CN206262122U - 一体化mvr蒸发干燥*** - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及节能环保设备制造的一体化MVR蒸发干燥***，一个密封箱体，顶部设置进料管，底部设置固体排出口，端部设置蒸汽出口，箱体内部设置蒸发槽，蒸发槽沿蒸发槽长度方向，设置环形刮料网带；箱体外部，设有相互连通的汽水混合器和热水贮罐，热水贮罐下部通过循环泵，连通位于蒸发槽出料端的热源通道，蒸发槽进料端的热源通道，连通汽水混合器下部；汽水混合器下部还通过蒸汽压缩机，连接箱体的蒸汽出口；热水贮罐上部，连接不凝气排放阀；汽水混合器下部附近，设置管道连接冷凝水排放阀和蒸汽阀；还增加了不凝气和冷凝水回流***，将热源通道的上板与蒸发槽的底板合二为一，加热面不会结垢，也不会堵塞，设置多层蒸发槽，提高了蒸发效率。

Description

一体化MVR蒸发干燥***

技术领域

本发明涉及节能环保设备制造领域，具体是指将将高盐废水及工业生产过程中的母液，进行浓缩、结晶，并对结晶出的固体进行烘干的一体化MVR蒸发干燥***。

背景技术

MVR是蒸汽机械再压缩技术（mechanical vapor recompression ）的简称。它是重新利用它自身产生的二次蒸汽的能量，从而减少对外界能源的需求的一项节能技术。早在60年代，德国和法国已成功的将该技术用于化工、食品、造纸、医药、海水淡化及污水处理等领域。其工作过程是将低品位的蒸汽经压缩机压缩，温度、压力提高，热焓增加，然后进入换热器冷凝，以充分利用蒸汽的潜热。

目前市面上的MVR蒸发器，多采采升膜或降膜升发蒸发工艺，这些蒸发器普遍存在的最大的问题是容易结垢，容易因为结晶物而造成蒸发器堵塞。

本申请人曾开发过多款MVR干燥机，它可以有效解决结垢和堵塞问题，适合于无流动性的固体泥状物料的干燥，但它们的换热效率都不高，比如，本申请人专利《一种热平衡式烘干机》，专利号 ZL2016 2 0053337.3,是在钢带下设置热源通道，由于钢带是在热源通道上滑动，钢带和热水通道之间会有间隙，这个间隙会大大影响热的传导。

发明内容

为了解决上述现有技术存在的问题，本发明提供简单高效的一体化MVR蒸发干燥***。

本发明使用的技术方案如下：

一体化MVR蒸发干燥***，包括一个密封箱体，在箱体顶部设置进料管，在箱体底部设置带锁气功能的固体排出口，在箱体顶部或端部设置蒸汽出口，其特征是：在箱体内部设置至少一条、至多五十条呈之字形布置的蒸发槽；所述蒸发槽沿物料流动方向，向下倾斜不超过八度的角度；沿着蒸发槽长度方向，在蒸发槽的内部和蒸发槽外部下方之间，设置环形刮料网带，蒸发槽底部设置热源通道；在所述箱体外部，设有相互连通的汽水混合器和热水贮罐，热水贮罐的下部通过循环泵，连通位于蒸发槽出料端处的热源通道，蒸发槽进料端处的热源通道，连通汽水混合器的下部；汽水混合器的下部还通过蒸汽压缩机，连接箱体的蒸汽出口；在热水贮罐的上部，连接不凝气排放阀；在蒸发槽进料端的热源通道与汽水混合器下部之间，引出一管道，管道末端连接冷凝水排放阀，汽水混合器的下部与蒸汽压缩机之间，引出一管道，管道末端连接蒸汽阀。

作为优化，所述连接热水贮罐上部的不凝气排放阀的另一端，连接箱体内最高一条蒸发槽出料端处的热源通道，最高一条蒸发槽进料端处的热源通道，连通右箱体外排汽管道；在所述连接汽水混合器下部的冷凝水排放阀的另一端，连接箱体自上而下第二条蒸发槽出料端处的热源通道，第二条蒸发槽进料端处的热源通道，则连通左箱体外排汽管道；箱体自上而下的第三条蒸发槽进料端处的热源通道，连通汽水混合器的下部。

