專利名稱：一體式霧化膜蒸餾裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于液體氣化分離濃縮技術領域，是一種可用于蒸餾水制取、海水淡化、奶液濃縮、廢液處理等行業(yè)需要對液體進行氣化分離濃縮的生產(chǎn)裝置。 技術背景目前的液體氣化分離濃縮裝置都是蒸發(fā)器、冷凝器、預熱器等多個單體設備的聯(lián)合裝置，均屬于分體式液體氣化分離濃縮裝置。分體式液體氣化分離濃縮裝置存在著熱管多、散熱面積大、流體阻力大、設備成本高、能耗大、占地面積大等缺陷。本實用新型的發(fā)明人敖向東在2011年12月27日向國家專利局提交了 “一體式液體氣化分離罐裝置”的發(fā)明專利申請(申請?zhí)?01110443158. 2)，該發(fā)明專利將液體氣化分離濃縮的預熱、蒸發(fā)、冷凝、冷卻等全過程放置在一個罐體內(nèi)完成，首次提出了“一體式”的液體氣化分離濃縮裝置的概念，其目的是為了提供一種設備成本更低、能耗更小、占地面積更小的液體氣化分離濃縮裝置，本實用新型就屬于一體式氣化分離濃縮裝置中的一種。一體式液體氣化分離濃縮裝置目前還是一個全新的概念產(chǎn)品，如何提高一體式液體氣化分離濃縮裝置的蒸發(fā)效率是一體式液體氣化分離濃縮裝置所面臨的最主要的問題之一。霧化膜蒸發(fā)技術是指首先將待蒸發(fā)的液體進行霧化后、使霧化的液體均勻地分布在蒸發(fā)換熱面上、并在蒸發(fā)面上形成一層非常薄的液體膜、再使液體膜蒸發(fā)的一種蒸發(fā)技術，該技術可以大大提高蒸餾裝置的工作效率。本實用新型的目的就是提供一種通過使用霧化膜蒸發(fā)技術來提高一體式蒸餾裝置的蒸發(fā)效率的裝置。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是通過如下技術方案實現(xiàn)的一體式霧化膜蒸餾裝置，由管程向下、殼程向上的立式1-1型換熱器、蒸氣壓縮機、原液輸入設備、不凝氣體排放器、冷凝液輸出閥門、噴霧管板、噴霧壓力泵及連接管道組成，其特征在于拆除換熱器上部的折流板，在換熱器的下管箱上開有上、下管程出口，上管程出口位于下管箱的冷凝液設計液位線之上，下管程出口位于下管箱的冷凝液設計液位線之下，噴霧管板位于上管板之下，殼程出口位于噴霧管板之下，上管板與噴霧管板之間的殼室空間為噴液室，在噴液室的側殼體上開有噴液入口，在設計工作液位線之下的換熱器中部的殼體上開有噴液出口，在噴霧管板上開有多個霧化噴孔；蒸氣壓縮機的進氣口通過管道與換熱器的殼程出口相連通，蒸氣壓縮機的排氣口通過管道與換熱器的管程入口相連通，噴霧壓力泵的進液口通過管道與噴液出口相連通，噴霧壓力泵的出液口通過管道與噴液入口相連通，換熱器的殼程入口通過管道與原液輸入設備相連通，不凝氣體排放器通過管道與上管程出口相連通，冷凝液輸出閥門通過管道與下管程出口相連通。