CN101457774B

CN101457774B - 可利用废热联合式蒸汽喷射真空泵系统

Info

Publication number: CN101457774B
Application number: CN2007101992269A
Authority: CN
Inventors: 王宇志
Original assignee: 王宇志
Current assignee: Shaanxi Xiangyang Vacuum Engineering Co., Ltd
Priority date: 2007-12-14
Filing date: 2007-12-14
Publication date: 2012-02-29
Anticipated expiration: 2027-12-14
Also published as: CN101457774A

Abstract

本发明涉及一种可利用废热联合式蒸汽喷射真空泵系统，用于工业生产需要获得真空并在真空下精炼产品的生产工艺中。它由蒸汽喷射真空泵机组及其外围设备组成，其特别之处是在现有的蒸汽喷射真空泵机组的一号冷凝器与其之后的喷射器、冷凝器组之间增设一组喷射器与冷凝器，在另一组喷射器前面的二号冷凝器上并接一水环式真空泵构成新型蒸汽喷射真空泵机组；新型的蒸汽喷射真空泵机组与吸收式制冷机、分水包、分汽包及废热源装置等外围设备分别相互连接。该系统通过综合设计，聚集了现有蒸汽喷射真空泵的所有优点同时还克服了其潜在的缺点。它不仅达到节能减排的效果，而且保证了大工业生产所需要的长期可靠和稳定性。

Description

可利用废热联合式蒸汽喷射真空泵系统

技术领域

本发明涉及一种可利用废热联合式蒸汽喷射真空泵系统，属于动力机械技术范围。它用于工业生产中需要获得真空并在真空下精炼产品的生产工艺中。例如特殊钢液的炉外精炼、食用油的精炼工艺、生物制药的分子蒸馏、食品的真空冷升华干燥等。

背景技术

现有的蒸汽喷射真空泵在中国工业生产中有一万余台在运转，绝大多数为单纯的蒸汽式喷射真空泵系统。还有5--10％采用水环-蒸汽喷射真空泵系统。单纯的蒸汽喷射真空泵的特点是结构简单，几乎不需维修，一旦调试使用后即可长时间无故障的连续运行。其主要缺点是蒸汽消耗大，冷却水消耗大，从而导致了能源利用效率低，生产成本高。它主要应用于具有比较恶劣条件下的生产过程，而且是唯一的选择。例如：生产工业中含有粉尘、高温、有毒、有害、有腐蚀气体和含有大量水蒸汽的工作场合。在这些条件下，普通的旋转型容积式机械真空泵由于其结构上的特点而无法工作或者达不到生产工艺所要求的真空度，则产品达不到相对应的标准。所以在很多生产工艺中蒸汽喷射真空泵是唯一可靠并能长期稳定工作的真空泵。蒸汽喷射真空泵像汽车发动机。锅炉和电动机一样，是一种消耗能源的动力装置。它通过消耗蒸汽来提供获得真空环境的动力。所以它每年所消耗的能源约等于自身价格的15--20倍。

表一是五种动力装置自身价格与每年消耗能源的比较：

从表中得知蒸汽喷射真空泵每年消耗蒸汽的价格是自身设备价格的16.5倍，远远高于其他五种动力装置的比价。但蒸汽喷射真空泵带来的经济效率很可观。如表中型号5ZP300-67蒸汽喷射真空泵用于VD-70T真空精炼炉，每年可以处理50万吨优质钢。全年可增加毛利润15000万元。如果能降低其能耗这不仅对企业是一个更为可观的收入，而且对社会、环境、节能减排也是一大贡献。所以如何减少其大量能源消耗，即提高能源利用率是目前亟待解决的问题。

