CN102961882A - 混合型蒸汽机械再压缩蒸发器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种混合型蒸汽机械再压缩蒸发器，它包括MVR蒸发器、蒸汽机械压缩机、冷煤机械压缩机和换热器，其特征在于还包括：二次蒸汽回收压缩加热装置和冷凝汽液回收压缩预热装置。该蒸发器利用二次蒸汽回收压缩加热装置压对MVR蒸发器产生的二次蒸汽进行回收的同时，又用压缩冷煤间接输送热源的冷煤机械压机，对二次蒸汽回收压缩加热装置排出的冷凝液中潜热进行回收利用。使蒸发器简单、高效、可控，排出的冷液没有携带潜热，因而达到节能降耗的最终目的。适用于含液体物料的蒸发浓缩。
Description
技术领域
本发明涉及一种溶液蒸发浓缩装置，具体涉及一种蒸汽机械再压缩蒸发器。
背景技术
现有的直接用机械泵压缩物料二次缩蒸汽和压缩冷煤用冷煤间接输送热源，达到物料蒸发浓缩目的的两种蒸发器，它们区别在于：
（1）用机械泵直接压缩二次蒸汽加热类型的MVR蒸发器，该类设备最终排出冷凝液的温度比较高，热能不能全部使用易造成部分能量浪费，特别是在一些特殊工况条件冷凝液不可以重新利用，或者一些高温存储安全危险性大的冷凝液，本身不仅消耗能源，更需要其他的冷源来加以降温，因此能源就非常浪费。但是，现阶段由于直接压缩物料本身二次蒸汽的压缩泵单泵就能提供的功率非常大，能满足工业生产上设计及控制的需求，设计及控制相对简单。现在很多做MVR蒸发器的生产厂家都采用该方法。这就是该类型蒸发器的最大弊端。
其中，MVR蒸发器是mechanical vapor recompression的简称。MVR是重新利用它自身产生的二次蒸汽的能量，从而减少对外界能源的需求的一项技术。
（2）压缩冷煤用冷煤间接输送热源达到物料蒸发浓缩目的的蒸发器，由于该类蒸发器压缩介质是冷煤它比水蒸汽可压缩性大，因而在同等压力条件下所用的功也少，再加上冷煤压缩机能提供压力也比蒸汽压缩机大，所能提供的热源温度比蒸汽压缩机的高出许多。而其主要缺点是单台冷煤压缩机提供的功率很小，要达到工业生产的需求就要用很多台压缩机并联使用。但是在实际运用过程中机械故障率就高，多台并联压缩时在工艺设计上也是一个挑战。所以，现有的MVR蒸发器生产厂家中运该方案相对也是很少，他们就是为规避该缺点。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种混合型蒸汽机械再压缩蒸发器，克服了单一采用一种机械压缩蒸发器缺陷，使用两种蒸发器的优点互补支持，充分利用废弃的蒸汽、热水，回收潜热，提高热效率，节能降耗。
为实现本发明的目的，所采用的技术方案为：
一种混合型蒸汽机械再压缩蒸发器，它包括包括MVR蒸发器、蒸汽机械压缩机、冷煤机械压缩机和换热器，其特征在于还包括：
对所述的MVR蒸发器蒸发浓缩物料产生的二次蒸汽进行回收压缩升温，并对物料再加热蒸发的二次蒸汽回收压缩加热装置；
对所述二次蒸汽回收压缩加热装置产生的仍有余热的冷凝汽液进行回收，采用包括冷煤压缩机或其它可对冷凝汽液进行压缩升温的机器，对仍有余热的冷凝汽液进行压缩升温，利用升温后汽液的热量对将进入MVR蒸发器的鲜物料进行预热的冷凝汽液回收压缩预热装置。
所述二次蒸汽回收压缩加热装置包括MVR蒸发器、蒸汽机械压缩机和换热器，其中，所述蒸汽机械压缩机的热源输入端通过管道与所述MVR蒸发器的二次蒸汽输出端连接，热源输出端通过管道与所述换热器的热源输入端连接；换热器的进料端通过管道与MVR蒸发器的出料端连接，出料端通过管道与MVR蒸发器的进料端连通。
所述冷凝汽液回收压缩预热装置包括冷煤机械压缩机和三个换热器，其中，
