热交换管313的直线段的长度方向上的长度较加热区300的长度小。
50.在一些实施例中，第一蒸汽空间320的体积与第一热交换管313组内供废水原液容纳的空间的体积的比值为0.5
‑
1。比如可以为0.5、0.6、0.7、0.8、0.9或1.0。第二蒸汽空间220的体积与第二热交换管组内供所述循环液容纳的空间的体积的比值为1
‑
1.5，比如可以为1.0、1.1、1.2、1.3、1.4或1.5。
51.在一些实施例中，第一热交换管313的管径可以选取12
‑
16mm，比如12mm、13mm。14mm、15mm或16mm。第二热交换管213的管径较第一热交换管313的管径大，比如可以选取20
‑
30mm，比如22mm、24mm、25mm、26mm、28mm或30mm。
52.在一些实施例中，蒸汽发生装置410可以包括加热器411，加热器411可以对第一冷凝液与第二冷凝液进行加热，以使其形成水蒸气，并排出蒸汽发生区400。
53.由于冷凝区200的长度较加热区300的长度小，即第一隔板110的长度较第二隔板120的长度大。因此，第一隔板110凸出第二隔板120的部分、第二隔板120与壳体100的内壁形成蒸汽发生区400。
54.加热器411可以选用电加热器，也可以选用其他能源的加热器。加热器411的数量可以为一个，且设置在蒸汽发生区400的中部。加热器411的数量也可以为两个以上，且加热器411间隔阵列排布。在其中一些实施例中，相邻两个加热器411的距离均相同。
55.在一些实施例中，蒸汽发生装置410还设置有电动调节阀(图中未示出)与蒸馏水泵(图中未示出)。电动调节阀用于启闭加热器411，蒸馏水泵用于抽取蒸馏水。蒸汽发生区400具有最高水位线与最低水位线。当蒸汽发生区400内实际蒸馏水高于最高水位线，则蒸馏水泵开启，将蒸馏水抽出蒸汽发生区400。当蒸汽发生区400内实际蒸馏水低于最高水位线，则电动调节阀关闭加热器411。
56.在一些实施例中，壳体100还设置有视镜140。视镜140位于蒸汽发生区400的侧壁上。工作人员可以通过视镜140观察蒸汽发生区400内的蒸馏水的水位。视镜140可以选用直径为100mm
‑
200mm，比如可以为100mm、120mm、150mm、160mm、180mm或200mm。
57.在其中一些实施例中，最高水位线位于视镜140中心线以上，最低水位线位于加热器411上方约10cm。壳体100上第二蒸汽出口137位于远离加热器411的一侧。在一些实施方式中，第二蒸汽出口137位于最高水位线20cm以上。蒸馏液出口138可以位于壳体100的底部或位于壳体100的具有第二蒸汽出口137的侧壁。当蒸馏液出口138位于壳体100的具有第二蒸汽出口137的侧壁时，蒸馏液出口138不高于壳体100底部15cm。
58.本发明中，各物料的流向如下：
59.废水原液：由废水原液进口131进入冷凝区200的第一总进液管311，并进入各第一热交换管313中进行热交换。热交换完成后，汇聚至第一总出液管312并排出换热冷凝与循
环蒸汽自发设备。加热后的废水原液可以进入蒸发设备内进行蒸发，以获得循环液和闪蒸蒸汽。循环液由第二总进液管211进入加热区300，并进入各第二热交换管213中进行热交换。热交换完成后，汇聚至第二总出液管212并排出换热冷凝与循环蒸汽自发设备，以进行再次蒸发循环，或排出体系。
60.闪蒸蒸汽：在蒸发装置内对废水原液蒸发获得。通过闪蒸蒸汽进口135进入加热区300，并进行热交换。热交换完成后，闪蒸蒸汽中的大量水蒸气冷凝形成第二冷凝水，并通过第二冷凝液出口112排出加热区300。而闪蒸蒸汽中剩余的部分水蒸气与不凝气形成第一蒸汽，由第一蒸汽出口111进入冷凝装置210，以对新的废水原液进行热交换。不凝气由不凝气出口136排出换热冷凝与循环蒸汽自发设备。水蒸气则冷凝形成第一冷凝液，并与第二冷凝液汇集后由第一冷凝液出口121流至蒸汽发生区400。
61.冷凝液：第一冷凝液与第二冷凝液汇聚后形成蒸馏水，在蒸汽发生区400的加热器411的加热作用下，形成水蒸气，并由第二蒸汽出口137排出。此外蒸馏水也可以通过蒸馏液出口138排出换热冷凝与循环蒸汽自发设备。
62.上述换热冷凝与循环蒸汽自发设备对热量回收能力较强，热量损耗少。且装置较为便捷，管线简单，无需安装u形弯管进行密封，易拆装移动，成本较低。在实际废水处理过程中，具有较好的市场竞争力。
63.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
64.以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。