[发明专利]一种基于空气绝热加湿过程的蒸发系统

说明书

本发明公开了一种基于空气绝热加湿过程的蒸发系统，在绝热条件下，热空气与溶液进行直接接触传热传质，空气显热传递给溶液，水分吸收热量后汽化，以水蒸气的型式将潜热返还到空气中，即空气以一种等焓的过程进行加湿，从而达到蒸发的效果。通过控制热空气进入蒸发室的温度进而控制溶液的蒸发温度及载湿后湿空气的出口温度，系统控制简单；通过不断添加进料及排出浓缩液，实现连续不断的蒸发操作。

技术领域

本发明涉及一种基于空气绝热加湿过程的蒸发系统，利用蒸发室形成绝热条件，使空气与水进行直接接触传热传质，实现蒸发操作，可广泛应用于石化、冶金、生物制药等工业的生产过程。

背景技术

随着工业和经济的日益发展，工业生产过程中已越来越多得应用到了蒸发这种单元操作。如烧碱溶液蒸发浓缩，结晶得到固体NaOH；干燥经蒸发浓缩后的尿素溶液从而得到尿素颗粒；药材渗漉液的蒸发浓缩及溶剂回收以及通过蒸发进行海水淡化等等。

多效蒸发技术和机械蒸汽再压缩技术是当前主流的两种节能蒸发技术，多效蒸发技术以前效蒸发产生的二次蒸汽作为后效蒸发器的热源，采用多级蒸发器串联的型式，但存在设备占地面积大、蒸发压力逐渐降低，投资成本高的问题；机械蒸汽再压缩技术将产生的二次蒸汽进行再压缩，提升其热力品质，再次作为热源进入蒸发器，可解决多效蒸发末效二次蒸汽浪费的问题，但对其核心设备蒸汽压缩机的安全可靠性要求较高。

发明内容

本发明针对当前主流蒸发技术存在的不足，提出了一种基于空气绝热加湿过程的蒸发系统。本系统利用空气的载湿能力实现蒸发操作，将待蒸发溶液加热至指定温度后进入蒸发室，通过热空气与溶液进行直接接触传热传质，空气将显热传递给溶液，溶液吸热后蒸发成为水蒸气，进入到空气中，又将潜热带回空气，在蒸发操作前后，空气的焓值基本不变，温度降低，含湿量增大，称之为等焓增湿过程，即在蒸发室绝热条件下，热量仅为内部交换的空气绝热加湿过程，从而实现溶液的蒸发浓缩。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：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。系统工作流程为：在进料泵2的作用下，原料储罐1中的原始溶液先后经过冷凝回热器3和预热器4后被加热至指定温度，同时在循环泵10的作用下，循环液罐9中的浓缩液中的上清液与与原始溶液按一定比例进行混合，其中，所谓的原始溶液加热到达的指定温度与循环液罐9种浓缩液的温度一致，因此混合过程为等温混合，即混合后温度不发生变化，混合液通过溶液进口51进入蒸发室5顶部，通过喷淋式液体分布器自上而下喷淋到填料层中；外界大气在风机7的作用下，自吸风口进入空气管道，经除尘器6除去微小颗粒后经空气加热器8加热到指定温度(空气温度高于混合溶液温度)后，通过空气进口53进入蒸发室5底部，在蒸发室5中，热空气自下而上运动，混合溶液在上而下运动，二者在填料层中进行直接接触传热传质，空气释放显热温度降低，溶液吸收空气放出的热量，水分蒸发为水蒸气进入到空气中，溶液浓度升高但温度不变，落入蒸发5室底部，经溶液出口52进入循环液罐9中，浓缩液经循环泵10作用，与加热后的原始溶液等温混合后再次通过溶液进口51进行循环蒸发；蒸发过程结束后，热空气温度降低，含湿量增大，经蒸发室5顶部空气出口54离开蒸发室，并送入至冷凝回热器3中，与原始溶液进行换热，湿空气降温冷凝，回收冷凝潜热，部分水蒸气冷凝后与空气一同排出系统。

为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：

上述基于空气绝热加湿过程的蒸发系统中，混合液由相同温度的原始溶液和浓缩液等温混合而成，原始溶液需经冷凝回热器3和预热器4两步加热后方能达到与浓缩液相同的温度，通过阀门控制原始溶液和浓缩液的流量，保证配比后的混合液经单次蒸发后落入蒸发室5底部的浓缩液与循环液罐9中储存的浓缩液浓度相同，从而实现稳定的循环蒸发过程。