冷煤机械压缩机的热源输入端，通过管道与所述三号换热器的热源输出端连接，热源输出端通过管道与第二换热器的热源输入端连接；一号换热器的进料端与进料管连接，出料端通过第一输料管与二号换热器的进料端连接；二号换热器的出料端通过第二输料管与MVR蒸发器的进料端连接；一号换热器的热源输入端通过四号排液管与四号换热器的热源输出端连接，热源输出端通过管道与三号换热器的热源输入端连接。
以上结构的混合型蒸汽机械再压缩蒸发器，由于气体和液体分别采用不同的压缩机和压缩工艺对潜热进行回收，使蒸发系统简单、高效、可控，排出的冷液没有携带潜热，因而最终达到节能降耗的目的。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
在图中，进料管1，一号换热器2、四号排冷凝液管3，四号换热器4，蒸汽压缩机出汽管5，蒸汽压缩机6，蒸汽压缩机进汽管7，上输料管8，MVR蒸发器9，下输料管10，进料阀11，排料阀12，第二输料管13，冷煤放热输出管14，冷煤压缩机15，二号换热器16，第一输料管17，冷煤放热返回管18，冷煤吸热返回管19，三号排液管20，三号换热器21，冷煤吸热管。
具体实施方式
以下结合附图，对本发明作进一步说明。
图1所示，是本发明的结构示意图，本蒸发器主要由物料二次蒸汽压缩机6、冷煤压缩机15和MVR蒸发汽器9及三个换热器2、16和21组成。其中，二次蒸汽压缩机6把在MVR蒸发汽器9中物料蒸发产生的二次蒸气，通过蒸汽压缩机进汽管7引给蒸汽压缩机6压缩，二次蒸气经压缩升温后通过蒸汽压缩机出汽管5为四号换热器4提供热源；物料通过上输料管8经四号换热器4再加热后，又通过下输料管10回到MVR蒸发汽器9内，构成循环蒸发浓缩，维持蒸发系统正常运行。四号换热器4中的二次蒸气液化成液体后，通过四号排冷凝液管3输给一号换热器2和三号换热器21，冷凝液从三号排液管20排出。冷煤压缩机15通过冷煤吸热管22和冷煤吸热返回管19与三号换热器21连接，吸收三号换热器21排出冷凝液的余热能，并将得到的热能经冷煤压缩机15压缩升温后，通过冷煤放热输出管14和冷煤放热返回管18将热能输给第二换热器16，在第二换热器16中对刚进入的鲜物料预热。
所述的换热器可以是板式换热器也可以是管壳式换热器，其功能达到热交换效果即可。
在图中，本发明蒸发器采用了四个换热器，其中，四号换热器4是MVR蒸发器9的所属结构；一号换热器2的进料端与进料管1连接，出料端通过第一输料管17与二号换热器16的进料端连接；二号换热器16的出料端通过第二输料管13与MVR蒸发器9的进料端连接。一号换热器2的热源输入端通过四号排液管3与四号换热器4的热源输出端连接，热源输出端通过管道与三号换热器21的热源输入端连接；二号换热器16的出料端，通过第二输料管13与所述MVR蒸发器9的进料端连接。MVR蒸发器9的进料口上设有进料阀11，进料阀11下的一侧设有排料阀12及其输出管。当进料时打开进料阀11，关闭排料阀12；排料时反之操作，关闭进料阀11，打开排料阀12。MVR蒸发器9的进料端还通过下输料管10与四号换热器的出料端连通，出料端通过上输料管8与四号换热器4的进料端连通。所述蒸汽机械压缩机6的热源输入端，通过蒸汽压缩机进汽管7与所述MVR蒸发器9的蒸汽输出端连接，MVR蒸发器9的热源输出端通过蒸汽压缩机出汽管5与所述四号换热器4的热源输入端连接。冷煤机械压缩机15的热源输入端，通过冷煤放热输出管14和冷煤放热返回管18与二号换热器16连接。冷煤压缩机15还通过冷煤吸热管22和冷煤吸热返回管19与三号换热器21连接，吸收三号换热器21排出冷凝液的余热，并将这热能经加压和升温后通过二号换热器16向鲜物料加热。三号排液管20排出冷凝液。当然，还可以用其它可对冷凝汽液压缩升温的机器对三号换热器21排出冷凝液回收其中的余热，经过压缩升温后对刚进入的鲜物料进行预热。