本发明在蒸发槽内布置的环形刮料网带，其作用同时兼具多项功能，其一是刮去沉积，使蒸发槽不会产生结垢；其二是带动结晶或浓缩后的渣料向出口方向运动，不至产生大量的固体堆积而造成堵塞；其三是分散被蒸发的物料，使被蒸发的物料在蒸发槽内均匀分布，并能控制被蒸发的物料在蒸发槽内的流速。由于网带的网孔较大，不影响液体与换热面的接触，从而获得较高的蒸发效率；蒸发槽底部的热源通道所用的热源是来自于热水贮罐的热水和蒸汽。

物料蒸发所产出的蒸汽，经蒸汽压缩机压缩增焓之后，不是直接送入蒸发槽底部的热源通道入口，而是先在汽水混合器内，对热源通道出口送回的低温热水进行加热升温，再由循环泵送回热源通道入口。这是由于被蒸发的物料在进料时，难免会带入部份空气等不凝气体，同时箱体下部的固体排出口也难免会有少量空气进入，再加上被蒸发的物料在蒸发槽内由于温升等原因可能发生化学反应，产生不凝气体。这些不凝汽体会在热源通道内形成不凝气层，阻碍热水和蒸汽与蒸发槽底板的接触，从而大大降低了换热效率。本***通过设置汽水混合装置，使蒸汽的热能转化为热水，同时将不凝气自热水贮罐顶部排出，从而保证蒸发槽稳定获得充足的热源。

设置一个外接蒸汽阀，该阀设置在汽水混合器的底部，也可以设置在循环泵的出口处，该蒸汽阀受蒸发槽底部的热源通道出口热水温度控制，当热水温度低于设定值时，该蒸汽阀打开，由外部向***补充蒸汽，当热水温度大于或等于设定值时，该蒸汽阀关闭，由蒸汽压缩机所产出的高品质二次蒸汽维持***运行。

在热水贮罐顶部设置不凝气排放阀，该阀受热水贮罐内气压控制，当热水贮罐内不凝气过多时，***气压升高，当气压高于设定值时，不凝气排放阀开度增大，加大排气量，当气压低于设定值时，不凝气排放阀减少开度，减小排气量。

在蒸发槽底部的热源通道出口处的外面，设置一个冷凝水排放阀，该阀受热水贮罐内液位控制，当热水贮罐内液位高于设定值时，冷凝水排放阀开度增大，加大排水量，当液位低于设定值时，冷凝水排放阀减少开度，减小排水量。由于蒸汽压缩机产出的高品质蒸汽在汽水混合器内与热源通道送回的低温热水混合，因此蒸汽也转化成高温热水，因而***总水量会增加，这时，热水贮罐的液位会上升，设置这个阀就是为了维持***水位平衡。

进一步地，由于所述的一种MVR蒸发干燥一体化***所排出的不凝气，会夹带大量的蒸汽，同时，所排放的冷凝水也是温度较高的热水，因此可将这两部份外排的气、水作为热源，对物料进行预热或初期蒸发。

更进一步地，箱体内最低一层的蒸发槽不设置底部热源通道，使含水率较低的固体在该层移动时得不到热量补充，但由于整个蒸发槽在密封真空箱体内，因此其内在的残余水份仍会被蒸发并吸热，从而达到为固体物料降温的目的，使排出的固体物料温底较低。

本发明的有益效果是：

（1）高盐废水或工业母液，进入***后，直接一步将水及可挥发性物质蒸发出馏份，而将盐份等固体、渣料等分离出来并直接干燥，且在蒸发干燥过程中不会结垢，也不会因产出结晶物或渣料而堵塞蒸发器；

（2）本MVR***采用大量的循环水吸收压缩机产出的蒸汽的热量，而不是直接让压缩后的蒸汽进入蒸发槽，这是因为同体积的水比同体积的蒸汽携带的热量多得多，因而，可使蒸汽器处在一个相对恒温的蒸发环境中工作，蒸发效率较高，同时在汽水混合过程中，不凝气已被排出，不会影响蒸发效率；

