濃鹽水蒸發結晶系統的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種濃鹽水蒸發結晶系統，包括：蒸發室(1)，具有第一入口(2)和第一出口(3)；冷凝室(4)，具有第二入口(5)和第二出口(6)，第一入口(2)與第二出口(6)連通、第一出口(3)與第二入口(5)連通；以及濃鹽水槽(7)，濃鹽水槽(7)通過泵(8)連通至蒸發室(1)；其中，在第一出口(3)處設置有引導蒸發室(1)中水蒸汽流向冷凝室(4)的風機(9)，蒸發室(1)中設置有對蒸發室(1)中濃鹽水進行霧化的超聲波霧化器(10)。本實用新型的目的在于提供一種高效、可靠，并且能夠有效防止在處理過程中出現結垢的濃鹽水蒸發結晶系統。
【專利說明】濃鹽水蒸發結晶系統
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種濃鹽水蒸發結晶系統。
【背景技術】
[0002]目前，關于超聲霧化機理的研究還處在初級階段，但它有著與其它霧化形式完全不同的本質。目前認為超聲波霧化液體有兩種因素起作用一個是高頻、高振幅的氣流所具有的劇烈紊流脈動將液膜拉成液絲，破碎成液滴而在氣動力作用下進一步霧化成細霧。超聲波霧化液體的另一個起作用的因素是高頻、高振幅的氣流具有線性運動動能，在與液滴碰撞時，能將能量傳遞給液滴，使其獲得非常大的能量后，破碎成更細小的霧滴，因此又接近氣動霧化。多種因素的作用使超聲波霧化噴嘴可以獲得中間直徑小于60 μ m的霧滴，因此可節約能量。
[0003]傳統的蒸發結晶系統中，對于濃鹽水的蒸發結晶蒸發效率較低、能耗較大；此外，在基于零排放的濃鹽水處理過程中，需盡量把鹽濃縮到較高濃度再進行下一步的處理。一般采用膜技術對鹽進行濃縮，濃縮過程中最容易出現的問題是在較高的鹽濃度下出現膜表面結垢。采用傳統控制結垢的方法，比如投加阻垢劑等與鹽濃縮的目的相違背，而且在高鹽濃度下阻垢劑的投加量過大，經濟性差。
實用新型內容
[0004]針對相關技術中存在的問題，本實用新型的目的在于提供一種高效、可靠，并且能夠有效防止在處理過程中出現結垢的濃鹽水蒸發結晶系統。
[0005]為實現上述目的，本實用新型提供了一種濃鹽水蒸發結晶系統，包括:蒸發室，具有第一入口和第一出口 ；冷凝室，具有第二入口和第二出口，第一入口與第二出口連通、第一出口與第二入口連通；以及濃鹽水槽，濃鹽水槽通過泵連通至蒸發室；其中，在第一出口處設置有引導蒸發室中水蒸汽流向冷凝室的風機，蒸發室中設置有對蒸發室中濃鹽水進行霧化的超聲波霧化器。
[0006]根據本實用新型，蒸發室的底部設置成階梯狀，階梯狀底部包括上階梯底面、下階梯底面和將二者相連接的過渡側面，其中，超聲波霧化器與下階梯底面相間設置，濃鹽水槽的出口與泵的入口連通，泵的出口連通至下階梯底面。
[0007]根據本實用新型，蒸發室和濃鹽水槽中均設置有超聲波加熱裝置，超聲波加熱裝置由超聲波發生器和呈蜂窩狀結構布置的加熱管網構成，超聲波發生器設置在加熱管網端部。
[0008]根據本實用新型，泵的出口與蒸發室的下階梯底面連通的連接管段中串聯有換熱器，換熱器用于對流經該連接管段的濃鹽水進行加熱。
