太阳能闪蒸蒸汽驱动多效强制循环蒸发系统及工作方法技术方案

本发明专利技术公开了一种太阳能闪蒸驱动多效强制循环蒸发系统及工作方法，该系统包括太阳能闪蒸供热子系统、强制循环蒸发子系统、冷却子系统和固液分离子系统，太阳能闪蒸供热子系统通过收集太阳能加热循环水，后通过闪蒸获得蒸汽驱动强制循环蒸发子系统；多效强制循环子系统搭配固液分离子系统可实现深度水回收，以及晶体回收；该系统在脱硫废水处理、废水回收、海水淡化、食品加工、药品生产等众多领域存在巨大的应用前景。

Solar flash steam driven multi effect forced circulation evaporation system and its working method

【技术实现步骤摘要】
太阳能闪蒸蒸汽驱动多效强制循环蒸发系统及工作方法
本专利技术涉及一种太阳能强制循环蒸发系统，具体涉及一种太阳能闪蒸蒸汽驱动多效强制循环蒸发系统及工作方法。
技术介绍
强制循环蒸发技术即在强制循环换热器内将热量传递给强制循环流动的液态工质，提升液态工质温度，溶剂在并在分离室相变分离，使溶液中的溶剂发生相变，从溶液中分离。强制循环蒸发技术由于实现了换热位置与相变位置的分离，并保证了换热位置的液态工质始终处于高速流动状态，因此具有良好的防结垢性能，且能够溶液可以在过饱和状态循环蒸发，从而达到提浓、结晶、回收溶剂等目的。故该技术在脱硫废水处理、废水回收、海水淡化、食品加工、药品生产等众多领域存在巨大的应用价值。随着环保意识的增强，该技术在燃煤电厂脱硫废水处理和废水回收等领域的应用量激增，但该技术仍然存在以下几点不足：1.热成本高，现有技术大多采用蒸汽作为驱动热源，以燃煤电厂厂用汽驱动单效强制循环系统进行脱硫废水处理为例，其吨水处理热成本超过100元/吨。2.泵数量多，在多效强制循环系统中，除了强制循环泵，每一效都配有物料转移泵增加了设备成本。
技术实现思路
为克服上述现有技术存在的问题，本专利技术的目的在于提供了一种太阳能闪蒸蒸汽驱动多效强制循环蒸发的系统及工作方法，包括太阳能闪蒸供热子系统1，多效强制循环蒸发子系统2，冷却子系统3，固液分离子系统4四部分，从而有效利用太阳能提供热量，降低系统的能耗水平并减少系统中泵的使用数量，降低热成本。为了达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案。r>一种太阳能闪蒸蒸汽驱动多效强制循环蒸发系统，包括太阳能闪蒸供热子系统、多效强制循环蒸发子系统、冷却子系统3和固液分离子系统四部分，能够有效利用太阳能提供热量，降低系统的能耗水平并减少系统中泵的使用数量，降低热成本；具体连接关系如下：太阳能闪蒸供热子系统的连接关系为：低温水管1连接太阳能集热板的入口，太阳能集热板的出口依次连接高温水管、闪蒸减压阀和闪蒸腔，闪蒸腔的蒸汽出口连接闪蒸蒸汽管、闪蒸腔的液态水出口依次连接未闪蒸水管和闪蒸循环水水箱，闪蒸蒸汽管接入强制循环蒸发系统的首效蒸汽加热器的壳侧，闪蒸蒸汽凝结水管连接首效蒸汽加热器的壳侧和闪蒸循环水水箱，闪蒸系统循环升压泵连接于闪蒸循环水水箱出口与低温水管间，闪蒸腔前设计三通管连接备用蒸汽管和备用蒸汽阀；强制循环蒸发子系统由多效强制循环蒸发器串联构成，效数在2～8效之间调节，其中第一效和末效的连接方式和中间各效存在区别；第一效的连接方式如下：第一效蒸汽加热器的出口由管道连接至第一效蒸汽分离室，第一效蒸汽分离室的上端连接第一效二次蒸汽管道，下端依次连接第一效未蒸发工质回流管、第一效强制循环泵和第一效