為了滿足可連續(xù)及時地排放超標濃縮液的需求，還可在換熱器的中部、在噴液出口之下安裝一個中間管板，中間管板將換熱器的殼程空間分隔成上、下兩個腔室，上腔室為蒸發(fā)室，下腔室為預熱室；在預熱室上部的側殼體上開有預熱室出口，在中間管板上開有濃縮液下泄孔，在預熱室下部的側殼體上開有濃縮液出口 ；在預熱室內(nèi)安裝有濃縮液換熱管，在預熱室下部安裝有濃縮液匯流管，在換熱器的殼體外安裝有噴液出口調(diào)節(jié)閥、預熱室出口調(diào)節(jié)閥、濃縮液出口閥；濃縮液換熱管的進、出口分別與濃縮液下泄孔、濃縮液匯流管的進口相連通，濃縮液匯流管的出口與濃縮液出口相連通，噴液出口調(diào)節(jié)閥安裝在噴液出口處的管道上，預熱室出口調(diào)節(jié)閥通過管道分別與預熱室出口、噴霧壓力泵的進液口相連通，濃縮液出口閥通過管道與濃縮液出口相連通。為了獲得更好的霧化膜的效果，可以在噴霧管板上安裝專門的霧化噴頭來替代噴霧管板上的霧化噴孔。為了防止蒸氣所夾帶的液體進入到蒸氣壓縮機里，可在殼程出口處的換熱器殼體的內(nèi)側安裝內(nèi)置式氣液分離裝置，也可以在蒸氣壓縮機的進氣口與換熱器的殼程出口之間的管道上安裝外置式氣液分離裝置。為了縮短裝置啟動時所需要的預熱工作時間，可使輔助加熱蒸氣輸入管與管程入口相連通，即采用由上向下加熱的輔助加熱方式?！け緦嵱眯滦途哂姓舭l(fā)面積大、蒸發(fā)壓差小、蒸發(fā)效率高、能耗低、運行成本低、設備制造簡單、占地面積小的有益效果。

附圖I是本實用新型的縱剖面示意圖；附圖2是具有及時、連續(xù)排放濃縮液功能的本實用新型的縱剖面示意圖；附圖3是帶有霧化噴頭的本實用新型的局部安裝示意圖；附圖4是帶有內(nèi)置式氣液分離器的本實用新型的局部安裝示意圖；附圖5是帶有外置式氣液分離器的本實用新型的局部安裝示意圖；其中1-1-1型換熱器、2-蒸氣壓縮機、3-原液輸入設備、4-不凝氣體排放器、5-冷凝液輸出閥門、6-噴霧管板、7-噴霧壓力泵、8-折流板、9-下管箱、10-上管程出口、11-冷凝液設計液位線、12-下管程出口、13-上管板、14-殼程出口、15-噴液入口、16-設計工作液位線、17-噴液出口、18-霧化噴孔、19-管程入口、20-殼程入口、21-下管板、22-換熱管、23-上管箱、24-蒸氣壓縮機出口閥、25-輔助加熱蒸氣閥、26-輔助加熱蒸氣管、27-中間管板、28-蒸發(fā)室、29-預熱室、30-預熱室出口、31-濃縮液下泄孔、32-濃縮液出口、33-濃縮液換熱管、34-濃縮液匯流管、35-噴液出口調(diào)節(jié)閥、36-預熱室出口調(diào)節(jié)閥、37-濃縮液出口閥、38-霧化噴頭、39-內(nèi)置式氣液分離裝置、40-外置式氣液分離裝置、41-噴液室。
具體實施方式
以下結合附圖和實施例對本實用新型做進一步說明。實施例I (參看附圖I):一體式霧化膜蒸餾裝置，由管程向下、殼程向上的立式1-1型換熱器(I)、蒸氣壓縮機(2)、原液輸入設備(3)、不凝氣體排放器(4)、冷凝液輸出閥門(5)、噴霧管板(6)、噴霧壓力泵(7)及連接管道組成，其特征在于取消了換熱器(I)上部的折流板(8)，在換熱器(1)的下管箱(9)上開有上、下管程出口，上管程出口(10)位于下管箱(9)的冷凝液設計液位線(11)之上，下管程出口(12)位于下管箱(9)的冷凝液設計液位線(11)之下，噴霧管板(6)位于上管板(13)之下，殼程出口(14)位于噴霧管板(6)之下，上管板(13)與噴霧管板(6)之間的殼室空間為噴液室(41)，在噴液室(41)的側殼體上開有噴液入口(15)，在設計工作液位線(16)之下的換熱器(I)中部的殼體上開有噴液出口(17)，在噴霧管板
