接触式蒸发器及其方法论文和设计-章联兵

全文摘要

接触式蒸发器及其方法，属于气液蒸发技术领域，本发明公开了包括分水器、壳体、换热机构、供水机构和集水机构，分水器进水端和供水机构的供水端管道连接，壳体内部上下依次叠加设置有多层换热机构，分水器出水端位于上侧换热机构的上侧。同时，本发明还公开了一种蒸发方法，让废水与热空气或热烟气直接换热蒸发浓缩，该方法蒸发效率较高，可利用热空气或热烟气加热浓缩，提高热能利用率，节约能源，本发明公开的蒸发器设备结构简单，蒸发过程中产生的水蒸汽直接随热空气或热烟气带走，不必另行设置排汽设备，提高了烟气湿度，改善了烟气含尘率，提高烟气质量，利于后续烟气处理工序展开。

主设计要求

1.接触式蒸发器，包括分水器（11）、壳体（15）、换热机构（14）、供水机构和集水机构，其特征在于，所述分水器（11）包括进水管、母管和多个支管，所述进水管进水端和供水机构的供水端管道连接，且所述进水管出水端和母管进水端固定连通设置，所述母管出水端固定连通设置有多个支管，所述壳体（15）一端连通设置有进气口（13），另一端连通设置有出气口（12），所述壳体（15）内部上下依次叠加设置有多层换热机构（14），所述多个支管穿过壳体（15）的外端面连通壳体（15）内部，且所述多个支管的出水端位于上侧换热机构（14）的上侧，所述壳体（15）下侧固定连接有集水机构，其中，所述换热机构包括换热板（2）、蓄水水槽（4）和排水水槽（1），所述换热板（2）进水端固定连接有蓄水水槽（4），出水端固定连接有排水水槽（1）；且所述换热板（2）的前后两侧均固定设置有围板（3），所述围板（3）连接着所述排水水槽（1）和所述蓄水水槽（4）。

设计方案

2.根据权利要求1所述的接触式蒸发器，其特征在于，所述供水机构包括第一水箱（6）和水泵（7），所述第一水箱（6）的出水端管道连接有水泵（7），所述水泵（7）的出水端和分水器（11）的进水管的进水端固定连通。

3.根据权利要求1所述的接触式蒸发器，其特征在于，所述集水机构包括集水器（8）和第二水箱（9），所述壳体（15）的下端固定连通设置有集水器（8），所述集水器（8）的出水端管道连接有第二水箱（9）。

4.根据权利要求1所述的接触式蒸发器，其特征在于，所述换热板（2）采用耐腐蚀材料的钢板，其废水流经面设有S型、直线型或三角型的导流水槽，所述换热板（2）底部设有强化换热的鳍片（10），且所述换热板（2）的长度为0.5M～5M，同时，所述换热板设置时与水平面存在倾斜角度（α）为0°～45°。

5.根据权利要求1所述的接触式蒸发器，其特征在于，所述排水水槽（1）的底面贯穿设置有若干个筛孔（5），所述若干个筛孔（5）彼此相邻的筛孔（5）交错设置。

6.根据权利要求1所述的接触式蒸发器，其特征在于，上侧所述换热机构（14）的出水端和下侧所述换热机构（14）的进水端的间隔距离（D）为100mm～1500mm，其中，所述换热机构中的围板（3）高度为100mm～500mm。

7.接触式蒸发器的蒸发方法，其特征在于，具体的蒸发步骤如下：

S1、供水机构将废水送入壳体（15）内部和换热机构（14）接触，此时，壳体（15）的进风口（13）通入热空气或热烟气，让热空气或热烟气和废水直接进行热交换；

S2、换热结束后，换热后的废水通过集水机构排出，同时，热空气或热烟气和热交换生成的水蒸气通过壳体（15）的出风口（12）排出。

8.根据权利要求8所述的接触式蒸发器的蒸发方法，其特征在于，所述通入的热空气或热烟气进气时的温度为70°～150°，排气时的温度为70°～145°。

9.根据权利要求8所述的接触式蒸发器的蒸发方法，其特征在于，所述该蒸发方法的蒸发效率为5%～80%，且所述蒸发效率可通过调节进气量和进水量实现人为调控，作为最优，所述蒸发效率为80%。

设计说明书

技术领域

本发明属于气液蒸发技术领域，具体涉及一种接触式蒸发器及其方法。

背景技术

近年来，随着工业化生产的迅速发展，环境污染日益加剧，因此国家越来越重视环境治理，对工业三废的排放管制日趋严厉，对于废水的排放标准也越来越高，蒸发浓缩系统常被用于废水的处理中。蒸发技术作为一种热分离技术，主要是根据溶剂和溶质挥发性不同的特性，进行溶液浓缩，或溶剂回收与提纯，同时也是结晶操作的前处理过程。

