一种高浓度原切削液蒸发浓缩设备及其浓缩方法与流程

本发明涉及原切削液废液处理工艺、设备等领域，具体为一种高浓度原切削液蒸发浓缩设备及其浓缩方法。

背景技术：

在各类机械零部件的加工制作过程中，会添加大量的原切削液来保证切削设备的正常运行、冷却、润滑、清洗等功能。机械设备的不同导致了原切削液种类的千差万别，原切削液根据用途不同分为乳化原切削液、合成原切削液、半合成原切削液等。但各类原切削液中都含有大量油脂、树脂、活性剂、金属离子和悬浮物等污染成分。切削废液作为一种高浓度难降解有毒有害废液，不经处理或处理不达标排放至水体后，在大自然生物链的作用下，会对水生动植物产生毁灭性伤害。切削废液聚集到一定浓度，会产生恶臭和大量的vocs，通过呼吸道、皮肤等进入人体后，影响人体的正常呼吸功能和神经功能。国内外处理工厂切削废液主要用药剂电解、化学破乳、吸附、超滤(或反渗透)等处理工艺，这类工艺不仅增加了切削废液的处理成本，而且切削废料的回收利用率偏低。国内外现有切削废液处理工艺存在着以下缺点：1)电解药剂投加量大，电极材料消耗过快，电解过程中会产生一定的泡沫浮渣，阻塞管路，需二次清洁与后续处理，且高浓度的切削废液难以完全电解；2)破乳药剂种类多、量大，破乳设备占地面积大，多级破乳难度大，污泥产生量多，二次污染严重；3)吸附难度大，吸附剂再生困难，高浓度切削废液难以有效分离。

技术实现要素：

本发明的目的是：提供一种高浓度原切削液蒸发浓缩设备，以解决现有技术中原切削液处理困难的问题。

实现上述目的的技术方案是：一种高浓度原切削液蒸发浓缩设备，包括蒸发设备；冷凝水循环系统，通过管路装配于所述蒸发设备，所述冷凝水循环系统用于存放所述蒸发设备蒸发后的冷凝水以及循环的收集所述蒸发设备的余热；原废液槽，通过管路连通于所述蒸发设备以及冷凝水循环系统，所述原废液槽用于为所述蒸发设备提供原废液，所述冷凝水循环系统的冷凝水为所述原废液槽提供加热热量；浓缩物储存槽，通过管路连通于所述蒸发设备，所述浓缩物储存槽用于接收所述蒸发设备蒸发后的浓缩物；控制系统，用于控制所述蒸发设备、冷凝水循环系统、原废液槽的运行。

在本发明一较佳的实施例中，所述蒸发设备包括蒸发罐，内置有喷嘴；通过管路连通于所述原废液槽；第一热盘管，位于所述喷嘴下方；辅助电加热装置，装配于所述蒸发罐的第一热盘管，并位于所述蒸发罐的外部，所述辅助电加热装置用于为所述蒸发罐提供热量；空压机热回收装置，装配于所述蒸发罐的第一热盘管，并位于所述蒸发罐的外部，所述空压机热回收装置用于收集空压机余热。

在本发明一较佳的实施例中，所述蒸发罐内部为圆柱形罐体，所述蒸发罐外部包覆有保温材料。

在本发明一较佳的实施例中，所述蒸发罐还配置有压力传感器，用于检测所述蒸发罐内的气压；温度传感器，用于检测所述蒸发罐内的温度。

在本发明一较佳的实施例中，所述原废液槽配置有第二热盘管，设于所述原废液槽的内部，所述第二热盘管的端口通过管路连通于所述冷凝水循环系统；循环泵浦，连通于所述原废液槽与所述蒸发罐之间；所述循环泵浦设有3个端口，其中一端口通过管路连通于所述原废液槽，另一端口通过管路连通于所述蒸发罐下端的输出口，其中，所述浓缩物储存槽与原废液槽具有一共用管路，通过该共用管路连通于所述蒸发罐；所述循环泵浦的最后一端口连接于该共用管路上；第二液位计，用于检测所述原废液槽内的液位；所述控制系统根据所述第二液位计的检测数据控制所述循环泵浦的启停。

在本发明一较佳的实施例中，所述冷凝水循环系统包括冷凝水槽，其上端通过管路连通于蒸发罐和原废液槽，所述冷凝水槽分别接收来自于蒸发罐和所述第二热盘管的余热；冷凝水循环泵，一端通过管路连通至所述冷凝水槽下部，另一端通过管路连接至所述第二热盘管；水封式循环泵，其进口端通过管路连通至所述蒸发罐上部，其出口端通过管路连接至所述冷凝水槽的下部；第三液位计，用于检测所述冷凝水槽的液位。