[0009]根據本實用新型，濃鹽水蒸發結晶系統還包括:空氣源熱泵，空氣源熱泵具有熱端和冷端，其中，換熱器與熱端之間通過第一換熱管路連通，以構成第一換熱回路；設置在冷凝室中的冷卻器與冷端之間通過第二換熱管路連通，以構成第二換熱回路，其中，熱端與冷端之間以彼此熱交換地方式相互熱耦合。
[0010]根據本實用新型，蒸發室中的過渡側面設置有溢流口，溢流口通過溢流管與濃鹽水槽連通。
[0011]根據本實用新型，相對于濃鹽水槽的槽底，溢流管與濃鹽水槽連通的連通位置，高于濃鹽水槽出口的位置。
[0012]根據本實用新型，蒸發室中的上階梯底面設置有鹽分收集口。
[0013]本實用新型的有益技術效果在于:
[0014](I)在本實用新型的濃鹽水蒸發結晶系統中，通過將蒸發室與冷凝室相互連通，從而構造成蒸發結晶系統的循環回路。進一步，在蒸發室中設置有對蒸發室中濃鹽水進行霧化的超聲波霧化器，從而可以對濃鹽水進行超聲霧化。在利用超聲波對液體進行霧化時，液面受到聲波振動產生網狀波，隨著超聲波振動的加劇，在波峰處會有小液滴飛起，飛出的液滴又被超聲波振動而進一步霧化。因此，本實用新型的加裝有超聲波霧化器的蒸發結晶系統能夠提高濃鹽水的蒸發能力，相應地提高濃鹽水蒸發結晶的效率、降低能耗，并且相比于現有技術本實用新型的蒸發結晶系統更加安全可靠。
[0015](2)另外，利用超聲波處理流體時(例如，對濃鹽水進行蒸發結晶)，在超聲場的作用下，流體中成垢物質的物理形態和化學性能會發生變化，即，成垢物質出現會分散、粉碎、松散、松脫從而不易附著在蒸發結晶系統的管壁上而形成積垢。因此，本實用新型的蒸發結晶系統還能夠有效地防止濃鹽水蒸發結晶過程中產生的積垢。
[0016](3)進一步，在本實用新型的濃鹽水蒸發結晶系統中設置空氣源熱泵，換熱器與熱泵的熱端構成第一換熱回路；冷凝室中的冷卻器與熱泵的冷端構成第二換熱回路，并且熱端與冷端之間以彼此熱交換地方式相互熱耦合，從而使得能量可以在蒸發結晶系統中進行熱傳遞，以使得能量可以得到充分利用。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017]圖1是本實用新型濃鹽水蒸發結晶系統的結構示意圖；
[0018]其中，圖1中箭頭所示為物料在蒸發結晶系統中的流向。
【具體實施方式】
[0019]現參照附圖描述本實用新型的濃鹽水蒸發結晶系統。應當指出的是，本實用新型中所涉及的濃鹽水為電導率>5000μ s/cm，并且TDS (總溶解固體)>4000mg/l的濃鹽水。
[0020]如圖1所示，是本實用新型濃鹽水蒸發結晶系統的結構示意圖，其包括蒸發室1、冷凝室4以及濃鹽水槽7。其中，蒸發室I具有第一入口 2和第一出口 3，而冷凝室4具有第二入口 5和第二出口 6，并且蒸發室I的第一入口 2與冷凝室4的第二出口 6連通；而蒸發室I的第一出口 3與冷凝室4的第二入口 5連通，從而通過這種方式構造出本實用新型蒸發結晶系統的循環回路。
[0021]進一步，濃鹽水槽7通過泵8連通至蒸發室1，以利用泵8將濃鹽水槽7中的濃鹽水輸送至蒸發室I中進行蒸發結晶。其中，在蒸發室I的第一出口 3處設置有風機9，風機9用于將蒸發室I中的水蒸氣引導至冷凝室4中，而在蒸發室I中還設置有超聲波霧化器10，其用于對蒸發室I中的濃鹽水進行超聲波霧化，從而使得蒸發室I中的濃鹽水霧化成液滴，以進行蒸發結晶。可選地，在蒸發室I中對濃鹽水進行霧化的霧化溫度為40?50°C，當然應當理解，該溫度可根據具體使用情況調整，本實用新型不局限于此。
