CN106063998A - 一种单罐内转动mvr系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种单罐内转动MVR系统，包括主罐体，气液分离器，蒸汽压缩机，压缩机电机，主轴电机，底座，原料泵，预热器，冷凝水箱，若干连接原料、蒸汽和冷凝水的管路和管件等。系统将现有MVR装置的加热室与蒸发室设置在同一罐体内，利用主轴的旋转带动螺旋叶片和螺旋绕管管束转动，实现原料的强制循环并增强换热效果。本发明的系统可以进一步提高MVR系统的换热效率，减少结垢，并减小系统体积。

Description

一种单罐内转动MVR系统

技术领域

本发明涉及一种机械式蒸汽再压缩(MVR)系统，特别是一种只有单个罐体且罐内有转动装置的MVR系统。

背景技术

MVR系统，全称为“机械式蒸汽再压缩”系统，是一种新型高效节能蒸发设备。MVR系统采用电能驱动，利用物料自身蒸发产生的二次蒸汽及其能量，经蒸汽压缩机压缩做功，提升二次蒸汽的焓值，再送入加热室作为加热热源，从而减少对外界能源的需求。MVR是国际上较为先进的蒸发技术，是替代传统蒸发器的升级换代产品，但目前只有欧美等一些发达国家掌握了MVR的核心技术。我国万元GDP的能耗是发达国家的2-3倍，在环境污染和能源紧缺日益严重的情况下，中国的高速发展为MVR技术的使用和推广提供了广大的市场空间。然而目前我国只有为数不多的公司开发了MVR蒸发器产品，并开始在市场上推广，且其推出的产品在提高换热效率、能源利用率等自主核心技术含量等方面还有很大的发展空间。如果能在技术上赶超欧美发达国家，我国的MVR系统必将会逐步取代传统多效蒸发系统。

发明内容

本发明的目的是为了进一步地提高MVR系统的换热效率、能源利用率和空间利用率，提供一种在单个罐体内即可实现加热和蒸发的、罐体内部含有旋转装置的新型MVR系统。该装置具有换热效率高、能源利用率高、体积小、适用范围广、清洗方便、不易结垢等优点。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种单罐内转动MVR系统，包括主罐体，所述主罐体为立式圆柱体结构，轴心位置设置有主轴，主罐体内部还包括上下设置的加热室和分离室。所述主罐体的上方设置有原料进口，原料进口通过原料管与预热器的原料出口连接。所述预热器的原料进口通过原料管与原料泵的出口连接；预热器的冷凝水入口通过冷凝水管与冷凝水箱的出口连接；预热器的冷凝水出口通过冷凝水管与冷凝水排放处连接。所述冷凝水箱的入口通过冷凝水管与所述加热室下方边缘设置的冷凝水收集装置连接。所述加热室上方还设置有蒸汽入口；蒸汽入口通过蒸汽管路与蒸汽压缩机的出口连接，连接的蒸汽管路上还设置有用于启动时加热原料的驱动蒸汽入口。所述蒸汽压缩机的入口通过蒸汽管路与气液分离器的蒸汽出口连接。所述气液分离器的入口通过蒸汽管路与分离室上方设置的蒸汽出口连接；气液分离器的液体出口通过液体管路与分离室下方设置的液体入口连接。所述分离室下方还设置有物料出口，用于将干燥或浓缩后的物料导出系统。

所述主轴位于主罐体内的部分为空心轴体，轴体内部设置有螺旋叶片，螺旋叶片与主轴一起转动，可通过旋转抬升作用将主罐体下方的液体抽送至罐体上方；所述主轴在主罐体下方伸出罐外，位于罐外部分为实心轴体，通过传动装置与主轴电机连接，并在主轴最下端设置有主轴轴承和轴承座，用以固定和支撑主轴。主轴与主罐体下方的伸出接触部位还设置有第三轴承和轴封。

