一种一体式蒸发器的制作方法

本实用新型涉及污水处理技术领域，具体地说是一种一体式蒸发器。

背景技术：

环保工程的废水处理是重要的治理项目，废水处理的单耗是工艺路线的决定因素，因此低能耗的蒸发操作是应用的首要选择因素，也是关系到废水处理项目成败的根本。由于高盐的毒害和抑制作用，生化处理技术实施遇到极大阻碍；传统的蒸发浓缩设备运行费用高、能效低；膜技术处理设备价格昂贵，易堵塞、易污染、最后产生的浓液无法处理；电解方式通常会因为有机物的问题而无法电解。以目前的技术，高盐废水处理最理想的方式就是用MVR蒸发器，MVR蒸发设备可以将盐类以固体的形式分离处理，甚至达到零排放的效果，而得到的固体结晶还可以再回收利用。

MVR蒸发器（mechanicalvaporrecompression），机械蒸汽再压缩的简称。MVR蒸发器是利用自身产生的二次蒸汽作为加热蒸汽，其工作过程是低温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。除开车启动外，整个蒸发过程中无需生蒸汽。蒸发同样的1t水，仅需耗电约25度。目前，一般MVR蒸发器有板式蒸发器和列管式蒸发器两种，板式蒸发器体积小，蒸发面积大，但是存在易堵塞且难以清洗的问题；列管式蒸发器高度空间大，对次生蒸汽的压力要求高，使得蒸汽压缩机的配套和制造非常困难，甚至不能实现蒸发操作；而且存在生产能力不足、蒸发参数不稳定、出料浓度不稳定、结垢结焦严重、蒸发效果不佳等缺点，不能满足生产要求。

技术实现要素：

本实用新型的技术任务是针对以上不足之处，提供一种节省高度空间、运行消耗的动力小的一种一体式蒸发器。

浓缩工艺是化工工程的基本单元操作，目前的常压蒸发、多效蒸发、负压蒸发的单一操作模式，已经成为落后的生产工艺，亟待更新。采用本实用新型的技术可以在溶质、溶剂分离的过程中可以实现快速高效的结果，作为与次生蒸汽再利用的配套设备，其具有更大的优势，解决了其他蒸发器高度空间大、需要的蒸汽压力高、需要对溶液进行强制循环、易堵塞等问题。一体式蒸发器是蒸发换热通用结构，可实现高效的换热和蒸发分离两个过程同时完成，在制造和选材上没有提高难度要求，是目前成熟的工艺。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种一体式蒸发器，包括蒸发器和换热器，蒸发器包括中间部和两端部，自中间部向顶端部的横截面的面积逐渐减小，形成蒸汽收集室；自中间部向底端部的横截面的面积逐渐减小，形成沉渣收集室；蒸汽收集室的顶部开有蒸汽回收口，沉渣收集室的底部开有沉渣出口，蒸发器的两侧设置有次生蒸汽入口及冷凝水出口，蒸汽回收口与次生蒸汽入口通过管路连接，管路上设置有蒸汽压缩机，蒸发器的内腔中设置有蒸发管，蒸发管的两端分别连通次生蒸汽入口及冷凝水出口，蒸发器的一侧有污水入口，污水入口位于蒸发管的上方；污水池的污水经过换热器预热后进入污水入口，冷凝水出口的蒸汽经过换热器冷凝后进入冷凝水排放口。

进一步的优选的结构为，按照蒸汽在蒸发管内流动的先后顺序，蒸发管分为三管程，分为第一管程、第二管程和第三管程，所述第一管程的蒸汽入口与蒸发器的次生蒸汽入口相连通，所述第一管程的蒸汽出口与第二管程的蒸汽入口相连通，所述第二管程的蒸汽出口与第三管程的蒸汽入口相连通，第三管程的蒸汽出口与蒸发器的冷凝水出口相连通。

进一步的优选的结构为，所述的蒸发器的顶端的纵截面为梯形或锥台形。

进一步的优选的结构为，所述的蒸发器的底端的纵截面为梯形或锥台形。

进一步的优选的结构为，所述的蒸发管的第一管程、第二管程和第三管程，通过固定在蒸发器壳体上的封头形成S形回路。

进一步的优选的结构为，第一管程的蒸发管数量大于第二管程，第二管程的蒸发管数量大于第三管程，封头形状为弧形曲面。

进一步的优选的结构为，所述的蒸发器还设置有循环泵。

进一步的优选的结构为，所述的蒸汽压缩机为罗茨风机。

进一步的优选的结构为，蒸发器的冷凝水出口处的蒸汽经过换热器冷凝形成冷凝水，冷凝水自冷凝水出口进入蒸馏水罐。

进一步的优选的结构为，所述的管路上设置有排气阀。所述的蒸馏水罐上设有液位计。

本实用新型的一种一体式蒸发器和现有技术相比，有益效果如下：

1、在蒸发器上部的蒸汽收集室中，不凝气和蒸发的气体混合在一起，在罗茨风机的作用下，共同被吸出，杜绝了不凝气聚集影响蒸发换热的情况，从而蒸发器不再需要另加真空泵系统，即可实现连续稳定运行；因此本实用新型相比一般的系统，节约了设备成本的基础上，使设备运行更加可靠；

