循环列管大气蒸发器制造技术

本发明专利技术公布一种循环列管大气蒸发器，蒸发器内设置轴流式大功率风机、收水器、布水器、循环列管加热器、填料区和循环集水箱，轴流式大功率风机设在蒸发器顶部出口处，风机的功率需保证蒸发塔出口风速达到12‑20m/s；布水器设在蒸发塔上部，收水器安装在布水器与轴流式大功率风机之间；蒸发器中部为填料区，填充有蜂窝状结构的耐高温的防腐材料，循环列管加热器布置在填料区中，周围由填料包围，蒸发器下部设置进风口，蒸发器底部设置循环集水箱。该蒸发器能耗小，能对高盐废水、页岩气开采压裂返排废液等高含盐量、高稳定性、高粘度的废水难以达到高效、低成本蒸发减量处理。

【技术实现步骤摘要】
循环列管大气蒸发器
本专利技术涉及工业污废水处理领域，特别涉及蒸发器技术。
技术介绍
蒸发器或冷却塔是污废水处理常用到的设备。现有技术常使用的蒸发器或冷却塔是通过低晗值的空气进入塔内，与温度较高的处理水流进行热交换后，高晗值的热风从顶部抽出，达到降温处理水水温的目的。因此从结构设置上现有蒸发器或冷却塔的风机的功率和风速要求都不会很大，风机的作用主要是抽排蒸发器内部因热交换产生的蒸汽，蒸发效率并不高。而且现有蒸发器或冷却塔主要单纯靠加热加压提供的能量实现水的蒸发，能耗较大，成本较高。这对于在对高盐废水、页岩气开采压裂返排废液等高含盐量、高稳定性、高粘度的废水处理中，常规的蒸发器作为整个处理设备重要的一环，难以达到高效、低成本减量处理的效果。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术存在的不足，提供一种循环列管大气蒸发器，解决现有技术能耗较大、成本较高，对高盐废水、页岩气开采压裂返排废液等高含盐量、高稳定性、高粘度的废水难以达到高效、低成本减量处理问题。本专利技术的技术方案如下：一种循环列管大气蒸发器，其为方型或圆形塔状结构，蒸发器的塔内设置风机、收水器、布水器、循环列管加热器、填料区和循环集水箱，塔外设置抽水泵。风机为轴流式大功率风机，设在蒸发器顶部出口处，风机型号及功率由所需蒸发风量确定，但风机的功率必须保证蒸发器出口风速达到12-20m/s。布水器设在蒸发器上部，由呈树枝状布置的配水干管和支管及喷嘴组成，喷嘴采用大流量雾化喷嘴，补水管直径和喷嘴规格根据设计水量选用，喷嘴数量及布置方式由布水流量和单个喷嘴喷水流量确定。收水器安装在布水器与风机之间，为耐腐蚀材质，制作为波浪形。循环列管加热器安装在蒸发器中部的填料区中，采用带翅片防腐且耐高温、高压不锈钢或紫铜管制作，采用外形为圆盘形或“U”型盘管结构，确保大流量的流体强压循环，循环列管加热器与塔外热源联通，循环列管的长度及层数由所需换热量计算得到。填料区的填料采用耐高温的防腐材料制成，蜂窝状结构，其充填于循环列管加热器盘管间，包围住循环列管加热器。蒸发器下部设置进风口，底部设循环集水箱。上述结构外部采用防腐材料封装，形成循环列管大气蒸发器机组外壳。进一步，所述进风口处还连接有进风筒，进风筒中安装有空气干烧管，进风筒与蒸发器进风口密封连接且为可拆卸结构。进一步，蒸发器的进风口处和进风筒的进风口处设置有进风格栅。本专利技术的特点如下：本专利技术的大气蒸发器与现有技术常使用的蒸发器或冷却塔在结构上不同，在原理上也有本质区别。通常的蒸发器或冷却塔是通过低晗值的空气进入塔内，与温度较高的处理水流进行热交换后，高晗值的热风从顶部抽出，达到降温处理水水温的目的；而本专利技术的大气蒸发器是通过干燥的较高焓值的空气在大功率轴流风机作用下进入塔内，气体在塔内将热量传递给废水，提供废水蒸发所需的部分热量，之后低焓值高湿度的空气在被风机抽出，以此提高循环废水的蒸发量，达到浓缩的目的。循环列管大气蒸发器与传统蒸发器相比能大幅降低加热能耗。与用生物法进行后续处理相比，本方法的优点为处理设施较小、处理工艺简单、运行成本降低，对进水水质适用范围较广。用生物法处理时，高含盐量的废液可能会对微生物的生长有抑制作用，影响处理效果，而采用蒸发浓缩法则能避免此问题。且进行蒸发处理一方面能将废水进行减量化，有效降低处理成本，大幅度减少废水外运量；另一方面，将页岩气压裂废液浓缩，有利于后续外运处理时将废液中的金属盐类回收再利用，能有效解决页岩气压裂废液中含盐量较高的问题，将废液中的金属盐类资源化。本大气蒸发器具有几个明显的结构创新，具体分析如下：(1)本蒸发器必须要采用大功率风机，即要保证蒸发器出口风速达到12-20m/s，这是因为本蒸发器要达到的目的是：废水蒸发所需要的能量不是全部由加热列管提供，而是设计加热列管仅提供一部分蒸发所需热量，另一部分由大功率风机抽入的大量焓值较高的空气提供。即在大气蒸发器中，废液蒸发的所需的热量一部分由空气传热提供，一部分由循环列管加热提供。