具有自清洁功能并可同时处理两种不同种类废液的蒸发装置的制作方法

本实用新型涉及一种具有自清洁功能并可同时处理两种不同种类废液的蒸发装置。本实用新型的装置中包括有蒸发器和蒸汽压缩机组成的MVR蒸发装置，以及连通二次蒸汽与蒸汽压缩机间的管路、新鲜蒸汽源的管路、蒸馏冷凝水输出管、待处理废液输入管路、经处理后的浓废液排放管路，及输送各种液体的泵和设置于管路上的控制阀。

背景技术：

在我国，水资源的严重不足和短缺是一个客观的现实情况，同时水资源的重复利用和污染治理面临着严峻的考验。虽然随着国家环境治理政策和检查力度的加大，取得了一些可喜的成果，但是，废水外排是一个不得不面临的尴尬现实，公众仍然感到水质污染加剧，环境治理的压力仍然很大，没有根本性的改变。一方面，我国外排的废水成因非常复杂，治理难度较大；另一方面，普遍认为滞后的标准限值过于宽松，外排污染物的种类和成分过于单一，该限制的物质没有纳入到标准之中，而且标准规定的主要污染物排值仅仅考虑了对人体的伤害，很多不能与环境需求相对接，导致排放污水污染环境、恶化水质。当然，国家非常重视关于标准的建设，这就意味着一旦新的标准出台，原先合格排放的污水将不再合格，各个生产企业需要积极进行技术升级，提高污水处理的技术水平。

目前，工业污水处理的主要方法有膜浓缩和蒸发结晶等处理工艺。膜浓缩是一种高效纯化浓缩的技术，它利用有效成分与液体的分子量的不同实现定向的分离，达到浓缩的作用，但是一旦污水中无机盐浓度达到一定的程度后将不能形成有效的渗透压，因此使用的范围很窄，加之投资成本过高，目前不能满足工业需要；蒸发结晶是将污水蒸发形成蒸馏水和浓盐水，浓盐水再经固液分离，不管是采用传统多效的系统还是采用MVR蒸发系统，处理后的水质均非常优良，固废能够集中装袋，处理结果比较彻底，但是，废水中的钙、镁、硅离子含量很高，而且含有大量的碳酸钙等固体悬浮物和过量灰，将会在蒸发器内迅速结垢，因此在设备运转一段时间后需要停机除垢，否则会造成设备无法正常运行。

传统MVR蒸发系统由于其具有操作简单、占地空间小，节能效果好等诸多有点得到了广泛的应用，但是它是一个独立的单元，工艺性能比较差，一套MVR蒸发系统只能处理一种介质。然而一些企业产生的污水种类很多，而且每一种污水水量均不是很大，如果对每一种污水都需要配套不同的蒸发系统，分类处理，这样的运行方式所产生的投资和管理费用让企业不堪重负。

生产企业中还较为普遍地存在着这样的问题：其生产中产生的一种废液数量较大，而另一种废液的排放量相对前一种废液要小。

现有技术解决以上问题的方法是采用不同的两套废液处理设置分别进行处理之。

技术实现要素：

本实用新型提供了一套可解决现有技术不足，克服了这些现有技术的不足，同时，大大降级了设备的运行成本，使得节能降耗措施能够得以顺利实现的技术方案，即一种具有自清洁功能并可同时处理两种不同种类废液的蒸发装置。

本实用新型具有自清洁功能并可同时处理两种不同种类废液的蒸发装置，包括蒸发器和蒸汽压缩机，以及连通二次蒸汽与蒸汽压缩机间的管路、连通新鲜蒸汽源的管路、蒸馏冷凝水输出管、待处理废液输入管路、经处理后的浓废液排放管路，及输送各种液体的泵和设置于管路上的控制阀，装置中并联分列设置有两组蒸发器，其中：

