專利名稱：蒸發(fā)和濃縮干燥設(shè)備與方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及蒸發(fā)和濃縮干燥設(shè)備與方法，特別是一項(xiàng)這種設(shè)備與方法方面的改進(jìn)，用于通過在某一高溫下液化來回收和重新利用汽化熱量，亦即出現(xiàn)在增壓或減壓蒸發(fā)過程中的潛熱，以致節(jié)省加熱能量，并且用于在某一高溫下氧化或碳化蒸發(fā)的各種雜質(zhì)，諸如充滿在蒸氣中的氣味、B.O.D.和C.O.D.，以便除掉蒸發(fā)的各種雜質(zhì)并提供良好品質(zhì)的冷凝水。
在傳統(tǒng)的蒸發(fā)設(shè)備中，用于汽凝蒸氣的冷卻水必須與蒸發(fā)所需的熱量，亦即沸騰熱量(100Kcal)和汽化熱量(蒸發(fā)潛熱，539Kcal/l)一起加于設(shè)備。在使用上述蒸發(fā)設(shè)備通過蒸發(fā)和濃縮諸如濕泥漿或廢水等濕料制備蒸餾水的情況下，一部分環(huán)境污染雜質(zhì)，諸如充滿在濕料中的氣味、B.O.D.和C.O.D.，與蒸氣一起蒸發(fā)，從而充斥在蒸氣中。充斥在蒸氣中的各種雜質(zhì)本身又在冷凝蒸氣時(shí)與蒸氣一起被液化。蒸餾水因而不能達(dá)到允許的標(biāo)準(zhǔn)水質(zhì)，以致蒸餾水需要進(jìn)行再處理，以便達(dá)到允許的標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量。
一般的蒸發(fā)設(shè)備以及一般的蒸發(fā)方法不能回收和重新利用蒸氣的蒸發(fā)潛熱(539 Kcal/l)，而是通過一用于冷卻和冷凝充斥各種雜質(zhì)的蒸氣的汽凝系統(tǒng)中把潛熱廢棄了。其次，潛熱的這種廢棄必定是與大量成本相伴的。
此外，一般的蒸發(fā)設(shè)備或一般的蒸發(fā)方法不能除掉各種雜質(zhì)，諸如氣味、B.O.D.和C.O.D.，這些雜質(zhì)與蒸氣一起蒸發(fā)和液化而降低了蒸餾水的質(zhì)量。就此而論，蒸餾水必須經(jīng)過一另外的水凈化過程予以處理以便改進(jìn)蒸餾水的質(zhì)量。用于改進(jìn)蒸餾水質(zhì)量的另外的水凈化過程是很復(fù)雜的并提高了制備蒸餾水的成本。
在使用一降壓蒸發(fā)方法使水蒸發(fā)成為蒸汽時(shí)，汽化熱量可以通過對(duì)應(yīng)于某一真空度的降低壓力的大小而得以節(jié)省。不過，這種降壓蒸發(fā)方法仍存在一個(gè)難題，即冷凝水充滿氣味、B.O.D.和C.O.D.，從而冷凝水需要通過另外的脫臭和凈水過程而予以處理。
在一般的加熱蒸發(fā)設(shè)備中，在大氣壓下蒸發(fā)一升零度(0℃)的水所需的總熱量是639Kcal。亦即，使水在100℃沸騰的沸騰熱量是100Kcal，而用于蒸發(fā)沸騰水的汽化熱量是539 Kcal，從而用于蒸發(fā)一升水的總熱量是639 Kcal，亦即，100Kcal+539Kcal＝639Kcal。在使用降壓蒸發(fā)器蒸發(fā)1升零度(0℃)的水時(shí)，在真空度是大約10Torr(750mmHg)的條件下水在35℃時(shí)沸騰，以致用于蒸發(fā)1升水的總熱量是605Kcal，即35Kcal+570Kcal＝605Kcal(在蒸發(fā)壓力是0.1Kg/cm2·A時(shí)，潛熱可以是大約570Kcal)。
不過，一般的蒸發(fā)設(shè)備必須使用一部汽凝器以冷凝和液化蒸氣，以致大量用于汽凝的冷卻水必須加于設(shè)備。其次，蒸氣的潛熱(539Kcal)不能回收和重新使用，而是廢棄掉了。
已經(jīng)簡(jiǎn)略說明過，在使用或者是一般的降壓蒸發(fā)方法或者是一般的加熱蒸發(fā)方法在大氣壓下蒸發(fā)一升零度(0℃)的水時(shí)，有待施用于水的總熱量是574Kcal或639Kcal。其次，用于向冷凝器提供冷卻水的額外能量必須加于設(shè)備。在冷凝蒸氣的過程中，蒸發(fā)潛熱(539Kcal)不能回收而廢棄掉了。此外，一般的蒸發(fā)設(shè)備本身不能從冷凝水中除掉各種環(huán)境污染雜質(zhì)，諸如氣味、B.O.D.和C.O.D.，以致冷凝水需要通過另外的脫臭和凈水過程予以處理。
