一种低温水蒸馏系统及方法与流程

本发明属于水处理领域，特别涉及一种低温水蒸馏系统及方法。

背景技术：

污水蒸馏、污水浓缩和海水淡化在各工业领域和居民淡水保障中有着不可或缺的价值。

目前的污水蒸馏系统普遍需要用到污水和热水或热气换热器，实际使用中经常因直接高温加热换热器内的污水，使污水中含有的大量无机盐、颗粒物析出结垢后附着在换热器管道上，或催化污水中的化学物质腐蚀换热器，引起换热器堵塞、破坏等结构故障，污垢清理困难、耗资巨大，而且导致系统效率降低或失效，影响系统安全稳定的运行。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种低温水蒸馏系统及方法，以解决现有技术中存在的问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种低温水蒸馏系统，包括蒸发器和循环加热器，蒸发器上部的蒸汽出口通过蒸汽驱动机连接真空冷凝器的放热管道入口；

循环加热器的放热管道出口连接后冷器的放热管道入口，后冷器的放热管道出口连接再冷器的入口，再冷器的出口通过膨胀阀连接真空冷凝器的吸热管道入口，真空冷凝器的吸热管道出口通过热泵压缩机连接循环加热器的放热管道入口；

蒸发器的外侧设有循环水泵；循环水泵的入口连接蒸发器下部水出口，循环水泵的出口连接循环加热器的吸热管道入口，循环加热器的吸热管道出口与蒸发器的顶部水入口连接。

进一步的，蒸汽驱动机和真空冷凝器之间设有回冷器，蒸汽驱动机的出口连接回冷器的放热管道入口，回冷器的放热管道出口连接真空冷凝器的放热管道入口，真空冷凝器的放热管道出口通过冷凝水泵连接回冷器的吸热管道入口。

进一步的，真空冷凝器的放热管道出口分为两路，一路出口通过回水泵连接蒸汽驱动机上的喷液口；另一路出口处设有离心泵。

进一步的，蒸发器的下部水入口处设有原料水泵；原料水泵通过后冷器连接蒸发器的下部水入口，原料水泵的出水口连接后冷器的吸热管道入口，后冷器的吸热管道出口连接蒸发器的下部水入口。

进一步的，蒸汽驱动机为风机或容积式压缩机。

进一步的，再冷器为水冷冷凝器或风冷冷凝器。

进一步的，蒸发器底部设有废水出口，蒸发器底部的废水出口处设有排水泵。

进一步的，热泵循环的工质采用氟利昂制冷剂、空气、氮气中的一种。

进一步的，循环加热器的吸热管道出口通过控制阀连接蒸发器的顶部水入口连接。

一种低温水蒸馏系统的工作方法，蒸发器产生的蒸汽被蒸汽驱动机驱动进入真空冷凝器被冷凝成冷凝水；热泵工质在循环加热器中冷凝释放热量后，在后冷器中进一步降低温度释放热量，后冷器中进一步的冷却后的热泵工质经过再冷器释放多余的热量，通过膨胀阀节流降温降压后，在真空冷凝器内吸热汽化，汽化后的热泵工质经热泵压缩机压缩后，进入循环加热器，形成热泵循环；蒸发器的底部为液相区，循环水泵从蒸发器的底部泵送液态水，经过循环加热器加热后从蒸发器的上部进行喷淋。循环加热器的吸热管道出口和蒸发器的上部入口之间安装控制阀，控制循环加热器的吸热管内的压力。

本发明的有益效果如下：

1、本发明低温水蒸馏系统取消了蒸发器中的高温换热器，解决了蒸发器内换热器结构容易出现故障的问题，提高了设备的可靠性；

2、本发明低温水蒸馏系统的蒸发器底部为液相区，蒸发器外设置循环水泵从蒸发器液相区抽水，经过循环加热器吸热后，进入蒸发器上部，通过喷淋加速水分蒸发；

3、本发明低温水蒸馏系统通过蒸汽驱动机，加速蒸发器中水分的蒸发提高工作效率；

4、本发明低温水蒸馏系统在循环加热器和蒸发器之间安装控制阀，控制循环加热器的吸热管内的压力，解决了循环加热器内的结垢问题；

5、本发明工作方法能够有效地解决现有技术中蒸发器内换热器结构故障的问题，提高了水蒸馏系统的效率，具有很强的实用性。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明低温水蒸馏系统具体实施方式一的结构简图；