2、不需要单独设置蒸汽分离室和真空泵系统，设备整体结构简单，设计紧凑，安装方便，节省成本；采用本蒸发器配套的MVR系统，装机功率可降低40%，减少了电能消耗，降低了公共系统的要求；装备的操作简单，关联设备的要求降低，设备的通用性提高，可实现自动控制；

3、蒸发器两端的碟式结构，使得设备的高度空间占用小，运行时需要的蒸汽压力小；

4、回收蒸汽自次生蒸汽入口进入，气液混合物自冷凝水出口排出，排水顺畅、杜绝了气阻和水阻现象的产生；

5、蒸发后的蒸汽在蒸汽收集室自蒸汽回收口排出，省去了单独设置分离室结构，从而没有排气阻力的产生；

6、设备耐腐蚀、使用寿命长；

7、蒸发管的三流程加热，且蒸发管横向布置在蒸发器内腔中，使得加热面积大，换热效率高，蒸发能力强；

8、蒸汽走蒸发管内，待蒸发的溶液在管外，在蒸发器腔内完成沉渣和蒸汽分离，防止了浓缩溶液的管内结垢问题的发生；

9、分离器与加热器整合为一体，蒸发面积更大，热能利用率更高；

10、蒸发器面积大，蒸发管设计合理，管程数量以及各管程的蒸发管数量可以根据实际需要组合设置；提高了蒸发分离效率，增加装备的单位产能。

附图说明

下面结合附图对本实用新型进一步说明。

附图1为蒸发器的结构示意图；

附图2为一种一体式蒸发器的结构示意图；

附图3为附图2的侧视的结构示意图。

1、蒸汽回收口；2、蒸汽收集室；3、沉渣收集室；4、沉渣出口；5、次生蒸汽入口；6、第一管程；7、第二管程；8、第三管程；9、循环泵；10、排料泵；11、蒸发器；12、蒸汽压缩机；13、板式换热器；14、蒸馏水罐；15、排水口；16、蒸发器冷凝水出口；17、液位计；18、蒸发器污水入口；19、污水池；20、排气阀；21、进料泵；22、封头；23、冷凝水排放口。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明。

基本原理：MVR的理论基础是波义耳定律，推导而出，即PV/T = K，其含义是一定质量的气体的压强*体积/温度为常数，也就意味着当气体的体积减小，压强增大时，气体的温度也会随即升高；根据此原理，当稀薄的二次蒸汽在经体积压缩后其温度会随之升高，从而实现将低温、低压的蒸汽变成高温高压的蒸汽，进而可以作为热源再次加热需要被蒸发的原液，从而达到可以循环回收利用蒸汽的目的；本实用新型在蒸发器上部的蒸汽收集室中，不凝气和蒸发的气体混合在一起，在罗茨风机的作用下，共同被吸出，杜绝了不凝气聚集影响蒸发换热的情况，从而蒸发器不再需要另加真空泵系统，即可实现连续稳定运行，相比一般的系统，节约了设备投资，使运行更加可靠。

蒸发器是在常压或减压的状态下，通过加热的方式，使污水溶液中的溶剂挥发出来，通过收集挥发的溶剂，达到溶质（即固体渣滓）和溶剂分离的目的的一种设备。本实用新型的蒸发器也是列管式蒸发器的一种，列管（即蒸发管）横向布置，通过合理的布局，使次生蒸汽在蒸发器内多流程进行换热，换热后的乏蒸汽及冷凝水（溶剂）一同排出到蒸发器外，使换热效率达到最大化。

实施例1：

针对现有技术中存在的蒸汽加热为单流程加热，加热面积小，安装不方便；设备的高度空间占用大，运行时需要的蒸汽压力高的问题，本实用新型提供了一种一体式蒸发器，包括蒸发器11和换热器13，蒸发器11自中间部向顶端部的横截面的面积逐渐减小，形成蒸汽收集室2；蒸汽收集室2的纵截面为锥台形，蒸发器11自中间部向底端部的横截面的面积逐渐减小，形成沉渣收集室3；沉渣收集室3的纵截面为锥台形；