1）第一组蒸发器中由串联设置的A与B两个蒸发器构成，A与B两个蒸发器的被蒸发液体输出端与被蒸发液体输入端间分别设置有其上带有循环泵的连通管路， A蒸发器的循环泵上游与用于引入待处理废液Ⅰ的进料管连通，A蒸发器的循环泵下游与B蒸发器的循环泵上游间用其上带有B蒸发器进料控制阀的管路连通，B蒸发器的被蒸发液体输出端与被蒸发液体输入端间的连通管路位于循环泵下游处用三通连通其上带有出料控制阀的蒸发浓液出料管；

2）第二组蒸发器为：在一个蒸发器的腔体内沿腔体的纵方向设置一个隔板，其中隔板的一端与蒸发器下封头接触，隔板的另一端设置于分配器之上且与分配器的上缘平齐，如此通过隔板将分配器和整个的蒸发腔体分为d和e两个部分，蒸发器下封头位于蒸发d腔体和e腔体处分别设置有两个蒸发液体输出端口，蒸发器位于分配器之上分别设置两个可向d腔体和e腔体输入液体的输入端口，相应部分的输出端口与输入端口间分别用d和e两个管路连通, 且d管路和e管路上分别设置有d腔循环泵和e腔循环泵，d腔循环泵上游和e腔循环泵的上游分别连通其上设置有d切换阀和e切换阀的用于输入待处理废液Ⅱ的进液管；

上述各蒸发器的二次蒸汽管输出管与一个蒸汽压缩机的输入管连通，各蒸发器的蒸汽输入管与蒸汽压缩机的蒸汽输出管以及连通新鲜蒸汽源的管路联通。

优选地，本实用新型的自清洁功能并可同时处理两种不同种类废液的蒸发装置中设置有表面冷凝器设置有表面冷凝器，待处理废液Ⅰ经表面冷凝器处理后分别送入第一组的各蒸发器，表面冷凝器的不凝气入口端分别与两组蒸发器的不凝气出口端连通。

本实用新型工作时，其蒸发器中会有部分蒸汽、不凝性气体和空气的混合物逸出，因为不凝性气体和空气都是热的不良导体，在加热器内聚集后将阻碍蒸发、降低换热效率。因此本实用新型中设置了表面冷凝器，利用蒸发器中溢出的部分蒸汽、不凝性气体和空气的混合物在表面冷凝器中与待处理废液进行间接换热，其蒸汽被冷凝，形成冷凝水排出，而不凝性气体和空气混合物则向大气排放，利用待处理废液作为表面冷凝器的冷却介质，进一步节省能耗，本实用新型的这一结构依靠冷却快速形成压力梯度使混合气体的排放更为容易，解决了现有技术从蒸发器中逸出蒸汽、不凝性气体和空气的混合物直排时因系统压差不够造成直接的困难。通过表面冷凝器后就将蒸发器中的不凝性气体和空气连续排出，保证了蒸发系统的高效，平稳和持续运行，并进一步节省了能耗。

