一种热泵驱动的超重力场强化蒸发系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种热泵驱动的超重力场强化蒸发系统，它由溶液储罐(1)、一级回热除湿器(2)、预热器(3)、超重力强化蒸发室(4)、二级回热除湿器(5)、除湿填料塔(6)、结晶器(7)、复叠式热泵系统(8)、泵(9)、热水箱(10)、管道风机(11)等组成。本实用新型专利技术的制热制冷量全部来源于热泵系统，在蒸发室中利用超重力旋转场和液体加热循环气体的方式提高气体载湿能力，高温载湿气体经一级、二级回热除湿器除湿换热后进入除湿填料塔，降温除湿后再次进入超重力强化蒸发室循环载湿。本实用新型专利技术有独立的回热除湿设备，更加节能，同时也可以实现低温蒸发、热敏性物质蒸发。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种热泵驱动的超重力场强化蒸发系统，广泛应用于石油化工、食品、轻工、制药、污水处理、海水淡化等行业。
技术介绍
近年来，人类生存环境日趋恶化，如何改善生存环境已经成为了一个重要课题。随着工业化行业的不断发展，生产过程不可避免造成的污水对环境的污染日趋严重。一些工业行业所产生的废水污染浓度越来越高，成分越来越复杂，排放量越来越大，这些废水中除了含有有机污染物外，还含有大量的无机盐。这些高盐、高有机物废水，若未经处理直接排放，势必会对水体生物、生活饮用水和工农业生产用水产生极大的危害。目前较多的污水处理依旧采用生化处理和物理化学处理方法，两种方法都是只对有机物和重金属离子有去除作用，而对于水体中的无机盐类则缺少相应的处理工艺。因此应用蒸发脱盐处理工艺对处理后的废水进行脱盐治理就显得非常重要了。目前应用比较广泛的有多级闪蒸技术和机械式蒸汽再压缩技术。热源主要采用源源不断的锅炉生蒸，对于需要外购蒸汽的企业，随着市场蒸汽价格的上涨，蒸汽运行成本越来越高，企业负担急剧增大，如何减少装置蒸汽运行成本，节约能源是目前亟待解决的问题。与当前主要采用的废水蒸发工艺相比，本专利技术利用热泵系统来驱动超重力场强化气体循环吸湿，利用气体的载湿能力来吸收液体中的水分，经多次循环吸收，吸收效率更高，无二次污染排放，更加环保。采用除湿填料塔对循环载湿气体进行冷凝除湿，冷凝水储存在除湿填料塔底部作为冷却介质循环使用，缩减了设备的体积。本专利技术采用一级和二级回热除湿器除湿的同时进行回热，大大降低了系统能耗，更加节能。而且本专利技术既可实现90℃高温高效蒸发，也可实现60℃以下的用于热敏性物质的低温蒸发，适用范围广，在医药、食品、海水淡化、精细化工等多个行业均可得到应用。
技术实现思路
针对现有技术中存在的问题，本专利技术的热泵驱动的超重力场强化蒸发系统的制热制冷量全部来源于热泵系统，在蒸发室中利用超重力旋转场和液体加热循环气体的方式提高气体载湿能力，高温载湿气体经一级、二级回热除湿器除湿换热后进入除湿填料塔，降温除湿后再次进入超重力强化蒸发室循环载湿。该系统有独立的回热除湿设备，更加节能，同时也可以实现低温蒸发、热敏性物质蒸发。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的，一种热泵驱动的超重力场强化蒸发系统，它由溶液储罐(1)、一级回热除湿器(2)、预热器(3)、超重力强化蒸发室(4)、二级回热除湿器(5)、除湿填料塔(6)、结晶器(7)、复叠式热泵系统(8)、进料泵(9)、热水箱(10)、管道风机(11)组成；包括1)液体注入过滤式溶液储罐除去固体后，由进料泵送入一级回热除湿器和预热器中加热；2)预热后的液体进入超重力强化蒸发室中加热循环气体；3)循环气体由管道风机吹入超重力强化蒸发室中，升温后，带走部分水蒸气；4)吸湿后的循环气体经一级、二级回热除湿器除湿换热后进入除湿调料塔由经热泵系统制冷后的冷水进行降温除湿；5)冷凝水流入除湿填料塔底部的冷凝水储室；6)低温低湿循环气体进入二级回热除湿器换热后温度升高再次进入超重力强化蒸发室；7)在超重力强化蒸发室底部，浓缩液经强制循环泵输送与溶液储罐经进料泵输送的液体混合，混合液经过一级回热除湿器和预热器加热后再次进入超重力强化蒸发室。