本发明的第二目的在于：提供一种高浓度原切削液蒸发浓缩设备的浓缩方法。

实现上述目的的技术方案是：一种高浓度原切削液蒸发浓缩设备的浓缩方法，包括以下步骤：步骤s1)将原废液槽中的原切削液输送至所述蒸发设备；步骤s2)将所述原切削液以均匀雾状水滴分布在所述蒸发设备中；步骤s3)加热所述蒸发设备，使均匀雾状水滴的原切削液中的液体与颗粒杂质快速分离，在所述蒸发设备的底部形成原切削液浓缩物。

在本发明一较佳的实施例中，所述步骤s3)包括在蒸发过程中，在所述蒸发设备的蒸发罐内形成负压，以降低所述蒸发罐内的原切削液所需蒸发温度，同时把蒸发罐内的余热通过循环水循环到冷凝水槽中；以及在蒸发过程结束后，将蒸发罐中的浓缩物排至浓缩物储存槽。

在本发明一较佳的实施例中，所述步骤s3)包括在所述蒸发罐内形成负压，使原切削液沸点由90℃～95℃下降到60℃～70℃。

在本发明一较佳的实施例中，所述步骤s3)包括利用空压机回收装置对机床厂产生的多余热量进行回收利用，利用空压机的热油温度，提供所述蒸发设备所需热量，所述辅助电加热装置开启条件为：在无空压机及空压机热源不足。

本发明的优点是：本发明的高浓度原切削液蒸发浓缩设备及其方法，能够使高浓度的切削废液在高温加热状态下快速挥发，分离出切削废料成为浓缩物，挥发出来的切削液快速冷凝。相比较现有技术具有以下关键优势：1)不投加任何药剂，浮渣与污泥产生量少，工艺简单易操作，自动化程度较高；2)高浓度切削液在高温加热的状态下实现了快速蒸发浓缩，浓缩物较少，处理效率高；3)高效回收利用了空压机热油温度和冷凝水余热，降低了处理成本和所需能耗。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步解释。

图1是本发明实施例的高浓度原切削液蒸发浓缩设备结构示意图。

图2是图1中蒸发设备部分结构放大示意图。

其中，

1蒸发设备；3原废液槽；

4浓缩物储存槽；5阀门；

12蒸发罐；13第一热盘管；

14喷嘴；

16压力传感器；17温度传感器；

21冷凝水循环泵；22冷凝水槽；

23水封式循环泵；24第三液位计；

31第二热盘管；32循环泵浦；

33第二液位计；41第一液位计。

具体实施方式

以下实施例的说明是参考附加的图式，用以例示本发明可用以实施的特定实施例。本发明所提到的方向用语，例如「上」、「下」、「前」、「后」、「左」、「右」、「顶」、「底」等，仅是参考附加图式的方向。因此，使用的方向用语是用以说明及理解本发明，而非用以限制本发明。

本发明采用的蒸发罐12为长方体，其尺寸为长×宽×高：800mm×800mm×1400mm，该蒸发罐12的内部垂直设置有圆柱形罐体，其尺寸为高度(h)＝1300mm，直径(d)＝625mm。所述蒸发罐12的外部包覆有保温材料，该保温材料可以是聚苯保温材料或者聚乙烯保温材料，当然也可以是其他材料制成的保温材料，对此，本发明的实施例不作具体限制，本发明的实施例中，所述原废液槽3容积为200l，材质为不锈钢材料，其型号为sus304。

实施例1

一种高浓度原切削液蒸发浓缩设备，如图1～2所示，主要包括蒸发设备1、冷凝水循环系统、原废液槽3、浓缩物储存槽4以及控制系统。

本实施例中，所述蒸发设备1通过管路装配于所述蒸发设备1，所述冷凝水循环系统用于存放所述蒸发设备1蒸发后的冷凝水以及循环的收集所述蒸发设备1的余热；所述原废液槽3通过管路连通于所述蒸发设备1以及冷凝水循环系统，所述原废液槽3用于为所述蒸发设备1提供原废液，所述冷凝水循环系统的冷凝水为所述原废液槽3提供加热热量；所述浓缩物储存槽4通过管路连通于所述蒸发设备1，所述浓缩物储存槽4用于接收所述蒸发设备1蒸发后的浓缩物；所述控制系统用于控制所述蒸发设备1、冷凝水循环系统、原废液槽3的运行。

