直接接触传热与间接接触传热耦合的蒸发设备及方法技术

本申请提出一种直接接触传热与间接接触传热耦合的蒸发设备及方法，蒸发设备包括：间接接触传热蒸发设备，间接接触传热蒸发设备包括并管换热器和分离室，并管换热器包括壳体、隔板和传热管，隔板将壳体分隔为第一换热区和第二换热区，传热管设置于壳体的内部用于使浓缩液通过，传热管和分离室通过管道形成能够循环的闭环通道，分离室设置有分离室排气口，分离室排气口连通第一换热区；以及直接接触传热蒸发设备，直接接触传热蒸发设备设置有蒸发器排气口，蒸发器排气口连通第二换热区。通过直接接触传热蒸发与间接接触传热蒸发结合使用，使直接接触传热蒸发的烟气和间接接触传热蒸发的二次蒸汽中的热量得到回收利用，使燃气消耗量降低。

【技术实现步骤摘要】
直接接触传热与间接接触传热耦合的蒸发设备及方法
本专利技术涉及环境保护的高盐有机废液处理
，特别涉及一种直接接触传热与间接接触传热耦合的蒸发设备及方法。
技术介绍
高盐废水中通常含有较高浓度的有机污染物、重金属以及易结垢的钙离子、镁离子等，高盐废水在蒸发处理过程中易出现有机物挥发及严重的有机物、无机物复合结垢问题，因此高盐废水难以处理。例如垃圾渗滤液的膜浓缩液、危险废物处理残余高盐水等，已经成为环保领域“最后一公里”难题之一。基于直接接触传热原理的浸没燃烧蒸发技术规避了结垢问题，该项技术不受高盐废水水质易变的影响，具有很强的抗冲击负荷能力，最终将有机污染物、无机污染物及盐分都浓缩到固态残渣中，已经应用于高盐有机废液，特别是垃圾渗滤液膜浓缩液的处理工程。CN1583612A公开了一种填埋场渗滤液的蒸发焚烧和蒸发浓缩二阶段浸没燃烧蒸发方法，其属于直接接触传热蒸发，传热效率高、不容易结垢，在实践中取得了较好的应用效果。但是作为可燃气体的填埋气体来源受限时，需要消耗沼气或天然气等商品燃料替代填埋气体，造成运行成本高昂且消耗大量能源，在缺少燃气供应的地区应用也受到很大限制。而且直接接触传热蒸发系统中输入的能耗绝大多数被用在了克服水的蒸发潜热上，产生的二次蒸汽余热未得到充分利用，造成能量损失，导致能耗较大。US3285834A公开了一种废水浸没燃烧蒸发与多效蒸发组合的蒸发浓缩系统，废水先经过多效蒸发进行浓缩，浓缩后的料液输送到浸没燃烧蒸发器内进行进一步浓缩，产生的蒸汽与燃烧产物一并输送到多效蒸发装置中以回收余热。多效蒸发的效率受限于废水水质、成分，尤其对于含有较高浓度易结垢物质的垃圾渗滤液而言，蒸发器管束结垢问题非常严重，频繁清洗直接影响蒸发处理能力和设备稳定运行时间，而且级数越多、影响越大。虽然浸没燃烧蒸发的烟气回到前端的多效蒸发器，余热可以得到利用，但是总体能耗主要是由浸没燃烧蒸发的消耗决定，该套系统的总体能耗仍然居高不下。
技术实现思路
基于上述现有技术的问题，本申请旨在提出一种蒸发设备及方法，解决现有蒸发设备的能量损失较大，能耗较高的问题。本申请提出一种直接接触传热与间接接触传热耦合的蒸发设备，所述蒸发设备包括：间接接触传热蒸发设备，所述间接接触传热蒸发设备包括并管换热器和分离室，所述并管换热器包括壳体、隔板和传热管，所述隔板设置于所述壳体的内部，所述隔板将所述壳体分隔为第一换热区和第二换热区，所述传热管穿过所述隔板设置于所述第一换热区和所述第二换热区，所述传热管设置于所述壳体的内部用于使浓缩液通过，所述传热管和所述分离室通过管道形成能够循环的闭环通道，使所述分离室中的浓缩液能够循环进入所述传热管，所述分离室设置有分离室排气口，所述分离室排气口用于排出在所述分离室中蒸发形成的二次蒸汽，所述分离室排气口连通所述第一换热区，使通过所述分离室排气口排出的二次蒸汽能够加热所述传热管中的浓缩液；以及直接接触传热蒸发设备，所述直接接触传热蒸发设备设置有蒸发器排气口，所述蒸发器排气口连通所述第二换热区，使通过所述蒸发器排气口排出的高温气体用于加热所述传热管中的浓缩液。优选地，所述间接接触传热蒸发设备和所述直接接触传热蒸发设备串联连接，所述间接接触传热蒸发设备位于所述直接接触传热蒸发设备的上游侧，使经过所述间接接触传热蒸发设备的蒸发浓缩后的浓缩液进入所述直接接触传热蒸发设备进一步蒸发浓缩。优选地，所述间接接触传热蒸发设备和所述直接接触传热蒸发设备并联连接，浓缩液中的一部分经过所述间接接触传热蒸发设备蒸发浓缩，浓缩液中的另一部分经过所述直接接触传热蒸发设备蒸发浓缩。优选地，所述间接接触传热蒸发设备还包括负压设备，所述负压设备包括引风机，所述引风机连接于所述分离室，所述引风机能够使所述分离室的内部形成负压。