CN102553274A - 带有机械蒸汽压缩机的管式蒸发器装置 - Google Patents

带有机械蒸汽压缩机的管式蒸发器装置 Download PDF

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张永生
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Lanzhou Lanya Petrochemical Equipment Engineering Co Ltd
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Abstract

本发明涉及轻工食品、石油化工、生物制药类企业生产用蒸发浓缩设备。一种带有机械蒸汽压缩机的管式蒸发器装置，包括有在管式蒸发器上设有进料端，其出料端与分离器的出料端连通，其主要特点是还包括有蒸发器的蒸汽入口端与机械蒸汽压缩机的压缩机的蒸汽出口相连通，机械蒸汽压缩机的高速离心风机的进气端与分离器的出气口相连通。机械蒸汽压缩机将管式蒸发器蒸发产生的二次蒸汽吸入压缩机后进行压缩，升温升压后的蒸汽再次为蒸发器提供热源，如此反复循环，节约能源。

Description

带有机械蒸汽压缩机的管式蒸发器装置
技术领域
本发明涉及轻工食品、石油化工、生物制药类企业生产用蒸发浓缩设备。
背景技术
目前，随着国民经济的飞速发展，蒸发设备在石油化工、生物制药、轻工食品等行业的应用越来越广泛，石油、天然气、煤炭等不可再生资源的日渐枯竭，使为蒸发器提供热源的蒸汽成本不断增加，蒸发器是生产系统中蒸汽消耗较大的设备，蒸汽成本的上升使得企业设备运行成本急剧增加，而现有的传统蒸发器主要采用多级或多效蒸发的方式来使物料浓度提高，必须要有高温新鲜工作蒸汽加热物料，能耗较高。因此，降低蒸发装置的蒸汽用量对提升企业竞争力，节能减排有重要的意义。
发明内容
本发明的目的在于避免现有技术的不足提供一种带有机械蒸汽压缩机的管式蒸发器装置。一种极具节能效果的新型高效管式蒸发器，此蒸发器采用机械蒸汽压缩机与管式蒸发器配套使用，传热效率高、蒸发量大、蒸发温度低、能耗极低。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种带有机械蒸汽压缩机的管式蒸发器装置，包括有在管式蒸发器上设有进料端，其出料端与分离器的出料端连通，其主要特点是还包括有蒸发器的蒸汽入口端与机械蒸汽压缩机的压缩机的蒸汽出口相连通，机械蒸汽压缩机的高速离心风机的进气端与分离器的出气口相连通。机械蒸汽压缩机将管式蒸发器蒸发产生的二次蒸汽吸入压缩机后进行压缩，升温升压后的蒸汽再次为蒸发器提供热源，如此反复循环，节约能源。
所述的带有机械蒸汽压缩机的管式蒸发器装置，还包括有机械蒸汽压缩机的进气端设有冷凝器，所述冷凝器的出气端与机械蒸汽压缩机的进气端连通；所述冷凝器上还设有真空泵。蒸发器辅以真空冷凝系统保持蒸发系统有较高的真空度0.05～0.098MPa，降低物料的沸点，极适合于热敏性物料及易结垢结晶物料的蒸发浓缩。同时，由于蒸发温度较低，蒸发物料对蒸发器的腐蚀量也降低。
所述的带有机械蒸汽压缩机的管式蒸发器装置，所述的蒸发器为多个蒸发器的并联，其蒸气的进口与出口均为并流连接，其物料的进口与出口为顺流连接。
所述的带有机械蒸汽压缩机的管式蒸发器装置，所述的蒸发器为多个蒸发器的并联，其蒸气的进口与出口均为并流连接，其物料的进口与出口也均为并流连接。
所述的带有机械蒸汽压缩机的管式蒸发器装置，所述的机械蒸汽压缩机的高速离心风机为透平压缩风机或罗茨式风机。
所述的带有机械蒸汽压缩机的管式蒸发器装置，所述的蒸发器为单体多管程或多个管程共用一个分离器。