目前文献报导的蒸汽喷射真空泵(包括市场上正在应用的)有以下几种：单纯结构简单的蒸汽喷射真空泵、水环-蒸汽喷射真空泵、机械制冷-水环-蒸汽喷射真空泵、制冷-蒸汽喷射真空泵。其中单纯结构简单的蒸汽式喷射真空泵它的优点是真空度高、工作稳定、可靠性高，可以长时间无故障的运行，几乎没有维修工作量。它的主要缺点就是蒸汽消耗量大，不符合节能减排的要求。由于蒸汽消耗大就需要配备大容量的锅炉，所以导致了生产成本较高。水环-蒸汽喷射真空泵其优点是：蒸汽消耗有所减少即为20％～30％；缺点是水环蒸汽喷射泵存在故障隐患，增加了维修工作量，同时由于水环真空泵电机功率较大，所以综合能源节约不多。机械制冷-水环-蒸汽喷射真空泵它通过机械制冷机生产0-15℃的低温水，把喷射器的工作蒸汽冷凝，大大减少了后续喷射器的负载从而节约了蒸汽，它的优点是蒸汽消耗量比水环-蒸汽喷射真空泵减少了50％～60％，可是制冷机也要电机驱动，所以综合能源消耗减少约30％～40％。制冷-蒸汽喷射真泵泵系统增加了吸收式制冷机和热交换器，可以节约蒸汽消耗在30～40％。但吸收式制冷机也存在故障隐患，增加了维修工作量，它只是节约了机械制冷机的电能，而蒸汽消耗量节约不太多。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中所存在的问题。提供一种可利用废热联合式蒸汽喷射真空泵系统。它在运行中利用现有的工业生产工艺中产生的大量废热作为能源；它兼具有单纯的蒸汽式喷射真空泵、水环-蒸汽喷射真空泵和制冷式-蒸汽喷射真空泵三种形式的优点，并克服其缺点，同时又可大量节约能源，保证了大工业生产所需要的长期可靠和稳定性。

本发明采用以下技术方案来实现：该可利用废热联合式蒸汽喷射真空泵系统它由蒸汽喷射真空泵机组及其外围设备组成。其中外围设备主要包括吸收式制冷机、分水包、分汽包、废热源装置、锅炉、冷却塔、热水池、及水泵；特别是所述的蒸汽喷射真空泵机组是在现有蒸汽喷射真空泵机组的第一、第二、第三、第四或第五级喷射器后的一号冷凝器5与一号冷凝器之后的喷射器、冷凝器组之间增设一喷射器与冷凝器，所说的喷射器、冷凝器组是一组、两组、三组或四组；在现有的末级喷射器8前面的二号冷凝器7上并接有水环式真空泵构成新型蒸汽喷射真空泵机组。外围设备中的分水包通过每个水阀分别与新型蒸汽喷射真空泵机组中相应的每个冷凝器连接，分汽包通过每个汽阀分别与相应的每个喷射器连接，一号冷凝器另一出水端与水泵及吸收式制冷机相接，每个冷凝器出水端接入热水池，热水池通过水泵连接冷却塔，冷却塔下方的蓄水池通过水泵连接分水包，而吸收式制冷机、分汽包分别与废热源装置相接。所述的废热源装置由废热蒸汽发生装置通过两个阀分别连接废热源和蒸汽蓄热器，废热源通过阀与吸收式制冷机链接所构成；其中蒸汽蓄热器分别与分汽包、吸收式制冷机及备用锅炉连接。

本发明与现有技术相比具有以下优点：它通过综合设计，聚集了现有蒸汽喷射真空泵的所有优点，同时还克服了其潜在的缺点；即它在运行中兼具有单纯蒸汽式喷射真空泵、水环-蒸汽喷射真空泵和制冷式-蒸汽喷射真空泵三种形式的优点；克服了节能少、机械故障高的缺点。他可利用现有的工业生产工艺中产生的大量废热作为热源可节约能源50％～60％。所以它不仅达到节能减排的效果，而且保证大工业生产所需要的长期可靠和稳定性。