(6)上開有多個霧化噴孔(18);蒸氣壓縮機(2)的進氣口通過管道與換熱器(I)的殼程出口(14)相連通，蒸氣壓縮機(2)的排氣口通過管道與換熱器(I)的管程入口(19)相連通，噴霧壓力泵⑵的進液口通過管道與噴液出口(17)相連通，噴霧壓力泵(7)的出液口通過管道與噴液入口(15)相連通，換熱器(I)的殼程入口(20)通過管道與原液輸入設備(3)相連通，不凝氣體排放器⑷通過管道與上管程出口(10)相連通，冷凝液輸出閥門(5)通過管道與下管程出口(12)相連通。本實用新型采用上部蒸氣輔助加熱，即通過輔助加熱蒸氣輸入管(26)與管程入口(19)相連通的方式進行輔助加熱，與下部蒸氣輔助加熱方式不同的是上部蒸氣輔助加 熱方式無需對蒸發(fā)系統(tǒng)內(nèi)的所有液體進行加溫到必要的蒸發(fā)溫度后才可以開始正常工作，而是只需要對蒸餾系統(tǒng)上部的液體加溫到所需要的蒸發(fā)溫度后就可以開始正常工作，因此，可以減少裝置啟動所需要的時間。本實用新型的操作過程如下啟動原液輸入設備(3)，將待蒸餾的原液經(jīng)殼程入口(20)輸入到換熱器(I)的殼程中，當原液液位上升到設計工作液位線(16)時，關閉原液輸入設備(3);打開輔助加熱蒸氣閥(25)，讓具有一定壓力的加熱蒸氣沿輔助加熱蒸氣管
(26)通過管程入口(19)、上管箱(23)分別進入到各換熱管(22)內(nèi)，此時換熱管(22)內(nèi)的一部分蒸氣因受換熱器(I)內(nèi)較冷環(huán)境的冷卻、冷凝作用而被冷卻、冷凝成冷凝液，冷凝液沿換熱管(22)內(nèi)壁流向下管箱(9)，蒸氣被冷凝及冷凝液在向下流動的過程中會與換熱管(22)外的原液進行熱交換，從而導致?lián)Q熱器(I)內(nèi)的環(huán)境溫度逐步升高；啟動噴霧壓力泵(7)，在噴霧壓力泵(7)的吸、壓作用下，待蒸餾液體沿噴液出口(17)、噴霧壓力泵(7)、噴液入口(15)進入到噴液室(41)，當噴液室(41)內(nèi)的液體壓力超過額定的霧化壓力時，在壓力霧化原理的作用下，待蒸餾液體便會以霧態(tài)的形式從霧化噴孔(18)中向下噴出，霧化的液體會均勻地分布在設計工作液位線(16)之上的換熱管(22)的外表面并在換熱管
(22)的外表面形成很薄的液膜；當設計工作液位線(16)之上的換熱管(22)外表面的溫度低于液體蒸發(fā)溫度時，液膜不會被蒸發(fā)，只會被換熱管(22)內(nèi)的蒸氣在冷卻、冷凝時所釋放的顯熱和潛熱所加熱，該過程可以將蒸氣冷凝時所釋放的大量高溫潛熱轉化為環(huán)境升溫所需要的顯熱，可以迅速地提升換熱管(22)外的環(huán)境溫度，大大地降低了裝置啟動時所需要的預熱時間；隨著換熱管(22)外被霧化的液體越來越多、換熱管(22)外表面的霧化膜越來越厚，換熱管(22)外的霧化膜最終會變成可以向下流動的液珠并流向位于設計工作液位線(16)附近的液體中，換熱管(22)內(nèi)向下流動的蒸氣冷凝液和換熱管(22)外向下流動的待蒸餾液體都會使換熱管(22)外的原液溫度升高；當設計工作液位線(16)附近的液體和換熱器(I)上部的殼程溫度達到液體蒸發(fā)溫度時，換熱管(22)外的膜狀液體會吸收換熱管(22)內(nèi)蒸氣冷凝時所釋放的冷凝潛熱而被蒸發(fā)形成二次蒸氣，當換熱管(22)外設計工作液位線(16)之上的二次蒸氣的壓力和溫度達到某個額定值時，就可以啟動蒸氣壓縮機