优选地，本实用新型的自清洁功能并可同时处理两种不同种类废液的蒸发装置中,送入表面冷凝器的待处理废液Ⅰ先通过预热器进行预热处理，所述的预热器利用烟道余热加热。

本实用新型使用一台蒸汽压缩机，将至少两组分列布置的蒸发器所产生的二次蒸汽进行升温加压后又返回输送给每一台蒸发器组作为热源使用，使本实用新型的热利用更为充分。

本实用新型在作业时通过两组蒸发器分别处理的两种不同的废液。其中一组蒸发器由两个相互串联的蒸发器构成，以处理排放量相对较大的废液，而另一组由是通过在蒸发器的腔体内沿腔体的纵方向设置一个隔板，使其蒸发腔室被分割为两个腔室，以处理排放量相对较小的另一种废液。在作业时一组串联的两个蒸发器中，一个蒸发器内的液体浓度较低，在循环泵作用下低浓度的液体对容器壁上已经附着的固体物有一定溶解清洗的作用，同时在循环泵作用下其冲刷清洗作用更为明显，起到自清洁作用，同时另一个蒸发器内的废液浓度相对较高，直至被处理的该蒸发器内的液体浓度接近或等于饱和浓度时，变换两个蒸发器的工作方式，即将原处理饱和液体的蒸发器内的浓缩废液排出，而被引入新鲜的废液进行循环蒸发处理，而另一个蒸发器内的废液则继续被浓缩起到饱和浓度；同时用隔板分隔为两个蒸发腔室的一组蒸发器中也起到如前述的工作机制，即一个腔室内处理液体浓度较高的废液，另一腔室则同时处理浓度相对较低的废液，同样在循环泵的作用下低浓度废液对腔室壁起到冲刷清洗的作用，在工作一定时间后变换两个蒸发腔室的工作方式，即将原处理高浓度液体的蒸发腔室内的浓缩废液排出，而被引入新鲜的废液进行循环蒸发处理，而另一个蒸发器内的废液则继续被浓缩起到饱和浓度。通过这样的周期性变换便蒸发器和蒸发腔体内壁被清洗，以延长蒸发器的工作时间。

通常在工业生产中广泛使用锅炉来产生蒸汽以满足工艺需要，燃料燃烧后外排的烟道气仍然具有相当高的温度，目前将锅炉烟气经脱硫处理后直排大气，这部分热能没有得到有效利用。本实用新型设置烟气余热回用装置，配置烟气换热器，将烟道气收集汇总后送入到烟气换热器中，余热烟气对蒸发系统形成的部分冷凝水进行间接传热，部分冷凝水被加热汽化变成蒸汽，换热后的烟气回排放系统高空外排，蒸汽进入到蒸汽预热器中将废液加热升温，即为最初处理提供条件，也可充分回收利用资源。

本实用新型具有高效、能充分利用余热、可具备自清洁作用的优点。

其中串联的蒸发器工作时废液首先进入到其中一台蒸发器，进行初步蒸发后浓度有所上升，之后出液至另一台蒸发器，这样废液在不同的蒸发器内逐级蒸发浓缩，类似于传统多效蒸发的工艺。利用废液在低浓度时沸点升高较小，能够形成较大的有效温差大，从而减小换热面积、提高蒸发效率。同时由于首先进液的蒸发器内废液工作的浓度较低，在循环液流动冲刷的自清洗作用下，污垢很难形成。而最后出浓的蒸发器则结结垢倾向明显，结垢对于蒸发的影响比较严重。如果出现了出浓蒸发器结垢影响蒸发的正常运行时，改变进液次序，将出浓蒸发器更换为首先进液的蒸发器，而原先首先进液的蒸发器则更换为出浓蒸发器，这样就实现了功能切换，进行内部在线清洗模式。在蒸发器正常工作运行中依靠自身的物理作用，利用废液在不同环境下的特性来实现设备清洗，克服了传统MVR蒸发单元工作状态单一、换热面积较大、清洗周期较短等应用局限，大大地拓宽了MVR蒸发系统的使用范围，提高了设备的使用效率，降低了设备投资和运行费用。

另一组带有隔板的蒸发器，和前述类似多级蒸发器共用蒸汽压缩机，也可以单独使用一台蒸气压缩机而独立工作；既可以和前述蒸发器再次串联蒸发，也可以单独蒸发其他类型介质。该蒸发器在分配器和壳体下部带有隔板，由两台循环泵供液。废液首先进入到其中一台循环泵的工作区域内，废液浓度被初步提高后进入到另一台循环泵的工作区域，由于和前述内容相同的原因，首先进液的循环泵工作的区域废液的浓度较低，在循环液流动冲刷的自清洗作用下，污垢很难形成。而另一台循环泵工作的区域则结构倾向明显。如果出现了蒸发器结垢影响蒸发的情况时，改变进液次序，将两台循环泵的功能互相置换，这样业就实现了功能切换，进行内部在线清洗模式。