附图说明

图1为本发明整体结构连接示意图。

具体实施方式

结合附图对本发明的整体结构及其工作原理做具体详细的说明：所述的可利用废热联合式蒸汽喷射真空泵系统，它由蒸汽喷射真空泵机组及其外围设备组成。外围设备主要包括吸收式制冷机、分水包、分汽包、废热源装置、备用锅炉、冷却塔、热水池、及水泵；所述的蒸汽喷射真空泵机组是在现有蒸汽喷射真空泵机组的第一、第二、第三、第四或第五级喷射器后的一号冷凝器5与一号冷凝器之后的喷射器、冷凝器组之间增设一喷射器与冷凝器，所述的喷射器、冷凝器组是一组、两组、三组或四组，在末级喷射器8前面的二号冷凝器7上并接有水环式真空泵构成了新型蒸汽喷射真空泵机组。外围设备中的分水包通过每个水阀分别与新型蒸汽喷射真空泵机组中相应的每个冷凝器连接，分汽包通过每个汽阀分别与相应的每个喷射器连接，一号冷凝器另一出水端与水泵及吸收式制冷机相接，每个冷凝器出水端接入热水池，热水池通过水泵连接冷却塔，冷却塔下方的蓄水池通过水泵连接分水包，而吸收式制冷机、分汽包分别与废热源装置相接。所述的废热源装置由废热蒸汽发生装置通过两个阀分别连接废热源和蒸汽蓄热器，废热源通过阀与吸收式制冷机链接所构成其中蒸汽蓄热器分别与分汽包、吸收式制冷机及备用锅炉连接。说明书附图1给出了本发明的一个具体实施例。如图所示，在现有的蒸汽喷射真空泵机组的第三级喷射器4后的一号冷凝器5与四级喷射器6、二号冷凝器7组之间增设喷射器18与冷凝器19，在末级喷射器8前面的二号冷凝器7上并接有水环式真空泵17构成新型的蒸汽喷射真空泵机组。新型蒸汽喷射真空泵机组与外围设备分别相互连接，即吸收式制冷机20串接在冷凝器5与水泵34上；分水包21通过每个水阀27、28、29、30、31及32分别与相应的每个冷凝器5、19、7、9、10、及12相接；分汽包22通过每个汽阀45、46、47、48、49、50、51及52与相应的每个喷射器2、3、4、18、6、8、11及13相接；所有冷凝器出水端接入热水池35；热水池通过热水泵26连接冷却塔25，冷却塔下方的蓄水池24通过水泵23连接到分水包形成水循环系统。所述的废热源装置由废热蒸汽发生装置38分别通过汽阀39连接废热源40、通过汽阀44连接蒸汽蓄热器43所构成.而蒸汽蓄热器与分汽包22 连接、并通过汽阀42与吸收式制冷机20连接，蒸汽蓄热器连备用锅炉36；废热源40通过汽阀41与吸收式制冷机20连接。图1中所指的现有蒸汽喷射真空泵机组是由真空室1与一级喷射器2、二级喷射器3及第三级喷射器4串联组成后依次再连接一号冷凝器5、第四级喷射器6和二号冷凝器7及末级喷射器8、消音冷凝器9构成的蒸汽喷射真空泵以及由喷射器13、冷凝器12、喷射器11、冷凝器10构成的预抽真空蒸汽喷射泵所组成。