(2)、打開蒸氣壓縮機出口閥(24)、關閉或關小輔助加熱蒸氣閥(25)，殼程內(nèi)的二次蒸氣便會沿殼程出口(14)及管道進入到蒸氣壓縮機(2)，通過蒸氣壓縮機(2)的加壓、加溫后，升溫、升壓后的二次蒸氣便會通過管程入口(19)、上管箱(23)分別進入到各換熱管(22)內(nèi)，重復一次蒸氣被冷凝及冷凝液被冷卻、冷凝液流向下管箱的過程，二次蒸氣被冷凝、冷凝液被冷卻的過程也是換熱管(22)外后續(xù)液體被升溫、蒸發(fā)的過程，如此往復不斷，從而導致待蒸餾液體不斷地被噴霧壓力泵(7)抽吸、加 壓霧化、成膜后被蒸發(fā)、最終變成了管程和下管箱(9)內(nèi)的冷凝液，導致了殼程內(nèi)的待蒸餾液體的液位下降；當殼程內(nèi)的待蒸餾液體的液位下降到設計工作液位線(16)之下時，就需要啟動原液輸入設備(3)，通過向殼程內(nèi)補充新的原液使殼程內(nèi)的液體的液位上升并始終保持在設計工作液位線(16)附近；新補充的原液在沿著殼程通道迂回向上流動時，會吸收換熱管(22)內(nèi)向下流動的較熱的蒸氣冷凝液的熱量，使自身的溫度逐步升高，同時也讓換熱管(22)內(nèi)冷凝液溫度降低；冷卻到設計溫度的冷凝液會沉積到下管箱(9)的底部，當冷凝液的液位達到冷凝液設計液位線(11)時，適當打開冷凝液輸出閥門(5)，使冷凝液排出，并讓冷凝液的液位始終保持在冷凝液設計液位線(11)附近；液體蒸發(fā)過程產(chǎn)生的不凝氣體會隨蒸氣進入到換熱管(22)中，并在換熱管(22)的下部和下管箱(9)的上部積聚，當換熱管(22)和下管箱(9)內(nèi)的不凝結氣體的壓力達到某個額定值時，打開不凝氣體排放器(4)，使換熱管(22)和下管箱(9)內(nèi)的不凝結氣體的壓力保持在某個恒定值范圍內(nèi)。實施例2 (參見附圖2)為了滿足可連續(xù)及時地排放裝置內(nèi)超標的濃縮液的需求，可以在實施例I所述的一體式霧化膜蒸餾裝置的基礎上進行改進，即可在換熱器(I)的中部、在噴液出口(17)之下安裝一個中間管板(27)，中間管板(27)將換熱器(I)的殼程空間分隔成上、下兩個腔室，上腔室為蒸發(fā)室(28)，下腔室為預熱室(29);在預熱室(29)上部的側殼體上開有預熱室出口(30)，在中間管板(27)上開有濃縮液下泄孔(31)，在預熱室(29)下部的側殼體上開有濃縮液出口(32);在預熱室(29)內(nèi)安裝有濃縮液換熱管(33)，在預熱室(29)下部安裝有濃縮液匯流管(34)，在換熱器(I)的殼體外安裝有噴液出口調(diào)節(jié)閥(35)、預熱室出口調(diào)節(jié)閥(36)、濃縮液出口閥(37);濃縮液換熱管(33)的進、出口分別與濃縮液下泄孔(31)、濃縮液匯流管(34)的進口相連通，濃縮液匯流管(34)的出口與濃縮液出口(32)相連通，噴液出口調(diào)節(jié)閥(35)安裝在噴液出口(17)處的管道上，預熱室出口調(diào)節(jié)閥(36)通過管道分別與預熱室出口(30)、噴霧壓力泵(7)的進液口相連通，濃縮液出口閥(37)通過管道與濃縮液出口(32)相連通。