优选地，所述负压设备还包括罐体，所述罐体设置于所述引风机的下游，所述罐体被构造成将在负压状态下蒸发的气体恢复为大气压或者微负压后通入所述第一换热区。优选地，所述蒸发设备还包括预处理设备，所述预处理设备设置于所述间接接触传热蒸发设备的上游侧，所述预处理设备包括混凝沉淀反应器、脱碳反应器和水箱，所述混凝沉淀反应器、所述脱碳反应器和所述水箱依次连接。优选地，所述蒸发设备还包括冷凝设备，所述并管换热器还包括第一出气口和第二出气口，所述第一出气口连通所述第一换热区，所述第二出气口连通所述第二换热区，所述第一出气口和所述第二出气口连接所述冷凝设备。优选地，所述蒸发设备还包括废气处理设备，所述冷凝设备包括冷凝器，所述冷凝器设置有冷凝器排气口，所述冷凝器排气口用于排出冷凝过程中产生的不凝气体，所述冷凝器排气口连接于所述废气处理设备。优选地，在所述浓缩液的流动方向上，所述传热管先通过所述第二换热区然后通过所述第一换热区。优选地，所述隔板设置于所述壳体的中间位置，使所述第一换热区和所述第二换热区的空间相等或者所述隔板设置于所述壳体的中间位置的偏向所述第一换热区的一侧，使所述第一换热区的空间小于所述第二换热区的空间。本申请还提出一种直接接触传热与间接接触传热耦合的蒸发方法，所述方法使用上述技术方案中任一项所述的蒸发设备。优选地，所述直接接触传热蒸发产生的烟气和所述间接接触传热蒸发通过压力降低分离的二次蒸汽分别通入所述并管换热器，用于在间接接触传热的过程中加热浓缩液。优选地，浓缩液先进行间接接触传热蒸发之后再进行直接接触传热蒸发，通过直接接触传热蒸发提高浓缩倍数。优选地，浓缩液分别通过间接接触传热蒸发和直接接触传热蒸发，使浓缩液中的一部分经过所述间接接触传热蒸发设备蒸发浓缩，浓缩液中的另一部分经过所述直接接触传热蒸发设备蒸发浓缩。通过上述技术方案可以获得以下有益效果中的至少一个效果：(1)通过直接接触传热蒸发与间接接触传热蒸发结合使用，使得直接接触传热蒸发的烟气和间接接触传热蒸发的二次蒸汽中的热量得到回收利用，可以使得在同等处理规模的燃气消耗量降低，推广应用受到外部条件的制约降低。(2)间接接触传热蒸发采用负压蒸发，使传热管中的料液与二次蒸汽之间具有较大温差，可以使传热管中的料液先通过第二换热区然后再通过第一换热区，还可以使第二换热区空间大于第一换热区空间，从而为直接接触传热蒸发产生的混合气体中所含水蒸气的潜热利用提供了更大的温差与换热条件，可以降低燃料消耗。(3)通过使渗滤液经过预处理，降低钙镁离子浓度，解决间接接触传热蒸发容易结垢而无法长时间稳定运行的问题，使间接接触传热蒸发设备稳定运行，避免频繁清洗启停机器而造成能耗额外增加。而且间接接触传热蒸发的浓缩倍数也可以大大提升，从而降低了直接接触传热蒸发中的燃料消耗，促进间接接触传热蒸发与直接接触传热蒸发间的协同，提高浓缩液结晶效率，提升单位能效指标。(4)通过并管换热器，直接接触传热蒸发产生的混合气体为间接接触传热蒸发提供启动能量，间接接触传热的负压蒸发产生的二次蒸汽经过负压平衡转为大气压或者微负压，再回到并管换热器本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种直接接触传热与间接接触传热耦合的蒸发设备，其特征在于，所述蒸发设备包括：/n间接接触传热蒸发设备(2)，所述间接接触传热蒸发设备(2)包括并管换热器(21)和分离室(22)，/n所述并管换热器(21)包括壳体(211)、隔板(212)和传热管(219)，所述隔板(212)设置于所述壳体(211)的内部，所述隔板(212)将所述壳体(211)分隔为第一换热区(A)和第二换热区(B)，所述传热管(219)穿过所述隔板(212)设置于所述第一换热区(A)和所述第二换热区(B)，所述传热管(219)设置于所述壳体(211)的内部用于使浓缩液通过，所述传热管(219)和所述分离室(22)通过管道形成能够循环的闭环通道，使所述分离室(22)中的浓缩液能够循环进入所述传热管(219)，/n所述分离室(22)设置有分离室排气口(223)，所述分离室排气口(223)用于排出在所述分离室(22)中蒸发形成的二次蒸汽，所述分离室排气口(223)连通所述第一换热区(A)，使通过所述分离室排气口(223)排出的二次蒸汽能够加热所述传热管(219)中的浓缩液；以及/n直接接触传热蒸发设备(3)，所述直接接触传热蒸发设备(3)设置有蒸发器排气口(36)，所述蒸发器排气口(36)连通所述第二换热区(B)，使通过所述蒸发器排气口(36)排出的高温气体用于加热所述传热管(219)中的浓缩液。/n...

