CN111803981B - 一种高盐高黏易结垢料液深度浓缩蒸发器及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高盐高黏易结垢料液深度浓缩蒸发器及方法，由壳体、加热盘、中心轴，旋转刮刀，驱动电机，支架，封头，支座组成。加热盘为空心盘状结构，加热盘下部设有倒U形缺口，加热盘嵌入安装于壳体内部的支架上，旋转刮刀安装在中心轴上并随中心轴转动，各旋转刮刀依次安装在各加热盘之间。本发明采用机械刮膜方式运行，旋转刮刀能够及时将加热盘的表面污垢、晶体或固形附着物清理掉，蒸发器无结垢堵管问题。本发明可实现对料液的高浓缩倍率蒸发，具有蒸发传热面积大、生产能力高、配套工艺设备少等特点，尤其适用于各类高黏、含盐、易结垢、组分复杂料液的深度蒸发浓缩。

Description

一种高盐高黏易结垢料液深度浓缩蒸发器及方法
技术领域
本发明涉及一种蒸发器，尤其涉及一种适用于高盐、高黏度、易结垢料液深度浓缩蒸发器，属于蒸发技术领域。
背景技术
蒸发领域存在大量的高黏、高盐、易结垢类的料液，如垃圾渗滤液、MVR母液、多效蒸发残液等。此类料液组分复杂，矿化度较高，存在大量的钙镁离子。常规技术蒸发浓缩上述料液时常采用传统刮板蒸发器、强制循环蒸发器或直接进行焚烧处理。传统刮板式蒸发器由于其换热面仅为设备内壁面，导致其的换热面积较小，蒸发生产能力较低，目前市场应用的传统刮板蒸发器面积最高仅100m2。采用强制循环式蒸发器处理上述料液时，通常需配套相应的前处理工序，以降低料液中的钙镁含量，导致蒸发***工艺流程较长，运行成本较高，且强制循环蒸发器长时间运行后换热管表面仍旧会沉积大量的垢层，这不仅增大了传热热阻，甚至会导致换热管堵塞，影响***正常运行。焚烧处理法的环境负担及能耗较大，在处理上述料液时焚烧炉存在严重的高温腐蚀问题。
发明内容
本发明的目的是针对上述已有技术存在的不足，提供了一种高盐高黏易结垢料液深度浓缩蒸发器及方法。
一种高盐高黏易结垢料液深度浓缩蒸发器及方法，其特征在于：所述蒸发器包括壳体、加热盘、中心轴，旋转刮刀，驱动电机，支架，封头和支座；
所述壳体为卧式圆筒形结构，壳体顶部设有二次蒸汽出口、进料口及生蒸汽进口，壳体底部设有出料口及凝液出口，壳体下部安设支座；
所述封头安装在蒸发器壳体两侧，封头上开设轴孔用于安装中心轴，轴孔处安装中心轴的密封及轴承组件；所述驱动电机与所述中心轴相连；
所述支架为一框架用于支撑固定加热盘，支架固定于蒸发器壳体内部；
所述加热盘为空心盘状结构，加热盘顶部设有蒸汽接口，底部设有凝液接口，多个所述加热盘等距安装于支架上并组成加热盘组，各加热盘顶部的蒸汽接口相互连通，底部凝液接口相互连通；
所述旋转刮刀安装在中心轴上并随中心轴转动用于刮除加热盘上的污垢，各旋转刮刀间隔安装在各加热盘之间。
较优地，所述支架为方钢构成，支架宽度与加热盘宽度相等，长度与蒸发器筒体长度相等，支架的横梁开设有若干等距缺口，缺口宽度与加热盘厚度相等，缺口间距离大于等于旋转刮刀宽度。
较优地，所述旋转刮刀为桨叶式结构，旋转刮刀的叶片数量不低于两片，旋转刮刀叶片周向等距布置，旋转刮刀长度与加热盘的盘面半径相等。
较优地，所述加热盘下部设有倒U形缺口以便于安装，加热盘内部设有导流支撑筋板。
较优地，所述旋转刮刀的表面贴附聚四氟乙烯板。
较优地，所述驱动电机为变频电机。
本发明还提供一种高盐高黏易结垢料液深度浓缩蒸发器的工作方法如下：物料通过壳体的进料口送入蒸发器内，液位保持在加热盘高度的1/3~1/2处；开启蒸发所需的生蒸汽，生蒸汽通过加热盘的蒸汽接头并行进入各加热盘，为料液蒸发提供所需热量，生蒸汽放热冷凝后的冷凝液由加热盘底部的凝液接口汇集后由壳体的凝液出口排出蒸发器；开启驱动电机，电机带动中心轴上的旋转刮刀周向旋转，刮刀叶片不断的将料液带至加热盘表面，并将加热盘表面蒸发后残留的污垢、晶体或固形物及时清理掉，以保持加热盘换热面的清洁。料液蒸发所产生的二次蒸汽由壳体的二次蒸汽出口排出蒸发器，料液蒸发后的浓缩液由出料口排出。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
