一体式多效冷凝低温蒸发浓缩系统技术方案

本发明专利技术属于能源环保领域，具体涉及一体式多效冷凝低温蒸发浓缩系统。该系统将物料加热蒸发和蒸汽冷凝集成在一个容器罐内，并采用了三级蒸汽冷凝方案，换热部件传热效果好、蒸汽凝结效率高、运行能耗低，维护成本低、使用寿命长，同时有效利用太阳能、自然冷源等不同品位的能源提升系统能效。该系统可高效冷凝二次蒸汽以维持真空度，还可改善初始启动时蒸发器侧换热环境。相比现有技术，该系统可达到节能减排降碳的目的。排降碳的目的。排降碳的目的。

【技术实现步骤摘要】
一体式多效冷凝低温蒸发浓缩系统


[0001]本专利技术属于能源环保领域，具体涉及一体式多效冷凝低温蒸发浓缩系统。

技术介绍

[0002]蒸发浓缩是工业领域常见的工艺过程，该过程通过强化溶液中水分的蒸发，来获取高浓度的溶质。目前常用的方法是将溶液加热到溶剂水的沸点温度，通过沸腾使溶剂水变为蒸汽逸出。在没有高品质废热热源或物料对高温敏感的情况下，采用逆卡诺循环热泵真空低温蒸发浓缩系统是目前较为高效的处理方式，该方式物料蒸发操作温度低，一次能源利用率高，已成为蒸发浓缩工艺过程节能降碳的重要技术措施。
[0003]现有的技术，仍存在一些问题，使热泵真空低温蒸发浓缩技术的优势没有发挥出来，主要体现在以下几个方面：
[0004](1)热泵真空低温蒸发浓缩系统的集成度低，不仅占地面积大，需要抽真空的总容积也大。
[0005](2)由于热泵循环放热侧比吸热侧多出了压缩机的产热量，为保持热泵循环的冷热平衡，现有的做法是在膨胀阀前附设空气冷却散热设备将这部分热量排放掉，这部分热量未加利用成为热损失，降低了系统能效。
[0006](3)物料的沸腾需要维持一定的真空度，真空度的维持需要二次蒸汽的高效冷凝和抽真空系统共同实现，现有的系统无法对快速产出的二次蒸汽进行高效冷凝，不仅降低了热泵蒸发器侧的冷凝热回收效果，还增大了抽真空系统的抽气负担，增加了能耗。
[0007](4)传统工艺在初始启动物料升温过程中，由于未沸腾蒸发，导致换热部件无蒸汽接触，使制冷循环工况恶化，目前一般采取增设辅助电加热器的方式解决这一问题，进一步增加了系统能耗。
[0008](5)现有技术未考虑按热能品位梯级利用的问题，因蒸汽温度较高，蒸汽凝结温度与制冷剂蒸发温度间的温度梯度很大，依靠单一的制冷剂冷却方式不能实现梯级冷凝，降低了系统的能效。
[0009](6)现有热泵真空低温蒸发浓缩技术未充分考虑采用高效二次蒸汽凝结换热方式，导致需要依靠更低的蒸发温度回收凝结热，使热泵循环系统能效偏低。

