CN106492491A - 一种驱动热源潜热间接循环利用型多级蒸发浓缩装置 - Google Patents

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崔四齐
杨凤叶
王聪民
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Abstract

本发明提出一种驱动热源潜热间接循环利用型多级蒸发浓缩装置,解决目前锅炉蒸汽用于浓缩后的余热回收问题。本发明包括蒸汽凝结潜热回收热泵系统以及多级蒸发浓缩系统,蒸汽凝结潜热回收热泵系统包括热提升用压缩机、冷凝器、节流装置和蒸发器,多级蒸发浓缩系统包括多级蒸发浓缩装置和末端蒸汽冷凝器。本发明通过蒸汽潜热间接回收热泵系统回收浓缩冷却水余热,可显著节能,提高系统的供热能力和供热效率。回收的热量用于加热水箱的水并进入锅炉,比锅炉直接加热水箱的水要节能。经对本发明初步实验研究所得数据,本发明不仅可以较好地解决锅炉蒸发浓缩冷却水余热浪费、回收困难和锅炉煤炭污染等问题,而且装置运行可靠,浓缩流体效果显著。

Description

一种驱动热源潜热间接循环利用型多级蒸发浓缩装置
技术领域
[0001] 本发明涉及一种蒸汽余热回收型装置,具体说是涉及一种驱动热源潜热间接循环利用型多级蒸发浓缩装置。
背景技术
[0002]随着工业浓缩技术发展,传统的利用锅炉蒸汽浓缩流体技术,消耗大量的煤炭,造成环境污染;而且,用于浓缩的蒸汽余热具有大量的潜热。然而,浓缩后的蒸汽的温度不高,回收困难,直接排放又浪费了大量能源。
发明内容
[0003] 本发明提出一种驱动热源潜热间接循环利用型多级蒸发浓缩装置,以解决目前锅炉蒸汽用于浓缩后的余热回收问题。
[0004] 本发明的技术方案是这样实现的:一种驱动热源潜热间接循环利用型多级蒸发浓缩装置,包括蒸汽凝结潜热回收热栗系统以及多级蒸发浓缩系统,蒸汽凝结潜热回收热栗系统包括热提升用压缩机、冷凝器、节流装置和蒸发器,多级蒸发浓缩系统包括多级蒸发浓缩装置和末端蒸汽冷凝器;所述热提升用压缩机出口经相应的连接管路与冷凝器的第二入口连接,冷凝器的第二出口与节流装置的入口连接,节流装置的出口与蒸发器的第一入口连接,蒸发器的第一出口与热提升用压缩机的吸入口相连;所述的多级蒸发浓缩装置的第一入口与锅炉蒸汽出口相连,多级蒸发浓缩装置的第一出口与末端蒸汽冷凝器第一入口相连;所述多级蒸发浓缩装置的首端换热器的第二入口接进料口,多级蒸发浓缩装置的末端换热器的第二出口接出料口,多级蒸发浓缩装置的各换热器依次连接;所述末端蒸汽冷凝器出口与蒸发器第二入口相连,末端蒸汽冷凝器第二入口与蒸发器第二出口相连。
[0005] 初级蒸发浓缩器包括初级蒸发浓缩器用换热器和初级蒸发浓缩器用真空装置,中间一级蒸发浓缩器包括中间一级蒸发浓缩器用换热器和中间一级蒸发浓缩器用真空装置,中间二级蒸发浓缩器包括中间二级蒸发浓缩器用换热器和中间二级蒸发浓缩器用真空装置;所述的初级蒸发浓缩器用换热器的第一入口与锅炉蒸汽出口相连,初级蒸发浓缩器用换热器的第一出口与初级蒸发浓缩器用真空装置入口相连,初级蒸发浓缩器用真空装置出口与中间一级蒸发浓缩器用换热器第一入口连通,中间一级蒸发浓缩器用换热器第一出口与中间一级蒸发浓缩器用真空装置入口连通,中间一级蒸发浓缩器用真空装置出口与中间二级蒸发浓缩器用换热器第一入口连通,中间二级蒸发浓缩器用换热器第一出口与中间二级蒸发浓缩器用真空装置入口连通,中间二级蒸发浓缩器用真空装置出口与末端蒸汽冷凝器第一入口连通;所述初级蒸发浓缩器用换热器第二入口接进料口,初级蒸发浓缩器用换热器第二出口与中间一级蒸发浓缩器用换热器第二入口连通、中间一级蒸发浓缩器用换热器的第二出口与中间二级蒸发浓缩器用换热器的第二入口连通,中间二级蒸发浓缩器用换热器的第二出口接出料口。
[0006] 所述的热提升用压缩机为活塞式、涡旋式、三角转子式压缩机中的任意一种,热提升用压缩机与直流电机封闭在同一密闭壳体内。
[0007] 所述的蒸发器和冷凝器为板式、层叠式或平行流式换热器中的任意一种结构形式;所述末端蒸汽冷凝器为直接喷淋式换热器;所述的初级蒸发浓缩器用换热器、中间一级蒸发浓缩器用换热器、中间二级蒸发浓缩器用换热器为直接接触式换热器。
