[实用新型]一种氢气辅助加热的喷射闪蒸析晶系统

说明书

一种氢气辅助加热的喷射闪蒸析晶系统，包括套管进口端连接高温氢气与过热NaCl溶液，出口端连接设置在闪蒸腔内的喷嘴，将高温氢气与过热NaCl溶液同时喷射到闪蒸腔内，闪蒸腔底部设置有晶体出口；原盐水进入调节室，调节室实现对系统液相压力、温度和流量的调节，调节室和NaCl溶液加热器间设置有盐水泵；闪蒸腔顶部气体出口连通换热器入口，换热器通过气相主循环泵连接氢气加热器，换热器上设置有冷凝液出口、不凝结气体出口、冷却液入口和冷却液出口，闪蒸蒸汽和氢气通过换热器冷却实现分离；本实用新型采用引入外热源强化NaCl溶液液滴在有限空间内的蒸发、析晶，实现NaCl溶液在闪蒸过程中完全蒸发。

技术领域

本实用新型涉及无机盐水溶液脱盐、析晶的技术领域，具体涉及一种利用氢气作为外热源辅助加热工质来强化NaCl溶液闪蒸析晶和晶体分离的系统。

背景技术

海水淡化、废水高效处理的核心是对NaCl溶液的提浓和脱盐。海水、工业废水等原水经过预处理后一般可视为NaCl的水溶液。目前常见的处理方法有：膜法和热法。

膜法主要是利用反渗透原理，使高压NaCl溶液通过适当的渗透膜，过滤除去中无机盐离子实现盐、水分离。运行过程中由于离子间发生反应聚并而沉积在膜表面，极易堵塞渗透膜；热法主要是指通过蒸发实施盐、水分离，通常采用多效蒸馏、多级蒸发法和多级闪蒸。在对准饱和溶液进一步提浓将会有晶体析出，该析出的晶体易使热法处理中的表面式加热器腐蚀结垢。

喷射闪蒸是指把过热液体喷射到低于自身饱和压力的空间时，骤然蒸发并且自身温度迅速下降的现象，喷射闪蒸因无需加热面有效的避免了上述膜法与热法中存在的问题，成为了对准饱和溶液进一步提浓和析晶的主要方法。

传统NaCl溶液的喷射闪蒸中，闪蒸腔体积大、维持真空的动力损耗大，本质原因是闪蒸过程中显热不足液滴在有限的闪蒸腔内难以完全蒸发、析晶。因此需要补充外热源，传统掺混空气、蒸汽的方法提供外热源对蒸发效果的提升有限。因此，迫切需要寻找高显热的工质辅助加热，提高喷射闪蒸效率。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本实用新型提供了一种氢气辅助加热的喷射闪蒸析晶系统，该系统通过将高温氢气与饱和NaCl一同喷射到闪蒸腔体内，利用氢气的高比热容特性可以提供足够的显热量，该喷射闪蒸过程可以强化蒸发、提高析晶效率，实现NaCl溶液在有限空间内完全蒸发和析晶；该系统可以显著提高NaCl析晶效率，实现NaCl溶液在闪蒸过程中完全蒸发。

为了达到上述目的，本实用新型是通过以下技术方案实现的：

一种氢气辅助加热的喷射闪蒸析晶系统，包括包括闪蒸腔3，设置在闪蒸腔3内的喷嘴2，套管1进口端连接高温氢气与过热NaCl溶液，出口端连接喷嘴2，闪蒸腔3底部设置有晶体出口10；套管1进口端一侧的管路上依次设置有原盐水11进入的调节室12、盐水泵13和NaCl溶液加热器14，NaCl溶液加热器14出口连通套管1进口端，套管1进口端另一侧的管路上依次设置有换热器6、气相主循环泵5和氢气加热器4，氢气加热器4出口连通套管1进口端；闪蒸腔3顶部气体出口连通换热器6入口，换热器6上设置有冷凝液出口15、不凝结气体出口7、冷却液入口8和冷却液出口9。

所述套管1为嵌套管，包括芯管2-2和环腔2-1，芯管2-2内通过热NaCl溶液，环腔2-1内通高温氢气，套管1以及氢气加热器4和NaCl溶液加热器14与套管1之间的管道外层设置保温棉，减少热量损失。

所述喷嘴2采用双射流喷嘴，喷嘴中心处喷射过热NaCl溶液，环侧喷射高温氢气。

所述闪蒸腔3入口氢气温度为150-300℃。

所述闪蒸腔3底部向下倾斜。

和现有技术相比，本实用新型具有以下优点：