[0022]在優選的實施例中，蒸發室I和濃鹽水槽7中均可以設置超聲波加熱裝置。其中，蒸發室I中的超聲波加熱裝置用于對蒸發室I內的霧化濃鹽水進行加熱，而設置在濃鹽水槽7中的超聲波加熱裝置用于對濃鹽水槽7中的濃鹽水進行預熱。
[0023]具體地，超聲波加熱裝置由超聲波發生器和呈蜂窩狀結構布置的加熱管網構成，并且超聲波發生器設置在加熱管網端部。在使用中，由超聲波發生器產生的高頻振動波傳遞到蜂窩狀結構的加熱管網中的每根加熱管表面，通過超聲波與加熱管表面之間的振動摩擦從而實現加熱的目的，此外這種摩擦的方式也可以有效地防止加熱管網表面產生結垢。在可選的實施例中，超聲波加熱裝置的加熱溫度可以為80?100°C，當然應當理解，該溫度可以根據具體使用情況調整，本實用新型不局限于此。
[0024]在利用超聲波對液體進行霧化時，液面受到聲波振動產生網狀波，隨著超聲波振動的加劇，在波峰處會有小液滴飛起，飛出的液滴又被超聲波振動而進一步霧化。因此，在本實用新型的蒸發結晶系統中，濃鹽水由濃鹽水槽7經泵8泵送至蒸發室I中，然后超聲波霧化器10對濃鹽水進行霧化，從而使得濃鹽水霧化成液滴，霧化液滴會快速地蒸發并在由風機9的作用下被抽吸至蒸發室I的第一出口 3處，并進一步由第二入口 5流動至冷凝室4中；而霧化后的鹽分會結晶并滯留在蒸發室I中，從而實現濃鹽水的蒸發結晶。也就是說，利用上述的超聲波霧化可以有效地提高濃鹽水的蒸發能力，相應地提高濃鹽水蒸發結晶的效率、降低能耗，并且相比于現有技術本實用新型的蒸發結晶系統更加安全可靠。
[0025]另外，利用超聲波處理流體時(例如，在本實用新型中對濃鹽水進行蒸發結晶)，在超聲場的作用下，流體中成垢物質的物理形態和化學性能會發生變化，即，成垢物質會出現分散、粉碎、松散、松脫從而不易附著在蒸發結晶系統的管壁上而形成積垢。因此，本實用新型的蒸發結晶系統還能夠有效地防止濃鹽水蒸發結晶過程中產生的積垢。
[0026]繼續參照圖1，在優選的實施例中，蒸發室I的底部可以設置成階梯狀，并且階梯狀底部包括上階梯底面、下階梯底面和將二者相連接的過渡側面，從圖1中可以看出，上述的上階梯底面高于下階梯底面。上述的超聲波霧化器10可以與下階梯底面相間設置，濃鹽水槽7的出口與泵8的入口連通，而泵8的出口與下階梯底面連通。
[0027]具體來說，將蒸發室I的底面設置成階梯狀可以有效地將超聲波霧化過程與蒸發結晶過程分開，即，濃鹽水進入蒸發室I后首先滯留在對應于下階梯底面的蒸發室I的空間中，而超聲波霧化器10也設置在該空間中。應當理解，超聲波霧化器10與下階梯底面相間設置，并且當濃鹽水進入蒸發室I后，超聲波霧化器10是浸入在濃鹽水中的，此時才能夠實現超聲波霧化器10對濃鹽水的超聲波霧化。進一步，經超聲波霧化器10霧化后的液滴會在風機9的作用下流動至對應于上階梯底面的蒸發室I的空間中，在此處水蒸氣液滴繼續在風機9的作用下流出蒸發室I ;而鹽分結晶滯留在蒸發室I的下階梯底面處，并如下文所述的由鹽分收集口 15排出系統之外進行收集。
[0028]此外，在優選的實施例中，泵8的出口與蒸發室I的下階梯底面連通的連接管段中可以串聯有換熱器11，利用該換熱器11可以對流經該管段的濃鹽水進行預熱。經預熱后的濃鹽水進入蒸發室I與超聲波霧化器10作用時的溫度已達到50?60°C。