与传统刮板式蒸发器相比，本发明可显著拓展蒸发器的传热面积，相同高径尺寸条件下，本发明蒸发器的传热面积可达传统刮板蒸发器的10~20倍，可显著提高蒸发器的蒸发能力。与传统强制循环式蒸发器相比，本发明采用机械刮膜方式运行，旋转刮刀能够及时将加热盘的表面污垢、晶体或固形附着物清理掉，蒸发器无结垢堵管问题，可实现对料液的高浓缩倍率蒸发；料液在加热盘表面呈库塔流及薄膜流混合流态，蒸发器具有较高的传热系数，单位面积蒸发水量可达20~150kg/m2；此外，使用本蒸发器无需对料液进行除钙镁等预处理，可减小蒸发***配套设备投资及运行费用。本发明的蒸发器尤其适合各类高黏、含盐、易结垢料液的蒸发浓缩。
附图说明
图1为本发明的一种高盐高黏易结垢料液深浓浓缩蒸发器的结构示意图
图2为本发明的一种高盐高黏易结垢料液深浓浓缩蒸发器结构侧视图
图3为蒸发器加热盘的外形图
图4为蒸发器桨叶式刮刀外形图
图5为蒸发器加热盘支架外形图
图中，1为壳体，2为加热盘，3为中心轴，4为旋转刮刀，5为驱动电机，6为支架，7为封头，8为支座，11为二次蒸汽出口，12为进料口，13为生蒸汽进口，14为出料口，15为凝液出口，21为蒸汽接口，22为凝液接口，23为导流支撑筋板，31为密封及轴承组件。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
实施例一：
如图1及图2所示，一种高盐高黏易结垢料液深度浓缩蒸发器，包括壳体1、加热盘2、中心轴3，旋转刮刀4，驱动电机5，支架6，封头7，支座8。所述壳体1为卧式圆筒形结构，筒体直径1800mm，长度为6000m，壳体顶部设有二次蒸汽出口11、进料口12及生蒸汽进口13，壳体底部设有出料口14及凝液出口15，壳体下部安设支座8；如图3所示，加热盘为空心盘状结构，加热盘内部设有导流支撑筋板23，加热盘总厚20mm，加热盘圆面直径1000mm，加热盘下部设有倒U形缺口，缺口宽度200mm，加热盘顶部设有蒸汽接口21，底部设有凝液接口22；由若干加热盘依次等距重叠式安装于支架6上并组成加热盘组，各加热盘顶部的蒸汽接口相互连通，底部凝液接口相互连通；加热盘组最左侧蒸汽接口设盲板封堵，右侧蒸汽接口与蒸发器壳体的生蒸汽进口相连；加热盘组最右侧的凝液接口设盲板封堵，左侧的凝液接口与蒸发器壳体的凝液出口相连；如图4所示，所述旋转刮刀4为四叶桨叶式结构，旋转刮刀安装在中心轴3上并随中心轴转动，旋转刮刀长495mm，刮刀面宽28mm，相邻旋转刮刀的间距为50mm；中心轴3的直径为150mm；如图5所示，所述支架6为100型方钢焊制，沿支架长度方向开设加热盘嵌入槽，槽宽20mm，槽间距30mm；所述加热盘分别嵌入安装在支架上，共115个加热盘，总换热面积约200m2；将安装旋转刮刀（共116个）的中心轴通过加热盘下部缺口安置到加热盘中心位置；所述封头7安装在蒸发器壳体两侧，封头上开设轴孔，并在轴孔处安装中心轴的密封及轴承组件31；所述驱动电机5采用变频电机，并与中心轴3相连。
本实施例的工作方法如下：
本实施例处理料液为垃圾渗滤液，物料通过壳体的进料口送入蒸发器内，液位保持在加热盘高度的1/2处；开启生蒸汽，蒸汽温度为150℃，生蒸汽通过加热盘的蒸汽接头并行进入各加热盘，为料液蒸发提供所需热量，生蒸汽放热冷凝后的冷凝液由加热盘底部的凝液接口汇集后由壳体的凝液出口排出蒸发器。开启驱动电机，电机功率为50kW，电机带动中心轴上的旋转刮刀周向旋转，刮刀叶片不断的将料液带至加热盘表面，并将加热盘表面蒸发后残留的污垢、晶体或固形物及时清理掉，以保持加热盘换热面的清洁。料液蒸发所产生的二次蒸汽由壳体的二次蒸汽出口排出蒸发器，料液蒸发后的浓缩液由出料口排出。