蒸汽加热器的入口，第一效蒸汽分离室的中部通过第一效物料转移管和第一效物料转移阀连接第二效蒸汽分离器，第二效蒸汽加热器的壳侧上端连接第一效二次蒸汽管道，下端依次连接第一效二次蒸汽凝结水管、第一效二次蒸汽凝结水阀和产品水箱；中间某效的连接方式如下：中间某效蒸汽加热器的出口由管道连接至中间某效蒸汽分离室，中间某效蒸汽分离室的上端连接中间某效二次蒸汽管道，下端依次连接中间某效未蒸发工质回流管、中间某效强制循环泵和中间某效蒸汽加热器的入口，中间某效效蒸汽分离室的中部通过中间某效物料转移管和中间某效物料转移阀连接中间某效蒸汽分离室，末效蒸汽加热器的壳侧上端连接中间某效二次蒸汽管道，下端依次连接中间某效二次蒸汽凝结水管、中间某效二次蒸汽凝结水阀和产品水箱；末效的连接方式如下：末效蒸汽加热器的出口由管道连接至末效蒸汽分离室，末效蒸汽分离室的上端连接末效二次蒸汽管道，下端依次连接末效未蒸发工质回流管、固液分离子系统、末效未蒸发工质回流管、末效强制循环泵和末效蒸汽加热器的入口，凝汽器的壳侧上端连接末效二次蒸汽管道，下端依次连接末效二次蒸汽凝结水管、末效二次蒸汽凝结水阀、产品水箱；冷却子系统的连接关系为：凝汽器的管侧、空冷塔、冷却循环水泵三者由管道连接成一个回路，真空泵连接凝汽器的壳侧；固液分离子系统连接关系为：稠厚罐上下两端分别连接末效未蒸发工质回流管，底部通过管道连接离心分离机、离心分离机的固体出口下方放置固体储存仓；所述稠厚罐、离心分离机、固体储存仓等设备并不是系统的必需部件，当系统仅涉及到浓缩而不产生晶体时，可拆除以上部件，而将未蒸发工质回流管合并。所述产品水箱蒸汽管与凝汽器的壳侧的连接位置高于凝汽器壳侧的液位。所述太阳能集热板主要包括抛物线型反射面与金属换热管两部分组成。所述各效蒸汽分离室内的溶液温度在40℃～150℃之间，各效蒸汽加热器管侧溶液的温升在0.2～5℃，各效蒸汽加热器壳侧蒸汽与管侧溶液换热温差在5～30℃之间。所述各效蒸汽加热器壳侧蒸汽流量与管侧溶液流量的质量比在1:100～1:2000之间。所述各效蒸汽分离室内的工作压力为该溶液温度与浓度下的饱和蒸汽压力。所述各级蒸汽加热器内的冷凝水液位通过二次蒸汽凝结水阀控制。所述的太阳能闪蒸蒸汽驱动多效强制循环蒸发系统的工作方法，具体如下：1)太阳能闪蒸供热子系统内的工作工质为经过除氧的高纯水；闪蒸循环水水箱主要起到缓冲，提高闪蒸系统循环升压泵的入口压力，防止气蚀发生的作用，提高了系统稳定性；高纯水经过闪蒸系统循环升压泵升压后经过低温水管连接进入太阳能集热板的换热管内，高纯水通过吸收太阳能温度提高，之后通过高温水管经过闪蒸减压阀进入闪蒸腔，高温水在闪蒸减压阀时压力下降，高温水因此处于过热状态，并在闪蒸腔内实现闪蒸，闪蒸产生的水蒸汽从闪蒸蒸汽管进入强效循环蒸发子系统，强效循环蒸发子系统产生的凝结水从闪蒸蒸汽凝结水管回流至闪蒸循环水水箱，闪蒸腔内未转化为水蒸气的水闪蒸结束后，降温成为饱和低温水，经过未闪蒸水管回流至闪蒸循环水水箱。可通过调节备用蒸汽阀从备用蒸汽管获得厂用辅汽或汽轮机抽汽，保证无太阳能使用时的系统工作能力；2)强效循环蒸发子系统的工作方法为：强制循环蒸发子系统由多套强制循环蒸发器串联构成，各效工作方法相同，对于中间某效强制循环蒸发器：蒸汽加热器管侧为高速流动的溶液，方向为从下至上流动，在上升过程中吸收热量并升温，壳侧蒸汽凝结放热。