图2为本发明低温水蒸馏系统具体实施方式二的结构简图；

图3为本发明低温水蒸馏系统具体实施方式三的结构简图；

图4为本发明低温水蒸馏系统具体实施方式四的结构简图；

其中：1、蒸发器；2、蒸汽驱动机；3、回冷器；4、真空冷凝器；5、冷凝水泵；6、膨胀阀；7、后冷器；8、循环加热器；9、热泵压缩机；10、循环水泵；11、原料水泵；12、排水泵；13、离心泵；14、回水泵；15、再冷器；16、控制阀。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

以下详细说明均是示例性的说明，旨在对本发明提供进一步的详细说明。除非另有指明，本发明所采用的所有技术术语与本申请所属领域的一般技术人员的通常理解的含义相同。本发明所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而并非意图限制根据本发明的示例性实施方式。

一种低温水蒸馏系统，包括蒸发器1和循环加热器8，蒸发器1上部的蒸汽出口通过蒸汽驱动机2连接真空冷凝器4的放热管道入口；循环加热器8的放热管道出口连接后冷器7的放热管道入口，后冷器7的放热管道出口连接再冷器15的入口，再冷器15的出口通过膨胀阀6连接真空冷凝器4的吸热管道入口，真空冷凝器4的吸热管道出口通过热泵压缩机9连接循环加热器8的放热管道入口；蒸发器1的外侧设有循环水泵10；循环水泵10的入口连接蒸发器1下部水出口，循环水泵10的出口连接循环加热器8的吸热管道入口，循环加热器8的吸热管道出口与蒸发器1的顶部水入口连接。

进一步的，蒸汽驱动机2和真空冷凝器4之间设有回冷器3，蒸汽驱动机2的出口连接回冷器3的放热管道入口，回冷器3的放热管道出口连接真空冷凝器4的放热管道入口，真空冷凝器4的放热管道出口通过冷凝水泵5连接回冷器3的吸热管道入口。

进一步的，真空冷凝器4的放热管道出口分为两路，一路出口通过回水泵14连接蒸汽驱动机2上的喷液口；另一路出口处设有离心泵13。

进一步的，蒸发器1的下部水入口处设有原料水泵11；原料水泵11通过后冷器7连接蒸发器1的下部水入口，原料水泵11的出水口连接后冷器7的吸热管道入口，后冷器7的吸热管道出口连接蒸发器1的下部水入口。

进一步的，蒸汽驱动机2为风机或容积式压缩机；再冷器15为风冷冷凝器或水冷冷凝器。

进一步的，蒸发器1底部设有废水出口，蒸发器1底部的废水出口处设有排水泵12。

进一步的，热泵循环的工质采用传统制冷剂、空气、氮气中的一种。进一步的，循环加热器8的吸热管道出口通过控制阀16连接蒸发器1的顶部水入口连接。

一种低温水蒸馏系统的工作方法，蒸发器1产生的蒸汽被蒸汽驱动机2驱动进入真空冷凝器4被冷凝成冷凝水；热泵工质在循环加热器8中冷凝释放热量后，在后冷器7中进一步降低温度释放热量，后冷器7中进一步的冷却后的热泵工质再冷器(15)释放剩余的热量，通过膨胀阀6节流降温降压后，在真空冷凝器4内吸热汽化，汽化后的热泵工质经热泵压缩机9压缩后，进入循环加热器8，形成热泵循环；蒸发器1的底部为液相区，循环水泵10从蒸发器1的底部泵送液态水，经过循环加热器8加热后从蒸发器1的上部进行喷淋；通过向蒸汽驱动机2内喷入冷凝水与水蒸气混合，降低水蒸气温度、冷凝部分水蒸气；循环加热器(8)的吸热管道出口和蒸发器(1)的上部入口之间安装控制阀(16)，控制循环加热器(8)的吸热管内的压力。