因而，本發(fā)明的目的是提供一種蒸發(fā)和濃縮干燥設(shè)備與方法，其中，以上各種問題得以克服并可提供優(yōu)質(zhì)冷凝水和節(jié)省汽化能量，以便通過重新利用在增壓或減壓蒸發(fā)過程中所出現(xiàn)的潛能而節(jié)省加熱能量，并可廣泛地用于使污染廢水成為蒸餾水、凈化廢水和濃縮干燥各種各樣的環(huán)境污染泥漿。
本發(fā)明的設(shè)備和方法可回收和重新利用加熱能量，這種能量被施用于蒸氣以便把蒸氣加熱到某一高溫進(jìn)行氧化或碳化，并除掉充滿在蒸氣中的各種環(huán)境污染雜質(zhì)，諸如氣味、B.O.D.和C.O.D.等，從而本設(shè)備和方法可顯著地節(jié)約用于加熱能量的成本。
本發(fā)明與傳統(tǒng)的設(shè)備相比，可降低蒸發(fā)設(shè)備的生產(chǎn)成本和設(shè)備的操作成本，從而為用戶提供了經(jīng)濟(jì)效益。與傳統(tǒng)的設(shè)備相比本發(fā)明設(shè)備還可節(jié)省能量2到10倍。在本發(fā)明的設(shè)備中，充斥在蒸氣中的氣味和各種雜質(zhì)在蒸氣加熱至某一高溫時(shí)可被氧化和碳化并從蒸氣中完全除掉，以致本設(shè)備可提供優(yōu)質(zhì)蒸餾水而勿需使用另外的水凈化裝置。
本發(fā)明以上和其他各項(xiàng)目的、特點(diǎn)和其他各項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)通過以下結(jié)合各附圖所作的詳細(xì)說明將會(huì)得到更為清晰的了解，其中

圖1是本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例的蒸發(fā)和濃縮干燥設(shè)備的局部剖視圖；圖2是圖1設(shè)備的一熱量回收裝置的透視圖，表明此裝置的內(nèi)部結(jié)構(gòu)；圖3是圖2熱量回收裝置的局部剖前視圖，表明此裝置中逆流高溫蒸氣與正流低溫蒸氣之間的熱交換狀態(tài)；圖4是攪動(dòng)葉片和板式蒸汽室的局部透視圖，這些葉片和腔室裝設(shè)在圖1設(shè)備的一蒸發(fā)器之中；以及圖5是表示圖4各板式蒸汽室的局部放大視圖。
參見圖1，其中以局部剖視圖表明本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例的蒸發(fā)和濃縮干燥設(shè)備的結(jié)構(gòu)。此圖中，附圖標(biāo)記1表示一用于盛放有待通過蒸發(fā)予以處理的濕料(wet material)的容器。其中配備有一盤管R的容器1在其頂部設(shè)有一第一入口15a，用于填裝有待處理的濕料，比如水或濕泥漿。容器1的外殼是雙重結(jié)構(gòu)壁板，這種雙重結(jié)構(gòu)壁板用于從將在容器1中循環(huán)的冷凝水中回收廢熱。容器1與用于蒸發(fā)和濃縮干燥濕料的蒸發(fā)器10相連接，該蒸發(fā)器10是一攪動(dòng)型蒸發(fā)器并在其中盛裝諸如廢水或濕泥漿等濕料。此蒸發(fā)器10在其頂部設(shè)有一第二入口15b，用于選擇性地填裝有待予以蒸發(fā)的濕料。此蒸發(fā)器10在其底部上做成圓形并在圓形底部旁邊側(cè)壁的下部有一凹槽11。一用于把泥漿排至蒸發(fā)器10外面的螺旋11s安放在凹槽11之中。為了攪動(dòng)蒸發(fā)器10中的濕料，許多板式半圓形蒸汽室13鉛直地設(shè)置在蒸發(fā)器10之中，以致這些腔室13沿水平方向排列并彼此等距地間隔開來，如圖4和5所示。許多攪動(dòng)葉片12設(shè)置在各腔室13之間。每一葉片12都可在由各腔室13界定的空間中沿相反的兩個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)，從而攪動(dòng)有待蒸發(fā)的濕料。