本专利技术利用气体升温后含湿量增大的特性实现液体蒸发，通过超重力旋转场来强化液体与循环气体(空气或氮气)的传质传热过程。本专利技术采用两级回热除湿的方式，载湿气体先与液体换热，再与低湿气体换热，从而大大降低系统所需能耗，经过两级除湿后的循环气体有利于强化在超重力强化蒸发室中的吸湿效果。系统预热热水和冷凝冷水的热量由所述复叠式热泵系统8提供，所述复叠式热泵系统8分为低温段与高温段，所述低温段和高温段之间通过蒸发冷凝器804换热，该系统能产出大温差的冷热水。产出的高温热水能将液体预热到更高温度，有利于所述超重力强化蒸发室4中气体吸湿，提高系统蒸发效率。所述一种热泵驱动的超重力强化蒸发系统液体循环中，液体打入所述溶液储罐后经滤网滤去较大固体颗粒进入所述溶液储罐内部，随后经进料泵打入一级回热除湿器和预热器中加热，加热后的液体进入所述超重力强化蒸发室中与循环气体换热，部分水蒸汽被循环气体带走，浓缩液落至蒸发室底部经由循环泵输送与原液体混合再次预热后进入所述超重力强化蒸发室，高浓缩液体打入结晶器结晶。所述一种热泵驱动的超重力强化蒸发系统水循环中，1)热水由所述热水箱打入所述冷凝器加热后进入所述预热器中预热液体，再进入热水箱，循环作用。2)冷凝水由所述除湿填料塔底部储室通过冷凝水循环泵打入所述结晶器中给高浓度浓缩液降温后打入进入蒸发器中降温，降温后的冷凝水进入所述除湿填料塔中直接与循环气体接触换热后落至所述除湿填料塔底部冷凝水储室，循环作用。所述一种热泵驱动的超重力强化蒸发系统气体循环中，循环气体在鼓风机的作用下进入所述超重力强化蒸发室载湿后在引风机的作用下引出一级、二级回热除湿器，进入所述除湿填料塔中，被冷凝水降温后，循环气体含湿量减小，再次进入所述回热器加热后进入所述超重力强化蒸发室，循环作用。所述一种热泵驱动的超重力强化蒸发系统中所需要的制热量与制冷量全部来源于热泵系统，针对不同的处理对象可以选用不同的热源，例如低品位蒸汽、太阳能等。所述一种热泵驱动的超重力强化蒸发系统中循环气体针对不同的处理对象和处理要求的不同而不同，通常情况下可以选用空气，当涉及医药、食品等行业时可以选用氮气。所述超重力强化蒸发室顶部设有变频电机，与中通管相连接，同心圆框架式填料盘与中通管焊接为一整体，并在变频电机带动下一起旋转形成超重力场，中通管壁面分布一定数量的通孔，便于液体喷洒进入填料盘中，表面均布通孔的波纹板成特定角度插入在同心圆框架式填料盘上，液体进口管伸入至中通管中心，向其壁面喷洒液体；所述超重力强化蒸发室内部顶部设有除沫器防止循环气体中液体的夹带，内部底部为储液腔体，用于临时储存浓缩液体。为了进一步降低进入所述超重力强化蒸发室4的循环气体的含湿量，增强循环气体在所述超重力强化蒸发室4中的吸湿效果，将来自所述二级回热除湿器5降温后的循环气体(c)通入所述除湿填料塔6中，利用所述复叠式热泵8产生的低温冷水进一步降温，从而达到降低循环气体的含湿量的目的，来自所述二级回热除湿器5的循环气体(c)在所述除湿填料塔6中温度降低，冷凝水析出，流入所述除湿填料塔6底部的冷凝水储室，用于补充制冷的冷水。