[发明专利]一种结晶工艺过程能量梯级利用方法及实现该方法的装置

说明书

本发明公开了一种结晶工艺过程能量梯级利用方法及实现该方法的装置，包括如下步骤：(1)将分离器内的原液通过结晶主机，得到固液两相流体，将固液两相流体通过分离器得到固相和液相，固相中的冰晶输送至能源梯级利用装置，固相中的盐排出；(2)能源梯级利用装置包括固液换热装置、换热器A、换热器B和冰池，冰晶通过固液换热装置进入冰池，冰池内的冰水依次流经换热器A和换热器B后，一部分冰水回到冰池，另一部分冰水从排水管排出；待处理原液经过换热器A一级预冷，再经过固液换热装置二次预冷后，进入分离器，分离器内的原液进入结晶主机。本发明提出的能量梯级利用方法有效利用冰晶融化产生的冷量，分阶段升温，梯级利用上述冷量。

技术领域：

本发明属于热能综合利用技术领域，具体涉及一种结晶工艺过程能量梯级利用方法及实现该方法的装置。

背景技术：

冷冻浓缩过程，溶液的部分水被冻结成冰，溶液得到浓缩；冷冻结晶过程，伴随着盐结晶析出也可能有冰晶析出。这些冰晶通常不是最终需要的产物，需要融化成水，排放掉或回用。这些冰晶融化能够吸收大量的热量，若能够利用好冰晶融化吸热的能力，将降低结晶工艺过程的能源消耗。

能源梯级利用是能源合理利用的一种常见方式，按照能源品位由高到低逐级利用，例如高温蒸汽用来发电，温度降低后，用来向住宅供热；再例如液化天然气冷能利用，低温用来破碎橡胶、塑料等，温度升高后用于冷冻食品，温度再高用于空调。

现存的通常方法是冰晶融化成水再利用其冷量，例如某浓缩过程产生-20℃冰晶，将冰晶融化成0℃或更高一些的水，再用这些水去预冷原液，这样的方法可以提供的冷量没有减少，但冷量的品位降低了，从-20℃降到了0℃，-20℃到0℃之间的高品位冷量得不到利用，也会出现大量低品位的冷量因无处可用，白白浪费的情况。

发明内容：

本发明的目的是提供一种结晶工艺过程能量梯级利用方法及实现该方法的装置，本发明提出的能量梯级利用方法有效利用冰晶显热升温及融化产生的冷量，分阶段升温，梯级利用上述冷量。

本发明的目的是提供了一种结晶工艺过程能量梯级利用方法，包括如下步骤：

(1)将分离器内的原液通过使原液冷冻降温的结晶主机，得到固液两相流体，将固液两相流体通过分离器，从分离器中分离得到固相和液相，其中固相包括冰晶和盐，固相中的冰晶输送至能源梯级利用装置，固相中的盐排出；

(2)能源梯级利用装置包括固液换热装置、换热器A、换热器B和冰池，步骤(1)中得到的冰晶通过固液换热装置后进入冰池，冰池内的冰水依次流经换热器A和换热器B后，一部分冰水回到冰池，另一部分冰水从排水管排出；待处理原液经过换热器A一级预冷，再经过固液换热装置二次预冷后，进入分离器，与分离器内的原液混合进入结晶主机，重复步骤(1)中的操作。

冷冻结晶，它是一种把溶液通过冷冻的方法结晶成固体和部分浓液，实现物质的分离，固体中通常包含有盐和冰晶，有的工艺中，冰晶是产品之一，例如污水的净化；有的工艺中，冰晶是仅是工艺过程产物，例如盐类或结晶药物的生产。但无论冰晶是产品还是过程产物，冰晶均需要融化后进一步处理，作为回用水或排放掉，低温的冰晶含固态显热、融化潜热及液体显热，可以吸收大量热量。

本发明为了有效利用冰晶融化产生的冷量，分阶段升温，梯级利用上述冷量。

优选地，步骤(2)中换热器B中设置有制冷剂，冰池内的冰水流经换热器B，将换热器B中的制冷剂进行冷却。换热器B有效利用低温冰晶的显热，使制冷剂过冷，提高单位质量制冷剂的制冷量，即提高结晶主机的制冷能力和效率。