蒸汽收集室2的顶部开有蒸汽回收口1，沉渣收集室3的底部开有沉渣出口4，沉渣出口4处设置有排料泵10；蒸发器11的两侧设置有次生蒸汽入口5及冷凝水出口16，蒸汽回收口1与次生蒸汽入口5通过管路连接，管路上设置有蒸汽压缩机12，所述的蒸汽压缩机12为罗茨风机；蒸发器11的内腔中设置有蒸发管（即蒸发器中用于加热的按一定规律排列布置的换热管），蒸发管的两端分别连通次生蒸汽入口5及冷凝水出口16，蒸发器11的一侧有污水入口18，污水入口18位于蒸发管的上方；污水池19的污水经过换热器13预热后进入污水入口18，进料泵21提供污水进入的动力，冷凝水出口16的蒸汽经过换热器13冷凝后进入冷凝水排放口23。换热器13采用板式换热器。

蒸发器11的冷凝水出口处16的蒸汽经过换热器13冷凝形成冷凝水，冷凝水自冷凝水排放口23进入蒸馏水罐14。蒸馏水罐14的蒸馏水经过排水口15排出。

目前的mvr蒸发器厂家一般采用德国、美国或者芬兰的进口压缩机，价格高，因为是高转速，还非常容易出故障，压缩机寿命不高。而本实用新型的蒸发器只需要国产的罗茨风机就可以达到进口蒸汽压缩机的效果，装置的一次性投资大幅度减少。

实施例2：

本实用新型提供了一种一体式蒸发器，包括蒸发器11和换热器13，蒸发器11自中间部向顶端部的横截面的面积逐渐减小，形成蒸汽收集室2；蒸汽收集室2的纵截面为梯形，蒸发器11自中间部向底端部的横截面的面积逐渐减小，形成沉渣收集室3；沉渣收集室3的纵截面为锥台形；

一般的列管式蒸发器或板式蒸发器，在高真空状态下蒸发时，受真空度和不凝气的影响较大，因此系统保证稳定运行需要有辅助的真空系统设备，且设备的设置位置等有很关键的要求，给装置增加了很大的复杂性。本实用新型的蒸发器可以使以上因素的工作范围变得很宽，不要求有附加的真空设备机组，完成快速高效的蒸发过程。而且结构简单，便于设备检查检修，降低设备的制造难度，节约设备的总体制造成本；

蒸汽收集室2的顶部开有蒸汽回收口1，沉渣收集室3的底部开有沉渣出口4，蒸发器11的两侧设置有次生蒸汽入口5及冷凝水出口16，蒸汽回收口1与次生蒸汽入口5通过管路连接，管路上设置有蒸汽压缩机12，所述的蒸汽压缩机12为罗茨风机；所述的管路上设置有排气阀20。蒸发器11的内腔中设置有蒸发管，蒸发管的两端分别连通次生蒸汽入口5及冷凝水出口16。浓缩液内部循环，提高换热效率，减少了析出物挂壁，沉积等问题，使浓缩液体在超饱和状态下工作。

按照蒸汽在蒸发管内流动的先后顺序，蒸发管分为两管程，分为第一管程6、第二管程7，所述第一管程6的蒸汽入口与蒸发器11的次生蒸汽入口5相连通，所述第一管程6的蒸汽出口与第二管程7的蒸汽入口相连通，所述第二管程7的蒸汽出口与蒸发器11的冷凝水出口16相连通。所述的蒸发管的第一管程6、第二管程7，通过固定在蒸发器11壳体上的封头22形成回路。封头22形状为弧形曲面，可以进一步的使回路内的蒸汽顺利流通。第一管程6、第二管程7的蒸发管数量相同。第一管程蒸发管、第二管程蒸发管自上至下横向设置在蒸发器11的内腔中。待蒸发的污水自污水入口18进入蒸发器11的内部后，从上到下依次经过第一管程蒸发管、第二管程蒸发管的热交换，实现污水中的水分蒸发和固体渣滓的两者分离。

蒸发器11的一侧有污水入口18，污水入口18位于蒸发管的上方；污水池19的污水经过换热器13预热后进入污水入口18，冷凝水出口16的蒸汽经过换热器13冷凝后进入冷凝水排放口23。换热器采用板式换热器。

蒸发器11的冷凝水出口处16的蒸汽经过换热器13冷凝形成冷凝水，冷凝水自冷凝水排放口23进入蒸馏水罐14。蒸馏水罐14的蒸馏水经过排水口15排出。蒸馏水罐14上设置有液位计17。

本实用新型的配套设备工作要求精度低，易于实现配套生产，整体装置的控制简单，便于实现集中控制，生产过程节约人员的需求。

实施例3：

本实用新型提供了一种一体式蒸发器，包括蒸发器11和换热器13，蒸发器11自中间部向顶端部的横截面的面积逐渐减小，形成蒸汽收集室2；蒸汽收集室2的纵截面为碟形，蒸发器11自中间部向底端部的横截面的面积逐渐减小，形成沉渣收集室3；沉渣收集室3的纵截面为碟形；