所述除湿填料塔在塔体底部设有冷凝水储室，冷凝水储室设有溢流口，冷凝水由所述除湿填料塔底部出本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种热泵驱动的超重力场强化蒸发系统，其特征在于，系统由溶液储罐（1）、一级回热除湿器（2）、预热器（3）、超重力强化蒸发室（4）、二级回热除湿器（5）、除湿填料塔（6）、结晶器（7）、复叠式热泵系统（8）、进料泵（9）、热水箱（10）、管道风机（11）组成；液体注入所述溶液储罐（1）除去固体后，由所述进料泵（9）送入所述一级回热除湿器（2）和预热器（3）中加热；预热后的液体进入所述超重力强化蒸发室（4）中加热循环气体；循环气体由所述管道风机（11）吹入所述超重力强化蒸发室（4）中，升温后，带走部分水蒸气；吸湿后的循环气体经所述一级回热除湿器（2）、二级回热除湿器（5）除湿换热后进入所述除湿调料塔（6）由经热泵系统制冷后的冷水进行降温除湿；冷凝水流入所述除湿填料塔（6）底部的冷凝水储室；在所述超重力强化蒸发室（4）底部，浓缩液经强制循环泵输送与溶液储罐经进料泵输送的液体混合，混合液经过所述一级回热除湿器（2）和预热器（3）加热后再次进入所述超重力强化蒸发室（4）。

【技术特征摘要】
1.一种热泵驱动的超重力场强化蒸发系统，其特征在于，系统由溶液储罐（1）、一级回热除湿器（2）、预热器（3）、超重力强化蒸发室（4）、二级回热除湿器（5）、除湿填料塔（6）、结晶器（7）、复叠式热泵系统（8）、进料泵（9）、热水箱（10）、管道风机（11）组成；
液体注入所述溶液储罐（1）除去固体后，由所述进料泵（9）送入所述一级回热除湿器（2）和预热器（3）中加热；预热后的液体进入所述超重力强化蒸发室（4）中加热循环气体；循环气体由所述管道风机（11）吹入所述超重力强化蒸发室（4）中，升温后，带走部分水蒸气；吸湿后的循环气体经所述一级回热除湿器（2）、二级回热除湿器（5）除湿换热后进入所述除湿调料塔（6）由经热泵系统制冷后的冷水进行降温除湿；冷凝水流入所述除湿填料塔（6）底部的冷凝水储室；在所述超重力强化蒸发室（4）底部，浓缩液经强制循环泵输送与溶液储罐经进料泵输送的液体混合，混合液经过所述一级回热除湿器（2）和预热器（3）加热后再次进入所述超重力强化蒸发室（4）。
2.根据权利要求1所述的超重力场强化蒸发系统，其特征在于，系统预热热水和冷凝冷水的热量由所述复叠式热泵系统（8）提供，所述复叠式热泵系统（8）分为低温段与高温段，所述低温段和高温段之间通过蒸发冷凝器（804）换热。
3.根据权利要求1所述的超重力场强化蒸发系统，其特征在于，系统采用两级回热除湿，利用从所述超重力强化蒸发室（4）中出来的高温载湿气体的余热先与来自所述溶液储罐（1）和所述超重力强化蒸发室（4）混合后的混合液换热，再与即将进入所述超重力强化蒸发室（4）的低温低湿气体进行换热。
4.根据权利要求3所述的超重力场强化蒸发系统，其特征在于，在所述一级回热除湿器（2）中，来自超重力强化蒸发室（4）的高温载湿气体与来自所述溶液储罐（1）和来自所述超重力强化蒸发室（4）混合后的混合液进行换热，换热后，来自超重力强化蒸发室（4）的高温载湿气体温度降低，并有冷凝水析出，同时放出大量的热量，来自所述溶液储罐（1）和来自所述超重力强化蒸发室（4）混合后的混合液吸收该热量，温度升高，降低热泵系统所需提供的制热量。
5.根据权利要求3所述的超重力场强化蒸发系统，其特征在于，在所述二级回热除湿器（5）中，来自所述一级回热除湿器（2）...

【专利技术属性】
技术研发人员：凌祥，周瑞文，李洋，彭浩，
申请(专利权)人：南京工业大学，
类型：新型
国别省市：江苏;32