热空气强化准饱和NaCl溶液喷射闪蒸析晶系统的制作方法

本实用新型涉及无机盐水溶液脱盐、析晶的技术领域，具体涉及一种热空气强化准饱和NaCl溶液喷射闪蒸析晶系统。

背景技术：

实现NaCl溶液高效率脱盐是海水淡化、废水高效处理与回收等工业领域的关键工艺环节，海水、工业废水等原水经过预处理后一般可视为NaCl的水溶液。对NaCl溶液提浓有膜法和热法两类方式；其中，膜法主要是利用反渗透原理，使高压NaCl溶液通过适当的渗透膜，过滤除去中无机盐离子实现盐、水分离。热法主要是指通过蒸发实施盐、水分离，通常采用多效蒸馏或多级蒸发法。传统的热法和膜法仅适于提浓低浓度的NaCl溶液。当溶液达到准饱和时，对其进一步提浓将会有晶体析出，该析出的晶体不仅可以堵塞膜法处理中的渗透膜，还可使热法处理中的表面式加热器腐蚀结垢。

喷射闪蒸是指把过热液体喷射到低于自身饱和压力的空间时，骤然蒸发并且自身温度迅速下降的现象，喷射闪蒸因无需加热面有效的避免了上述膜法与热法中存在的问题，成为了对准饱和溶液进一步提浓和析晶的主要方法。

传统NaCl溶液的喷射闪蒸中，闪蒸能耗比大，蒸汽蒸发比小，母液需要多次循环实现闪蒸，本质原因是闪蒸腔内液滴汽化潜热过大，溶液显热供能相对不足，且析出的晶体无法与母液彻底分离。因此，提高喷射闪蒸析晶效率的关键问题是提高液滴在循环闪蒸中的蒸发流量，保证晶体与NaCl溶液彻底分离，故需要一种简单有效的方法强化蒸发、实现析晶。

技术实现要素：

针对解决上述技术问题，本实用新型的目的在于提供一种热空气强化准饱和NaCl溶液喷射闪蒸析晶系统，该系统通过雾化喷嘴形成闪蒸雾场，在闪蒸腔体内引入热空气，使雾化流场呈螺旋式闪蒸，且使液滴与晶体惯性分离，该喷射闪蒸过程通过补充空气热量提供蒸汽潜热、延长闪蒸路径而强化蒸发，提高析晶效率，实现NaCl溶液在闪蒸腔体内高效蒸发和析晶，并且将NaCl溶液中NaCl以晶体形式完全析出后排出闪蒸腔。该系统可以增大闪蒸换热比、提高闪蒸蒸汽质量流量，且该系统简单、高效、环保。

为了达到上述目的，本实用新型是通过以下技术方案实现的：

一种热空气强化准饱和NaCl溶液喷射闪蒸析晶系统，包括闪蒸腔4，闪蒸腔4内安装雾化喷嘴1，雾化喷嘴1进口端与溶液加热器 15相连接，闪蒸腔4内实现闪蒸，溶液加热器15将过热液体通过雾化喷嘴1喷射到闪蒸腔4内，在闪蒸腔4溶液入口端四角点分别倾斜布置一排热空气通风口2，预热箱3通过通风管路连接空气通风口2，热空气由预热箱3提供，将NaCl溶液喷射到闪蒸腔4内，倾斜布置的空气通风口2使雾化液滴实现旋流闪蒸；通过闪蒸腔4内的移动分隔板11将闪蒸腔4出口端底部分割为晶体区和母液区，晶体区和母液区分别设置晶体出口10和母液出口12，母液出口12和储液罐9 同时连接控制箱13，溶液加热器15和控制箱13之间通过主循环泵 14实现连通；晶体由晶体出口10排出闪蒸腔，母液由母液出口12 进入控制箱13，母液与储液罐9补充的溶液在控制箱13混合后，通过主循环泵14进入到溶液加热器15实现循环回路，闪蒸腔4通过壳侧口连接换热器5，冷却水箱8通过管侧口连接换热器5；真空泵7 与真空腔6、换热器5和闪蒸腔4依次连接，闪蒸腔4产生的蒸汽进入换热器5，冷却水箱8冷却换热器5，真空泵7实现对闪蒸腔4、换热器5和真空腔6抽气降压。

所述雾化喷嘴1需要保证雾化均匀，截面开度在30°～150°之间，保证雾化溶液能与热空气接触。

所述溶液加热器15外层和溶液加热器15与雾化喷嘴1连接的管路设置保温棉，保证其绝热。

所述空气通风口2布置在闪蒸腔4各角点，每排空气通风口2数量根据闪蒸腔尺寸设置，空气通风口2轴线与相邻壁面之间的角度在 0°～45°之间，保证雾化液滴在闪蒸腔4内实现旋流式闪蒸且液滴不与壁面相接触。