附图说明

附图1为本实用新型的两组蒸发器分列并联布置的可实现蒸发系统自清洁的装置实施例示意图。

附图2为本实用新型实施例中利用烟气余热加热废水的装置连接示意图。

图中：1为低温烟气排放管，2为烟气换热器，3为烟气换热器进水控制阀，4为烟气换热器进水管，5为废液供液管，6为蒸馏冷凝水送水管，7为蒸发浓液出料管，8为高温烟道送气管，9为高温烟道气收集管，10为预热器冷凝水泵，11为烟气换热器蒸汽排出管，12为蒸汽预热器，13为蒸汽预热器冷凝水排放管，14为预热器冷凝水罐，15为表面冷凝器，16为表面冷凝器冷凝水排放管，17为蒸汽预热器出液管，18为表面冷凝器出液管，19为不凝气混合管，20为A蒸发器不凝气出口管， 21为A蒸发器进料控制阀，22为A蒸发器循环泵，23为A蒸发器，24为A蒸发器循环液入口管，25为A蒸发器二次蒸汽出口管，26为A蒸发器蒸汽进口管，27为A蒸发器冷凝水排放管，28为蒸发器冷凝水罐，29为蒸发器冷凝水泵，30为蒸汽压缩机蒸汽入口管，31为蒸汽压缩机，32为蒸汽压缩机蒸汽出口管，33为分气缸，34为B蒸发器不凝气出口管，35为B蒸发器蒸汽进口管，36为B蒸发器冷凝水排放管，37为B蒸发器，38为B蒸发器二次蒸汽出口管，39为B蒸发器进料控制阀，40为B蒸发器循环泵，41为新鲜蒸汽管网，42为B蒸发器出液控制阀门，43为B蒸发器浓液排放管，44为切换阀门1， 45为B蒸发器过料管，46为A蒸发器浓液排放管，47为A蒸发器出液控制阀门，48为切换阀门（2），49为B蒸发器进料管，50为料液管，51为切换阀门（3），52为A蒸发器出料口，53为C蒸发器冷凝水排放管，54为切换阀门（4）,55为蒸发器进料管，56为C蒸发器，57为分配器隔板，58为壳体下隔板，59为C蒸发器循环泵（1）,60为切换阀门（5）,61为C蒸发器进液管，62为切换阀门（6）,63为C蒸发器进料控制阀门，64为C蒸发器循环泵（2）,65为切换阀门（7）,66为C蒸发器出料控制阀门，67为切换阀门（8）,68为C蒸发器出料管，69为C蒸发器蒸汽进口管，70为C蒸发器二次蒸汽出口管。

具体实施方式

本实用新型以下结合实施例及附图解说。

附图1的实施例中，由并联设置有A蒸发器23和B蒸发器37两台蒸发器，A蒸发器23和B蒸发器37的二次蒸汽管25和38与蒸汽压缩机31的进气口30连通。蒸汽压缩机31的排气管32与分气缸33连通。分气缸33分别用管路26和35分别连通A蒸发器23和B蒸发器37，由图可见在管路26和35上还分别设置有阀门，同时分气缸33还连通新鲜蒸汽管41，以满足装置在起始工作时由动力锅炉提供动力蒸汽。A蒸发器23和B蒸发器37的冷凝水出水口分别用冷凝水管27和36连通冷凝水罐28，由图可见在管路27和36上也分别设置有阀门。A蒸发器23与B蒸发器37的被蒸发液体输出端与被蒸发液体输入端分别用其上带有循环泵22和40的管路连通，在循环泵40的上游分别与输入待处理的废液的管路18连通，在循环泵22和40的下游间用出料管52连通A蒸发器23的出料口。在管路52上还设置有出液控制阀42。

发明的最佳实施例中，是在装置中设置有表面冷凝器15，待处理废液经表面冷凝器处理后再分别送入各蒸发器。通过表面冷凝器后就将蒸发器中的不凝性气体和空气连续排出，保证了蒸发系统的高效，平稳和持续运行，并进一步节省了能耗。

为充分利用能源，本实用新型的装置中，送入表面冷凝器15的待处理废液Ⅰ先通过预热器进行预热处理，所述的预热器利用烟道余热加热，再用废液管路17送入冷凝器15，经表面冷凝器15处理后再分别送入A或B蒸发器23或37内，参见附图2。