进一步地，所述主轴位于主罐体内部的部分由上至下分别设置有上转盘、下转盘、旋叶式除沫器和泵液口。所述上转盘位于主罐体的加热室上方，形状为边缘高中心低的圆盘。所述下转盘位于主罐体中部、加热室与分离室分隔处，形状为水平圆盘。所述上、下转盘上均设置有均匀分布的上下通孔，且上转盘的通孔与下站盘的通孔一一对应，其间使用螺旋绕管连接，形成均匀分布的螺旋绕管管束；上转盘、下转盘和螺旋绕管管束可在主轴的驱动下一起转动。上转盘的边缘与主罐体接触的位置设置有第一轴承和第一密封，组成上转盘密封装置。下转盘的边缘与主罐体接触的位置设置有第二轴承和第二密封，组成下转盘密封装置，从而将加热室与分离室分隔成两个独立的空间。所述旋叶式除沫器位于分离室内的液面上方，跟随主轴一起转动，用以去除多余的泡沫。所述泵液口位于主轴在分离室下方工作液面以下的位置，用以使分离室下方的液体进入主轴内部并被螺旋叶片抬升至主罐体上方进行强制循环。

进一步地，所述加热室上部设置有均液板；所述均液板为多孔孔板，用以使原料向下流动时分布更加均匀。所述分离室内部设置有液位感应器，用于感应分离室下方的液位高度，并通过电路与自动控制模块连接，在自动控制模式下通过感应液位高度控制主轴电机和压缩机电机的启停。

所述主轴电机为变频调速电机，可根据工况要求调节电机转速。主轴电机的转动方向保持固定，根据其转动方向确定加热室内的螺旋绕管和主轴内的螺旋叶片的螺旋方向，使得转动时能够加强螺旋绕管内的液体自上而下的流动，同时实现主轴内螺旋叶片自下而上的泵液。

所述的单罐内转动MVR系统，还包括底座，所述底座上安装有多根立柱，立柱上还设置有多根横梁，用以支撑和固定系统中的其它装置设备并使系统形成一个整体。底座上还设置有吊装环，用于系统的整体吊装。

所述单罐内转动MVR系统可实现的工作模式包括转动工作模式、降膜蒸发工作模式和清洗模式等。

所述转动工作模式下，原料泵与驱动蒸汽入口的阀门首先开启，当液位感应器感应到分离室下方液位上升到预设位置后，开启主轴电机和压缩机电机，关闭驱动蒸汽入口的阀门。主轴带动上转盘、螺旋绕管管束和下转盘一起转动，可增加管内液体向下流动的流速，并增大管内外换热介质的紊流度，因此能够有效增强换热效果，减少管内外的结垢现象。同时主轴内的螺旋叶片可将分离室下方的液体泵送至上转盘上方进行强制循环流动。分离室内产生的蒸汽则由蒸汽压缩机抽出并机械增压增温，送至加热室内用作加热热源。蒸汽换热后产生的冷凝水由下转盘边缘设置的冷凝水收集装置收集并输送至冷凝水箱，然后进入预热器对原料进行预热。原料经蒸发浓缩后由主罐体下方设置的物料出口送出系统。

所述降膜蒸发工作模式，则在工作时不启动主轴电机，主轴不旋转，主罐体内以降膜蒸发的形式工作，其它部分与转动工作模式相同。该模式适用于原料处理量较少等场合。

所述清洗模式则用来清洗系统。在清洗模式下，将清水水源接至原料入口，系统启动原料泵将清水送至主罐体，清水向下自然流动进行预冲洗。当液位感应器感应到分离室下方液位上升到预设位置后，开启主轴电机，对系统进行强制循环清洗。清洗后的废液由物料出口排出系统。清洗模式下蒸汽压缩机不启动。

本发明的有益效果为：

1.本发明的系统换热装置采用了旋转的螺旋绕管管束，同时增加了管内外换热介质的湍流度，有效增强了加热过程的换热系数，可在相同的换热面积下提高换热量，或在相同换热量下减小换热面积。