如圖5所示，各板式蒸汽室13的相對(duì)側(cè)壁的內(nèi)端部分平滑地漸縮至一單一脊部，從而使位于各板式蒸汽室13之間的各攪動(dòng)葉片12作平滑轉(zhuǎn)動(dòng)。各攪動(dòng)葉片12套裝在一葉片軸S上，此軸S在長(zhǎng)度方向上沿著蒸發(fā)器10的中心延伸。各板式蒸汽室13與形成在蒸發(fā)器10的雙重結(jié)構(gòu)壁板中的一蒸汽室14相連通。蒸發(fā)器10的頂部經(jīng)由一連接管16連接于一溢流防止室17，此溢流防止室17本身又經(jīng)由一U形彎管18連接于蒸發(fā)器10的內(nèi)部。彎管18從腔室17的底部伸向蒸發(fā)器10的內(nèi)部。
一第一導(dǎo)管R1從溢流防止室17的頂部伸向一蒸氣壓縮透平(va-por compressing turbine)20。導(dǎo)管R1設(shè)有一控制閥21，用于向流動(dòng)于導(dǎo)管R1之中的蒸氣供應(yīng)預(yù)熱空氣。蒸氣壓縮透平20的后端本身又經(jīng)由一第二導(dǎo)管R2連接于一蒸氣壓縮泵30。一第三導(dǎo)管R3從蒸氣壓縮泵30伸向一熱量回收裝置60。如圖1至3所示，適于從高溫蒸氣回收熱量并將回收的熱量再用于預(yù)熱低溫蒸氣的該熱量回收裝置60配備有一束第九導(dǎo)管或蒸汽導(dǎo)管R9，這些導(dǎo)管R9在裝置60之中沿水平方向延伸并等距地間隔開來。熱量回收裝置60的對(duì)置兩端本身又分別經(jīng)由第四和第六導(dǎo)管R4和R6連接于一具有自己的加熱裝置的輔助鍋爐40和蒸發(fā)器10。在輔助鍋爐40中，第四導(dǎo)管R4連接于一燃燒器41噴嘴前面的一蒸氣加熱盤管42。燃燒器41裝在鍋爐40的前壁并生成將導(dǎo)引至鍋爐40內(nèi)部的火焰。環(huán)繞鍋爐40中的一蒸氣加熱室43的盤管42本身又經(jīng)由一第五導(dǎo)管R5連接于熱量回收裝置60。這樣，蒸氣的潛熱可由裝置60回收并重新用于預(yù)熱流動(dòng)在蒸汽導(dǎo)管R9之中的低溫蒸氣。
具有一壓力調(diào)節(jié)器51以及一泄放閥52的第七導(dǎo)管R7在蒸發(fā)器10的圓形底部處從蒸發(fā)器10的蒸汽室14延伸出并連接于容器1。在容器1中，冷凝水在通過盤管R時(shí)失去熱量。此后，冷凝水被送入一冷凝水池50，從而被收集在池50之中。
在上述設(shè)備的操作中，有待蒸發(fā)的濕料，比如廢水，通過容器1的第一入口15a裝進(jìn)容器1，此容器1可從冷凝水中回收廢熱。廢水本身又經(jīng)由一第八導(dǎo)管R8被送進(jìn)蒸發(fā)器10，從而在蒸發(fā)器10中被蒸發(fā)或濃縮干燥而成為蒸氣。蒸氣本身又經(jīng)由連接管16流向溢流防止室17，并且隨后經(jīng)由第一導(dǎo)管R1被送進(jìn)透平20。在蒸氣被送往透平20之前，第一導(dǎo)管R1的控制閥21向蒸氣添加適當(dāng)數(shù)量的預(yù)熱空氣。在此，根據(jù)充斥在蒸氣中的各種被蒸發(fā)的雜質(zhì)的特性而添加于蒸氣的預(yù)熱空氣是為了促進(jìn)這些雜質(zhì)的氧化。不過，應(yīng)當(dāng)理解，在不根據(jù)蒸發(fā)主體的特性添加預(yù)熱空氣的情況下，充滿各種雜質(zhì)的蒸氣在高溫下可能會(huì)碳化。此時(shí)，蒸發(fā)室10由于蒸氣壓縮透平20和蒸氣壓縮泵30的作用被抽成真空，以致蒸發(fā)器10具有大約60℃的內(nèi)部溫度以及范圍從大約300mmHg(毫米汞柱)到大約400mmHg的真空度。蒸氣此后由蒸氣壓縮泵30再予以壓縮，以致蒸氣壓力增大。