升温后的溶液通过管道进入蒸汽分离器，在此发生低过热度的闪蒸，产生的二次蒸汽通过二次蒸汽管道进入下一效的蒸汽加热器壳侧，冷凝水通过二次蒸汽凝结水管经过二次蒸汽凝结水阀汇入产品水箱，而未发生相变的溶液得到提浓后大部分通过未蒸发工质回流管被吸入强制循环泵，之后再次进入蒸汽加热器，小部分通过物料转移管经过物料转移阀进入下一效的蒸汽分离室；其中第一效的区别在于，蒸汽加热器的加热蒸汽来自于太阳能闪蒸蒸汽供热子系统，且第一效的补充物料从原料箱经过原料阀进入强制循环泵的入口；末效的区别在于其二次蒸汽最终进入凝汽器的壳侧，且未蒸发工质回流管之间连接固液分离子系统；3)冷却子系统的工作方法为：冷却循环水泵驱动冷却循环水在凝汽器的管侧和空冷塔之间循环吸放热，在凝汽器内吸热温升，在空冷塔内放热温降。真空泵布置于凝汽器的壳侧，用于排本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种太阳能闪蒸蒸汽驱动多效强制循环蒸发系统，其特征在于：包括太阳能闪蒸供热子系统、多效强制循环蒸发子系统、冷却子系统和固液分离子系统四部分，能够有效利用太阳能提供热量，降低系统的能耗水平并减少系统中泵的使用数量，降低热成本；/n具体连接关系如下：/n太阳能闪蒸供热子系统的连接关系为：低温水管连接太阳能集热板的入口，太阳能集热板的出口依次连接高温水管、闪蒸减压阀和闪蒸腔，闪蒸腔的蒸汽出口连接闪蒸蒸汽管、闪蒸腔的液态水出口依次连接未闪蒸水管和闪蒸循环水水箱，闪蒸蒸汽管接入强制循环蒸发系统的首效蒸汽加热器的壳侧，闪蒸蒸汽凝结水管连接首效蒸汽加热器的壳侧和闪蒸循环水水箱，闪蒸系统循环升压泵连接于闪蒸循环水水箱出口与低温水管间，闪蒸腔前设计三通管连接备用蒸汽管和备用蒸汽阀；/n强制循环蒸发子系统由多效强制循环蒸发器串联构成，效数在2～8效之间调节，其中第一效和末效的连接方式和中间各效存在区别；第一效的连接方式如下：第一效蒸汽加热器的出口由管道连接至第一效蒸汽分离室，第一效蒸汽分离室的上端连接第一效二次蒸汽管道，下端依次连接第一效未蒸发工质回流管、第一效强制循环泵和第一效蒸汽加热器的入口，第一效蒸汽分离室的中部通过第一效物料转移管和第一效物料转移阀连接第二效蒸汽分离器，第二效蒸汽加热器的壳侧上端连接第一效二次蒸汽管道，下端依次连接第一效二次蒸汽凝结水管、第一效二次蒸汽凝结水阀和产品水箱；中间某效的连接方式如下：中间某效蒸汽加热器的出口由管道连接至中间某效蒸汽分离室，中间某效蒸汽分离室的上端连接中间某效二次蒸汽管道，下端依次连接中间某效未蒸发工质回流管、中间某效强制循环泵和中间某效蒸汽加热器的入口，中间某效效蒸汽分离室的中部通过中间某效物料转移管308和中间某效物料转移阀连接中间某效蒸汽分离室，末效蒸汽加热器的壳侧上端连接中间某效二次蒸汽管道，下端依次连接中间某效二次蒸汽凝结水管、中间某效二次蒸汽凝结水阀和产品水箱；末效的连接方式如下：末效蒸汽加热器的出口由管道连接至末效蒸汽分离室，末效蒸汽分离室的上端连接末效二次蒸汽管道，下端依次连接末效未蒸发工质回流管、固液分离子系统、末效未蒸发工质回流管、末效强制循环泵和末效蒸汽加热器的入口，凝汽器的壳侧上端连接末效二次蒸汽管道，下端依次连接末效二次蒸汽凝结水管、末效二次蒸汽凝结水阀、产品水箱；/n冷却子系统的连接关系为：凝汽器的管侧、空冷塔、冷却循环水泵三者由管道连接成一个回路，真空泵连接凝汽器的壳侧；/n固液分离子系统连接关系为：稠厚罐上下两端分别连接末效未蒸发工质回流管，底部通过管道连接离心分离机、离心分离机的固体出口下方放置固体储存仓；/n所述稠厚罐、离心分离机、固体储存仓等设备并不是系统的必需部件，当系统仅涉及到浓缩而不产生晶体时，可拆除以上部件，而将未蒸发工质回流管合并。/n...

