(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号(43)申请公布日(21)申请号9.7(22)申请日2022.11.28(71)申请人江苏博隆锦欣环保设备有限公司地址213000江苏省常州市武进区雪堰镇漕桥工业集中区博隆路8号(72)发明人刘贤伟陈怡(74)专利代理机构南京中高专利代理有限公司32333专利代理师(51)Int.Cl.B01D1/16(2006.01)B01D1/28(2006.01)B01D1/30(2006.01)B01D1/00(2006.01)(54)发明名称低温热泵蒸发器及其工作方法(57)摘要本发明涉及一种低温热泵蒸发器，包括蒸发罐，所述蒸发罐内形成蒸发腔和稳流腔，在蒸发腔四周安装多个喷头；换热器，所述外换热腔的进出口分别与稳流腔、蒸发腔之间形成外换热管路，所述内换热腔的进出口分别与稳流腔、蒸发腔之间形成内换热管路；循环风机，设置在内换热管路，蒸汽压缩机，设置在外换热管路上。低温热泵蒸发器的工作方法，包括设备预热：蒸发腔内温度上升至预设值；蒸发作业：原液经喷头喷入蒸发腔内，原液在蒸发腔内蒸发浓缩，原液中水分通过冷凝水排出，杂质浓缩液逐步积留在罐底。使原液可以与蒸发腔内的热空气充分接触，换热面积大，不再像以往需要借助换热管来进行换热，现在换热效率更高。权利要求书2页说明书5页附图2页CN1158144421.一种低温热泵蒸发器，其特征是，包括蒸发罐，所述蒸发罐内形成蒸发腔和稳流腔，所述蒸发腔底部与稳流腔底部连通，在蒸发腔四周安装多个喷头，各个喷头连接原液管，所述原液管连接原液储罐；换热器，其包括内换热腔和外换热腔，所述外换热腔的进出口分别与稳流腔、蒸发腔之间形成外换热管路，所述内换热腔的进出口分别与稳流腔、蒸发腔之间形成内换热管路；循环风机，设置在内换热管路，所述循环风机将稳流腔内一阶蒸汽输送至内换热腔进行换热升温后回流至蒸发腔内；蒸汽压缩机，设置在外换热管路上，所述蒸汽压缩机抽取稳流腔内一阶蒸汽，蒸发罐内气压小于一个标准大气压，一阶蒸汽压缩升温形成二阶蒸汽，二阶蒸汽在外换热腔内与内换热腔中一阶蒸汽进行换热，二阶蒸汽在去除冷凝水后形成三阶蒸汽，三阶蒸汽经过稳压阀达到预设气压后再进入蒸发腔内以蒸发原液。2.依据权利要求1所述的低温热泵蒸发器，其特征是，所述外换热管路包括第一外换热管和第二外换热管；所述第一外换热管两端分别连接稳流腔和外换热腔进口，所述蒸汽压缩机设置在第一外换热管上；所述第二外换热管两端分别连接蒸发腔和外换热腔出口，所述第二外换热管上设置稳3.依据权利要求2所述的低温热泵蒸发器，其特征是，所述第二外换热管与原液管连接，以使三阶蒸汽和原液一起从喷头喷出。4.依据权利要求1所述的低温热泵蒸发器，其特征是，所述外换热管路包括第一内换热管和第二内换热管；所述第一内换热管两头分别连接稳流腔和内换热腔进口，所述循环风机设置在第一内换热管上；所述第二内换热管两头分别连接蒸发腔和内换热腔出口。5.依据权利要求1所述的低温热泵蒸发器，其特征是，所述蒸发罐包括罐体，在罐体内设置稳流筒，所述稳流筒上端与罐体内顶壁固定连接，所述稳流筒外壁与罐体内壁之间形成蒸发腔，所述稳流筒内形成稳流腔。6.一种权利要求1‑5任一项所述低温热泵蒸发器的工作方法，其特征是，包括设备预热：蒸汽压缩机驱动外换热管路内气流循环流动，气体经蒸汽压缩机压缩之后温度上升，气体流入蒸发腔内使蒸发腔温度上升，气流反复经蒸汽压缩机压缩升温，直至蒸发腔内温度上升至预设值；蒸发作业：原液经喷头喷入蒸发腔内，原液内水份蒸发为一阶水蒸气；蒸发腔内蒸发所产生的一阶水蒸气进入稳流腔内，一阶水蒸气一路进入外换热管路，经汽压缩机加压升温后变为二阶水蒸气，二阶水蒸气的压力以及温度均大于一阶水蒸气；一阶水蒸气另一路进入内换热腔，二阶水蒸气在外换热腔内与内换热腔内的一阶水蒸气换热变为三阶水蒸气，三阶水蒸气温度不高于二阶水蒸气但高于一阶水蒸气，冷凝水从外换热腔排出，三阶水蒸气形成不饱和蒸汽，三阶水蒸气进入蒸发腔对原液进行蒸发；CN115814442CN115814442低温热泵蒸发器及其工作方法技术领域[0001]本发明涉及环保设备领域，具体涉及一种低温热泵蒸发器及其工作方法。