所述的带有机械蒸汽压缩机的管式蒸发器装置，所述的蒸发器为升降膜或升膜或降膜。
所述的带有机械蒸汽压缩机的管式蒸发器装置，所述的机械蒸汽压缩机还包括两级机械蒸汽压缩机的串联压缩。
所述的带有机械蒸汽压缩机的管式蒸发器装置，在所述的蒸发器的蒸汽入口端与机械蒸汽压缩机的压缩机的蒸汽出口上还设有蒸汽入口端，与蒸汽锅炉的蒸汽出口相连通。在系统工作的开始，需要向系统提供工作蒸汽或当机械蒸汽压缩机的温升不够，则可以在压缩机出口补充部分新鲜蒸汽，以提高传热效率，或采用两个MVR串联使用，以提高MVR出口温度。
本发明的有益效果，由于机械蒸汽压缩机采用了将电能转化为机械能的方式，运行成本仅有普通蒸发器的三分之一到六分之一，蒸发一吨水约需电能20kw，由于蒸发出的二次蒸汽循环利用，冷凝器冷却水用量只有普通蒸发器的十分之一，极大的节约设备运行成本。同时，蒸发器整体蒸发温度可以控制在60℃，极适合热敏性物料及易结垢料的蒸发浓缩。
本发明提供了一种大型带MVR(Mechanical Vapor Recompression机械蒸汽压缩机，简称MVR，或Mechanical Vapor Compression，简称MVC)的高效板管式蒸发装置。该设备是由MVR离心风机、管式蒸发器、分离器、冷凝器、机泵阀以及电控系统为一体组成的蒸发装置，该设备技术新、蒸发量大、能耗低、传热系数高、极适合热敏性物料及易结晶结垢物料的蒸发浓缩。
在管式蒸发器上增加MVR系统，管式蒸发器根据最终出料浓度要求，可以采用单体多管程或多体并联方式。蒸发装置汽侧可采用并联方式，物料流程可采用顺流方式，以达到较高的物料出料浓度。蒸发器工作时，各效或各体蒸发出的二次蒸汽同时由MVR压缩机吸入，压缩机将电能转化为机械能，经过压缩升温升压后再排入蒸发器进行热交换，蒸发器内的物料沸腾后进入分离器进行汽液分离，排出二次蒸汽。如此反复循环，压缩机将电能转化为机械能，使蒸发后的二次蒸汽得到进一步利用。蒸发器正常运行不再使用新鲜蒸汽作为加热热源，运行成本只有正常蒸发装置的三分之一到六分之一，通常蒸发一吨水约需电能20kw。
此蒸发装置最大的创新点在于MVR与多效或多体板式蒸发装置的配合使用，使蒸发装置的加热热源不再依赖新鲜蒸汽，末效产生的二次蒸汽能被MVR回收利用，能耗极低，降低了设备运行成本。具有显著节能意义的MVR管式蒸发器在市场上具有极大的应用前景。
附图说明
以下结合附图所示之最佳实施例作进一步详述：
图1为本发明实施例1的主视示意图；
图中：1.机械蒸汽压缩机；1-1.机械蒸汽压缩机蒸汽出口；1-2.机械蒸汽压缩机进气端；1-3.机械蒸汽压缩机的高速离心风机；1-4.机械蒸汽压缩机的压缩机；2.一效产品泵；3.二效产品泵；4.三效产品泵；5.四效产品泵；6.管式蒸发器；6-1.管式蒸发器进料端；6-2.管式蒸发器出料端；6-3.管式蒸发器蒸汽入口端；7.分离器；7-1.分离器出料端；7-2.分离器的出气口；8.出料泵；9.冷凝器；9-1.冷凝器的出气口；10.真空泵；
图2为本发明实施例2的示意图；
图3为本发明实施例3的示意图；
图4为本发明实施例4的示意图；
图5为本发明实施例5的示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
实施例1：见图1，一种带有机械蒸汽压缩机的管式蒸发器装置，包括有在管式蒸发器6上设有进料端6-1，其出料端6-2与分离器7的出料端7-1连通，蒸发器6的蒸汽入口端6-3与机械蒸汽压缩机1的压缩机1-4的蒸汽出口1-1相连通，机械蒸汽压缩机1的高速离心风机1-3的进气端1-2与分离器7的出气口7-2相连通。机械蒸汽压缩机将管式蒸发器蒸发产生的二次蒸汽吸入压缩机后进行压缩，升温升压后的蒸汽再次为蒸发器提供热源，如此反复循环，节约能源。
