CN102705273A - 吸入段机械加压引射回收废蒸汽的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种吸入段机械加压引射回收废蒸汽的方法及装置。利用工作蒸汽引射抽吸废蒸汽、在废蒸汽管路上设置加压机，对废蒸汽加压后送入引射器。利用水作工作流体、用水泵将水加压后，送入引射器用来抽吸废蒸汽，在废蒸汽管路上设置加压机，该加压机对废蒸汽加压后送入引射器。本发明利用机械加压将废蒸汽压力提高，增大引射推动力，显著提高引射效果，废蒸汽能量回收利用率大幅提高。本发明既解决了普通蒸发操作单元废蒸汽浪费造成的能量损失及带来的大气环境污染问题，与传统节汽技术相比，又具有设备简单、能量回收率高、经济性好的特点。

Description

吸入段机械加压引射回收废蒸汽的方法及装置

技术领域

本发明涉及一种利用高压蒸汽或加压水作为工作流体引射回收废蒸汽再利用的方法及装置，属于能源回收利用及环保领域，特别是涉及吸入段机械加压引射回收废蒸汽的方法及装置。

背景技术

在工业生产过程中，蒸发工序是被广泛采用的操作单元。该过程能量消耗大、热效率低、产生大量的废蒸汽。这部分废蒸汽蕴含大量的热能，直接放散会造成能源浪费和大气环境的污染，如果能够回收利用则可同时做到节能和减排。

在大规模蒸发系统中，常采用多效蒸发和热泵蒸发技术来降低汽耗。其中，多效蒸发存在因物料的热敏性使蒸发的效数受到限制，且设备费用成倍增加，管理、控制较复杂等弊端；热泵蒸发又分为机械压缩式热泵蒸发和蒸汽引射式热泵蒸发，与机械压缩式热泵相比，蒸汽引射器结构简单，费用低，可以在投资较少的前提下取得较大的节能效果和经济效益，因而受到一些企业的欢迎。然而，实际应用中的引射器吸入废蒸汽是通过工作流体的高速喷射所形成的负压与废蒸汽源压力之间所形成的负压差实现的，所以，引射系数比较低。因此，如果能够提高进入接受室前的废蒸汽压力则会有效地提高废蒸汽的引射系数，提高引射器的节能效果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种引射回收再利用废蒸汽的方法，通过在废蒸汽的吸入管路上设置加压机械提高废蒸汽的引射效果。与其他废蒸汽回收方法相比，本方法具有设备简单、引射系数高、以较少电能投入获得较大废蒸汽热量、不产生二次环境污染等特点。

本发明是采用如下技术方案实现的：

一种用引射器回收废蒸汽再利用的方法，其特征是利用工作蒸汽引射抽吸废蒸汽、在废蒸汽管路上设置加压机，对废蒸汽加压后送入引射器。

一种用引射器回收废蒸汽再利用的方法，其特征是利用水作工作流体、用水泵将水加压后，送入引射器用来抽吸废蒸汽，在废蒸汽管路上设置加压机，该加压机对废蒸汽加压后送入引射器。

实现本发明方法的装置，其引射器至少由工作蒸汽入口、工作蒸汽喷嘴、废蒸汽吸入口、混合蒸汽出口、引射器外壳及废蒸汽加压机组成。其中，加压机的入口与废蒸汽的发生源相连接，加压机的出口与引射器的废蒸汽入口相连接。

其引射器至少由加压水入口、加压水喷嘴、废蒸汽吸入口、混合蒸汽出口、引射器外壳及与废蒸汽入口相连接的废蒸汽加压机组成，其中，所述加压机的入口与废蒸汽的发生源相连接，所述加压机的出口与所述引射器的废蒸汽入口相连接。

引射器在废蒸汽加压机的入口端设置有废蒸汽加热装置，该加热装置的热源为温度高于废蒸汽的新鲜蒸汽或水、或经加压机加压后的废蒸汽。

所述的废蒸汽加压机，在作为旋转动力源的电动机旋转轴与加压机的旋转轴之间是通过磁力传递动力的。

所述的废蒸汽加压机的出口侧设置有加压后的废蒸汽的液汽分离装置，该分离装置的入口与加压机的出口相连接，分离后的蒸汽出口与引射器的废蒸汽入口相连接。

具体说明如下：

在以高压蒸汽或加压水为工作流体，通过引射器抽吸废蒸汽的引射器吸入段设置用于机械加压的加压机，对废蒸汽进行加压后送入引射器中，与工作流体混合后进行再利用。在引射器中，工作流体通过喷嘴将其所具有的压力势能变为动能，在喷嘴的出口形成低压区抽吸废蒸汽。由于废蒸汽源的压力一定，且工作流体喷射形成负压受到流体极限的限制，所以，吸入的废蒸汽量就受到了限制。在形成负压时，要以工作流体从喷嘴喷出的高速流体为介质，高速喷射不仅要损失能量，而且在接近极限条件下工作，效率会大幅降低。因此，在此种情况下，如能通过适当的机械加压，提高废蒸汽源与混合室之间的压力差，增大引射推动力，则会显著提高引射器的性能。机械加压后的废蒸汽引射进入混合室后与工作流体形成均匀的混合流体，此混合流体经扩散管的降速增压之后作为热源使用。