背景技术[0002]低温蒸发器的工作原理是物料的沸点随着压强的降低而降低。由真空泵将蒸发室抽成线％,在此压强下水的沸点为35～40，溶液通过强制循环泵将物料连续循环雾化至换热器上，物料中水分被蒸发；蒸发器的主要动力部件压缩机通过作用于冷媒，在不同的换热部位通过对冷媒的压力控制同时实现蒸发与冷却，余热随冷媒循环利用，同时低温蒸发与环境和温度接近，不存在大温差热交换，将热量损失降到最低，达到节能的目的。[0003]如图1所示，现有的MVR蒸发器原理图，包括板式换热器11、汽水换热器12、蒸发罐13以及蒸汽压缩机14，设备连接关系如图1所示，作业时，原液(废水)经板式换热器11预热达到所需温度，预热后的原液进入汽水换热器12进行一次蒸发，原液一次蒸发后的冷凝水经过板式换热器11流出，原液蒸发之后的一次浓缩液和一次蒸汽进入气液分离器(图中未示出)进行气液分离，其中一次蒸汽进入蒸汽压缩机14，一次浓缩液进入蒸发罐13再进行二次蒸发，二次蒸发产生的二次蒸汽被蒸汽压缩机14抽走，蒸发罐内蒸发剩余的二次浓缩液则从蒸发罐13底部排出。[0004]工业废水采用上述的MVR蒸发器进行蒸发水处理所存在的问题是：原液在蒸发后含有粘度较大的液体油类、钙镁离子等非常容易结垢的溶解悬浮物，附着在汽水换热器内的换热管壁上，这将大幅度降低换热器的维护周期和设备的使用效率；并且，以往原液在汽水换热器内是以液态水的形式进行换热，换热效率也比较低。发明内容[0005]本发明要解决的技术问题是：克服现存技术的不足，提供一种低温热泵蒸发器及其工作方法，解决以往蒸发器在处理工业废水过程中容易在换热器管壁上结垢，大幅度降低换热器的维护周期和设备的使用效率的问题。[0006]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：[0007]第一方面：[0008]提供一种低温热泵蒸发器，包括[0009]蒸发罐，所述蒸发罐内形成蒸发腔和稳流腔，所述蒸发腔底部与稳流腔底部连通，在蒸发腔四周安装多个喷头，各个喷头连接原液管，所述原液管连接原液储罐；[0010]换热器，其包括内换热腔和外换热腔，所述外换热腔的进出口分别与稳流腔、蒸发腔之间形成外换热管路，所述内换热腔的进出口分别与稳流腔、蒸发腔之间形成内换热管[0011]循环风机，设置在内换热管路，所述循环风机将稳流腔内一阶蒸汽输送至内换热腔进行换热升温后回流至蒸发腔内；CN115814442[0012]蒸汽压缩机，设置在外换热管路上，所述蒸汽压缩机抽取稳流腔内一阶蒸汽，蒸发罐内气压小于一个标准大气压，一阶蒸汽压缩升温形成二阶蒸汽，二阶蒸汽在外换热腔内与内换热腔中一阶蒸汽进行换热，二阶蒸汽在去除冷凝水后形成三阶蒸汽，三阶蒸汽经过 稳压阀达到预设气压后再进入蒸发腔内以蒸发原液。 [0013] 进一步的，所述外换热管路包括第一外换热管和第二外换热管； [0014] 所述第一外换热管两头分别连接稳流腔和外换热腔进口，所述蒸汽压缩机设置在 第一外换热管上； [0015] 所述第二外换热管两头分别连接蒸发腔和外换热腔出口，所述第二外换热管上设 置稳压阀。 [0016] 进一步的，所述第二外换热管与原液管连接，以使三阶蒸汽和原液一起从喷头喷 [0017]进一步的，所述外换热管路包括第一内换热管和第二内换热管； [0018] 所述第一内换热管两端分别连接稳流腔和内换热腔进口，所述循环风机设置在第 一内换热管上； [0019] 所述第二内换热管两端分别连接蒸发腔和内换热腔出口。 [0020] 进一步的，所述蒸发罐包括罐体，在罐体内设置稳流筒，所述稳流筒上端与罐体内 顶壁固定连接，所述稳流筒外壁与罐体内壁之间形成蒸发腔，所述稳流筒内形成稳流腔。 [0021] 第二方面： [0022] 提供一种上述低温热泵蒸发器的工作方法，，包括 [0023] 设备预热： [0024] 蒸汽压缩机驱动外换热管路内气流循环流动，气体经蒸汽压缩机压缩之后温度上 升，气体流入蒸发腔内使蒸发腔温度上升，气流反复经蒸汽压缩机压缩升温，直至蒸发腔内 温度上升至预设值； [0025] 蒸发作业： [0026] 原液经喷头喷入蒸发腔内，原液内水份蒸发为一阶水蒸气； [0027] 蒸发腔内蒸发所产生的一阶水蒸气进入稳流腔内，一阶水蒸气一路进入外换热管 路，经汽压缩机加压升温后变为二阶水蒸气，二阶水蒸气的压力以及温度均大于一阶水蒸 [0028]一阶水蒸气另一路进入内换热腔，二阶水蒸气在外换热腔内与内换热腔内的一阶 水蒸气换热变为三阶水蒸气，三阶水蒸气温度不高于二阶水蒸气但高于一阶水蒸气，冷凝水 从外换热腔排出，三阶水蒸气形成不饱和蒸汽，三阶水蒸气进入蒸发腔对原液进行蒸发； [0029] 原液在蒸发腔内蒸发浓缩，原液中水分通过冷凝水排出，杂质浓缩液逐步积留在 [0030]本发明的有益效果是： [0031] 原液通过喷头雾化喷淋在蒸发腔内，使原液可以与蒸发腔内的热空气充分接触， 换热面积大，不再像以往需要借助换热管来进行换热，现在换热效率更高。如果液滴半径为 0.1mm，则每公斤原液与热空气的接触面积就达到30；如果半径是0.01mm则接触面积就达 到300。所以当雾状原液与热空气接触时，只要达到一定条件能瞬间气化。 [0032] 由于不存在换热管，因此，也就不存在换热管上结垢的问题，蒸发罐加工更加简 CN115814442 单，成本更低。[0033] 蒸发罐内为负压运行，降低整套系统的工作时候的温度，减少整套系统自身散热导致的 能量损耗。 [0034] 整个设备只有蒸汽压缩机和循环风机在作业，能耗利用率相当高，理论能耗为每 吨水50度电。 附图说明 [0035] 下面结合附图对本发明进一步说明。 [0036] 图1是传统MVR蒸发器原理图； [0037] 图2是本发明低温热泵蒸发器系统图； [0038] 图3是低温热泵蒸发器中外换热管路图； [0039] 图4是低温热泵蒸发器中内换热管路图； [0040] 其中， [0041] 11、板式换热器，12、汽水换热器，13、蒸发罐，14、蒸汽压缩机； [0042] 2、蒸发罐，21、蒸发腔，22、稳流腔，24、稳流筒； [0043] 3、蒸汽压缩机； [0044] 4、换热器； [0045] 5、循环风机； [0046] 61、第一外换热管，62、第二外换热管； [0047] 71、第一内换热管，72、第二内换热管； [0048] 81、原液管,82、喷头，83、原液泵。 具体实施方式 [0049] 现在结合具体实施例对本发明作进一步的说明。这些附图均为简化的示意图仅以 示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。 [0050] 如图2至图4所示，一种低温热泵蒸发器，包括 [0051] 蒸发罐2，所述蒸发罐2内形成蒸发腔21和稳流腔22，所述蒸发腔21底部与稳流腔 22底部连通，在蒸发腔21四周安装多个喷头，各个喷头连接原液管，所述原液管连接原液储 [0052]换热器4，其包括内换热腔和外换热腔，所述外换热腔的进出口分别与稳流腔22、 蒸发腔21之间形成外换热管路，所述内换热腔的进出口分别与稳流腔22、蒸发腔21之间形 成内换热管路； [0053] 循环风机5，设置在内换热管路，所述循环风机5将稳流腔22内一阶蒸汽输送至内 换热腔进行换热升温后回流至蒸发腔21内； [0054] 蒸汽压缩机3，设置在外换热管路上，所述蒸汽压缩机3抽取稳流腔22内一阶蒸汽， 蒸发罐2内气压小于一个标准大气压，一阶蒸汽压缩升温形成二阶蒸汽，二阶蒸汽在外换热 腔内与内换热腔中一阶蒸汽进行换热，二阶蒸汽在去除冷凝水后形成三阶蒸汽，三阶蒸汽

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