本发明涉及一种石墨烯加热蒸汽循环蒸发处理系统及石墨烯加热蒸汽循环蒸发处理方法。
背景技术：
蒸发是实现溶液固液分离的基本方法之一，也是应用最为古老和广泛的技术。由于蒸发液体尤其是水溶液在蒸发过程中，最为耗能的是汽化热。一般情况下，单位体积的水溶液所需汽化热是从0摄氏度加热到100摄氏度的5倍。如不能有效回收二次蒸汽以及三次多次蒸汽用于再蒸发，将造成巨大的能源浪费。多效蒸发器就是为有效使用汽化热能源而进行设计的，但由于二次及多次蒸汽的温度逐次降低，使每级蒸发效率大为降低，且设备结构庞大。
使用压缩机对二次蒸汽进行压缩做功，提升焓值从而使二次蒸汽温度提升到源蒸汽的温度，输送回系统进行循环蒸发使用。该技术最先是由德国发明并应用实际工程中，其节能效果显著，相当于多效蒸发的30效，这就是机械蒸汽压缩蒸发系统，简称MVR。压缩机的制造精度及其机械效率是决定MVR系统节能效果的根本，国外的压缩机其电热转换效率最高能达到90％以上，但噪音污染是该系统不可避免的问题。
石墨烯是近几年发展起来的新兴材料之一。其应用于加热领域，电热转换效率可达98％，且无噪音污染等问题。当前国内石墨烯加热技术与材料已经突破，加热温度范围在40-180摄氏度之间，对于120摄氏度的蒸汽加热需求已经完全覆盖。在石墨烯加热材料的基础上展开循环蒸汽加热工程设备的研发与产品制造，以替代MVR中的蒸汽压缩机，是本发明技术的核心。
技术实现要素：
为了解决上述问题，本发明提供一种石墨烯加热蒸汽循环蒸发处理系统及石墨烯加热蒸汽循环蒸发处理方法。
本发明采用如下技术方案：一种石墨烯加热蒸汽循环蒸发处理系统，包括蒸发器、高温蒸汽入口、低温蒸汽出口、二次蒸汽出口、喷淋入口、输送风机、石墨烯蒸汽加热装置、蒸汽发生器、蒸汽回收风机、阀门一、阀门二、阀门三、蒸发后浓缩液排出口、冷凝水外排口、待处理原水入口和热能回收器；所述蒸发器顶部设置二次蒸汽出口和喷淋入口，所述蒸发器底部部设置蒸发后浓缩液排出口，所述蒸发器一侧面设置高温蒸汽入口、低温蒸汽出口，所述蒸发器另一侧面的底部设置冷凝水外排口；所述高温蒸汽入口连接输送风机，输送风机连接石墨烯蒸汽加热装置，石墨烯蒸汽加热装置连接蒸汽发生器，蒸汽发生器连接蒸汽回收风机，蒸汽回收风机连接低温蒸汽出口，蒸汽回收风机也连通石墨烯蒸汽加热装置、蒸汽发生器之间的管路；所述二次蒸汽出口连接通低温蒸汽出口输出的管路，所述蒸发后浓缩液排出口、冷凝水外排口都连通热能回收器；待处理原水入口连接热能回收器，热能回收器连接喷淋入口。
所述低温蒸汽出口与蒸汽回收风机之间连接阀门三，所述蒸汽回收风机与石墨烯蒸汽加热装置之间连接阀门二，所述石墨烯蒸汽加热装置与一次性蒸汽发生器之间连接阀门一。所述蒸发器内设置金属导热管，金属导热管在蒸发器内能呈竖直型、折板型或型分布，金属导热管呈S型分布时，金属导热管整体向蒸发器的箱体端倾斜5°，这是由于在高含盐量废水蒸发处理过程中，高温蒸汽通过金属导热管壁会析出高温的清水，金属导热管的倾斜能够使高温清水顺利排出蒸发装置。
石墨烯加热蒸汽循环蒸发处理方法，启动蒸发器的生产模式，产生高温蒸汽；当蒸汽温度和压力达到要求时，开启阀门一和输送风机，以使高温蒸汽从蒸发器的底部进入金属导热管内；开启蒸发器的排气模式，以使进入金属导热管内的高温蒸汽从金属导热管顶部排入二次蒸汽出口；所述高温蒸汽循环流通后，开启待处理原水入口，以使水溶液通过喷淋入口喷出至金属导热管上进行蒸发；开启蒸发器排水模式，蒸发过程中金属导热管内冷凝的高温清水通过、冷凝水外排口排出；关闭阀门三、阀门一和蒸汽发生器，开启阀门二和石墨烯蒸汽加热装置，使用加热的二次蒸汽循环蒸发水溶液；系统停机时，开启阀门二，开启蒸汽回收风机和阀门三，将蒸发器中余留的蒸汽回收到蒸汽发生器中进行贮存。
对蒸汽的加热方法，本发明采用传导与辐射加热原理，原理公式如下：
P1＝λ*【T2-T1)】*A
其中：P1为加热功率，λ为散热系数，根据实验测定，A为加热板与蒸气的接触面积，【T2-T1】为加热板与蒸汽出口温度差。