2.本发明的系统将加热室与蒸发室放置于同一罐体内部，集成化程度高，较相同蒸发量其它形式的MVR系统减小了安装空间。

3.本发明的系统减少了循环泵、强制循环泵等耗电泵体的使用，同时不需外加真空泵为蒸发室提供真空环境。

4.本发明可有效降低热源与被加热物料之间的换热温差，尤其适用于不允许高温加热的情况。

5.本发明的系统提高了物料在螺旋绕管内的流速和湍流度，并且提供了有效的清洗模式，采用多种方式有效减少螺旋绕管内部的结垢现象。

附图说明

图1为本发明的系统装置示意图；

图2为本发明的主罐体结构示意图；

图中，1主罐体，2气液分离器，3蒸汽压缩机，4压缩机电机，5传动装置，6轴承座，7主轴电机，8底座，9原料泵，10预热器，11冷凝水箱，12冷凝水管，13原料管，14原料进口，15均液板，16上转盘密封装置，17蒸汽入口，18加热室，19螺旋绕管，20蒸汽出口，21分离室，22主轴轴承，23第三轴承，24下轴封，25泵液口，26液位感应器，27旋叶式除沫器，28主轴，29螺旋叶片，30下转盘密封装置，31冷凝水收集装置，32下转盘，33上转盘。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

如图1所示，本发明提供一种单罐内转动MVR系统，包括主罐体1，气液分离器2，蒸汽压缩机3，压缩机电机4，主轴电机7，底座8，原料泵9，预热器10，冷凝水箱11，若干连接原料、蒸汽和冷凝水的管路和管件等。本发明的系统装置可以提高MVR系统的换热效率，并进一步地减小系统体积。

其中，主罐体1为立式圆柱体结构，如图2所示。主罐体1轴心位置设置有主轴28，主罐体1内部使用下转盘32和下转盘密封装置30隔离为上下设置的加热室18和分离室21两个独立的空间。主罐体1的上方设置有原料进口14，原料进口14通过原料管13与预热器10的原料出口连接。预热器10的原料进口通过原料管13与原料泵9的出口连接；预热器10的冷凝水入口通过冷凝水管12与冷凝水箱11的出口连接；预热器10的冷凝水出口通过冷凝水管12与冷凝水排放处连接。冷凝水箱11的入口通过冷凝水管12与加热室18下方边缘设置的冷凝水收集装置31连接。加热室18上方还设置有蒸汽入口17；蒸汽入口17通过蒸汽管路与蒸汽压缩机3的出口连接，连接的蒸汽管路上还设置有用于启动时驱动系统工作的驱动蒸汽入口。蒸汽压缩机3的入口通过蒸汽管路与气液分离器2的蒸汽出口连接。气液分离器2的入口通过蒸汽管路与分离室21上方设置的蒸汽出口20连接；气液分离器2的液体出口通过液体管路与分离室下方设置的液体入口连接。分离室21下方还设置有物料出口，用以将蒸发浓缩后的物料导出系统。

主轴28位于主罐体1内的部分为空心轴体，轴体内部设置有螺旋叶片29，可通过旋转抬升作用将主罐体1下方的液体抽送至罐体上方；主轴28在主罐体1下方伸出罐外，位于罐外部分为实心轴体，通过传动装置5与主轴电机7连接。在主轴28最下端设置有主轴轴承22和轴承座6，用以固定和支撑主轴28。主轴28与主罐体1下方的伸出接触部位还设置有第三轴承23和下轴封24。

主轴28位于主罐体1内部的部分由上至下分别设置有上转盘33、下转盘32、旋叶式除沫器27和泵液口25。上转盘33位于加热室18上方，形状为边缘高中心低的圆盘；下转盘32位于主罐体1中部、加热室18与分离室21分隔处，形状为水平圆盘。上转盘33、下转盘32上均设置有均匀分布的上下通孔，且上转盘33的通孔与下站盘32的通孔一一对应，其间使用螺旋绕管19连接，形成均匀分布的螺旋绕管19管束；上转盘33、下转盘32和螺旋绕管19管束可在主轴28的驱动下一起转动。上转盘33的边缘与主罐体1接触的位置设置有第一轴承和第一密封，组成上转盘密封装置16。下转盘32的边缘与主罐体1接触的位置设置有第二轴承和第二密封，组成下转盘密封装置30，从而将加热室18与分离室21分隔成两个独立的空间。旋叶式除沫器27位于分离室21内的液面上方，可跟随主轴28一起转动，用以去除多余的泡沫。泵液口25是在主轴28上加工的开口，位于主罐体1下部、分离室21下方工作液面以下的位置，用以使分离室21下方的液体进入主轴28内部并被螺旋叶片29抬升至主罐体1上方进行强制循环。