由于液体蒸发速度与液体表面空气流速有关，水膜液面空气的流动速度越大，越有利于加快蒸发速率，因此通过大功率风机，利用其风速高、气体通量大的优势，加强空气流通，提高水面空气的流动速度，使逸出的水蒸气分子迅速扩散，维持蒸发扩散动力为常数，不使其降低，可提高蒸发器内气体流量与气体流速，从而提高蒸发效率，这样能节省加热能耗，总能耗较全由加热列管加热提供废水蒸发所需热量的能耗大幅降低，这实质是本蒸发器原理上的创新。(2)为了提高大功率风机抽入的空气的焓值，蒸发器的进风先会经过蒸发器一侧设置的进风筒，进风筒内设置有空气干烧管，对进入蒸发器内的空气进行加热，进一步提高空气的焓值且使进风保持干燥，从而有利于蒸发器内部的蒸发效率提高。(3)本蒸发器的循环列管布置在填料区中，而不是分开布置，当废水淋入填料区时会获得一个较长的滞留时间，这个时间能同时被循环加热列管利用，加长对废水的加热时间，同时填料区表面积大，废水形成水膜后传热面积增大，能提高加热效率。(4)本蒸发器对通过循环水泵提升循环喷淋的废水，不先进行额外加热来提高蒸发效率，是因为如果废水先被加热，废水温度会比空气温度高很多，水的热量会传递给温度较低的空气，造成热量损失，而废水蒸发过程是一个吸热过程，这种情况出现会不利于废水的蒸发，本蒸发器的废水循环是采用循环泵自然循环，同时将蒸汽加热列管放入填料区中，不会造成空气与废水之间的温差，从而减少不必要的热损失。另外，大气蒸发器设置有带有空气干烧管的进风筒，能对进入蒸发器的空气先一步进行加热，提高进入蒸发器空气的焓值，进入的空气将热量传递给废水会更有利于废水蒸发吸热。(5)本大气蒸发器内采用了蜂窝状结构且耐高温防腐材料的填料，使用寿命长，蜂窝状结构填料比表面积大，一方面能有效增加废水与空气间的接触面积，使水分子逸出机会增多，另一方面，增大了换热面积，加快了蒸发速度。将本专利技术用在高盐废水、页岩气开采压裂返排废液的处理系统中，作为系统的蒸发浓缩设备，对物化处理后废水进行低温蒸发浓缩，可以大幅度减少废水外运量，能有效降低处理成本。在经济和技术上有效解决我国页岩气开采过程中压裂返排液处理的难题。附图说明图1是本专利技术一种具体结构的循环列管大气蒸发器的结构示意图。图2是本专利技术另一种具体结构的循环列管大气蒸发器的结构示意图。图中，901—轴流风机；902—外壳；903—收水器；904—布水器；905—喷嘴；906—循环列管换热器；907—填料；908—进风格栅；909—流量计；910—循环水泵；911—循环给水箱；912—自动补水器；913—排水口；914—底座；915—压力表；916—观察窗；917—进风筒支架；918—进风筒；919—空气干烧管。具体实施方式以下结合附图对本专利技术做进一步描述参见图1，循环列管大气蒸发器9的外壳902为方柱型塔状结构，塔内设置轴流风机901、收水器903、布水器904、循环列管加热器906、填料床907和循环集水箱911，塔外设置抽水泵910。其中，轴流风机901设在蒸发器顶部，为轴流式大功率风机，风机功率需要保证蒸发器出口风速达到12-20m/s。布水器904设在蒸发器上部，由呈树枝状布置的配水干管和支管及喷嘴组成，喷嘴采用大流量雾化喷嘴，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种循环列管大气蒸发器，其为方型或圆形塔状结构，其特征在于：蒸发器的塔内设置轴流式大功率风机、收水器、布水器、循环列管加热器、填料区和循环集水箱，塔外设置抽水泵；所述轴流式大功率风机设在蒸发器顶部出口处，风机的功率需保证蒸发器出口风速达到12‑20m/s；布水器设在蒸发器上部，收水器安装在布水器与轴流式大功率风机之间；蒸发器中部为填料区，填充有蜂窝状结构的耐高温的防腐材料，循环列管加热器布置在填料区中，周围由填料包围，所述循环列管加热器与塔外热源联通，循环列管的长度及层数由所需换热量计算得到；蒸发器下部设置进风口，蒸发器底部设置循环集水箱。

【技术特征摘要】
1.一种循环列管大气蒸发器，其为方型或圆形塔状结构，其特征在于：蒸发器的塔内设置轴流式大功率风机、收水器、布水器、循环列管加热器、填料区和循环集水箱，塔外设置抽水泵；所述轴流式大功率风机设在蒸发器顶部出口处，风机的功率需保证蒸发器出口风速达到12-20m/s；布水器设在蒸发器上部，收水器安装在布水器与轴流式大功率风机之间；蒸发器中部为填料区，填充有蜂窝状结构的耐高温的防腐材料，循环列管加热器布置在填料区中，周围由填料包围，所述循环列管加热器与塔外热源联通，循环列管的长度及层数由所需换热量计算得到；蒸发器下部设置进风口，蒸发器底部设置循环集水箱。2.如权利要求1所述的循环列管大气蒸发器，其特征在于：所述进风口处还...

【专利技术属性】
技术研发人员：翟俊，杨忠平，肖海文，李岳，陈忠礼，姚婧梅，李伟，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：重庆,50