所述闪蒸腔4内溶液在闪蒸末段实现惯性分离，母液通过母液出口12回到控制箱13中，NaCl晶体通过晶体出口10排出闪蒸腔4外。

所述闪蒸腔4内设置移动分隔板11保证液固两侧彻底分离，挡板分别可左右调节和上下调节。

所述母液出口12具有水封面，避免产生的蒸汽从母液出口12处逸散，晶体出口10间断性开启，不具有水封面，尽量保证晶体出口 10处干燥。

所述储液罐9提供原溶液和母液出口12排出母液同时进入到控制箱13中，控制箱13实现对系统压力、温度、浓度和流量等参数的调节。

和现有技术相比，本实用新型具有以下优点：

本实用新型采用补充热量喷射闪蒸的脱盐过程，引入适量热空气强化蒸发效果。随闪蒸的进行溶液达到过饱和，溶液加热器将溶液加热到过热后通过雾化喷嘴水平喷射到闪蒸腔中，方形闪蒸腔四角边设置四排空气通风口，空气通风口倾斜布置，使闪蒸腔体入口端形成旋流部分，延长溶液闪蒸路径，保证热空气与液滴充分接触，使热空气热量补充蒸汽潜热，强化闪蒸蒸汽蒸发量，闪蒸末段母液与晶体惯性分离该技术提高闪蒸蒸发效率、强化析晶效果，从而使得溶液在小空间内实现高效喷射闪蒸。总之，通过喷射闪蒸过程使得NaCl晶体析出从而实现NaCl溶液脱盐是实现水资源循环利用率和降低水处理能耗的关键技术。

附图说明

图1为一种热空气强化准饱和NaCl溶液喷射闪蒸析晶系统的结构示意图；

图2为空气通风口结构布置示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细说明。

如图1所示，本实用新型是一种热空气强化准饱和NaCl溶液喷射闪蒸析晶系统，包括闪蒸腔4内实现闪蒸，溶液加热器15将过热液体通过雾化喷嘴1喷射到闪蒸腔4内，在闪蒸腔4溶液入口端四角点倾斜布置空气通风口2，热空气由预热箱3提供，将NaCl溶液喷射到闪蒸腔4内，倾斜布置的空气通风口2使雾化液滴实现旋流闪蒸；通过移动分隔板11将闪蒸腔4出口端底部分割晶体区和母液区，晶体由晶体出口10排出闪蒸腔，母液由母液出口12进入控制箱13，母液与储液罐9补充的溶液在控制箱13混合后，通过主循环泵14进入到溶液加热器15实现循环回路，闪蒸腔4产生的蒸汽进入换热器 5，冷却水箱8冷却换热器5，真空泵7实现对闪蒸腔4、换热器5和真空腔6抽气降压。

如图1所示，作为本实用新型的优选实施方式，所述雾化喷嘴1 需要保证雾化均匀，截面开度在30°-150°之间，保证雾化溶液能与热空气接触。

如图1所示，作为本实用新型的优选实施方式，所述溶液加热器 15外层和溶液加热器15与雾化喷嘴1连接的管路设置保温棉，保证其绝热。

如图2所示，作为本实用新型的优选实施方式，所述空气通风口 2布置在闪蒸腔4各角点，每排空气通风口2数量根据闪蒸腔尺寸设置，空气通风口2轴线与相邻壁面之间的角度在0°-45°之间，保证雾化液滴在闪蒸腔4内实现旋流式闪蒸且液滴不与壁面相接触。

如图1所示，所述闪蒸腔4内溶液在闪蒸末段实现惯性分离，母液通过母液出口12回到控制箱13中，NaCl晶体通过晶体出口10排出闪蒸腔4外。

如图1所示，所述闪蒸腔4内设置移动分隔板11保证液固两侧彻底分离，挡板分别可左右调节和上下调节。

如图1所示，作为本实用新型的优选实施方式，所述母液出口 12具有水封面，避免产生的蒸汽从母液出口12处逸散，晶体出口10 间断性开启，不具有水封面，尽量保证晶体出口10处干燥。

如图1所示，所述储液罐9提供原溶液和母液出口12排出母液同时进入到控制箱13中，控制箱13实现对系统压力、温度、浓度和流量等参数的调节。

如图1所示，本实用新型的工作原理为：随闪蒸进行溶液达到过饱和，溶液加热器15将溶液加热到过热后，通过雾化喷嘴1水平喷射到闪蒸腔4中，方形的闪蒸腔4四角边设置四排空气通风口2，进入闪蒸腔4的热空气由预热箱3加热，空气通风口2倾斜布置，使闪蒸腔体入口端形成旋流部分，延长溶液闪蒸路径，保证热空气与液滴充分接触，使热空气热量补充蒸汽潜热，强化闪蒸蒸汽蒸发量，提高闪蒸蒸发效率；通过移动分隔板11将闪蒸腔4出口端底部分割晶体区和母液区，晶体由晶体出口10排出闪蒸腔，母液由母液出口12进入控制箱13，母液与储液罐9补充的溶液在控制箱13混合后，通过主循环泵14进入到溶液加热器15实现循环回路，闪蒸腔4产生的蒸汽进入换热器5，冷却水箱8冷却换热器5，真空泵7实现对闪蒸腔 4、换热器5和真空腔6抽气降压。