加热室18上部设置有均液板15，均液板15为多孔孔板，用以使原料分布更加均匀；分离室21内部设置有液位感应器26，用于感应分离室21下方的液位高度，并通过电路与自动控制模块连接，在自动控制模式下通过感应液位高度控制主轴电机7和压缩机电机4的启停。

主轴电机7采用变频调速电机，可根据工况要求调节电机转速。主轴电机7的转动方向必须保持固定，并根据其转动方向确定螺旋绕管19和螺旋叶片29的螺旋方向，使得转动时能够加强螺旋绕管19内的液体自上而下的流动，同时实现主轴28内螺旋叶片29自下而上的泵液。

系统还包括底座8，底座8上安装有多根立柱，立柱上还设置有多根横梁，用以支撑和固定系统中的其它装置设备并使系统形成一个整体；底座8上还设置有吊装环，用于系统的整体吊装。

系统转动工作模式启动时，首先将原料泵9与驱动蒸汽入口的阀门打开，由原料泵9缓慢送料，主轴电机7与压缩机电机4暂不启动。此时原料经流经预热器10时并无预热效果，后经原料管13、原料进口14进入主罐体1上方。原料向下流动时首先被均液板15均匀分布，流动至上转盘33并经由上其上的开孔进入螺旋绕管19管束，在螺旋绕管19内部以降膜流动的状态向下流动，并被螺旋绕管19外的蒸汽加热。原料流动至螺旋绕管19末端时，通过下转盘32上的开孔进入分离室21。进入分离室21后，物料首先滴落在旋叶式除沫器27的叶片上，并继续向下流动直至滴落至分离室21下方，在此过程中不断发生气液分离。当液位感应器26感应到分离室21下方液位上升到预设位置后，自动开启主轴电机7和压缩机电机4，并关闭驱动蒸汽入口的阀门。此时主轴28开始旋转，并带动上转盘33、螺旋绕管19管束、下转盘32和旋叶式除沫器27一起转动。螺旋绕管19的螺旋方向与转动方向一致，因此转动会增加管内液体向下流动的流速，并同时增大管内外换热介质的紊流度，能够有效增强换热效果，并减少管内外的结垢现象。同时主轴28内螺旋叶片29的螺旋方向与转动方向相反，因此可将分离室21下方的液体泵送至上转盘33上方进行强制循环流动。分离室21内产生的蒸汽则由蒸汽压缩机3抽出并机械增压增温，送至加热室18上方的蒸汽入口17用作加热热源。蒸汽换热后产生的冷凝水则由下转盘32边缘设置的冷凝水收集装置31收集并经由冷凝水管12输送至冷凝水箱11，然后进入预热器10对原料进行预热，最后进行排放。原料则经蒸发浓缩后由主罐体1下方设置的物料出口送出系统。