本实施例的换热面积为200m2，设备直径为1800mm，长度为6000mm，垃圾渗滤液的蒸发温度为100℃，生蒸汽温度为150℃，蒸发器的传热温差为50℃，本实施例蒸发器的蒸发水量为25~30m3/h。
垃圾渗漏液的矿化度较高，内部含有大量的钙镁离子成分，常规蒸发器存在严重的结垢堵管问题。本实施例采用机械刮膜方式运行，旋转刮刀能够及时将加热盘的表面污垢、晶体或固形附着物清理掉，可实现对垃圾渗滤液的深度蒸发浓缩。具有蒸发处理量大，可实现连续化运行等优点。
对比例一：
本对比例采用与实施例一具有相同外形尺寸的传统刮板蒸发器，处理与实施例一相同的垃圾渗滤液。刮板蒸发器的直径为1800mm，高度为6000mm。蒸发器的换热面积为34m2。生蒸汽温度为150℃，垃圾渗滤液蒸发温度为100℃，传热温差为50℃，本实施例蒸发器的蒸发水量为4~5m3/h。
在具有相同外形尺寸的条件下，本对比例的刮板蒸发器的传热面积仅为实施例一的17%；在具有相同运行参数的条件下，本对比例的蒸发量仅为实施例一的15%~20%。
尽管上文结合附图对本发明进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨的情况下，还可以做出很多变形，这些均属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种高盐高黏易结垢料液深度浓缩蒸发器，其特征在于：所述蒸发器包括壳体、加热盘、中心轴，旋转刮刀，驱动电机，支架，封头和支座；
所述壳体为卧式圆筒形结构，壳体顶部设有二次蒸汽出口、进料口及生蒸汽进口，壳体底部设有出料口及凝液出口，壳体下部安设支座；
所述封头安装在蒸发器壳体两侧，封头上开设轴孔用于安装中心轴，轴孔处安装中心轴的密封及轴承组件；所述驱动电机与所述中心轴相连；
所述支架为一框架用于支撑固定加热盘，支架固定于蒸发器壳体内部；
所述加热盘为空心盘状结构，加热盘顶部设有蒸汽接口，底部设有凝液接口，多个所述加热盘等距安装于支架上并组成加热盘组，各加热盘顶部的蒸汽接口相互连通，底部凝液接口相互连通；
所述旋转刮刀安装在中心轴上并随中心轴转动用于刮除加热盘上的污垢，各旋转刮刀间隔安装在各加热盘之间，所述旋转刮刀的表面贴附聚四氟乙烯板，所述旋转刮刀为桨叶式结构，旋转刮刀的叶片数量不低于两片，旋转刮刀叶片周向等距布置，旋转刮刀长度与加热盘的盘面半径相等；所述蒸发器在工作时液位保持在加热盘高度的1/3~1/2处，采用机械刮膜方式运行，维持料液在加热盘表面呈库塔流及薄膜流混合流态。
2.根据权利要求1所述的一种高盐高黏易结垢料液深度浓缩蒸发器，其特征在于：所述支架为方钢构成，支架宽度与加热盘宽度相等，长度与蒸发器筒体长度相等，支架的横梁开设有若干等距缺口，缺口宽度与加热盘厚度相等，缺口间距离大于等于旋转刮刀宽度。
3.根据权利要求1所述的一种高盐高黏易结垢料液深度浓缩蒸发器，其特征在于：所述加热盘下部设有倒U形缺口，加热盘内部设有导流支撑筋板。
4.根据权利要求1所述的一种高盐高黏易结垢料液深度浓缩蒸发器，其特征在于：所述驱动电机为变频电机。
5.一种高盐高黏易结垢料液深度浓缩蒸发器的工作方法，其特征在于：采用权利要求1所述的高盐高黏易结垢料液深度浓缩蒸发器，物料通过壳体的进料口送入蒸发器内，液位保持在加热盘高度的1/3~1/2处；开启蒸发所需的生蒸汽，生蒸汽通过加热盘的蒸汽接头并行进入各加热盘，为料液蒸发提供所需热量，生蒸汽放热冷凝后的冷凝液由加热盘底部的凝液接口汇集后由壳体的凝液出口排出蒸发器；开启驱动电机，电机带动中心轴上的旋转刮刀周向旋转，刮刀叶片不断的将料液带至加热盘表面，并将加热盘表面蒸发后残留的污垢、晶体或固形物及时清理掉，以保持加热盘换热面的清洁，料液蒸发所产生的二次蒸汽由壳体的二次蒸汽出口排出蒸发器，料液蒸发后的浓缩液由出料口排出。
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