高壓蒸氣本身又經(jīng)由第三導(dǎo)管R3送進(jìn)熱量回收裝置60的蒸汽導(dǎo)管R9并從裝置60經(jīng)由第四導(dǎo)管R4排放到輔助鍋爐40。在輔助鍋爐40中，蒸氣在通過蒸氣加熱管42和蒸氣加熱室43時(shí)由蒸氣加熱裝置予以加熱，從而成為高溫蒸氣，此蒸氣的溫度范圍從大約600℃到800℃。由于蒸氣在鍋爐40中被加熱，充斥在蒸氣中的各種雜質(zhì)，諸如氣味、B.O.D.和C.O.D.，通過氧化和碳化而予以清除。蒸氣在由鍋爐40加熱之后經(jīng)由第五導(dǎo)管R5返回?zé)崃炕厥昭b置60。在裝置60中，600℃至800℃的蒸氣與新蒸氣交換熱量，此新蒸氣新送進(jìn)裝置60的導(dǎo)管R9并具有范圍從60℃至100℃的低溫。在熱量回收裝置60中，已被鍋爐40的蒸氣加熱裝置加熱的蒸氣由裝置60的各導(dǎo)引隔板導(dǎo)向蒸汽導(dǎo)管R9周圍，低溫蒸氣從導(dǎo)管R9通過。亦即，裝置60中的高溫蒸氣在一曲折的通路中從裝置60的后部流向前部并與從前部向后部通過導(dǎo)管R9的低溫蒸氣交換熱量。
如圖2所示，各導(dǎo)引隔板可以鉛直地安放在熱量回收裝置60之中，以致各隔板以相等間距間隔開來。各隔板會(huì)延長(zhǎng)裝置60中蒸氣的熱交換時(shí)間，從而提高裝置60的熱交換效果。不過，在設(shè)備操作的第一階段，鍋爐40中的水由鍋爐40的加熱裝置加熱，從而成為高溫蒸汽。經(jīng)過碳化或氧化的鍋爐40的高溫蒸汽再經(jīng)由一第十導(dǎo)管R10、帶有調(diào)節(jié)器51的第三導(dǎo)管R3、熱量回收裝置60、第四導(dǎo)管R4、鍋爐40、第五導(dǎo)管R5、裝置60和第六導(dǎo)管R6提供給蒸發(fā)器10的各板式蒸汽室13和蒸汽室14。在蒸發(fā)器10中，從鍋爐40供給的高溫蒸汽與廢水交換熱量，從而使廢水成為大約60℃至100℃的低溫蒸氣。約60℃至100℃的蒸氣經(jīng)過上述過程被送進(jìn)熱量回收裝置60并吸收經(jīng)由第五導(dǎo)管R5從鍋爐40供給的高溫蒸氣的熱量。由于熱交換，低溫蒸氣的溫度從60℃至100℃增至450℃至600℃。450℃至600℃的預(yù)熱蒸氣本身又經(jīng)由第四導(dǎo)管R4從裝置60排放到鍋爐40。同時(shí)，由于在熱量回收裝置60中進(jìn)行熱交換而溫度降至150℃至200℃的蒸氣經(jīng)由第六導(dǎo)管R6排放到蒸發(fā)器10。
經(jīng)由第四導(dǎo)管R4從裝置60排放到鍋爐40的450℃至600℃的預(yù)熱蒸氣在鍋爐40中由鍋爐40的蒸氣熱裝置加熱并被送進(jìn)蒸氣加熱盤管42和蒸氣加熱室43，從而被氧化或碳化并成為600℃至800℃的高溫蒸氣。鍋爐40的經(jīng)過氧化或碳化的蒸氣經(jīng)由第五導(dǎo)管R5被送進(jìn)裝置60，并沿曲折通路從裝置60的后部流向前部，與從前部向后部通過導(dǎo)管R9的60℃至100℃低溫蒸氣交換熱量。在此，在鍋爐40中由蒸氣加熱裝置施加于蒸氣而加熱蒸氣并將蒸氣溫度提高到600℃至800℃的加熱能量在熱量回收裝置60中予以回收。亦即，充滿在600℃至800℃高溫蒸氣中的加熱能量被回收并重新用于預(yù)熱流經(jīng)裝置60的蒸汽導(dǎo)管R9的蒸氣，如圖3所示。由于預(yù)熱，從蒸發(fā)器10送來的蒸氣的溫度從60℃至80℃提高到450℃至600℃。由于將被送進(jìn)鍋爐40的蒸氣的溫度通過在裝置60中進(jìn)行熱交換而從60℃到80℃提高到450℃至600℃，鍋爐40加熱裝置的加熱能量可以大為節(jié)省。
經(jīng)由第六導(dǎo)管R6從裝置60排出并具有150℃至200℃溫度、且其各種雜質(zhì)被氧化或碳化的蒸氣被供給蒸發(fā)器10的各板式蒸汽室13和蒸汽室14。在蒸發(fā)器10中，從裝置60供給的蒸氣與廢水交換熱量，從而失去其汽化熱而被液化并成為相對(duì)高溫的冷凝水，以致蒸發(fā)器10的水或濕料借助于在高溫下液化而從蒸氣中回收539Kcal(在蒸發(fā)壓力是1.013Kg/cm2·A時(shí))的潛熱。大約80℃至120℃的這種冷凝水本身又經(jīng)由兼有壓力調(diào)節(jié)器51和泄放閥52二者的第七導(dǎo)管R7被送進(jìn)容器1的盤管R。盤管R再次從冷凝水中回收廢熱。冷凝水被收集于冷凝水池50之中。當(dāng)在池50中過濾冷凝水后，經(jīng)過氧化或碳化的各種雜質(zhì)從冷凝水中被去除，從而使冷凝水成為良好的蒸餾水。