实现本发明的机械加压引射回收废蒸汽的装置（如图1所示），至少由工作蒸汽或加压水入口7、工作蒸汽或加压水喷嘴9、废蒸汽吸入口1a、混合流体出口12、引射器外壳13及废蒸汽加压机3组成。其中，加压机的入口与废蒸汽的发生源相连接，加压机的出口与引射器的废蒸汽入口相连接。

所述工作蒸汽可来源于锅炉等热源设备，其压力、温度要高于废蒸汽；所述工作水经水泵加压后成为高压水。

所述废蒸汽加压机的入口端设置有废蒸汽加热装置2，该加热装置的热源为温度高于废蒸汽的新鲜蒸汽或水，或为经加压机加压后的废蒸汽。一般而言，废蒸汽多是饱和蒸汽，在加压时，会有凝结水产生，对加压机造成运行不稳定和腐蚀。通过废蒸汽的加热，使其成为过饱和蒸汽，避免了加压时凝结水的产生。

所述的废蒸汽加压机为作为动力源的电动机旋转轴与加压机的旋转轴之间是通过磁力传递动力。结构如图2所示，加压机外壳18将加压机旋转轴19与外部隔绝，使得加压机旋转轴19与电动机15的旋转轴16形成分别为独立的两个轴，其间设置有电动机和加压机旋转轴的磁力传导连接件20。在该连接件处电动机旋转轴的旋转动力是通过磁力传导给加压机旋转轴的。由磁力传导连接件20将电动机的旋转动力传递给加压机旋转轴19，带动加压机桨叶17将废蒸汽21加压后作为加压后废蒸汽22，向引射器供应。由于加压机所输送流体为气体，且温度较高，其轴承处的密封困难很大。因此，采用磁力传动的连接方式，就可保持输送蒸汽的桨叶和轴承部分良好的密封，动力则通过外部的磁力传递。这种结构既保障了密封，又实现了良好的动力传递。

所述的废蒸汽加压机的出口侧设置有加压后的废蒸汽的液汽分离装置，该分离装置的入口与加压机的出口相连接，蒸汽出口与引射器的废蒸汽入口相连接。这样可保证在加压机的入口处所设置的加热装置，功能不能达到要求时，也能保证进入引射器的废蒸汽中不夹带明显的水滴而影响引射器的正常工作。

机械加压引射回收废蒸汽的方法，以高压蒸汽作为工作流体时，废蒸汽品质得到提高，可直接作为热源使用或原料用汽；以加压水作为工作流体时，废蒸汽的能量转移到水中，水的温度升高，可做热源利用。

本发明利用机械加压将废蒸汽压力提高，增大引射推动力，显著提高引射效果，废蒸汽能量回收利用率大幅提高。本发明既解决了普通蒸发操作单元废蒸汽浪费造成的能量损失及带来的大气环境污染问题，与传统节汽技术相比，又具有设备简单、能量回收率高、经济性好的特点。

附图说明

图1：机械加压蒸汽引射器回收废蒸汽的装置图。

图2：电动机与加压机的旋转轴磁力传动结构图。

1—废蒸汽，1a—废蒸汽吸入口，2—废蒸汽加热装置，3—废蒸汽加压机，4—汽液分离器，5—冷凝水，6—工作蒸汽或加压水，7—工作蒸汽或加压水入口，8—接受室，9—喷嘴，10—混合室，11—扩压室，12—混合流体出口，13—引射器，14—混合流体，15—电动机，16—电动机旋转轴，17—加压机桨叶，18—加压机外壳，19—加压机旋转轴，20—电动机与加压机旋转轴之间的磁力传导连接件，21—废蒸汽，22—加压后废蒸汽。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明做进一步说明：