本实用新型用于处理废液Ⅱ的C蒸发器56的基本结构与通常的板式蒸发器基本上是相同的，在蒸发器的上封头设置有二次蒸汽出管70，在蒸发器壳体内的板片上方面设置有分配器57，蒸发板片上分别设置有加热蒸汽进口管69和废蒸汽输出管（图中未表示出来）。本实用新型与现有板式换热器不同在于，在蒸发腔体内沿蒸发器的纵向设置一隔板58，其下端与壳体的下封头接触，其上端与分配器的上缘基本上平齐，并通过这个隔板将蒸发腔体分为左边的d独立部分和右边的e独立部分。在d独立部分：位于下封头处设置有被蒸发液体输出端口；壳体上位于分配器的上面开设有被蒸发液体输入端口，这两个端口用一根其上设置有d部分循环泵12的管路连通。同理，在e独立部分：位于下封头处设置有被蒸发液体输出端口；壳体上位于分配器的上面开设有被蒸发液体输入端口，这两个端口用一根其上设置有e部分循环泵59的管路连通。在循环泵64和59的上游分别用三通连接其上带有切换阀67和60的进料管。在循环泵64和59的下游分别用三通连接其上带有出料阀65和62的出料管。在出料管68上和蒸发器进液管61上还分别设置有出料总控制阀门66和进料总控制阀门63，参见附图2。

本实施例的工作过程如下：本例将来自于不同排烟道废气从高温烟道送气管8汇总到高温烟道气收集管9后进入到烟气换热器2内，同时经烟气换热器进水管4向烟气换热器2内送入清水，本实施例向烟气换热器供应的清水来自于蒸发产生的冷凝水，具有一定的温度和热焓。在烟气换热器2内，清水和高温烟气充分换热，清水被汽化形成蒸汽后由烟气换热器蒸汽排出管11排出，进入到蒸汽预热器12内。通过烟气换热器进水控制阀3控制进入烟气换热器2内的清水量，从而保证了蒸汽的稳定排出。换热后的烟气由低温烟气排放管1送回烟气排放系统外排。

废液经废液供液管5进入到蒸汽预热器12内，和烟气产生的蒸汽发生热交换，废液被初步加热，烟气所产生的蒸汽被冷凝，形成冷凝水后经由蒸汽预热器冷凝水排放管13进入到预热器冷凝水罐14暂时储存。

被初步加热后的废液从蒸汽预热器出液管17排出进入到表面冷凝器15中，与来自A蒸发器不凝气出口管20和B蒸发器不凝气出口管34的不凝性气体和蒸汽的混合物在不凝气混合管19中汇合，集中进入到表面冷凝器15中发生热交换，蒸汽冷却后形成冷凝水经表面冷凝器冷凝水排放管16进入到预热器冷凝水罐14中，和蒸汽预热器形成的冷凝水混合，用预热器冷凝水泵10送生产回用。废液再次被加热，由表面冷凝器出液管18排出，关闭切换阀门（3） 51，打开切换阀门（4）54，则废液将首先进入到A蒸发器23中。接着关闭切换阀门（1） 44，打开切换阀门（2）48，继而废液通过B蒸发器进料控制阀39进入到B蒸发器37中。

将另一种废液Ⅱ通过C蒸发器进液管61输送，关闭切换阀门（7） 65，打开切换阀门（6）62，则废液Ⅱ首先进入到C蒸发器循环泵（1）59的工作区域，随着液位升高后继而进入到C蒸发器循环泵（2）64的工作区域。