具体的，所述蒸发设备1内置有空压机热回收装置、辅助电加热装置、蒸发罐12；其中所述蒸发罐12内设置有第一热盘管13、喷嘴14、压力传感器16和温度传感器17。所述空压机热回收装置和辅助电加热装置安装在蒸发罐12外部并与所述第一热盘管13相互组装，所述空压机热回收装置和辅助电加热装置为蒸发罐12提供能量需求。所述喷嘴14通过管路连通于所述原废液槽3，所述喷嘴14的尺寸、数量根据蒸发罐12的容积和尺寸确定，其射程、流量和工作压力根据所输送的原切削液管道确定。所述第一热盘管13位于所述喷嘴14下方。压力传感器16用于检测所述蒸发罐12内的气压；所述温度传感器17用于检测所述蒸发罐12内的温度；所述空压机热回收装置为原机床工厂自配；辅助电加热装置为后续增设，增设位置根据蒸发罐12位置而定。

所述冷凝水循环系统包括冷凝水循环泵21、冷凝水槽22、水封式循环泵23以及第三液位计24。所述冷凝水槽22用来存放蒸发后的冷凝水，所述冷凝水槽22上端分别接收来自于蒸发罐12和原废液槽3中的热盘管的余热，在冷凝水循环泵21的作用下形成循环。所述冷凝水循环泵21进水一端通过管路和阀门5连接至冷凝水槽22下部，另一端通过管路和阀门5连接至原废液槽3里的热盘管，对原废液进行预热。所述水封式循环泵23进口一端通过管路和和阀门5与蒸发罐12上部相连，出口端通过管路和阀门5连接在冷凝水槽22的下部。所述第三液位计24用于检测所述冷凝水槽的液位。

所述原废液槽3配置有第二热盘管31、循环泵浦32、第二液位计33。所述第二热盘管31设于所述原废液槽3的内部，所述第二热盘管31的端口通过管路连通于所述冷凝水循环系统；所述循环泵浦32连通于所述原废液槽3与所述蒸发罐12之间；所述循环泵浦32设有3个端口，其中一端口通过管路连通于所述原废液槽3，另一端口通过管路连通于所述蒸发罐12下端的输出口，其中，所述浓缩物储存槽4与原废液槽3具有一共用管路，通过该共用管路连通于所述蒸发罐12；所述循环泵浦32的最后一端口连接于该共用管路上；第二液位计33，用于检测所述原废液槽3内的液位；所述控制系统根据所述第二液位计33的检测数据控制所述循环泵浦32的启停。所述原废液槽3、第二热盘管31和冷凝水循环泵21构成原废液槽3的冷凝水加热装置，所述原废液槽3内装有第二液位计33来控制液位高低和泵浦的启停。所述循环泵浦32设有三个端口，右端口通过管路和阀门5与原废液槽3下部连接，左端口通过管路和阀门5与蒸发罐12底部输出口相连，上端口通过共用管路和阀门5分别接入浓缩物储存槽4和蒸发罐12内的喷嘴14。所述原废液槽3的冷凝水加热装置利用所述冷凝水槽22中的冷凝水余热，对原废液槽3中的原切削液进行预热，充分利用多余的热能。所述浓缩物储存槽4设有第一液位计41用于检测所述浓缩物储存槽4内的液位。

一种高浓度原切削液蒸发浓缩工艺，采用上述图1装置，可按以下步骤进行。

步骤s1)将原废液槽3中的原切削液输送至所述蒸发设备1。具体的：打开循环泵浦32右端阀门5和上端阀门5，原废液槽3中的20l型号为j31原切削液经过循环泵输送至蒸发设备1。

步骤s2)将所述原切削液以均匀雾状水滴分布在所述蒸发设备1中。具体的，在喷嘴14作用下使原切削液以均匀雾状水滴分布在蒸发罐12中的第一热盘管13上。

步骤s3)加热所述蒸发设备1，使均匀雾状水滴的原切削液中的液体与颗粒杂质快速分离，在所述蒸发设备1的底部形成原切削液浓缩物。原切削液在高温加热的作用下快速分离，其原切削液浓缩物沉淀在反应釜底。在本步骤s3)中，反蒸发过程中，开启水封式循环泵23及阀门5，在蒸发罐12内形成负压，以降低罐体内原切削液所需蒸发沸点，其温度传感器17显示为62℃，同时蒸发罐12内的余热循环到冷凝水槽22，冷凝水槽22内注入冷凝水为140l。同时，在蒸发过程中，开启冷凝水循环泵21和阀门5，余热被回收。蒸发过程持续1h后结束，并开启循环泵浦32左端阀门5和上端阀门5，将蒸发罐12中的浓缩物排至浓缩物储存槽4浓缩物储存槽4内浓缩物体积为2l，冷凝水槽22溶液体积为158l。第一热盘管13加热所需的热源可直接通过空压机回收装置提供，不需开启辅助电加热装置。