本发明的工作原理为：
需蒸发浓缩的鲜物料通过进料管1进入到一号换热器2，被从四号换热器4出来的物料蒸发冷凝液的热能首次预热，又通过第一输料管11进入二号换热器16，用经冷煤压缩机15回收和加压升温后的冷凝液热能进行加热后，再通过第二输料管13进入MVR蒸发器9内进行蒸发。在MVR蒸发器9中物料蒸发浓缩产生的二次蒸汽从MVR蒸发器9上端的蒸汽压缩机进汽管7，进入到二次蒸气压缩机6内加工升温，再由蒸汽压缩机出汽管5进入到四号换热器4与物料进行换热，所产生冷凝出液经四号排液管3排出。从四号排液管3排出的冷凝液进入到一号换器2与刚进入的鲜物料进行一次换热，再进入三号换热器21与冷煤压缩机15产生的冷煤压缩蒸发液进行换热，最终从三号排液管20排出。冷煤压缩机15从冷凝液吸收的余热，经加压和升温后通过二号换热器16向鲜物料预加热。而这最终从三号排液管20排出的冷凝液，由于经冷煤压缩蒸发液降温后，一般只有零下几度，即排出冷凝液中的潜热已经全部使用完毕。所以，达到了节能降耗的效果和最终目的。
由于技术是相通的任何懂得MVR原理的人，都可以对一项发明进行一些小的改进即可使用，因而本发明保护的范围除包括以上列举的方法除外，其他任何形式的原物料产生二次蒸汽MVR系统和冷煤MVR系统在同一个蒸发过程内混合使用的结构均为本发明保护的范围。
Claims (3)
1.一种混合型蒸汽机械再压缩蒸发器，它包括MVR（蒸汽机械再压缩）蒸发器、蒸汽机械压缩机、冷煤机械压缩机和换热器，其特征在于还包括：
对所述的MVR蒸发器(9)蒸发浓缩物料产生的二次蒸汽进行回收压缩升温，并对物料再加热蒸发的二次蒸汽回收压缩加热装置；
对所述二次蒸汽回收压缩加热装置产生的仍有余热的冷凝汽液进行回收，采用包括冷煤压缩机(15)或其它可对冷凝汽液进行压缩升温的机器，对仍有余热的冷凝汽液进行压缩升温，利用升温后汽液的热量对将进入MVR蒸发器的鲜物料进行预热的冷凝汽液回收压缩预热装置。
2.根据权利要求1所述的混合型蒸汽机械再压缩蒸发器，其特征在于：
所述二次蒸汽回收压缩加热装置包括MVR蒸发器(9)、蒸汽机械压缩机(6)和四号换热器（4），其中，蒸汽机械压缩机（6）的热源输入端通过蒸汽压缩机进汽管（7）与所述MVR蒸发器（9）的二次蒸汽输出端连接，热源输出端通过蒸汽压缩机出汽管（5）与四号换热器（4）的热源输入端连接；四号换热器（4）的进料端通过上输料管（8）与MVR蒸发器（9）的出料端连接，出料端通过下输料管（10）与MVR蒸发器的进料端连通。
3.根据权利要求1所述的混合型蒸汽机械再压缩蒸发器，其特征在于：
所述冷凝汽液回收压缩预热装置包括冷煤蒸汽机械压缩机（15）和三个换热器（2、13、21），其中，冷煤机械压缩机（15）的热源输入端，通过冷煤吸热管（22）和冷煤吸热返回管（19）与三号换热器（21）的热源输出端连接，热源输出端通过冷煤放热输出管（14）和冷煤放热返回管（18）与第二换热器（16）的热源输入端连接；一号换热器（2）的进料端与进料管（1）连接，出料端通过第一输料管（17）与二号换热器（16）的进料端连接；二号换热器（16）的出料端通过第二输料管（13）与MVR蒸发器（9）的进料端连接；一号换热器（2）的热源输入端通过四号排液管（3）与四号换热器（4）的热源输出端连接，热源输出端通过管道与三号换热器（21）的热源输入端连接。
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