具体实施方式一

如图1所示，水分从蒸发器1蒸发后，被蒸汽驱动机2驱动，进入回冷器3被冷却后，进入真空冷凝器4被冷凝成冷凝水，冷凝水在冷凝水泵5的驱动下经过回冷器3，与冷凝之前的水蒸气换热，之后排出系统。蒸发器1的底部为液相区，并在蒸发器1外侧设置循环水泵10，从蒸发器1底部泵送液态水，经过循环加热器8加热后，进入到蒸发器1顶部，喷淋，加速水分蒸发，同时将蒸发热带入蒸发器。原料水泵11泵送原料水，经过热泵循环的后冷器7，吸收一部分热量后进入蒸发器1。热泵工质在循环加热器8中冷凝释放热量，在后冷器7中进一步降低温度释放热量，后冷器7中进一步的冷却后的热泵工质经过再冷器15释放多余的热量，通过膨胀阀6节流后，温度、压力降低，在真空冷凝器4吸收热汽化，之后经热泵压缩机9压缩后，进入循环加热器8，形成热泵循环。蒸汽驱动机2为风机或者容积式压缩机。前述热泵循环的工质可采用传统制冷剂也可采用空气、氮气等气体。再冷器15为风冷式冷凝器或水冷式冷凝器。

采用上述具体实施方式一，蒸汽驱动机2可加速蒸发器1中的水分蒸发，从而达到节能和设备大型化的目标；同时无需再蒸发器中布置高温换热器，提高设备可靠性。

具体实施方式二

如图2所示，水分从蒸发器1蒸发后，进入蒸汽驱动机2，并与由回水泵14驱动喷入蒸汽驱动机2的冷凝水混合，混合后进入真空冷凝器4冷凝，一部分冷凝水在离心泵13的驱动下排出系统，另一部分冷凝水在回水泵14驱动下喷入蒸汽驱动机2，与水蒸气混合后排出蒸汽驱动机2。蒸发器1的底部为液相区，并在蒸发器1外侧设置循环水泵10，从蒸发器1底部泵送液态水，经过循环加热器8加热后，进入到蒸发器1顶部，喷淋，加速水分蒸发，同时将蒸发热带入蒸发器。原料水泵11泵送原料水，经过热泵循环的后冷器7，吸收一部分热量后进入蒸发器1。热泵工质在循环加热器8中冷凝释放热量，在后冷器7中进一步降低温度释放热量，后冷器7中进一步的冷却后的热泵工质经过再冷器15释放多余的热量，通过膨胀阀6节流后，温度、压力降低，在真空冷凝器4吸收热汽化，之后经热泵压缩机9压缩后，进入循环加热器8，形成热泵循环。蒸汽驱动机2为风机或者压缩机。前述热泵循环的工质可采用传统制冷剂也可采用空气、氮气等气体。再冷器15为风冷式冷凝器或水冷式冷凝器。

采用上述具体实施方式二，水蒸气和冷凝水在蒸汽驱动机2中直接混合，可减少蒸汽驱动机2的能耗，并提高其流量，从而提高系统效率；蒸发器1内不需要设置高温换热器，从而增加系统可靠性。

具体实施方式三

如图3所示，在具体实施方式1的基础上，在循环加热器8的吸热管道出口和蒸发器1的上部入口之间安装控制阀16，通过控制阀门的开度控制循环加热器8的吸热管内的压力不小于当前温度下的饱和压力，避免因管内的工质处于过热状态而产生严重的结垢问题，堵塞循环加热器8的管道，影响循环加热器以及整个系统的效率。

具体实施方式四

如图4所示，在具体实施方式2的基础上，在循环加热器8的吸热管道出口和蒸发器1的上部入口之间安装控制阀16，通过控制阀门的开度控制循环加热器8的吸热管内的压力不小于当前温度下的饱和压力，避免因管内的工质处于过热状态而产生严重的结垢问题，堵塞循环加热器8的管道，影响循环加热器以及整个系统的效率。

由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。