所述的机械蒸汽压缩机1的进气端1-2设有冷凝器9，所述冷凝器9的出气端9-1与机械蒸汽压缩机1的进气端1-2连通；所述冷凝器9上还设有真空泵10。蒸发器辅以真空冷凝系统保持蒸发系统有较高的真空度0.05～0.098MPa，降低物料的沸点，极适合于热敏性物料及易结垢结晶物料的蒸发浓缩。同时，由于蒸发温度较低，蒸发物料对蒸发器的腐蚀量也降低。
所述的机械蒸汽压缩机的高速离心风机1-3为透平压缩风机或罗茨式风机。
所述的蒸发器6为单体多管程，蒸发器6通过1号出料口经一效产品泵2再进入蒸发器6的2号进料口，2号出料口经二效产品泵3再进入蒸发器6的3号进料口，3号出料口经三效产品泵4再进入蒸发器6的4号进料口，4号出料口经四效产品泵5再进入蒸发器6的6号进料口，然后经出料口出料或进入分离器7。
所述的蒸发器6为多个管程共用一个分离器7。
所述的蒸发器6为升降膜或升膜或降膜。
在所述的蒸发器6的蒸汽入口端6-3与机械蒸汽压缩机1的压缩机1-4的蒸汽出口1-1上还设有蒸汽入口端，与蒸汽锅炉的蒸汽出口相连通。在系统工作的开始，需要向系统提供工作蒸汽或当机械蒸汽压缩机的温升不够，则可以在压缩机出口补充部分新鲜蒸汽，以提高传热效率，或采用两个MVR串联使用，以提高MVR出口温度。
实施例2：见图2，一种带有机械蒸汽压缩机的管式蒸发器装置，所述的蒸发器6为3个蒸发器6并联，机械蒸汽压缩机1与3个蒸发器6a、蒸发器6b、蒸发器6c蒸气的进口与出口均为并流连接，其物料的进口与出口为顺流连接。
所述的机械蒸汽压缩机的高速离心风机1-3为透平压缩风机。
所述的蒸发器6为升降膜。
其余与实施例1结构相同。
实施例3：见图3，一种带有机械蒸汽压缩机的管式蒸发器装置，所述的蒸发器6为3个蒸发器6并联，机械蒸汽压缩机1与3个蒸发器6a、蒸发器6b、蒸发器6c蒸气的进口与出口均为并流连接，其物料的进口与出口也均为并流连接。
所述的机械蒸汽压缩机的高速离心风机1-3为罗茨式风机。
所述的蒸发器6为升膜。
其余与实施例1结构相同。
实施例4：见图4，一种带有机械蒸汽压缩机的管式蒸发器装置，所述的机械蒸汽压缩机1还包括两级机械蒸汽压缩机1a、1b的串联压缩。所述的蒸发器6为降膜。
其余与实施例1结构相同。
实施例5：见图5，一种带有机械蒸汽压缩机的管式蒸发器装置，所述的蒸发器6的出气口与分离器7进气口连接，分离器7的出气口设有冷凝器9。
其余与实施例1结构相同。
本发明工作时，在系统工作的开始，需要向系统提供工作蒸汽或当机械蒸汽压缩机的温升不够，则可以在压缩机出口补充部分新鲜蒸汽，以提高传热效率，或采用两个MVR串联使用(图4)，以提高机械蒸汽压缩机出口温度。
机械蒸汽压缩机与单效多程或多效单程、多程管式蒸发器配合使用，机械蒸汽压缩机将各效、各程蒸发出的二次蒸汽吸入压缩机，机械蒸汽压缩机采用大型高速离心风机，其电机由变频器控制，可调节电机转速以控制机械蒸汽压缩机出口温度，压缩机将电能转化为机械能，压缩吸入的二次蒸汽，使吸入的二次蒸汽升温升压，变成过热蒸汽，同时，压缩机内补充一定量的水，使过热蒸汽吸收水份变为饱和水蒸汽。经过单级压缩机的压缩以后，机械蒸汽压缩机出口温度比进口温度提升约8℃。
升温后的饱和水蒸汽被机械蒸汽压缩机排入蒸发器进口，在蒸发器与待蒸发物料进行热交换，为蒸发器提供热源。待蒸发物料受热后沸腾，并进入分离器内进行汽液分离，分离出的二次蒸汽则继续进入机械蒸汽压缩机压缩升温，如此反复，则循环系统建立。
各效或各体蒸发器的蒸汽进出口与机械蒸汽压缩机采用并联结构，机械蒸汽压缩机进出口同时与各效或各体蒸发器蒸汽进出口相连接，物料流向则可采用顺流或并流方式，可提高出料浓度或增加设备处理量。