在上述實(shí)施例中，廢水通過降至蒸發(fā)方法被蒸發(fā)。不過，應(yīng)當(dāng)理解，廢水可以在不低于大氣壓的某一高壓下予以蒸發(fā)。亦即，本發(fā)明的設(shè)備可以在加壓狀況下蒸發(fā)廢水。
本發(fā)明的操作效果將在以下予以說明。
容器1中有待蒸發(fā)的濕料或廢水從流經(jīng)盤管R的高溫冷凝水吸收廢熱。此后，由于蒸氣壓縮透平20的降壓作用以及蒸氣壓縮泵30的降壓作用，經(jīng)過預(yù)熱的廢水經(jīng)由第八導(dǎo)管R8自然而然地被引進(jìn)蒸發(fā)器10。在蒸發(fā)器10中，各攪動(dòng)葉片12攪勻廢水，以致廢水將如下述被蒸發(fā)。在攪混預(yù)熱廢水之后，廢水的漿渣收集在蒸發(fā)器10的凹槽11之中。凹槽11中的漿渣本身又通過漿渣排放螺旋11s被排放到蒸發(fā)器10的外面。同時(shí)，留下的不帶漿渣的廢水從流動(dòng)在蒸發(fā)器10的各板式蒸汽室13之中和流動(dòng)在蒸汽室14之中的150℃至200℃的高溫蒸氣吸收汽化熱量，從而被蒸發(fā)而成為低溫蒸氣。處于蒸氣狀態(tài)的廢水本身又經(jīng)由連接管16從蒸發(fā)器10被送進(jìn)溢流防止室17，此溢流防止室17具有U形彎管18，從腔室17的底部延伸向蒸發(fā)器10的內(nèi)部并適于在蒸發(fā)器10中蒸發(fā)期間防止廢水可能溢出蒸發(fā)器10。廢水的蒸氣此后經(jīng)由從腔室17的頂部伸向蒸氣壓縮透平20的第一導(dǎo)管R1被送進(jìn)蒸氣壓縮透平20。在蒸氣送進(jìn)透平20之前，在控制閥21的控制之下蒸氣可以選擇性地添加預(yù)定數(shù)量的預(yù)熱空氣，此閥21安放在透平20的蒸氣入口的前面。
蒸氣壓縮透平20的蒸氣本身又被送進(jìn)蒸氣壓縮泵30，其中蒸氣受到壓縮以增大其壓力。此時(shí)，蒸發(fā)器10中的廢水由于蒸發(fā)器10中的降壓狀況而在大約60℃的溫度下蒸發(fā)。此外，由于蒸氣壓縮透平20的降壓作用以及由于蒸氣壓縮泵30的降壓作用，蒸發(fā)器10達(dá)到范圍從大約300mmHg至大約400mmHg的真空度。正如以下關(guān)于理想氣體的基本方程(E-1)所表明的那樣，蒸氣壓力既可由透平20也可由泵30予以提高，以致蒸氣在某一高壓和某一高溫下得以液化。當(dāng)然，本發(fā)明的設(shè)備可以使用一種真空增壓泵(vacuum booster)、一種真空分子泵或一種蒸氣壓縮裝置，代替上述主要實(shí)施例的蒸氣壓縮透平20。
PV＝ntRT.........................(E-1)其中P-蒸氣壓力；V-蒸氣體積；
T-蒸氣的絕對(duì)溫度；R-氣體常數(shù)；以及nt-包含在體積V的蒸氣中的各種氣體的總摩爾數(shù)。
蒸氣本身又在蒸氣壓力由透平20和泵30增加的條件下通過熱量回收裝置60的蒸汽導(dǎo)管R9。在通過蒸汽導(dǎo)管R9時(shí)，蒸氣從在裝置60中圍繞導(dǎo)管R9逆流的高溫蒸氣吸收熱量。充斥各種雜質(zhì)的蒸氣，在導(dǎo)管R9中經(jīng)過預(yù)熱之后，被送進(jìn)鍋爐40的蒸氣加熱室43并被鍋爐40的蒸氣加熱裝置加熱到600℃至800℃的溫度，從而被氧化或碳化。被氧化或碳化的高溫蒸氣返回到熱量回收裝置60并在裝置60中沿著曲折的通路圍繞蒸汽導(dǎo)管R9逆向流動(dòng)。此時(shí)，被新送進(jìn)裝置60并具有60℃至100℃較低溫度的新的蒸氣在裝置60的蒸汽導(dǎo)管R9之中流動(dòng)。在裝置60中，曾由鍋爐40的蒸氣加熱裝置予以加熱的蒸氣由裝置60的沿鉛直方向安放的各導(dǎo)引隔板導(dǎo)引而圍繞蒸汽導(dǎo)管R9，從而與新蒸氣交換熱量，如圖2和3所示。