P2＝C*Q*ρ【T1-T3)】
P2为散热功率，达到平衡时，P1＝P2，C为蒸汽比热容，Q为蒸汽流量，ρ为蒸汽密度，【T1-T3)】为蒸汽进出口温差。
本发明的有益技术效果：可以再循环蒸发，实现热能的合理利用，节约资源。
附图说明
图1为一种石墨烯加热蒸汽循环蒸发处理系统的结构图。
附图标记说明
1蒸发器；2高温蒸汽入口；3低温蒸汽出口；4二次蒸汽出口；5喷淋入口；6输送风机；7石墨烯蒸汽加热装置；8蒸汽发生器；9蒸汽回收风机；10阀门一；11阀门二；12阀门三；13蒸发后浓缩液排出口；14冷凝水外排口；15待处理原水入口；16热能回收器；17金属导热管。
具体实施方式
下面结合附图和本发明的优选实施例进一步说明本发明。
实施例
如图1所示，一种石墨烯加热蒸汽循环蒸发处理系统，包括蒸发器1、高温蒸汽入口2、低温蒸汽出口3、二次蒸汽出口4、喷淋入口5、输送风机6、石墨烯蒸汽加热装置7、蒸汽发生器8、蒸汽回收风机9、阀门一10、阀门二11、阀门三12、蒸发后浓缩液排出口13、冷凝水外排口14、待处理原水入口15和热能回收器16；所述蒸发器1顶部设置二次蒸汽出口4和喷淋入口5，所述蒸发器1底部设置蒸发后浓缩液排出口13，所述蒸发器一侧面设置高温蒸汽入口2和低温蒸汽出口3，所述蒸发器另一侧面的底部设置冷凝水外排口14；所述高温蒸汽入口2连接输送风机6，输送风机6连接石墨烯蒸汽加热装置7，石墨烯蒸汽加热装置7连接蒸汽发生器8，蒸汽发生器8连接蒸汽回收风机9，蒸汽回收风机9连接低温蒸汽出口3，蒸汽回收风机9也连通石墨烯蒸汽加热装置7、蒸汽发生器8之间的管路；所述二次蒸汽出口4连接通低温蒸汽出口3输出的管路，所述蒸发后浓缩液排出口13、冷凝水外排口14都连通热能回收器16；待处理原水入口15连接热能回收器16，热能回收器16连接喷淋入口5。
所述低温蒸汽出口3与蒸汽回收风机9之间连接阀门三12，所述蒸汽回收风机9与石墨烯蒸汽加热装置7之间连接阀门二11，所述石墨烯蒸汽加热装置7与蒸汽发生器8之间连接阀门一10。所述蒸发器1内设置金属导热管17，金属导热管17在蒸发器1内能呈竖直型、折板型或S型分布，金属导热管17呈S型分布时，金属导热管17整体向蒸发器1的箱体端倾斜5°，这是由于在高含盐量废水蒸发处理过程中，高温蒸汽通过金属导热管17壁会析出高温的清水，金属导热管17的倾斜能够使高温清水顺利排出蒸发装置。
石墨烯加热蒸汽循环蒸发处理方法，启动蒸发器1的生产模式，产生高温蒸汽；当蒸汽温度和压力达到要求时，开启阀门一10和输送风机6，以使高温蒸汽从蒸发器1的底部进入金属导热管17内；开启蒸发器1的排气模式，以使进入金属导热管17内的高温蒸汽从金属导热管17顶部排入二次蒸汽出口4；所述高温蒸汽循环流通后，开启待处理原水入口15，以使水溶液通过喷淋入口5喷出至金属导热管17上进行蒸发；开启蒸发器1排水模式，蒸发过程中金属导热管17内冷凝的高温清水通过、冷凝水外排口14排出；关闭阀门三12和阀门一10和蒸汽发生器8，开启石墨烯蒸汽加热装置7，使用加热的二次蒸汽循环蒸发水溶液；系统停机时，开启阀门三13，开启蒸汽回收风机9和阀门三12，将蒸发器中余留的蒸汽回收到蒸汽发生器8中进行贮存。
对蒸汽的加热方法，本发明采用传导与辐射加热原理，原理公式如下：
P1＝λ*【T2-T1)】*A
其中：P1为加热功率，λ为散热系数，根据实验测定，A为加热板与蒸气的接触面积，【T2-T1】为加热板与蒸汽出口温度差。
P2＝C*Q*ρ【T1-T3)】
P2为散热功率，达到平衡时，P1＝P2，C为蒸汽比热容，Q为蒸汽流量，ρ为蒸汽密度，【T1-T3)】为蒸汽进出口温差。
本发明可以再循环蒸发，实现热能的合理利用，节约资源。
本发明较佳实施例而已，故不能依此限定本发明实施的范围，即依本发明专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明盖的范围内。