（3）箱体内设置多层蒸发槽，之字形自上而下排列，物料和蒸汽相互逆向流动，提高了蒸发效率；

（4）将***排出的不凝气和冷凝水，所夹带的大量蒸汽，重新回流***，进行重复利用，降低了***排出物料的温度，节能环保；

（5）本发明将热源通道的上板与蒸发槽的底板合二为一，且采用网带来代替原来的钢带，由于网带的大孔，不防碍物料直接与热源通道的上板接触，因而换热效率与传统的升膜蒸发器和降膜蒸发器不相上下，但由于有网来的刮料，使加热面不会结垢，也不会堵塞。

附图说明

图1为一体化MVR蒸发干燥***示意图。

图2为多蒸发槽一体化MVR蒸发干燥***示意图。

图3为余热再利用的多蒸发槽一体化MVR蒸发干燥***示意图。

图4为图1中A-A剖视示意图。

图5为专利2016200533373在钢带下设置的热源通道示意图。

图中，1—箱体，2—蒸发槽，3—热源通道，4—进料管，5—刮料网带，6—蒸汽压缩机，7—外接蒸汽阀，8—汽水混合器，9—热水贮罐，10—循环泵，11—不凝气排放阀，12—冷凝水排放阀，13—固体排出口，14—蒸汽出口，21—左箱体外排汽管道，22—右箱体外排汽管道，23—回流汽水混合器下部的蒸汽，24—钢带。

图中箭头为蒸汽流动方向。

具体实施方式

图1为一体化MVR蒸发干燥***示意图，图2为多蒸发槽一体化MVR蒸发干燥***示意图，其为一个密封箱体，在箱体顶部设置进料管，在箱体底部设置带锁气功能的固体排出口，在箱体端部设置蒸汽出口，箱体内部设置一条蒸发槽，见图1，图2、3设置之字形布置的九条蒸发槽，蒸发槽沿物料流动方向，向下倾斜五度；在沿着蒸发槽长度方向，设置环形刮料网带；在箱体外部，设有相互连通的汽水混合器和热水贮罐，热水贮罐的下部通过循环泵，连通位于蒸发槽出料端的热源通道，蒸发槽进料端的热源通道，连通汽水混合器下部；汽水混合器下部还通过蒸汽压缩机，连接箱体的蒸汽出口；热水贮罐上部，连接不凝气排放阀；在蒸发槽进料端的热源通道与汽水混合器下部之间，引出一管道，管道末端连接冷凝水排放阀，汽水混合器的下部与蒸汽压缩机之间，引出一管道，管道末端连接蒸汽阀。

图3为余热再利用的多蒸发槽一体化MVR蒸发干燥***示意图。增加了不凝气和冷凝水，重新回流***，进行余热再利用，降低了能耗。

本发明工作过程：待蒸发的物料自进料管4进入蒸发箱体内，成膜状分布在蒸发槽2中的刮料网带5上，并向蒸发槽低端流动，由于受到刮料网带的阻滞，其流速基本与刮料网带的速度同步。由于刮料网带的网孔较大，液体穿过网带直接与蒸发槽底板接触，而蒸发槽底板受到热水的加热，因此被蒸发的物料一边向低端移动，一边受热蒸发，浓度逐步提高，合理控制进料量，使物料移动到出料端时，已完全蒸干。蒸发产出的蒸汽，从箱体的蒸汽出口流出，经蒸汽压缩机6压缩后，送入汽水混合器8，高热焓的蒸汽与蒸发槽底部送回的低温热水混合，产出高温热水，高温热水再经循环泵送入蒸发槽底部，并与物料流动方向形成逆流，为物料的蒸发提供热能，当热水自蒸发槽另一端出口流出时，部份热量被蒸发槽吸收，水温降低，这种低温的热水再回到汽水混合器循环载热。随着蒸发的进行，***内的水量增加，热水贮罐内的液面会上升，而热水贮罐内的液面升降，会自动通过液位计来调节排液阀的开度，使贮罐内的液面维持在设定的液位上。不凝气是通过热水贮罐内的气压来控制的，当贮罐内气压高于设定值时，压力传感器会下达增加排气阀开度的指令，加大排气量，当贮气罐内气压低于设定值时，压力传感器会下达减小排气阀开度的指令，减小排气量。不凝气和冷凝水的向外排出，均有一定的热量夹带排出，为此分别将它们送入蒸发器内最高和次高两层蒸发槽，用于对物料的预热或前期蒸发加热。

