基于热泵及升膜蒸发原理的通用型蒸发浓缩系统实验装置

摘要

本发明涉及一种基于热泵及升膜蒸发原理的通用型蒸发浓缩系统实验装置，二效汽液分离器和二效冷凝水闪蒸罐通过罗茨鼓风机连接一效蒸发器，第三预热器通过一效蒸发器连接一效汽液分离器，第一预热器和第二预热器通过二效蒸发器连接二效汽液分离器。本装置运用逆流双效蒸发，采用罗茨风机作为机械式压缩设备对二次蒸汽进行压缩。将双效的冷凝水及出口浓碱与料液进行换热的方式，提升料液的入口温度，提高系统的热利用效率。机械压缩式热泵双效蒸发系统可以利用低品位的二次蒸汽热量，压缩机压缩二次蒸汽提高出口蒸汽的温度、压力用于溶液的蒸发浓缩。相比于纯多效蒸发浓缩系统，本装置有效降低了蒸汽使用量，提高了热能利用率，具有明显的节能效益。

权利要求

1.一种基于热泵及升膜蒸发原理的通用型蒸发浓缩系统实验装置，包括稀碱泵（1）、第一预热器（2）、第二预热器（3）、二效蒸发器（4）、二效汽液分离器（5）、罗茨鼓风机（6）、一效蒸发器（7）、一效汽液分离器（8）、浓碱闪蒸罐（9）、浓碱泵（10）、一效冷凝水闪蒸罐（11）、二效冷凝水闪蒸罐（12）、中间泵（13）、一效冷凝水调节阀（14）、二效冷凝水调节阀（15）、冷凝水泵（16）、第三预热器（17）、浓碱罐（18）、冷凝水回收器（19），其特征在于：所述二效汽液分离器（5）和二效冷凝水闪蒸罐（12）通过罗茨鼓风机（6）连接一效蒸发器（7），所述第三预热器（17）通过一效蒸发器（7）连接一效汽液分离器（8），所述第一预热器（2）和第二预热器（3）通过二效蒸发器（4）连接二效汽液分离器（5）；所述一效汽液分离器（8）通过二效蒸发器（4）连接二效冷凝水闪蒸罐（12），所述一效蒸发器（7）通过一效冷凝水闪蒸罐（11）连接二效蒸发器（4）；所述一效冷凝水闪蒸罐（11）通过一效冷凝水调节阀（14）连接冷凝水泵（16）；所述二效冷凝水闪蒸罐（12）通过二效冷凝水调节阀（15）连接冷凝水泵（16），所述冷凝水泵（16）连接第三预热器（17）；所述二效汽液分离器（5）通过中间泵（13）连接第三预热器（17）；所述一效汽液分离器（8）连接浓碱闪蒸罐（9），浓碱闪蒸罐（9）通过浓碱泵（10）连接第二预热器（3）；所述第一预热器（2）和第二预热器（3）连接稀碱泵（1），所述第一预热器（2）连接浓碱罐（18），所述第二预热器（3）连接冷凝水回收器（19）。

说明书

基于热泵及升膜蒸发原理的通用型蒸发浓缩系统实验装置

技术领域

[0001] 本发明涉及一种通用型蒸发浓缩系统实验装置，特别是一种采用热泵及升膜蒸发原理的实验装置。

背景技术

[0002] 随着能源与环保环境问题的日益严重，对各个行业的节能与环保的要求越来越高，尤其是化工行业。化工行业是能耗大户，每年的消耗占全国的一大部分，而且又是污染大户，其节能与环保的要求刻不容缓。当前，烧碱行业主要以电解食盐水后浓缩淡碱的方法来生产烧碱的。从浓度10%的淡碱蒸发浓缩到浓度30%—40%的烧碱综合耗能约占整个烧碱生产耗能的25%。目前烧碱蒸发多采用双效顺流、三效顺流强制循环、三效逆流强制循环、四效顺流等流程。高纯度生产目前多采用离子交换膜法，利用低品位的废热加热溶液使溶液中的水分蒸发而达到浓缩溶液的目的。

[0003] 烧碱在纺织印染工业中主要用于丝光工艺，丝光可以提高纤维光泽和织物对染料的吸收，是织物染整预处理过程中的重要工序，在纺织印染行业得到广泛应用。在丝光过程中需要用浓碱液对织物进行处理，结束后有大量的稀碱液作为废水排放，直接排放不但会造成碱的浪费，还会造成环境污染，不符合节能减排的方针政策。

[0004] 针对丝光废碱液的回收，本发明采用机械压缩式热泵蒸发系统对丝光废碱液进行蒸发浓缩后回收再用，系统采用双效逆流板式升膜蒸发工艺，将废碱液蒸发浓缩到丝光工艺需要的碱液浓度后重新用于丝光工艺。本发明具有很大的通用性，适用于化工及食品等行业相关蒸发操作的前处理和海水淡化操作处理。