可利用废热联合式蒸汽喷射真空泵系统的工作原理：工作前所有阀门、水泵和电气开关均处于关闭状态。工作时，参见图1所示，首先是解决动力供给即蒸汽供给，将厂内生产中产生的余热由废热源40经阀门39送入废热蒸汽发生装置38，所产生的蒸汽经阀门44送入蒸汽蓄热器43和分汽包22中储存。当废热不足时，开启蒸汽备用锅炉36经阀门37进入蒸汽蓄热器43和分汽包22中，蒸汽供给准备完成。其次冷却水供给，启动水泵23把蓄水池24的常温水30～35℃送入分水包21内；启动低温水泵34把管道内的低温水送入吸收式制冷机20中，废热源40在低温废热(80-130℃)情况下可以直接送废热进入吸收式制冷机20驱动吸收溶剂，使制冷机产生0-15℃的低温水，再经阀33送入冷凝器5中。正式运行，将盛有需要真空处理的物料罐被放入真空室1中，分水包21通过阀31向冷凝器10供常温水，同时分汽包22通过阀51向喷射器11供汽，并向水环式真空泵17通电，打开阀门16、14对真空室1抽真空。当真空计显示真空达到30Kpa时，打开阀29、32向冷凝器7、12供水，并打开阀49、52使喷射器6、13工作。当真空计显示达到8Kpa时，打开阀28向冷凝器19供水，打开阀48使喷射器18工作，同时关闭阀14，防止喷射器13、11停止工作后大气返流进入真空系统。关闭阀52、51使喷射器11、13停止工作，关阀31、32停止向冷凝器10、12供水。当真空计显示达到2Kpa时打开阀33，由吸收式制冷机20向冷凝器5供5～15℃低温水，同时打开阀46使喷射器3工作，来自喷射器3的蒸汽在冷凝器5内使5～15℃的低温水温度升高了4～10℃，升温后的水被泵34送入吸收式制冷机中再降温4～10℃，重新成为5～15℃低温水，这样如此循环工作。当真空计显示达到0.5Kpa时，打开阀门45使喷射器2工作，最终使真空度显示达到物料处理所需真空度，例如0.06Kpa时，根据工艺要求保持一定的时间后，经测量物料达到了真空处理的要求便停止该可利用废热联合式蒸汽喷射真空泵系统。真空泵停止的顺序和开启顺序相反，即先关阀45停止喷射器2，再关阀46停止喷射器3，再关阀33、水泵34、吸收式制冷机20停止向冷凝器5供5～15℃低温水，然后依次关阀48停止喷射器18，关阀28停止冷凝器19，关阀49停止喷射器6，关阀29停止冷凝器7。关真空阀16，关水环式真空泵17则停泵完毕。上述工作模式为超级节能模式，它是在水环式真空泵17及吸收式制冷机20不发生故障的情况下可以节约能源50％～60％。

但是，当水环式真空泵17发生故障时，可以关阀们16，打开阀15、50，开启末级喷射器8，打开阀30向冷凝器9供水，此时为高级节能运行模式，可以节能30％左右。当吸收式制冷机20发生故障时(此时水环式真空泵17正常工作)，关阀33、水泵34、吸收式制冷机停止向冷凝器5共低温水，同时关阀48停止喷射器18，关阀28停止冷凝器供常温水；这时打开阀27向冷凝器5供常温水，打开阀47使喷射器4工作，真空泵进入普通节能模式程序，可节能20％左右。当制冷机20和水环式真空泵17同时发生故障，这时真空泵进入现有技术中所说的常规运行模式，也是目前大多数正在运行的单纯蒸汽式喷射真空泵模式，虽然没有节约能源，但可以保证工厂生产的正常运行。所以说本发明是一种既能高校节约能源，又能保证工厂始终正常生产的蒸汽喷射真空泵系统，即节能与生产两不误。

Claims

1.一种可利用废热联合式蒸汽喷射真空泵系统，它由蒸汽喷射真空泵机组及其外围设备组成，其中外围设备包括吸收式制冷机、分水包、分汽包、废热源装置、备用锅炉、冷却塔、热水池、及水泵；其特征是所述的蒸汽喷射真空泵机组是在现有蒸汽喷射真空泵机组的第一、第二、第三、第四或第五级喷射器后的一号冷凝器(5)与一号冷凝器之后的喷射器、冷凝器组之间增设一喷射器(18)与冷凝器(19)，在现有末级喷射器(8)前面的二号冷凝器(7)上增设且并接一水环式真空泵(17)构成了新型蒸汽喷射真空泵机组，所述的分水包通过每个水阀分别与新型的蒸汽喷射真空泵机组中相应的每个冷凝器连接，分汽包通过每个汽阀分别与相应的每个喷射器连接，一号冷凝器另一出水端与水泵及吸收式制冷机相接，每个冷凝器出水端接入热水池，热水池通过水泵连接冷却塔，冷却塔下方的蓄水池通过水泵连接分水包，所述吸收式制冷机、分汽包分别与废热源装置相接。

2.根据权利要求1所述的可利用废热联合式蒸汽喷射真空泵系统，其特征是所述的废热源装置由废热蒸汽发生装置通过两个阀分别连接废热源、蒸汽蓄热器，废热源通过阀与吸收式制冷机连接所构成，其中蒸汽蓄热器分别与分汽包、吸收式制冷机及备用锅炉连接。

3.根据权利要求1所述的可利用废热联合式蒸汽喷射真空泵系统，其特征是所述喷射器、冷凝器组是一组、二组、三组或四组。