在本裝置開始啟動時，待蒸餾液體經(jīng)預熱室出口(30)、預熱室出口調(diào)節(jié)閥(36)、噴霧壓力泵(7)、噴液入口(15)、噴液室(41)、霧化噴孔(18)進入到蒸發(fā)室(28)進行預熱或蒸發(fā)。如果蒸發(fā)室(28)底部液體的液位達到了設計工作液位線(16)而液體的濃縮倍數(shù)沒有達到濃縮液的額定排放值時，則需要開啟或開大噴液出口調(diào)節(jié)閥(35)、關閉或關小預熱室出口調(diào)節(jié)閥(36)，使蒸發(fā)室(28)底部的液體經(jīng)噴液出口(17)、噴液出口調(diào)節(jié)閥(35)、噴霧壓力泵(7)、噴液入口(15)、噴液室(41)、霧化噴孔(18)再次進入到蒸發(fā)室(28)進行循環(huán)蒸發(fā)使液體的濃縮倍數(shù)上升、使蒸發(fā)室(28)內(nèi)的液體液位始終維持在設計工作液位線(16)附近；如果蒸發(fā)室(28)底部的液體液位達到了設計工作液位線(16)而液體的濃縮倍數(shù)已經(jīng)達到了濃縮液的額定排放值時，則需要打開或開大濃縮液出口閥(37)、關閉或關小噴液出口調(diào)節(jié)閥(35)、打開或開大預熱室出口調(diào)節(jié)閥(36)，通過控制濃縮液出口閥(37)、噴液出口調(diào)節(jié)閥(35)、預熱室出口調(diào)節(jié)閥(36)的開閉大小，及時調(diào)節(jié)蒸發(fā)室(28)底部液體的濃縮倍數(shù)及液位高度，使其保持在設定的正常范圍內(nèi)。當濃縮液出口閥(37)打開時，濃縮液會沿濃縮液下泄孔(31)、濃縮液換熱管(33)、濃縮液匯流管(34)、濃縮液出口
(32)、濃縮液出口閥(37)排出裝置外，在濃縮液外排的過程中會與預熱室(29)內(nèi)的原液進行熱交換，濃縮液變冷、原液變熱。實施例3 (參見附圖3)為了獲得更好、更持久的霧化效果、使換熱管外表面產(chǎn)生的霧化膜更均勻、覆蓋面更廣，可以采用更耐磨、更堅硬的材料制成的、特別設計的專用的霧化噴頭(38)來替代噴霧管板(6)上的霧化噴孔(18)。實施例4 (參見附圖4)為了防止蒸氣所夾帶的液體進入到蒸氣壓縮機(2)里，降低氣化分離產(chǎn)品的質量和蒸氣壓縮機(2)的工作效率，可在換熱器(I)殼體的內(nèi)側、殼程出口(14)處安裝內(nèi)置式氣液分離裝置(39)。實施例5 (參見附圖5)為了防止蒸氣所夾帶的液體進入到蒸氣壓縮機(2)里，降低氣化分離產(chǎn)品的質量和蒸氣壓縮機(2)的工作效率，可在蒸氣壓縮機(2)的進氣口與殼程出口(14)之間的管道上安裝外置式氣液分離裝置(40)。
權利要求1.一體式霧化膜蒸餾裝置，由管程向下、殼程向上的立式1-1型換熱器(I)、蒸氣壓縮機(2)、原液輸入設備(3)、不凝氣體排放器(4)、冷凝液輸出閥門(5)、噴霧管板￠)、噴霧壓力泵(7)及連接管道組成，其特征在于拆除換熱器(I)上部的折流板(8)，在換熱器(I)的下管箱(9)上開有上、下管程出口，上管程出口(10)位于下管箱(9)的冷凝液設計液位線(11)之上，下管程出口(12)位于下管箱(9)的冷凝液設計液位線(11)之下，噴霧管板(6)位于上管板(13)之下，殼程出口(14)位于噴霧管板(6)之下，上管板(13)與噴霧管板(6)之間的殼室空間為噴液室(41)，在噴液室(41)的側殼