【技术特征摘要】
1.一种太阳能闪蒸蒸汽驱动多效强制循环蒸发系统，其特征在于：包括太阳能闪蒸供热子系统、多效强制循环蒸发子系统、冷却子系统和固液分离子系统四部分，能够有效利用太阳能提供热量，降低系统的能耗水平并减少系统中泵的使用数量，降低热成本；
具体连接关系如下：
太阳能闪蒸供热子系统的连接关系为：低温水管连接太阳能集热板的入口，太阳能集热板的出口依次连接高温水管、闪蒸减压阀和闪蒸腔，闪蒸腔的蒸汽出口连接闪蒸蒸汽管、闪蒸腔的液态水出口依次连接未闪蒸水管和闪蒸循环水水箱，闪蒸蒸汽管接入强制循环蒸发系统的首效蒸汽加热器的壳侧，闪蒸蒸汽凝结水管连接首效蒸汽加热器的壳侧和闪蒸循环水水箱，闪蒸系统循环升压泵连接于闪蒸循环水水箱出口与低温水管间，闪蒸腔前设计三通管连接备用蒸汽管和备用蒸汽阀；
强制循环蒸发子系统由多效强制循环蒸发器串联构成，效数在2～8效之间调节，其中第一效和末效的连接方式和中间各效存在区别；第一效的连接方式如下：第一效蒸汽加热器的出口由管道连接至第一效蒸汽分离室，第一效蒸汽分离室的上端连接第一效二次蒸汽管道，下端依次连接第一效未蒸发工质回流管、第一效强制循环泵和第一效蒸汽加热器的入口，第一效蒸汽分离室的中部通过第一效物料转移管和第一效物料转移阀连接第二效蒸汽分离器，第二效蒸汽加热器的壳侧上端连接第一效二次蒸汽管道，下端依次连接第一效二次蒸汽凝结水管、第一效二次蒸汽凝结水阀和产品水箱；中间某效的连接方式如下：中间某效蒸汽加热器的出口由管道连接至中间某效蒸汽分离室，中间某效蒸汽分离室的上端连接中间某效二次蒸汽管道，下端依次连接中间某效未蒸发工质回流管、中间某效强制循环泵和中间某效蒸汽加热器的入口，中间某效效蒸汽分离室的中部通过中间某效物料转移管308和中间某效物料转移阀连接中间某效蒸汽分离室，末效蒸汽加热器的壳侧上端连接中间某效二次蒸汽管道，下端依次连接中间某效二次蒸汽凝结水管、中间某效二次蒸汽凝结水阀和产品水箱；末效的连接方式如下：末效蒸汽加热器的出口由管道连接至末效蒸汽分离室，末效蒸汽分离室的上端连接末效二次蒸汽管道，下端依次连接末效未蒸发工质回流管、固液分离子系统、末效未蒸发工质回流管、末效强制循环泵和末效蒸汽加热器的入口，凝汽器的壳侧上端连接末效二次蒸汽管道，下端依次连接末效二次蒸汽凝结水管、末效二次蒸汽凝结水阀、产品水箱；
冷却子系统的连接关系为：凝汽器的管侧、空冷塔、冷却循环水泵三者由管道连接成一个回路，真空泵连接凝汽器的壳侧；
固液分离子系统连接关系为：稠厚罐上下两端分别连接末效未蒸发工质回流管，底部通过管道连接离心分离机、离心分离机的固体出口下方放置固体储存仓；
所述稠厚罐、离心分离机、固体储存仓等设备并不是系统的必需部件，当系统仅涉及到浓缩而不产生晶体时，可拆除以上部件，而将未蒸发工质回流管合并。


2.根据权利要求1所述的一种太阳能闪蒸蒸汽驱动多效强制循环蒸发系统，其特征在于：所述产品水箱蒸汽管与凝汽器的壳侧的连接位置高于凝汽器壳侧的液位。


3.根据权利要求1所述的一种太阳能闪蒸蒸汽驱动多效强制循环蒸发系统，其特征在于：所述太阳能集热板主要包括抛物线型反射面与金属换热管两部分组成。


4.根据权利要求1所述的一种太阳能闪蒸蒸汽驱动多效强制循环蒸发系统，其特征在于：所述各效蒸汽分离室内的溶液温度在40℃～150℃之间，各效蒸汽加热器管侧溶液的温升在0.2～5℃，各效蒸汽加热器壳侧蒸汽与管侧溶液换热温差在5～30℃之间。


5.根据权利要求1所述的一种太阳能闪蒸蒸汽驱动多效强制循环蒸发系统，其特征在于：所述各效蒸汽加热器壳侧蒸汽流量与管侧溶液流量的质量比在1:100～1:2000之间。

【专利技术属性】
技术研发人员：赵舒然，刘继平，张丹，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61