被預(yù)熱至450℃至600℃溫度的蒸氣經(jīng)由第四導(dǎo)管R4被送進(jìn)蒸氣加熱管42和蒸氣加熱室43，從而成為被氧化或碳化的600℃至800℃的高溫蒸氣。同時(shí)，失去熱能且溫度已被降低到150℃至200℃的蒸氣經(jīng)由導(dǎo)管R6被送進(jìn)蒸發(fā)器10的各板式蒸汽室13和蒸汽室14。在通過蒸發(fā)器10的各板式蒸汽室13和蒸汽室14時(shí)，150℃至200℃的蒸氣與廢水交換熱量，從而被液化并成為大約80℃至120℃的冷凝水。這是因?yàn)?，如上述方程E-1所表明的那樣，由于蒸氣在某一正比于蒸氣壓力的溫度下液化，高壓蒸氣在某一正比于其蒸氣壓力的高溫下液化。
大約80℃至120℃的冷凝水本身又經(jīng)由具有壓力調(diào)節(jié)器51和泄放閥52的第七導(dǎo)管R7被送進(jìn)容器1的盤管R。盤管R再次從冷凝水回收廢熱并把廢熱給予容器1的廢水。冷凝水在失去廢熱之后被收集于冷凝水池50。另一方面，利用由蒸發(fā)器10回收的潛熱通過蒸發(fā)廢水所制備的溫度為60℃至100℃的蒸氣經(jīng)由溢流防止室17被送進(jìn)熱量回收裝置60。
蒸氣中的各種雜質(zhì)，諸如氣味、B.O.D.和C.O.D.，它們與蒸氣一同蒸發(fā)并充斥在蒸氣之中，與由控制閥21供給的預(yù)定數(shù)量的預(yù)熱空氣相摻混，此閥21安放在透平20的蒸氣入口的前面。由于與預(yù)熱空氣相摻混，蒸氣的各種雜質(zhì)成為可氧化的雜質(zhì)?？裳趸碾s質(zhì)被送進(jìn)鍋爐40的蒸氣加熱裝置，亦即蒸氣加熱管42和蒸氣加熱室43。因而，各種雜質(zhì)在鍋爐40中在600℃至800℃的高溫氛圍下被氧化和燃燒，從而從蒸氣中除掉。另外，在不根據(jù)蒸氣特性添加預(yù)熱空氣的情況下，充斥各種雜質(zhì)的蒸氣可在600℃至800℃的高溫氛圍下被碳化從而從蒸氣中除掉諸如氣味、B.O.D.和C.O.D.等各種雜質(zhì)。曾由鍋爐40的蒸氣加熱裝置施用于蒸氣以產(chǎn)生高溫氛圍的蒸氣加熱能量由裝置60回收并重新用于預(yù)熱裝置60中的低溫蒸氣。就此而論，本發(fā)明的設(shè)備所節(jié)省的蒸氣加熱能量數(shù)量等于用于預(yù)熱裝置60中蒸氣的回收能量。
應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明的設(shè)備可以通過對(duì)容器1、蒸發(fā)器10、輔助鍋爐40等作隔熱處置而提高其能量效率。
為了度量本發(fā)明設(shè)備和方法的運(yùn)用效果，曾經(jīng)進(jìn)行了以下的一項(xiàng)實(shí)例。亦即，作為有待蒸發(fā)的濕料的排泄物曾在620℃下被加熱、氧化和燃燒或在620℃下被加熱和碳化。結(jié)果示在下表(T-1)。如表(T-1)所示，使用本發(fā)明設(shè)備并按照本發(fā)明方法所處理的濕料可以最為有效地予以凈化。
表(T-1)成分 標(biāo)準(zhǔn)結(jié)果(A) (B)pH5.8-8.6 9.0 9.8COD 150(mg/l) 6.4(mg/l) 6.6(mg/l)BOD 150(mg/l) 5.6(mg/l) 5.9(mg/l)SS150(mg/l) 4.0(mg/l) 4.5(mg/l)正己烷30(mg/l)0.8(mg/l) 4.0(mg/l)T-N 60(mg/l)16.1(mg/l) 16.5(mg/l)T-P 8(mg/l) 0.033(mg/l) 0.034(mg/l)NH3-N- 5.358(mg/l) 4.632(mg/l)如上所述，本發(fā)明與傳統(tǒng)的蒸發(fā)設(shè)備相比可降低生產(chǎn)蒸發(fā)和濃縮干燥設(shè)備的成本和本設(shè)備的操作成本，從而為用戶提供經(jīng)濟(jì)效益。本設(shè)備還可保持其經(jīng)過改進(jìn)的性能，以致本設(shè)備可以以低成本制備良好的蒸餾水并廣泛用于有毒廢水和環(huán)境污染廢水的蒸發(fā)和濃縮干燥，以及廢棄泥漿的蒸發(fā)、濃縮和干燥。其次，本發(fā)明設(shè)備的熱量回收裝置可回收蒸氣加熱能量，此能量曾由鍋爐的加熱裝置施用于蒸氣以便把蒸氣加熱到某一高溫并除掉充斥在蒸氣中的諸如氣味、B.O.D.和C.O.D.等各種雜質(zhì)?；厥盏哪芰恐匦掠糜陬A(yù)熱新送進(jìn)熱量回收裝置的蒸氣。就此而論，本發(fā)明設(shè)備所節(jié)省的加熱能量數(shù)量等于用于預(yù)熱熱量回收裝置中蒸氣的回收能量。
