[发明专利]一种基于空气绝热加湿过程的蒸发系统

权利要求书

1.一种基于空气绝热加湿过程的蒸发系统，其特征在于，包括：原料储罐(1)、进料泵(2)、冷凝回热器(3)、预热器(4)、蒸发室(5)、除尘器(6)、风机(7)、空气加热器(8)、循环液罐(9)、循环泵(10)；原始溶液储存于原料储罐(1)中，在进料泵(2)的作用下，依次流经冷凝回热器(3)及预热器(4)之后被加热至指定温度，进入到蒸发室(5)顶部；空气在风机(7)的作用下，经除尘器(6)被吸入管道中，通过空气加热器(8)之后被加热至指定温度，自底部进入蒸发室(5)；在蒸发室(5)中，溶液与空气进行直接接触传热传质；溶液在蒸发室(5)中浓缩后自底部排出，进入循环液罐(9)中，循环液罐(9)中的浓缩液需经循环泵(10)作用，重新送入蒸发室顶部进行循环蒸发；

所述蒸发室(5)采用液体喷淋填料结构，蒸发室(5)的溶液进口(51)设置于壳体侧面顶部处，连接到蒸发室(5)内部的喷淋式液体分布器；蒸发室(5)的溶液出口(52)设置于壳体底部，连接到循环液罐(9)；蒸发室(5)的空气进口(53)设置于壳体侧面底部处，与空气加热器(8)相连；蒸发室(5)的空气出口(54)设置于壳体顶部，与冷凝回热器(3)相连；填料层选用孔板波纹填料或丝网填料，固定于蒸发室(5)内；

所述空气加热器(8)利用高温烟气加热空气，采用高效紧凑的板翅式换热器以强化气气换热效果。

2.根据权利要求1所述的基于空气绝热加湿过程的蒸发系统，其特征在于：在蒸发室(5)中，溶液与空气进行直接接触传热传质，溶液由顶部喷淋而下，与自底部上升的空气在填料层中逆流接触，空气未达到饱和状态，因此水分不断汽化进入湿空气中，水分汽化所需潜热由空气显热提供，经传热传质后，降温增湿后的湿空气自蒸发室顶部排出，并送至冷凝回热器(3)中，与原始溶液进行冷凝换热，回收利用其中水蒸气的冷凝潜热，之后排出系统；溶液在蒸发室(5)中浓缩后自底部排出，进入循环液罐(9)中，因单次蒸发效果有限，因此，循环液罐(9)中的浓缩液需经循环泵(10)作用，重新送入蒸发室顶部进行循环蒸发，直至达到指定浓度。

3.根据权利要求1或2所述的基于空气绝热加湿过程的蒸发系统，其特征在于：驱动系统运行所需热量由高温烟气提供，其中，部分烟气通过预热器(4)与原始溶液进行换热，用于加热原始溶液至指定温度，部分烟气通过空气加热器(8)与空气进行换热，将空气加热升温至所需温度。

4.根据权利要求1或2所述的基于空气绝热加湿过程的蒸发系统，其特征在于：蒸发室(5)视为绝热设备，溶液中水分汽化所需潜热完全由空气显热提供，空气温度降低所放出的热量被水分吸收后形成水蒸气，从而将热量带回到空气中，该绝热加湿过程视为空气的等焓增湿降温过程。

5.根据权利要求1或2所述的基于空气绝热加湿过程的蒸发系统，其特征在于：系统运行过程中，在蒸发室(5)内部，空气与溶液经充分接触后湿空气达到饱和，此时蒸发室(5)的湿空气出口温度、溶液进口温度、溶液出口温度均为同一数值，即进口空气的湿球温度，取决于进口空气的状态。

6.根据权利要求2所述的基于空气绝热加湿过程的蒸发系统，其特征在于：为达到蒸发处理要求，原始溶液初次进入蒸发室(5)蒸发浓缩后的溶液从蒸发室(5)底部引出，进入到循环液罐(9)中，此时溶液并不排出，积攒一定量后，停止进料，启动循环泵(10)，经循环液罐(9)上部清液再次送入至蒸发室(5)顶部，经多次循环蒸发后，溶液浓度达到处理要求，此时再次开启进料泵(2)，使得来自原料储罐(1)的原始溶液与来自循环液罐(9)的浓缩溶液进行混合，通过对两股溶液流量进行比例控制，使得进入蒸发室(5)的混合液经一次蒸发后即可达到处理要求，从而形成连续稳定的蒸发过程。