整个系统还辅以真空冷凝系统，用真空泵抽出不凝汽以维持一定的系统真空度。冷凝器则将多余的部分水蒸汽冷凝成水排出，由于采用闭式循环系统，冷凝器需要冷凝的水蒸汽量极少，故冷凝器冷却水用量极少，约需普通蒸发器的十分之一，极大的节约冷却水。
蒸发系统中，如果机械蒸汽压缩机温升较低，可以在机械蒸汽压缩机出口补充少量新鲜蒸汽，以提高蒸发器传热效率。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种带有机械蒸汽压缩机的管式蒸发器装置，包括有在管式蒸发器上设有进料端，其出料端与分离器的出料端连通，其特征是还包括有蒸发器的蒸汽入口端与机械蒸汽压缩机的压缩机的蒸汽出口相连通，机械蒸汽压缩机的高速离心风机的进气端与分离器的出气口相连通。
2.如权利要求1所述的带有机械蒸汽压缩机的管式蒸发器装置，其特征是还包括有机械蒸汽压缩机的进气端设有冷凝器，所述冷凝器的出气端与机械蒸汽压缩机的进气端连通；所述冷凝器上还设有真空泵。
3.如权利要求1所述的带有机械蒸汽压缩机的管式蒸发器装置，其特征是所述的蒸发器为多个蒸发器的并联，其蒸气的进口与出口均为并流连接，其物料的进口与出口为顺流连接。
4.如权利要求1所述的带有机械蒸汽压缩机的管式蒸发器装置，其特征是所述的蒸发器为多个蒸发器的并联，其蒸气的进口与出口均为并流连接，其物料的进口与出口也均为并流连接。
5.如权利要求1所述的带有机械蒸汽压缩机的管式蒸发器装置，其特征是所述的机械蒸汽压缩机的高速离心风机为透平压缩风机或罗茨式风机。
6.如权利要求1所述的带有机械蒸汽压缩机的管式蒸发器装置，其特征是所述的蒸发器为单体多管程或多个管程共用一个分离器。
7.如权利要求1所述的带有机械蒸汽压缩机的管式蒸发器装置，其特征是所述的蒸发器为升降膜或升膜或降膜。
8.如权利要求1所述的带有机械蒸汽压缩机的管式蒸发器装置，其特征是所述的机械蒸汽压缩机还包括两级机械蒸汽压缩机的串联压缩。
9.如权利要求1至8所述的带有机械蒸汽压缩机的管式蒸发器装置，其特征是在所述的蒸发器的蒸汽入口端与机械蒸汽压缩机的压缩机的蒸汽出口上还设有蒸汽入口端，与蒸汽锅炉的蒸汽出口相连通。
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Effective date of registration: 20120607

Address after: 730070 Gansu province Anning District of Lanzhou City Blue Branch Road No. 8

Applicant after: Lanzhou Petroleum Machinery Research Institute

Co-applicant after: Shanghai Lanbin Petrochemical Equipment Co., Ltd.

Co-applicant after: Lanzhou Lanya Petrochemical Equipment Engineering Co., Ltd.

Co-applicant after: Machinery Industry Lanzhou Petroleum Chemical Equipment Inspection Office Co.,Ltd.

Address before: 730070 Gansu province Anning District of Lanzhou City Blue Branch Road No. 8

Applicant before: Lanzhou Petroleum Machinery Research Institute

C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20120711