盡管本發(fā)明各項(xiàng)優(yōu)選實(shí)施例已經(jīng)為說明目的而予以披露，但是本技術(shù)領(lǐng)域的熟練人員應(yīng)當(dāng)理解，在不背離所附各項(xiàng)權(quán)利要求所闡明的、本發(fā)明的范疇和精神的條件下，各種各樣的改變、附加和代換都是可能的。
權(quán)利要求
1.一種蒸發(fā)和濃縮干燥設(shè)備，其中改進(jìn)之處包括一用于在其中盛放濕料的容器，所述容器具有一雙重壁板結(jié)構(gòu)并在其中配備有一盤管，其頂部設(shè)有一第一入口，用于把濕料填裝于容器中，所述盤管連接于一冷凝水池；一用于回收蒸氣潛熱并利用回收的潛熱蒸發(fā)濕料的攪動(dòng)式蒸發(fā)器，所述蒸發(fā)器經(jīng)由一用于從容器接收濕料的導(dǎo)管連接于所述容器的底部，所述蒸發(fā)器包括一設(shè)在蒸發(fā)器頂部的第二入口；一圓形的底部；一設(shè)在靠近圓形底部的一側(cè)壁上并配備有一用于把漿渣排放到蒸發(fā)器外面的凹槽；多個(gè)彼此連通的板式半圓形蒸汽室，每一所述板式蒸汽室鉛直地裝設(shè)在蒸發(fā)器的內(nèi)部，從而各板式腔室沿水平方向排列并等間距地間隔開，所述各板式腔室經(jīng)由一既具有一壓力調(diào)節(jié)器又具有一泄放閥的導(dǎo)管連接于容器的所述盤管；多個(gè)用于攪動(dòng)蒸發(fā)器中濕料的攪動(dòng)葉片，所述各葉片位于所述各板式腔室之間，而且每一葉片可雙向轉(zhuǎn)動(dòng)，以便均勻地?cái)噭?dòng)濕料；一在長(zhǎng)度方向沿所述蒸發(fā)器的中心延伸并支承各攪動(dòng)葉片的葉片軸；以及一用于在蒸發(fā)期間防止液體溢出所述蒸發(fā)器的溢流防止室，所述溢流防止室經(jīng)由一連接管連接于蒸發(fā)器的頂部并具有一從其底部伸入蒸發(fā)器內(nèi)部的U形彎管；一用于回收蒸氣的潛熱并用于預(yù)熱從蒸發(fā)器送進(jìn)其中的低溫蒸氣的熱量回收裝置，所述裝置經(jīng)由各相關(guān)的導(dǎo)管連接于所述蒸發(fā)器、圍繞一輔助鍋爐的蒸氣加熱室的蒸氣加熱盤管的入口、所述蒸發(fā)器的各板式蒸汽室和蒸氣加熱盤管的出口，所述裝置包括多條沿水平方向延伸的蒸汽導(dǎo)管，所述沿水平方向延伸的各條蒸汽導(dǎo)管使低溫蒸氣從中通過；以及多個(gè)鉛直地裝設(shè)在裝置中并等距地間隔開來的隔板；所述輔助鍋爐用于從熱量回收裝置接受預(yù)熱蒸氣并把預(yù)熱蒸氣加熱到某一高溫以便氧化或碳化蒸氣，所述輔助鍋爐連接于熱量回收裝置并具有一燃燒器、所述蒸氣加熱盤管和蒸氣加熱室；一蒸氣壓縮透平和一蒸氣壓縮泵，用于壓縮從蒸發(fā)器供給的蒸氣以提高蒸氣壓力，透平與泵二者都設(shè)在從蒸發(fā)器的溢流防止室伸向熱量回收裝置的一條導(dǎo)管上；以及一預(yù)熱空氣供應(yīng)控制閥，設(shè)在所述蒸氣壓縮透平前面的導(dǎo)管上，所述閥適于控制供向從蒸發(fā)器經(jīng)由導(dǎo)管流往熱量回收裝置的蒸氣的預(yù)熱空氣。
2.按照權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，蒸發(fā)器各板式蒸汽室的對(duì)置側(cè)壁的內(nèi)端部分平滑地匯接至一單一脊部，從而使安放在各板式蒸汽室之間的所述各攪動(dòng)葉片平滑轉(zhuǎn)動(dòng)。