技术实现思路

[0010]本专利技术旨在解决现有技术存在的问题和缺点，本专利技术提供了一体式多效冷凝低温蒸发浓缩系统。
[0011]本申请的一体式多效冷凝低温蒸发浓缩系统，包括冷凝低温蒸发浓缩罐、热泵循环压缩机，初级换热器、蒸发冷却设备，其中，
[0012]所述冷凝低温蒸发浓缩罐的内部设有加热盘管、搅拌片、消泡装置、初级冷凝盘管、雾化喷头、蒸发器盘管、分隔筒板、散流翅片；
[0013]所述分隔筒板的底板与所述冷凝低温蒸发浓缩罐内壁焊接为一体，形成中空环状
筒形构造，所述分隔筒板的圆筒为蒸汽流道；
[0014]所述散流翅片设置于所述分隔筒板的圆筒的顶部；
[0015]所述消泡装置设置于物料液面与分隔筒板底板之间；
[0016]所述蒸发器盘管设置于所述分隔筒板与所述多效冷凝低温蒸发浓缩罐内壁之间；
[0017]通过热泵循环压缩机将高温高压制冷剂泵入所述加热盘管，在真空条件下加热送入所述冷凝低温蒸发浓缩罐的稀物料，在加热过程中，所述搅拌片不断搅动稀物料，产生的二次蒸汽经消所述泡装置净化，通过所述分隔筒板的圆筒和散流翅片后进行冷凝；
[0018]所述初级冷凝盘管利用所述蒸发冷却设备产出的冷却水，对二次蒸汽进行梯级冷凝换热；
[0019]降温后的制冷剂送入所述初级换热器，并循环至所述冷凝低温蒸发浓缩罐内的所述蒸发器盘管进行热回收，然后再送至所述热泵循环压缩机，稀物料经加热产生的蒸汽经所述初级冷凝盘管预冷却，产生部分凝结水，然后经雾化喷头喷淋的雾化水直接接触冷凝吸收，再喷淋至所述蒸发器盘管，经冷却后储存于所述分隔筒板的底部；
[0020]所述冷凝低温蒸发浓缩罐带有凝结水泵，所述凝结水泵的进水管连接所述分隔筒板的底板上部，出水管连接所述雾化喷头，所述雾化喷头将冷凝水雾化为细小液滴，直接接触冷凝吸收水蒸气；
[0021]所述蒸发冷却设备产生的冷却水输入所述初级冷凝盘管，对所述多效冷凝低温蒸发浓缩罐蒸发出的二次蒸汽进行预冷却。
[0022]根据本申请的一体式多效冷凝低温蒸发浓缩系统，其中，所述系统包括抽真空单元，将经所述多效冷凝低温蒸发浓缩罐处理后的不凝性气体，经抽真空排出。
[0023]根据本申请的一体式多效冷凝低温蒸发浓缩系统，其中，所述抽真单元包括抽真空循环泵、水箱、真空射流器，其中，
[0024]所述水箱内设有多孔管，并浸没于水中；
[0025]抽真空循环泵抽取水箱中的水，一部分经真空射流器抽吸稀物料蒸发冷凝后的不凝气体，然后通过多孔管排入水箱；另一部分则送入所述初级换热器与制冷剂换热。
[0026]根据本申请的一体式多效冷凝低温蒸发浓缩系统，其中，在所述真空射流器的抽真空管路吸入口设置有阻液挡板。
[0027]根据本申请的一体式多效冷凝低温蒸发浓缩系统，其中，所述抽真空单元还包括循环水温控装置，用于调控水箱内水温。
[0028]根据本申请的一体式多效冷凝低温蒸发浓缩系统，其中，所述冷凝低温蒸发浓缩罐的外部连接有稀料液进管和浓料液出管。
[0029]根据本申请的一体式多效冷凝低温蒸发浓缩系统，其中，所述一体式多效冷凝低温蒸发浓缩罐的外壁设置有保温层。
[0030]根据本申请的一体式多效冷凝低温蒸发浓缩系统，其中，所述凝结水泵进水管连接所述分隔筒板的底板上部，出水管连接所述雾化喷头。
[0031]根据本申请的一体式多效冷凝低温蒸发浓缩系统，其中，所述加热盘管和所述蒸发器盘管为管内增强换热的内肋管。