系统还可实现降膜蒸发工作模式，与转动工作模式不同的仅是工作时不启动主轴电机7，主轴28不旋转，主罐体1内以降膜蒸发的形式工作，适用于原料处理量较少等场合。

系统还具有清洗模式，在清洗模式下，将清水接至原料入口，系统启动原料泵9将清水送至原料进口14进行预冲洗。当液位感应器26感应到分离室21下方液位上升到预设位置后，自动开启主轴电机7和压缩机电机4，对系统进行强制循环清洗。清洗后的液体由物料出口排出系统。清洗过程中蒸汽压缩机3不启动。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种单罐内转动MVR系统，其特征是，包括主罐体，所述主罐体为立式圆柱体结构，内部包括上下设置的加热室和分离室；所述加热室上部设置有蒸汽入口；所述蒸汽入口通过蒸汽管路与蒸汽压缩机的出口连接，连接的蒸汽管路上还设置有驱动蒸汽入口；所述蒸汽压缩机的入口通过蒸汽管路与气液分离器的蒸汽出口连接；所述气液分离器的入口通过蒸汽管路与分离室上方设置的蒸汽出口连接，气液分离器的液体出口通过液体管路与分离室下方的液体入口连接；所述分离室下方还设置有物料出口，用以将干燥或浓缩后的物料导出系统。

2.如权利要求1所述的单罐内转动MVR系统，其特征是，所述主罐体的上部设置有原料进口；所述原料进口通过原料管与预热器的原料出口连接；所述预热器的原料入口通过原料管与原料泵的出口连接；所述预热器的冷凝水入口通过冷凝水管与加热室下方设置的冷凝水收集装置连接；所述预热器的冷凝水出口通过冷凝水管与冷凝水排放处连接。

3.如权利要求1所述的单罐内转动MVR系统，其特征是，所述主罐体轴心位置设置有主轴；所述主轴在罐内的部分为空心轴体，轴体内部设置有螺旋叶片，可通过旋转抬升作用将主罐体下方的液体抽送至罐体上方；所述主轴在主罐体下方伸出罐外，伸出位置设置有第三轴承和下轴封；主轴位于罐外部分为实心轴体，通过传动装置与主轴电机连接；所述主轴最下端还设置有主轴轴承和轴承座，用以固定和支撑主轴。

4.如权利要求1或3所述的单罐内转动MVR系统，其特征是，所述主轴位于主罐体内的部分由上至下分别设置有上转盘、下转盘、旋叶式除沫器和泵液口；所述上转盘位于加热室上方，形状为边缘高中心低的圆盘；所述下转盘位于主罐体中部、加热室与分离室分隔处，形状为水平圆盘；上、下转盘上均设置有均匀分布的通孔，上转盘的通孔与下转盘的通孔一一对应，其间使用螺旋绕管连接，形成均匀分布的螺旋绕管管束；所述旋叶式除沫器位于分离室液面上方，用于祛除泡沫；所述泵液口位于主罐体下部、分离室下方工作液面下方，用以使分离室下方的原料液体进入主轴内部；上转盘、下转盘、旋叶式除沫器和螺旋绕管管束可在主轴的驱动下一起转动。

5.如权利要求1或4所述的单罐内转动MVR系统，其特征是，所述上转盘的边缘与主罐体接触的位置设置有第一轴承和第一密封，组成上转盘密封装置；所述下转盘的边缘与主罐体接触的位置设置有第二轴承和第二密封，组成下转盘密封装置；所述加热室与分离室之间用下转盘和下转盘密封装置分隔。

6.如权利要求1所述的单罐内转动MVR系统，其特征是，所述加热室上部还设置有均液板，所述均液板为多孔孔板，用以使原料分布更加均匀。

7.如权利要求1所述的单罐内转动MVR系统，其特征是，所述分离室内部还设置有液位感应器；所述液位感应器用以感应分离室下方的液位高度，并通过电路与自动控制模块连接，在自动控制模式下通过感应液位高度控制主轴电机和压缩机电机的启停。

8.如权利要求1所述的单罐内转动MVR系统，其特征是，所述主轴电机为变频调速电机，可根据工况要求调节电机转速。

9.如权利要求1所述的单罐内转动MVR系统，其特征是，还包括底座，所述底座上安装有多根立柱，立柱上还设置有多根横梁，用以支撑和固定系统中的其它装置设备并使系统形成一个整体；所述底座上还设置有吊装环。

10.如权利要求1所述的单罐内转动MVR系统，其特征是，系统工作时可实现转动工作模式、降膜蒸发工作模式和清洗模式等工作模式。