发明内容

[0005] 本发明为实现丝光废碱液的回收，而提供一种基于热泵及升膜蒸发原理的通用型蒸发浓缩系统实验装置，对碱液回收，化工及食品等行业的节能减排提供技术创新。

[0006] 为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

[0007] 一种基于热泵及升膜蒸发原理的通用型蒸发浓缩系统实验装置，包括稀碱泵、第一预热器、第二预热器、二效蒸发器、二效汽液分离器、罗茨鼓风机、一效蒸发器、一效汽液分离器、浓碱闪蒸罐、浓碱泵、一效冷凝水闪蒸罐、二效冷凝水闪蒸罐、中间泵、一效冷凝水调节阀、二效冷凝水调节阀、冷凝水泵、第三预热器、浓碱罐、冷凝水回收器，所述二效汽液分离器和二效冷凝水闪蒸罐通过罗茨鼓风机连接一效蒸发器，所述第三预热器通过一效蒸发器连接一效汽液分离器，所述第一预热器和第二预热器通过二效蒸发器连接二效汽液分离器。

[0008] 所述一效汽液分离器通过二效蒸发器连接二效冷凝水闪蒸罐，所述一效蒸发器通过一效冷凝水闪蒸罐连接二效蒸发器。所述一效冷凝水闪蒸罐通过一效冷凝水调节阀连接冷凝水泵；所述二效冷凝水闪蒸罐通过二效冷凝水调节阀连接凝水泵，所述凝水泵连接第三预热器。所述二效汽液分离器通过中间泵连接第三预热器。所述一效汽液分离器连接浓碱闪蒸罐，浓碱闪蒸罐通过浓碱泵连接第二预热器。所述第一预热器和第二预热器连接稀碱泵，所述第一预热器连接浓碱罐，所述第二预热器连接冷凝水回收器。

[0009] 本发明的有益效果在于：

[0010] 1）利用罗茨鼓风机作为动力来源产生高温、高压的加热蒸汽，从而代替传统以锅炉产生加热蒸汽的方式；

[0011] 2）利用板式换热器代替传统降膜蒸发器作为蒸发浓缩装置，可以减少板式换热器出口的液滴夹带，提高溶液的浓度；

[0012] 3）利用板式换热器作为换热装置，其换热温差小，效率高；

[0013] 4）该实验装置只在启运过程需要外界提供加热蒸汽，系统正常运行后，不需外界提供；

[0014] 5）利用闪蒸罐建立辅助闪蒸系统，补充系统的蒸汽量，保证系统稳定运行。

[0015] 本发明通过基于热泵及升膜蒸发原理的通用型蒸发浓缩系统实验装置的设计，对碱液回收，化工及食品等行业的节能减排提供技术创新。

附图说明

[0016] 图1是本发明的结构示意图。

具体实施方式

[0017] 下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

[0018] 如图1所示，一种基于热泵及升膜蒸发原理的通用型蒸发浓缩系统实验装置，包括稀碱泵1、第一预热器2、第二预热器3、二效蒸发器4、二效汽液分离器5、罗茨鼓风机6、一效蒸发器7、一效汽液分离器8、浓碱闪蒸罐9、浓碱泵10、一效冷凝水闪蒸罐11、二效冷凝水闪蒸罐12、中间泵13、一效冷凝水调节阀14、二效冷凝水调节阀15、冷凝水泵16、第三预热器17、浓碱罐18、冷凝水回收器19。

[0019] 二效汽液分离器5和二效冷凝水闪蒸罐12通过罗茨鼓风机6连接一效蒸发器7，第三预热器17通过一效蒸发器7连接一效汽液分离器（8），第一预热器2和第二预热器3通过二效蒸发器4连接二效汽液分离器5。一效汽液分离器8通过二效蒸发器4连接二效冷凝水闪蒸罐12，一效蒸发器7通过一效冷凝水闪蒸罐11连接二效蒸发器4。一效冷凝水闪蒸罐11通过一效冷凝水调节阀14连接冷凝水泵16；二效冷凝水闪蒸罐12通过二效冷凝水调节阀15连接凝水泵16，凝水泵16连接第三预热器17。二效汽液分离器5通过中间泵13连接第三预热器17。一效汽液分离器8连接浓碱闪蒸罐9，浓碱闪蒸罐9通过浓碱泵10连接第二预热器3。第一预热器2和第二预热器3连接稀碱泵1，第一预热器2连接浓碱罐18，所述第二预热器3连接冷凝水回收器19。

[0020] 1）系统在启动过程中，需要从外界输入蒸汽，保证蒸发运行。系统运行稳定后关闭外界补气，用罗茨鼓风机6维持系统运行，为保证系统运行稳定，在罗茨鼓风机6吸气管路中补充少量蒸汽，由蒸汽调节阀控制补气量；

[0021] 2）为了避免系统运行过程中，加热蒸汽量的逐渐减少，需要辅助闪蒸系统补充压缩机入口的蒸汽量。一效冷凝水闪蒸罐11和二效冷凝水闪蒸罐12均安装磁翻板液位计，监视其液位，维持稳定运行。

[0022] 本装置将双效的冷凝水及出口浓碱与料液进行换热的方式，提升料液的入口温度，提高系统的热利用效率。机械压缩式热泵双效蒸发系统可以利用低品位的二次蒸汽热量，压缩机压缩二次蒸汽提高出口蒸汽的温度、压力用于溶液的蒸发浓缩。相比于纯多效蒸发浓缩系统，本系统有效降低了蒸汽使用量，提高了热能利用率，具有明显的节能效益，适用于化工及食品等行业相关蒸发操作的前处理和海水淡化操作处理。