现有的蒸发器在将污水废水中的污染物与水分离，需要搭配安装排气装置，同时，蒸发效率一般是一个固定的值，很容易造成能源的损耗，增大处理成本，同时蒸发效率较低。

发明内容

本发明的目的在于克服上述提到的缺陷和不足，而提供一种接触式蒸发器及其方法。

接触式蒸发器，包括分水器、壳体、供水机构、集水机构和换热机构，所述分水器包括进水管、母管和多个支管，所述进水管进水端和供水机构的供水端管道连接，且所述进水管出水端和母管进水端固定连通设置，所述母管出水端固定连通设置有多个支管，所述壳体内部固定设置有多层换热机构，所述多个支管穿过壳体的外端面连通壳体内部，且所述多个支管的出水端位于上侧换热机构的上侧，且所述壳体的下端固定连接有集水机构，其中，所述壳体一端设置有进气口，另一端设置有出气口，所述进气口和所述出气口均贯穿壳体和外界空间相连通。

作为优选，所述供水机构包括第一水箱和水泵，第一水箱的出水端管道连通设置有水泵，所述水泵的出水端和分水器的上端固定连通。

作为优选，所述集水机构包括集水器和第二水箱，所述壳体的下端固定连通设置有集水器，所述集水器的出水端管道连接有第二水箱。

作为优选，换热机构包括换热板、蓄水水槽和排水水槽，所述换热板进水端固定连接有蓄水水槽，出水端固定连接有排水水槽；且所述换热板的前后两侧均固定设置有围板，所述围板连接着所述排水水槽和所述蓄水水槽。

作为优选，所述换热板采用耐腐蚀材料的钢板，其长度为0.5M～5M。

作为优选，所述换热板废水流经面设有S型、直线型或三角型的导流水槽，且所述换热板的底部设有强化换热的鳍片。

作为优选，所述换热板与水平面存在倾斜角度为0°～45°。

作为优选，上侧所述换热机构的出水端和下侧所述换热机构的进水端的间隔距离为100mm～1500mm。

作为优选，所述换热机构中的围板高度为100mm～500mm。

作为优选，所述排水水槽的底面贯穿设置有若干个筛孔，所述若干个筛孔彼此相邻的筛孔交错设置，即以排水水槽底面为基准面，以排水水槽的长边为Y轴，短边为X轴，沿着Y轴方向的若干个筛孔中心不在同一直线上，且沿着Y轴方向的若干个筛孔彼此相邻的筛孔中心的连线均与Y轴存在角度。

接触式蒸发器的蒸发方法，具体步骤如下：

S1、供水机构将废水送入壳体内部和换热机构接触，此时，壳体的进风口通入热空气或热烟气，让热空气或热烟气和废水直接进行热交换，此时，进气的温度为70°～150°；

S2、换热结束后，换热后的废水通过集水机构排出，同时，热空气、热烟气和热交换生成的水蒸气通过壳体的出风口排出壳体，此时，排气的温度为70°～145°。

作为优选，所述废水经过换热的蒸发效率值为5%～80%，且所述蒸发效率可通过控制进气量和进水量进行人为调控。

作为最优，所述蒸发效率为80%

由于采用上述技术方案，具有以下有益效果：

（1）由于废水直接与热空气进行热交换，提高了换热效率，相比传统的间壁式换热器换热效率更高，且结构简单、清洗作业等更方便；

（2）利用烟气余热加热浓缩废水，提高了热能利用率节约能源；

（3）蒸发过程中产生的水蒸汽直接随热空气或热烟气带走，不必另行设置排气设备。提高了烟气湿度，改善了烟气含尘率，提高了烟气质量，利于后续烟气处理工序的展开。

附图说明

图1是本发明一种接触式蒸发器的整体架构示意图；

图2是本发明“A的局部放大示意图；

图3是本发明中换热机构的结构示意图；

图4是本发明中换热板的剖视示意图；

图5是本发明中分水器的结构示意图；

图6是本发明中集水器的结构示意图

图中：1-排水水槽；2-换热板；3-围板；4-蓄水水槽；5-筛孔；6-第一水箱；7-水泵；8-集水器；9-第二水箱；10-鳍片；11-分水器；12-出风口；13-进风口；14-换热机构；15-壳体；α-倾斜角度；D-间隔距离。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