【技术特征摘要】
1.一种直接接触传热与间接接触传热耦合的蒸发设备，其特征在于，所述蒸发设备包括：
间接接触传热蒸发设备(2)，所述间接接触传热蒸发设备(2)包括并管换热器(21)和分离室(22)，
所述并管换热器(21)包括壳体(211)、隔板(212)和传热管(219)，所述隔板(212)设置于所述壳体(211)的内部，所述隔板(212)将所述壳体(211)分隔为第一换热区(A)和第二换热区(B)，所述传热管(219)穿过所述隔板(212)设置于所述第一换热区(A)和所述第二换热区(B)，所述传热管(219)设置于所述壳体(211)的内部用于使浓缩液通过，所述传热管(219)和所述分离室(22)通过管道形成能够循环的闭环通道，使所述分离室(22)中的浓缩液能够循环进入所述传热管(219)，
所述分离室(22)设置有分离室排气口(223)，所述分离室排气口(223)用于排出在所述分离室(22)中蒸发形成的二次蒸汽，所述分离室排气口(223)连通所述第一换热区(A)，使通过所述分离室排气口(223)排出的二次蒸汽能够加热所述传热管(219)中的浓缩液；以及
直接接触传热蒸发设备(3)，所述直接接触传热蒸发设备(3)设置有蒸发器排气口(36)，所述蒸发器排气口(36)连通所述第二换热区(B)，使通过所述蒸发器排气口(36)排出的高温气体用于加热所述传热管(219)中的浓缩液。


2.根据权利要求1所述的直接接触传热与间接接触传热耦合的蒸发设备，其特征在于，所述间接接触传热蒸发设备(2)和所述直接接触传热蒸发设备(3)串联连接，所述间接接触传热蒸发设备(2)位于所述直接接触传热蒸发设备(3)的上游侧，使经过所述间接接触传热蒸发设备(2)的蒸发浓缩后的浓缩液进入所述直接接触传热蒸发设备(3)进一步蒸发浓缩。


3.根据权利要求1所述的直接接触传热与间接接触传热耦合的蒸发设备，其特征在于，所述间接接触传热蒸发设备(2)和所述直接接触传热蒸发设备(3)并联连接，浓缩液中的一部分经过所述间接接触传热蒸发设备(2)蒸发浓缩，浓缩液中的另一部分经过所述直接接触传热蒸发设备(3)蒸发浓缩。


4.根据权利要求1所述的直接接触传热与间接接触传热耦合的蒸发设备，其特征在于，所述间接接触传热蒸发设备(2)还包括负压设备(23)，所述负压设备(23)包括引风机(231)，所述引风机(231)连接于所述分离室(22)，所述引风机(231)能够使所述分离室(22)的内部形成负压。


5.根据权利要求4所述的直接接触传热与间接接触传热耦合的蒸发设备，其特征在于，所述负压设备(23)还包括罐体(232)，所述罐体(232)设置于所述引风机(231)的下游，所述罐体(232)被构造成将在负压状态下蒸发的气体恢复为大气压或者微负压后通入所述第一换热区(A)。


6.根据权利要求1所述的直...

【专利技术属性】
技术研发人员：岳东北，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京;11