體上開有噴液入口(15)，在設計工作液位線(16)之下的換熱器(I)中部的殼體上開有噴液出口(17)，在噴霧管板(6)上開有多個霧化噴孔(18);蒸氣壓縮機(2)的進氣口通過管道與換熱器(I)的殼程出口(14)相連通，蒸氣壓縮機(2)的排氣口通過管道與換熱器(I)的管程入口(19)相連通，噴霧壓力泵⑵的進液口通過管道與噴液出口(17)相連通，噴霧壓力泵(7)的出液口通過管道與噴液入口(15)相連通，換熱器(I)的殼程入口(20)通過管道與原液輸入設備(3)相連通，不凝氣體排放器(4)通過管道與上管程出口(10)相連通，冷凝液輸出閥門(5)通過管道與下管程出口(12)相連通。
2.根據(jù)權利要求I所述的一體式霧化膜蒸餾裝置，其特征在于可在換熱器(I)的中部、在噴液出口(17)之下安裝一個中間管板(27)，中間管板(27)將換熱器(I)的殼程空間分隔成上、下兩個腔室，上腔室為蒸發(fā)室(28)，下腔室為預熱室(29);在預熱室(29)上部的側殼體上開有預熱室出口(30)，在中間管板(27)上開有濃縮液下泄孔(31)，在預熱室(29)下部的側殼體上開有濃縮液出口(32);在預熱室(29)內(nèi)安裝有濃縮液換熱管(33)，在預熱室(29)下部安裝有濃縮液匯流管(34)，在換熱器(I)的殼體外安裝有噴液出口調(diào)節(jié)閥(35)、預熱室出口調(diào)節(jié)閥(36)、濃縮液出口閥(37);濃縮液換熱管(33)的進、出口分別與濃縮液下泄孔(31)、濃縮液匯流管(34)的進口相連通，濃縮液匯流管(34)的出口與濃縮液出口(32)相連通，噴液出口調(diào)節(jié)閥(35)安裝在噴液出口(17)處的管道上，預熱室出口調(diào)節(jié)閥(36)通過管道分別與預熱室出口(30)、噴霧壓力泵(7)的進液口相連通，濃縮液出口閥(37)通過管道與濃縮液出口(32)相連通。
3.根據(jù)權利要求I或2所述的一體式霧化膜蒸餾裝置，其特征在于在噴霧管板(6)上裝有可替代霧化噴孔(18)的霧化噴頭(38)。
4.根據(jù)權利要求I或2或3所述的一體式霧化膜蒸餾裝置，其特征在于可在換熱器(I)的殼體內(nèi)側、殼程出口(14)處安裝內(nèi)置式氣氣液分離裝置(39)。
5.根據(jù)權利要求I或2或3所述的一體式霧化膜蒸餾裝置，其特征在于可在蒸氣壓縮機(2)的進氣口與換熱器(I)的殼程出口(14)之間的管道上安裝外置式氣液分離裝置(40)。
6.根據(jù)權利要求I或2或3或4或5所述的一體式霧化膜蒸餾裝置，其特征在于輔助加熱蒸氣輸入管(26)與管程入口(19)相連通。
專利摘要本實用新型屬于液體氣化分離濃縮技術領域，涉及一種一體式蒸餾裝置，該裝置由管程向下、殼程向上的立式1-1型換熱器、蒸氣壓縮機、原液輸入設備、不凝氣體排放器、冷凝液輸出閥門、噴霧管板、噴霧壓力泵及連接管道組成。該裝置將霧化膜管外蒸發(fā)技術應用于一體式蒸餾裝置，具有蒸發(fā)效率高、能耗低等優(yōu)點，可廣泛用于蒸餾水制取、海水淡化、奶液濃縮、廢液處理等行業(yè)。
文檔編號C02F1/04GK202715258SQ201220338510
公開日2013年2月6日 申請日期2012年7月13日 優(yōu)先權日2012年7月13日
發(fā)明者敖向東 申請人:敖向東