当废液经过各自的工艺管路进入到A、B、C蒸发器，满足蒸发所需的工作液位后分别启动A蒸发器循环泵22、B蒸发器循环泵40、C蒸发器循环泵（1）59、C蒸发器循环泵（2）64，不同的废液被分别均匀分配到各自的换热元件表面不断循环流动。经新鲜蒸汽管网43向分气缸33中供应蒸汽，蒸汽经由A蒸发器蒸汽进口管26进入到A蒸发器23、B蒸发器蒸汽进口管35进入到B蒸发器37、C蒸发器蒸汽进口管69进入到C蒸发器56的换热元件内，蒸汽和废液充分进行热交换后蒸汽被冷凝，形成冷凝水，分别经由各自的冷凝水排放管排出，进入到蒸发器冷凝水罐28，再经蒸发器冷凝水泵29从蒸馏冷凝水送水管6送走回用，同时向烟气换热器2内不断补充清水。废液Ⅰ在A蒸发器23、B蒸发器37中被不断加热，废液Ⅱ在C蒸发器56中被不断加热，继而到达剧烈的沸腾状态，产生大量的二次蒸汽，经A蒸发器二次蒸汽出口管25、B蒸发器二次蒸汽出口管38和C蒸发器二次蒸汽出口管70汇集到蒸汽压缩机蒸汽入口管30中进入蒸汽压缩机31，采用高压电力驱动电动机旋转，继而带动蒸汽压缩机工作，二次蒸汽被升温加压，并且增加热焓后由蒸汽压缩机蒸汽出口管32送入到分气缸33内代替新鲜蒸汽工作，此后不再需要新鲜蒸汽，蒸汽压缩机31不断循环压缩蒸汽，蒸发持续平稳进行。

随着废液Ⅰ在蒸发器A、B内持续浓缩蒸发，蒸发器A、B内的废液其中一部分被汽化后冷凝，形成冷凝水排走，从而导致蒸发器内的液位下降。此时，B蒸发器进料控制阀39打开，A蒸发器23中的废液进入到B蒸发器37内，同时，A蒸发器进料控制阀打开，废液槽中的废液Ⅰ经由的废液由废液供液管5向A蒸发器23内进料补充液位。随着蒸发的持续进行，废液流动也在持续进行，从而实现废液在不同的蒸发器内逐级蒸发浓缩，类似于传统多效蒸发的工艺。此时A蒸发器23中首先进料，蒸发过程中的浓度较低，在循环液流动冲刷的自清洗作用下，污垢在A蒸发器23中很难形成。而出浓的B蒸发器37则结垢倾向明显。出当出浓B蒸发器结垢影响蒸发的正常运行时，改变进液次序，关闭切换阀门54，打开切换阀门53，则废液将首先进入到B蒸发器37中。接着关闭切换阀门48，打开切换阀门44，继而废液通过A蒸发器进料控制阀21进入到A蒸发器23中，工作模式就切换到了废液首先从B蒸发器37进料，而从A蒸发器23出浓液的工作模式，进行内部在线清洗模式，大大地拓宽了MVR蒸发系统的使用范围，提高了设备的使用效率，降低了设备投资和运行费用。

作为本实用新型的另一种使用方式是C蒸发器56还可以和A、B蒸发器再次进行串联分级。本例中的C蒸发器56和A、B蒸发器共用蒸气压缩机31，单独处理另一种废液Ⅱ，没有和A、B蒸发器形成分级串联。基于上述同样的情况，首先将另一种废液Ⅱ通过C蒸发器56进液管61输送，关闭切换阀门65，打开切换阀门62，则废液Ⅱ首先进入到C蒸发器循环泵59的工作区域，随着液位升高后继而进入到C蒸发器循环泵64的工作区域。同样的道理，随着蒸发的持续进行，废液流动也在持续进行，从而实现废液在同一蒸发器的不同区域内实现逐级蒸发浓缩，类似于传统多效蒸发的工艺。此时C蒸发器循环泵59的工作区域内首先进料，蒸发过程中的浓度较低，在循环液流动冲刷的自清洗作用下，污垢在C蒸发器循环泵59的工作区域内中很难形成。而出浓侧的C蒸发器循环泵64的工作区域则结垢倾向明显。当出浓侧的C蒸发器循环泵64的工作区域结垢影响蒸发的正常运行时，改变进液次序，关闭切换阀门62，打开切换阀门65，则废液Ⅱ首先进入到C蒸发器循环泵64的工作区域，随着液位升高后继而进入到C蒸发器循环泵59的工作区域，同样实现了在线清洗模式，延长了设备的使用周期。