下面以每小时处理1吨含盐8%的废水为案例，简述本发明的工作过程。设计条件如下：

1)每小时处理1吨废水，其中含盐量80公斤，水920公斤；

2)蒸汽压缩机入口按-0.03MPa设计，对应的蒸发温度为90℃；

3)蒸汽压缩机的出口按0.05MPa设计，对应的蒸汽温度为110℃，蒸汽压缩机出入口压差0.08MPa，出入口温升20℃，配套功率50KW；

4)循环水量500吨/小时，进入蒸发槽热源通道的水压按0.1MPa设计，温度按108℃设计，从蒸发槽热源通导回来的水，压力按0.05MPa设计，温度按106.5℃设计，温差为1.5℃，循环水每小时载热量为500×1000×1.5×1=750000Kcal；

5)每小时蒸发槽蒸发水量920公斤，温升65℃，所需的热量：920×65×1+920×454(水的汽化热，单位为Kcal/kg)=566400Kcal；

从上述第4、第5条分析计算可知，热水载入的热量大于蒸发及蒸发所需要的热量，且热水从进到出，温差只有1.5度的降幅，基本可以视为蒸发是在一个恒温的环境内持续进行的。此过程对于热量来讲是一个内循环过程，热水将热量传给蒸发槽，蒸发槽将热量传给物料进行蒸发，产出蒸汽，蒸汽再回到水里，把热量传回给水。而对于水来说则是一个单向流动，蒸发槽产出的蒸汽与热水混合后，蒸汽发生相变，转化成液态水，并从冷凝水排出口排出***;

6)每小时排出的固体盐80公斤，温升60℃，带走热量3840Kcal;

7)每小时排出的蒸馏水920公斤，温升40℃, 带走热量36800Kcal;

8)每小时排出的不凝汽夹杂的水蒸汽带走热量2000Kcal;

9)每小时保温损失热耗：6960Kcal。

综合上述第6、7、8、9，四项消耗热量为49600Kcal，这些热量主要由蒸汽压缩机的做功提供，蒸汽压缩机实际电耗为45KW.H,能提供的能量为860Kcal/KW.H×45=38700Kcal，这个能量不能满足***的热量需求，缺口为1090 Kcal，因此还再补充热量，如用蒸汽补充，每小时需补充20公斤，带入的热量为545（水的汽化热）×20=1090 Kcal。

Claims (2)

1.一体化MVR蒸发干燥***，包括一个密封箱体，在箱体顶部设置进料管，在箱体底部设置带锁气功能的固体排出口，在箱体顶部或端部设置蒸汽出口，其特征是：在箱体内部设置至少一条、至多五十条呈之字形布置的蒸发槽；所述蒸发槽沿物料流动方向，向下倾斜不超过八度的角度；沿着蒸发槽长度方向，在蒸发槽的内部和蒸发槽外部下方之间，设置环形刮料网带，蒸发槽底部设置热源通道；在所述箱体外部，设有相互连通的汽水混合器和热水贮罐，热水贮罐的下部通过循环泵，连通位于蒸发槽出料端处的热源通道，蒸发槽进料端处的热源通道，连通汽水混合器的下部；汽水混合器的下部还通过蒸汽压缩机，连接箱体的蒸汽出口；在热水贮罐的上部，连接不凝气排放阀；在蒸发槽进料端的热源通道与汽水混合器下部之间，引出一管道，管道末端连接冷凝水排放阀，汽水混合器的下部与蒸汽压缩机之间，引出一管道，管道末端连接蒸汽阀。

2.根据权利要求1所述的一体化MVR蒸发干燥***，其特征在于：所述连接热水贮罐上部的不凝气排放阀的另一端，连接箱体内最高一条蒸发槽出料端处的热源通道，最高一条蒸发槽进料端处的热源通道，连通右箱体外排汽管道；在所述连接汽水混合器下部的冷凝水排放阀的另一端，连接箱体自上而下第二条蒸发槽出料端处的热源通道，第二条蒸发槽进料端处的热源通道，则连通左箱体外排汽管道；箱体自上而下的第三条蒸发槽进料端处的热源通道，连通汽水混合器的下部。