[0029]再次參照圖1，在本實用新型的蒸發結晶系統中還設置有空氣源熱泵12，該熱泵12具有熱端121和冷端122。具體地，換熱器11與熱端121之間通過第一換熱管路連通，以構成第一換熱回路；而設置在冷凝室4中的冷卻器13與冷端122之間通過第二換熱管路連通，以構成第二換熱回路，并且空氣源熱泵12的熱端121與冷端122之間以彼此熱交換地方式相互熱耦合。
[0030]也就是說，如圖1所示，換熱器11中具有第一支路，該第一支路分別與泵8和蒸發室I連通，其是用于對進入蒸發室I的濃鹽水進行預熱的支路；而換熱器11中還具有第二支路，該第二支路通過兩根連接管與空氣源熱泵12的熱端121相連通以構成第一換熱回路，從而從熱端121中吸取熱量來為第一支路提供熱源；由于熱端121與冷端122熱交換地熱耦合，因此熱端121中第二支路的熱源來自于與冷端122熱交換后所吸取的熱量。進一步，冷端122也通過兩根連接管與冷卻器13相連通以構成第二換熱回路，蒸發結晶后的水蒸氣進入冷凝室4后會被冷卻器13冷卻凝結，而冷卻器13的冷源來自于空氣源熱泵12中的冷端122，冷源與水蒸氣換熱后溫度升高并返回冷端122中，并將熱量熱交換至熱端121，而冷源再次降溫并流動至冷卻器13中再次使用。
[0031]因此，通過上述方式，可以使得能量可以在蒸發結晶系統中進行熱傳遞，以使得能量可以得到充分利用。
[0032]繼續參照圖1，在優選的實施例中，蒸發室I中的過渡側面處可以設置有溢流口，并且溢流口通過溢流管14與濃鹽水槽7連通。當進入蒸發室I中的濃鹽水過多并且水位超過適當水位時，其會由溢流口流入溢流管14并回流至濃鹽水槽7中。更具體地，相對于濃鹽水槽7的槽底(即，以濃鹽水槽7的槽底為基準)，溢流管14與濃鹽水槽7連通的連通位置高于濃鹽水槽出口的位置。
[0033]另外如上所述，在蒸發室I的上階梯底面可以設置有鹽分收集口 15，以對蒸發分離出的鹽分進行回收。
[0034]如圖1所示，需要說明的是，蒸發室I的第一入口 2與冷凝室4的第二出口 6之間相互連通，而第一入口 2和第二出口 6分別在蒸發室I和冷凝室4上的設置位置，應分別高于蒸發室I中的下階梯底面以及冷凝室4的底面。對于冷凝室4來講，第二出口 6的設置位置所在平面與冷凝室4底面之間的區域可以作為產品水的收集區域。也就是說，當蒸發室I中流至冷凝室4的水蒸氣被冷卻器13冷凝凝結后，會落入上述的產品水收集區域中，以進行收集和臨時儲存。
[0035]現結合附圖對本實用新型的濃鹽水蒸發結晶系統的工作過程進行描述。具體地，濃鹽水首先由濃鹽水槽7經泵8泵送至換熱器11，經換熱器11預加熱后升溫至50?60°C，然后進入蒸發室I中。在蒸發室I中，浸沒在濃鹽水中的超聲波霧化器10對濃鹽水進行超聲波加熱霧化，霧化液滴隨后在風機9的作用下流動至蒸發室I中對應于上階梯底面的區域蒸發區域中，然后水蒸氣繼續在風機9的作用下上升并由第一出口 3流出，然后流動至冷凝室4的第二入口 5 ;而鹽分會結晶并積聚在上階梯底面上并由鹽分收集口 15收集。進入冷凝室4后的水蒸氣會流過冷卻器13并由冷卻器13冷卻降溫，凝結成產品水液滴并積存在冷凝室4底部。上述過程中，在換熱器11中對濃鹽水進行預熱的熱源來自于空氣源熱泵12的熱端121 ;而在冷卻器13中對水蒸氣進行冷卻降溫的冷源來自于空氣源熱泵12的冷端122。熱端121與冷端122之間發生熱交換，從而對系統中的能量進行充分利用。