蒸汽收集室2的顶部开有蒸汽回收口1，沉渣收集室3的底部开有沉渣出口4，蒸发器11的两侧设置有次生蒸汽入口5及冷凝水出口16，蒸汽回收口1与次生蒸汽入口5通过管路连接，管路上设置有蒸汽压缩机12，所述的蒸汽压缩机12为罗茨风机；所述的管路上设置有排气阀20。蒸发器11的内腔中设置有蒸发管，蒸发管的两端分别连通次生蒸汽入口5及冷凝水出口16，按照蒸汽在蒸发管内流动的先后顺序，蒸发管分为三管程，分为第一管程6、第二管程7和第三管程8，所述第一管程6的蒸汽入口与蒸发器11的次生蒸汽入口5相连通，所述第一管程6的蒸汽出口与第二管程7的蒸汽入口相连通，所述第二管程7的蒸汽出口与第三管程8的蒸汽入口相连通，第三管程8的蒸汽出口与蒸发器11的冷凝水出口16相连通。所述的蒸发管的第一管程6、第二管程7和第三管程8，通过固定在蒸发器11壳体上的封头22形成S形回路。封头22形状为弧形曲面，可以进一步的使回路内的蒸汽顺利流通。第一管程蒸发管、第二管程蒸发管和第三管程蒸发管自上至下横向设置在蒸发器11的内腔中。第一管程6的蒸发管数量大于第二管程7，第二管程7的蒸发管数量大于第三管程8，使得热交换的效率提高，达到节能效果。待蒸发的污水自污水入口18进入蒸发器11的内部后，从上到下依次经过第一管程蒸发管、第二管程蒸发管和第三管程蒸发管的热交换，实现污水中的水分蒸发和固体渣滓的两者分离。

蒸发器11的一侧有污水入口18，污水入口18位于蒸发管的上方；污水池19的污水经过换热器13预热后进入污水入口18，冷凝水出口16的蒸汽经过换热器13冷凝后进入冷凝水排放口23。换热器采用板式换热器。

蒸发器11的冷凝水出口处16的蒸汽经过换热器13冷凝形成冷凝水，冷凝水自冷凝水排放口23进入蒸馏水罐14。蒸馏水罐14的蒸馏水经过排水口15排出。

进一步的优选的结构为，所述的蒸发器还设置有循环泵9。循环泵9的进液口在蒸发器11的下部，循环泵9的出液口在蒸发器11的上部，循环泵9作为备用，循环蒸发器11内的液体，从而使得分离效果更充分以及减少蒸发器11的阻塞现象。

在实际生产中，一般MVR系统配置的蒸发器工作压力为-0.09Mpa,本实用新型的一体式蒸发器，工作压力为-0.05~-0.08Mpa，工作范围更宽，便于操作和设备配套；蒸发温度为110-90℃；处理能力为在换热面积200平方的情况下，对于含盐浓度为15%左右的氯化钠溶液，蒸发量3吨/小时；单位能耗为装机功率以5吨/小时的蒸发装置计，采用一般蒸发器的MVR装置所配套的装机功率为300KW左右，采用一体式蒸发器的装置配套的装机功率为180KW左右，节能达40%左右。

工作原理：

本实用新型是一种新型结构的蒸发器，将蒸发器11的列管（蒸发管）横向布置于蒸发器11中，蒸汽走蒸发管内，待蒸发的溶液（污水）在管间（外），列管通过封头连接，实现列管在蒸发器11内三流程布置（蒸汽在蒸发器11壳体内有三次往返循环最终完成换热过程）。蒸发器列管上部设有足够的空间，使蒸发后的溶剂与溶液分离，不再需要另加分离室，一体化结构操作简便，更加节能。

污水通过板式换热器13，经过预热，进入蒸发器11内，浓缩蒸发后，含有固体的渣滓下沉最终排出罐外；负压以及蒸汽回收口1的逐渐收拢作用使得蒸汽部分进入与次生蒸汽入口5之间的管路，通过罗茨风机的动力作用使得次生蒸汽再次进入蒸发器11的蒸发管内；经过S形的3个管程的换热作用，最终管内的蒸汽经过热交换成为了气液混合物，再次进入板式换热器13，经过板式换热器13的换热，形成冷凝水，进入蒸馏水罐14。

本实用新型的蒸发器列管实现三流程换热，节能效果显著；蒸发分离一体化设计，蒸发的热损失小；蒸发器面积大，可根据实际需要进行组合；安装高度低，配套压缩机投资小，节约投资。本实用新型可应用于化工、矿业、制药、发酵、垃圾处理等领域。

通过上面具体实施方式，所述技术领域的技术人员可容易的实现本实用新型。但是应当理解，本实用新型并不限于上述的几种具体实施方式。在公开的实施方式的基础上，所述技术领域的技术人员可任意组合不同的技术特征，从而实现不同的技术方案。