实施例1

机械加压蒸汽引射器回收废蒸汽的装置如图1所示。来自生产工艺的废蒸汽1进入加热装置2进行加热形成过饱和废蒸汽，然后进入加压机3加压后送入汽液分离器4，将可能存在的冷凝水5排出，加压蒸汽送入引射器13。其中加压机3结构如图2所示，加压机外壳18将加压机旋转轴19与外部隔绝，使得加压机旋转轴19与电动机15的旋转轴16形成分别为独立的两个轴，其间设置有电动机和加压机旋转轴的磁力传导连接件20。在该连接件处电动机旋转轴的旋转动力是通过磁力传导给加压机旋转轴的。由磁力传导连接件20将电动机的旋转动力传递给加压机旋转轴19，带动加压机桨叶17将废蒸汽21加压成为加压后废蒸汽22，向引射器供应。工作蒸汽6由工作蒸汽入口7进入喷嘴9，在喷嘴出口达到极高的速度，压力势能转化为动能，使蒸汽压力降低到加压引射蒸汽压力以下，形成局部相对负压，将废蒸汽抽吸到接受室8，进一步进入混合室10内进行充分混合和速度与能量的均衡，在混合室10的出口截面，建立起均匀的速度场和能量场，形成稳定均一的高速度蒸汽流，蒸汽流进入扩压室11后，随着流通截面积的逐渐扩大，蒸汽流速逐渐降低，蒸汽动能逐渐化为势能，压力逐渐得到恢复，当达到扩压室11末端时，达到工艺的压力要求，经混合流体出口12排出，作为混合流体14供用户使用。加压并经气液分离后的蒸汽可返回到废蒸汽加热装置2的入口与废蒸汽混合，达到加热废蒸汽的目的（加压并经气液分离后的蒸汽返回到废蒸汽加热装置2的入口的蒸汽管路在图中未标示）。通过实验研究数据可知，蒸汽动力源引射器的废蒸汽吸入段机械加压可使引射系数提高15%左右，多回收的热量收益达到投入的电费成本的5倍左右。

实施例2

机械加压水引射器回收废蒸汽的装置如图1所示。来自生产工艺的废蒸汽1进入加热装置2进行加热形成过饱和废蒸汽，进入加压机3加压后不经过汽液分离器，而是直接送入引射器13。加压水6由工作水入口7送入喷嘴9。在喷嘴出口达到极高的速度，大部分压力势能转化为动能，使加压水压力降低到加压引射蒸汽压力以下，形成局部相对负压，将加压后的废蒸汽引射抽吸到接受室8。进一步进入混合室10内进行充分混合和速度与能量的均衡，在混合室10的出口截面，建立起均匀的速度场和能量场，形成稳定的高速度混合流，混合流进扩压室11后，随着流通截面积的逐渐扩大，混合流体流速逐渐降低，动能逐渐化为势能，压力逐渐得到恢复，当达到扩压室11末端时，达到工艺的压力要求，经混合流体出口12排出，作为混合流体14供用户使用。通过实验研究数据可知，在废蒸汽温度大于高压水流温度时，如95℃以上时，工作流体温度越高吸入的废蒸汽越少，但得到的混合液温度提高，混合液的热源品质提高。在工作流体的温度大于70℃时，废蒸汽机械加压的效果变得更为明显，所利用的废蒸汽量达到传统方法的6-7倍。

实施例3

蒸汽做工作流体引射废蒸汽机械加压引射器的应用实施例与实施例1相同，所不同的是在加压机后不设汽液分离器，并且废蒸汽的加热是向加热装置2的入口加入少量的工作蒸汽实现的。

Claims (7)

1.一种用引射器回收废蒸汽再利用的方法，其特征是利用工作蒸汽引射抽吸废蒸汽、在废蒸汽管路上设置加压机，对废蒸汽加压后送入引射器。

2.一种用引射器回收废蒸汽再利用的方法，其特征是利用水作工作流体、用水泵将水加压后，送入引射器用来抽吸废蒸汽，在废蒸汽管路上设置加压机，该加压机对废蒸汽加压后送入引射器。

3.实现权利要求1所述方法的装置，其特征是其引射器至少由工作蒸汽入口、工作蒸汽喷嘴、废蒸汽吸入口、混合蒸汽出口、引射器外壳及废蒸汽加压机组成。其中，加压机的入口与废蒸汽的发生源相连接，加压机的出口与引射器的废蒸汽入口相连接。

4.实现权利要求2所述方法的装置，其特征是其引射器至少由加压水入口、加压水喷嘴、废蒸汽吸入口、混合蒸汽出口、引射器外壳及与废蒸汽入口相连接的废蒸汽加压机组成，其中，所述加压机的入口与废蒸汽的发生源相连接，所述加压机的出口与所述引射器的废蒸汽入口相连接。

5.如权利要求3或4所述的装置，其特征是引射器在废蒸汽加压机的入口端设置有废蒸汽加热装置，该加热装置的热源为温度高于废蒸汽的新鲜蒸汽或水、或经加压机加压后的废蒸汽。

6.如权利要求3或4所述的装置，其特征是所述的废蒸汽加压机，在作为旋转动力源的电动机旋转轴与加压机的旋转轴之间是通过磁力传递动力的。

7.如权利要求3或4所述的装置，其特征是在所述的废蒸汽加压机的出口侧设置有加压后的废蒸汽的液汽分离装置，该分离装置的入口与加压机的出口相连接，分离后的蒸汽出口与引射器的废蒸汽入口相连接。 

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