所述原切削液蒸发浓缩时回收利用的过程是：空压机回收装置对机床厂产生的多余热量进行回收利用，利用空压机热油温度，提供蒸发设备1能量需求；冷凝水循环泵21将冷凝水的热量输送至原废液槽3内的热盘管来加热原废液，充分利用多余热量，提高进入蒸发罐12内原切削液的温度，降低能耗。

所述循环泵浦32会将原切削液输送至蒸发罐12中，同时在加热蒸发过程中，循环系统内的蒸发物质，保持热能，从而减少热量损失。蒸发过程持续1h后结束，将蒸发罐12中浓缩物被排放至浓缩物储存槽4。

所述切削废液经过循环泵浦32输送至喷嘴14后，形成均匀雾状小水滴，分布在加热盘管上，大大增加蒸发接触面积，提高蒸发效率。

通过水封式循环泵23，使蒸发罐12内形成负压，降低液体蒸发沸点，原切削液蒸发沸点可下降到62℃。冷凝水循环泵21将冷凝水的热量循环至原废液槽3热盘管来加热原废液，充分利用余热，提高进入反蒸发罐12内物料温度。

所述空压机热回收装置利用空压机热油温度，进行回收利用，提供蒸发设备能量需求，本实施例中辅助电加热装置不需开启。

实施例2

一种高浓度原切削液蒸发浓缩方法，采用上述图1装置，可按以下步骤进行。

步骤s1)将原废液槽3中的原切削液输送至所述蒸发设备1。具体的，打开循环泵浦32右端阀门5和上端阀门5，原废液槽3中25l型号为m1010原切削液经过循环泵输送至蒸发设备1。

步骤s2)将所述原切削液以均匀雾状水滴分布在所述蒸发设备1中。具体的，在喷嘴14作用下以均匀雾状水滴分布在蒸发罐12内第一热盘管13上。

步骤s3)加热所述蒸发设备1，使均匀雾状水滴的原切削液中的液体与颗粒杂质快速分离，在所述蒸发设备1的底部形成原切削液浓缩物。具体的，原切削液在高温加热的作用下快速分离，其原切削液浓缩物沉淀在蒸发罐12的底部。在蒸发过程中，开启水封式循环泵23及阀门5，在蒸发罐12内形成负压，以降低罐体内原切削液所需蒸发沸点，其温度传感器17显示为68℃，同时罐体内的余热循环到冷凝水槽22，冷凝水槽22内注入冷凝水为160l。在蒸发过程中，开启冷凝水循环泵21和阀门5，余热被回收。蒸发过程持续1.5h后结束，并开启循环泵浦32左端阀门5和上端阀门5，将蒸发罐12中的浓缩物排至浓缩物储存槽4，此时槽内浓缩物的体积为1.5l，冷凝水槽22溶液体积为183.5l。第二热盘管31加热所需的热源不能全部通过空压机回收装置提供，需开启辅助电加热装置。

所述原切削液蒸发浓缩时回收利用的过程是：空压机回收装置对机床厂产生

的多余热量进行回收利用，利用空压机热油温度，提供蒸发设备1能量需求；冷凝水循环泵21将冷凝水的热量输送至原废液槽3内的热盘管来加热原废液，充分利用产生的多余热量，提高进入蒸发罐12内原切削液的温度，降低能耗。

所述循环泵浦32会将原切削液输送至反应罐中，同时在加热蒸发过程中，循环系统内的蒸发物质，保持热能，从而减少热量损失。蒸发过程持续1.5h后结束，蒸发罐12中浓缩物被排放至浓缩物储存槽4。

所述切削废液经过循环泵浦32输送至喷嘴14后，形成均匀雾状小水滴，分布在加热盘管上，大大增加蒸发接触面积，提高蒸发效率。

通过水封式循环泵23，使蒸发罐12内形成负压，降低液体蒸发沸点，原切削液蒸发沸点可下降到68℃。冷凝水循环泵21将冷凝水的热量循环至原废液槽3热盘管来加热原废液，充分利用余热，提高进入蒸发罐12内物料温度。

所述空压机热回收装置利用空压机热油温度，进行回收利用，提供蒸发设备1能量需求，本实施例中辅助电加热装置需正常开启，提供所需能量。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。