[0032]根据本申请的一体式多效冷凝低温蒸发浓缩系统，其中，所述系统还包括太阳能物料预热单元，所述太阳能物料预热单元包括太阳能集热器、稀料液预热罐、预热循环泵、
预热罐温控装置，其中，所述太阳能集热器提供热源，经所述稀料液预热罐内的预热盘管内的热水循环加热达到设定温度，送入所述多效冷凝低温蒸发浓缩罐中，所述预热罐温控装置用于控制所述预热盘管的进水温度，所述预热循环泵用于提供热水循环动力。
[0033]本申请的技术方案的优点：
[0034]针对上述现有技术的问题，本申请提供了一种改进型热泵真空低温蒸发浓缩系统，该系统将物料加热蒸发和蒸汽冷凝集成在一个容器罐内，并采用了三级蒸汽冷凝方案，换热部件传热效果好、蒸汽凝结效率高、运行能耗低，维护成本低、使用寿命长，同时有效利用太阳能、自然冷源等不同品位的能源提升系统能效。该系统可高效冷凝二次蒸汽以维持真空度，还可改善初始启动时蒸发器侧换热环境。相比现有技术，该系统可达到节能减排降碳的目的。
[0035]1、将物料的加热蒸发和二次蒸汽的冷凝集成在一个容器罐内，缩短了蒸汽的流程，降低了需要维持真空度的空间容积，减小了系统的总体占地面积。
[0036]2、充分利用压缩机的做功产热量加热物料，在保证热泵循环冷热平衡的前提下，增加了物料加热的热量。
[0037]3、分别通过初级冷凝盘管、雾化喷头水喷雾和蒸发器盘管对二本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一体式多效冷凝低温蒸发浓缩系统，其特征在于，包括冷凝低温蒸发浓缩罐、热泵循环压缩机，初级换热器、蒸发冷却设备，其中，所述冷凝低温蒸发浓缩罐的内部设有加热盘管、搅拌片、消泡装置、初级冷凝盘管、雾化喷头、蒸发器盘管、分隔筒板、散流翅片，其中，所述分隔筒板包括底板与圆筒，所述分隔筒板的底板与所述冷凝低温蒸发浓缩罐内壁焊接为一体，形成中空环状筒形构造，所述分隔筒板的圆筒为蒸汽流道；所述散流翅片设置于所述分隔筒板的圆筒的顶部；所述消泡装置设置于物料液面与所述分隔筒板的底板之间；所述蒸发器盘管设置于所述分隔筒板与所述多效冷凝低温蒸发浓缩罐内壁之间；通过所述热泵循环压缩机将高温高压制冷剂泵入所述加热盘管，所述搅拌片搅动在真空条件下加热送入所述冷凝低温蒸发浓缩罐的稀物料，产生的二次蒸汽经消所述泡装置净化，通过所述分隔筒板的圆筒和所述散流翅片后进行冷凝；所述初级冷凝盘管利用所述蒸发冷却设备产出的冷却水，对二次蒸汽进行梯级冷凝换热；降温后的制冷剂送入所述初级换热器，并循环至所述冷凝低温蒸发浓缩罐内的所述蒸发器盘管进行热回收，然后再送至所述热泵循环压缩机，稀物料经加热产生的蒸汽经所述初级冷凝盘管预冷却，产生部分凝结水，然后经雾化喷头喷淋的雾化水直接接触冷凝吸收，再喷淋至所述蒸发器盘管，经冷却后储存于所述分隔筒板的底部；所述冷凝低温蒸发浓缩罐带有凝结水泵，所述凝结水泵的进水管连接所述分隔筒板的底板上部，出水管连接所述雾化喷头，所述雾化喷头将冷凝水雾化为细小液滴，直接接触冷凝吸收水蒸气；所述蒸发冷却设备产生的冷却水输入所述初级冷凝盘管，对所述多效冷凝低温蒸发浓缩罐蒸发出的二次蒸汽进行预冷却。2.根据权利要求1所述的一体式多效冷凝低温蒸发浓缩系统，其特征在于，所述系统包括抽真空单元，将经所述多效冷凝低温蒸发浓...

【专利技术属性】
技术研发人员：李爱松，李嘉琪，赵关帅，
申请(专利权)人：上海咏汇环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：