如图1-6所示的接触式蒸发器，包括分水器11、壳体15、换热机构14、供水机构和集水机构；

所述分水器11包括进水管、母管和多个支管，所述进水管进水端和供水机构的供水端管道连接，且所述进水管出水端和母管进水端固定连通设置，所述母管出水端固定连通设置有多个支管，所述壳体15内部上下依次叠加设置有多层换热机构14，所述多个支管穿过壳体15的外端面连通壳体15内部，所述壳体15的一端设置有进风口13，另一端设置有出风口12，所述进风口13和所述出风口12均贯穿壳体15和外界连通，所述壳体15下端固定连接有集水机构，通过多个支管将废水排至换热机构14，因此，不需要对分水器11的位置进行特别设置，增强灵活性。

其中，所述换热机构14包括换热板2、蓄水水槽4和排水水槽1，所述换热板2进水端固定连接有蓄水水槽4，出水端固定连接有排水水槽1；且所述换热板2的前后两侧均固定设置有围板3，围板3、换热板2、排水水槽1和蓄水水槽4共同围设一个换热空间，其中，所述围板3高度为100mm～500mm，其作用是，通过围板3避免废水在换热过程中泄露以及增强换热过程中的抗干扰性，即废水不发生泄露，在换热过程中就有足够的换热时间，从而有效的进行换热。

进一步，所述供水机构包括第一水箱6和水泵7，所述第一水箱6的出水端管道连接有水泵7，所述水泵7的出水端固定连接有分水器11，所述分水器11和壳体15的上端固定连通，其作用是，提供水源。

进一步，所述集水机构包括集水器8和第二水箱9，所述壳体15的下端固定连通设置有集水器8，所述集水器8的出水端管道连接有第二水箱9，其作用是，收集未蒸发完的废水，进行后续处理。

进一步，所述换热板2采用耐腐蚀材料的钢板，长度为0.5M～5M，且所述换热板与水平面的倾斜角度α为0°～45°，其中，所述换热板2中废水流经面设有S型、直线型或三角型的导流水槽，且所述换热板2的底部设有强化换热的鳍片10，其作用是，保证液体顺利沿换热板流动的同时增大与热空气或热烟气的接触面积，增强换热效果。

进一步，所述排水水槽4的底面贯穿设置有若干个筛孔5，所述若干个筛孔5彼此相邻的筛孔交错设置，即以排水水槽4底面为基准面，以排水水槽4的长边为Y轴，短边为X轴，沿着Y轴方向的若干个筛孔5中心不在同一直线上，且沿着Y轴方向的若干个筛孔5彼此相邻的筛孔5中心的连线均与Y轴存在角度，其作用是，便于将废水流向下一个换热机构14，增强换热效果。

进一步，上侧所述换热机构14的出水端和下侧所述换热机构14的进水端的间隔距离D为100mm～1500mm。

另外，图1中所示的箭头为热空气或热烟气的流动方向。

本发明的工作原理：通过水泵7将第一水箱6中的废水通过分水器11排入壳体15内部，首先，废水注入最上侧的蓄水水槽4，通过倾斜设置的换热板2，到达排水水槽1，通过筛孔5流入下一个换热机构14，其中，换热板2两侧均固定设置有围板3，防止废水流动时漏出，另外，换热板2的底部设置有鳍片10，加强换热，提高换热效率，同时，在废水进入换热机构14时，进风管道通入温度为70°～150°的热空气或热烟气，在换热结束后，将热空气或热烟气以及生成的水蒸气通过出风口12排出壳体15，同时，将未蒸发完的废水通过集水器8排入第二水下水箱9中，进行后续处理。

本发明的有益效果：

（1）通过设置多个倾斜设置的换热机构14形成多重坡面结构，增强换热效果；

（2）废水与热空气或热烟气直接接触，便于充分换热蒸发浓缩，增强蒸发效率；

（3）蒸发器设备结构简单，蒸发过程中产生的水蒸汽直接随热空气或热烟气带走，不必另行设置排汽设备，提高了烟气湿度，改善了烟气含尘率，提高烟气质量，利于后续烟气处理工序展开。

接触式蒸发器的蒸发方法，具体的步骤如下：

S1、供水机构将废水送入壳体15内部和换热机构14接触，此时，壳体15的进风口13通入热空气或热烟气，让热空气或热烟气和废水直接进行热交换；

S2、换热结束后，换热后的废水通过集水机构排出，同时，热空气或热烟气和废水热交换生成的水蒸气通过壳体15的出风口12排出壳体15。

进一步，所述通入的热空气或热烟气进气时的温度为70°～150°，排气时的温度为70°～145°。

进一步，所述废水在经过换热后，期间的蒸发效率为5%～80%，且该蒸发效率可通过调节进气量和进水量实现人为调控，作为最优，蒸发效率为80%。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“横向”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多层”、“若干个”的含义是两个或两个以上。另外，术语“包括”及其任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。

本发明按照实施例进行了说明，在不脱离本原理的前提下，本装置还可以作出若干变形和改进。应当指出，凡采用等同替换或等效变换等方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。

设计图

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