3.一種蒸發(fā)和濃縮干燥方法，包括以下各步驟加熱一輔助鍋爐中的水以產(chǎn)生蒸汽，并通過碳化或氧化蒸汽從所述蒸汽中除掉各種雜質(zhì)，把蒸汽供向一蒸發(fā)器的多個(gè)板式蒸汽室以使蒸汽與蒸發(fā)器中的濕料交換熱量，以及在熱交換之后經(jīng)由既有壓力調(diào)節(jié)器又有泄放閥的一條導(dǎo)管把蒸汽排至一濕料容器的盤管，從而從蒸汽回收廢熱；通過操作蒸氣壓縮透平和蒸氣壓縮泵提高或降低蒸發(fā)器的內(nèi)壓，從而將濕料從容器送進(jìn)蒸發(fā)器，并通過蒸發(fā)器多個(gè)攪動(dòng)葉片的相反方向的轉(zhuǎn)動(dòng)均勻地?cái)嚮鞚窳?，以使?jié)窳吓c流動(dòng)在各板式蒸汽室中的150℃至200℃的經(jīng)過碳化的蒸氣交換熱量并蒸發(fā)濕料，以及把由濕料產(chǎn)生的60℃至100℃的蒸氣經(jīng)由一連接管從蒸發(fā)器排出，同時(shí)把濕料的漿渣收集于蒸發(fā)器的一凹槽以便把漿渣排放到外邊去；使包含在60℃至100℃蒸氣中的溢流液體經(jīng)由溢流防止室的一U形彎管返回到蒸發(fā)器，通過操作一預(yù)熱空氣供給控制閥選擇性地把預(yù)熱空氣供向所述60℃至100℃的蒸氣，以及把60℃到100℃的蒸氣借助于蒸氣壓縮透平和蒸氣壓縮泵二者送進(jìn)熱量回收裝置的多條蒸汽導(dǎo)管；使熱量回收裝置各蒸汽導(dǎo)管中的60℃至100℃的蒸氣與600℃至800℃的高溫蒸氣交換熱量，所述600℃至800℃的蒸氣供自所述輔助鍋爐并在裝置的等距間隔開來的各隔板導(dǎo)引下在裝置中沿曲折通路、圍繞各蒸汽導(dǎo)管反向流動(dòng)，把蒸氣從60℃至100預(yù)熱到450℃至600℃，以及把由于熱交換其溫度從600℃至800℃降低到150℃至200℃的蒸氣從熱量回收裝置排放到蒸發(fā)器的各板式蒸汽室，同時(shí)把經(jīng)過預(yù)熱的450℃至600℃的蒸氣送進(jìn)所述輔助鍋爐的蒸氣加熱盤管和蒸氣加熱室；使用燃燒器加熱流動(dòng)于所述輔助鍋爐的蒸氣加熱盤管和蒸氣加熱室二者之中的450℃至600℃的預(yù)熱蒸氣，從而把蒸氣的溫度從450℃至600℃提高到600℃至800℃并氧化或碳化預(yù)熱蒸氣的氣味和各種雜質(zhì)以便除掉氣味以及各種雜質(zhì)，以及使600℃至800℃的蒸氣返回所述熱量回收裝置，以便使600℃至800℃的高溫蒸氣與流動(dòng)在熱量回收裝置的各蒸汽導(dǎo)管中的60℃至100℃的低溫蒸氣作熱量交換；以及使蒸發(fā)器各板式蒸汽室中150℃至200℃的蒸氣與蒸發(fā)器的水和濕料交換熱量，借助于在某一高溫下液化從蒸氣中回收539 Kcal的潛熱，從而使蒸氣成為大約80℃至120℃的冷凝水，借助于所述既有壓力調(diào)節(jié)器又有泄放閥的導(dǎo)管把大約80℃至120℃的冷凝水送進(jìn)容器的所述盤管，從而使冷凝水再次與容器的濕料交換熱量并從冷凝水中回收廢熱，以及把汽凝水收集在一冷凝水池之中。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種蒸發(fā)與濃縮干燥設(shè)備與方法。本設(shè)備與方法可制備優(yōu)質(zhì)冷凝水、可節(jié)約汽化熱能并廣泛用于使污染廢水成為蒸餾水、凈化廢水和濃縮與干燥各種各樣的環(huán)境污染泥漿。本設(shè)備與方法可回收并重新利用加熱能量，這種能量曾施用于蒸氣，以便把蒸氣加熱到某一高溫并除掉各種環(huán)境污染雜質(zhì)，諸如充滿在蒸氣中的氣味、B.O.D.和C.O.D.等，以致本設(shè)備與方法可顯著地節(jié)約用于加熱能量的成本。本設(shè)備與傳統(tǒng)設(shè)備相比可節(jié)約2至10倍的能量。
文檔編號(hào)B01D1/24GK1142810SQ94194698
公開日1997年2月12日 申請(qǐng)日期1994年11月17日 優(yōu)先權(quán)日1993年11月23日
發(fā)明者辛根, 李大成 申請(qǐng)人:辛根, 李大成, 樸龍義