[0036]以上所述僅為本實用新型的優選實施例而已，并不用于限制本實用新型，對于本領域的技術人員來說，本實用新型可以有各種更改和變化。凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種濃鹽水蒸發結晶系統，其特征在于，包括: 蒸發室(1)，具有第一入口⑵和第一出口(3); 冷凝室(4)，具有第二入口(5)和第二出口(6)，所述第一入口(2)與所述第二出口(6)連通、所述第一出口(3)與所述第二入口(5)連通；以及 濃鹽水槽(7)，所述濃鹽水槽(7)通過泵(8)連通至所述蒸發室(1)； 其中，在所述第一出口(3)處設置有引導所述蒸發室(1)中水蒸汽流向所述冷凝室(4)的風機(9)，所述蒸發室(1)中設置有對所述蒸發室(1)中濃鹽水進行霧化的超聲波霧化器(10)。
2.根據權利要求1所述的濃鹽水蒸發結晶系統，其特征在于， 所述蒸發室(1)的底部設置成階梯狀，所述階梯狀底部包括上階梯底面、下階梯底面和將二者相連接的過渡側面， 其中，所述超聲波霧化器(10)與所述下階梯底面相間設置，所述濃鹽水槽(7)的出口與所述泵(8)的入口連通，所述泵(8)的出口連通至所述下階梯底面。
3.根據權利要求1所述的濃鹽水蒸發結晶系統，其特征在于， 所述蒸發室(1)和所述濃鹽水槽(7)中均設置有超聲波加熱裝置，所述超聲波加熱裝置由超聲波發生器和呈蜂窩狀結構布置的加熱管網構成，所述超聲波發生器設置在所述加熱管網端部。
4.根據權利要求1所述的濃鹽水蒸發結晶系統，其特征在于， 所述泵(8)的出口與所述蒸發室(1)的所述下階梯底面連通的連接管段中串聯有換熱器(11)，所述換熱器(11)用于對流經該連接管段的濃鹽水進行加熱。
5.根據權利要求4所述的濃鹽水蒸發結晶系統，其特征在于，還包括: 空氣源熱泵(12)，所述空氣源熱泵(12)具有熱端(121)和冷端(122)， 其中，所述換熱器(11)與所述熱端(121)之間通過第一換熱管路連通，以構成第一換熱回路；設置在所述冷凝室(4)中的冷卻器(13)與所述冷端(122)之間通過第二換熱管路連通，以構成第二換熱回路， 其中，所述熱端(121)與所述冷端(122)之間以彼此熱交換地方式相互熱耦合。
6.根據權利要求2所述的濃鹽水蒸發結晶系統，其特征在于， 所述蒸發室(1)中的所述過渡側面設置有溢流口，所述溢流口通過溢流管(14)與所述濃鹽水槽(7)連通。
7.根據權利要求6所述的濃鹽水蒸發結晶系統，其特征在于， 相對于所述濃鹽水槽(7)的槽底，所述溢流管(14)與所述濃鹽水槽(7)連通的連通位置，高于所述濃鹽水槽出口的位置。
8.根據權利要求2所述的濃鹽水蒸發結晶系統，其特征在于， 所述蒸發室(1)中的所述上階梯底面設置有鹽分收集口(15)。
【文檔編號】B01J19/10GK204111353SQ201420423260
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年7月29日 優先權日:2014年7月29日
【發明者】田世偉, 單明軍, 寇麗紅, 楊庚涵 申請人:北京萬邦達環保技術股份有限公司