[0008] 所述的节流装置为电子膨胀阀、热力膨胀阀、毛细管或节流短管中的任意一种节流降压装置。
[0009] —种驱动热源潜热间接循环利用型多级蒸发浓缩装置的浓缩方法,一路制冷剂经热提升用压缩机排气口排出依次经过冷凝器、节流装置、蒸发器后,被热提升用压缩机从吸气口吸入;另一路来自锅炉的水蒸汽通过多级蒸发浓缩装置在各个蒸发浓缩用换热器中蒸发换热,并进入相应真空装置降压降温水汽分离后,中低温蒸汽进入末端蒸汽冷凝器与冷却水换热,循环的冷却水余热潜热被热栗回收系统蒸发器回收利用,回收的热量用于加热来自水箱的水,生成的高温水直接进入锅炉,锅炉产生蒸汽后又进入多级蒸发浓缩装置;还有一路浓缩流体通过进料口进入多级蒸发浓缩装置,浓缩流体在多级蒸发浓缩装置的换热器浓缩成所需浓度流体后流出出料口。
[0010] 本发明中所述蒸汽潜热间接循环利用系统目的在于可回收利用锅炉蒸汽浓缩后中低温蒸汽余热,用于锅炉辅助浓缩流体或供热回收利用。其原理为:通过高温热栗蒸发器和末端蒸汽冷凝器收集蒸汽潜热,并间接对冷凝蒸汽的的循环水热量进行回收利用。当运行余热回收模式时,通过水箱的水送入到蒸汽凝结潜热回收热栗系统中的冷凝器加热并进入锅炉生成蒸汽。
[0011] 本发明的有益效果如下:
本发明提供的一种驱动热源潜热间接循环利用型多级蒸发浓缩装置。通过蒸汽潜热间接回收热栗系统回收浓缩冷却水余热,潜热间接循环利用系统可显著节能,提高系统的供热能力和供热效率。回收的热量用于加热水箱的水并进入锅炉,比锅炉直接加热水箱的水要节能。经对本发明初步实验研究所得数据,本发明不仅可以较好地解决锅炉蒸发浓缩冷却水余热浪费、回收困难和锅炉煤炭污染等问题,而且装置运行可靠,浓缩流体效果显著。本发明对浓缩流体的普及与应用具有重要意义,为驱动热源潜热间接循环利用型多级蒸发浓缩技术提供了技术支持。
附图说明
[0012] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0013]图1为本发明结构原理图。
[0014]图2为本发明工作模式流程图。
[0015]图中:I是热提升用压缩机、2是冷凝器、3是节流装置、4是蒸发器、5-1是初级蒸发浓缩器用换热器、5-2是初级蒸发浓缩器用真空装置、6-1是中间一级蒸发浓缩器用换热器、7-1是中间二级蒸发浓缩器用换热器、6-2是中间一级蒸发浓缩器用真空装置、7-2是中间二级蒸发浓缩器用真空装置、8是末端蒸汽冷凝器、9是水箱、9-1是第一栗、9-2是第二栗、9-3 是第二栗、9-4是第四栗、10是锅炉。
具体实施方式
[0016]下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
[0017]如图1所示,本发提供一种驱动热源潜热间接循环利用型多级蒸发浓缩装置,包括蒸汽凝结潜热回收热栗系统以及多级蒸发浓缩系统,蒸汽凝结潜热回收热栗系统包括热提升用压缩机1、冷凝器2、节流装置3和蒸发器4,多级蒸发浓缩系统包括多级蒸发浓缩装置和末端蒸汽冷凝器8;所述热提升用压缩机I出口经相应的连接管路与冷凝器2的第二入口连接,冷凝器2的第二出口与节流装置3的入口连接,节流装置3的出口与蒸发器4的第一入口连接,蒸发器4的第一出口与热提升用压缩机I的吸入口相连;所述的多级蒸发浓缩装置的第一入口和第一出口分别与锅炉蒸汽出口和末端蒸汽冷凝器8第一入口相连;所述的多级蒸发浓缩装置的第一入口与锅炉蒸汽出口相连,多级蒸发浓缩装置的第一出口与末端蒸汽冷凝器8第一入口相连;所述多级蒸发浓缩装置的首端换热器的第二入口接进料口,多级蒸发浓缩装置的末端换热器的第二出口接出料口,多级蒸发浓缩装置的各换热器依次连接;所述末端蒸汽冷凝器8出口与蒸发器4第二入口相连,末端蒸汽冷凝器8第二入口与蒸发器4第二出口相连。
[0018] 所述的多级蒸发浓缩装置包括初级蒸发浓缩器、中间一级蒸发浓缩器和中间二级蒸发浓缩器;初级蒸发浓缩器包括初级蒸发浓缩器用换热器5-1和初级蒸发浓缩器用真空装置5-2,中间一级蒸发浓缩器包括中间一级蒸发浓缩器用换热器6-1和中间一级蒸发浓缩器用真空装置6-2,中间二级蒸发浓缩器包括中间二级蒸发浓缩器用换热器7-1和中间二级蒸发浓缩器用真空装置7-2;所述的初级蒸发浓缩器用换热器5-1的第一入口与锅炉蒸汽出口相连,初级蒸发浓缩器用换热器5-1的第一出口与初级蒸发浓缩器用真空装置5-2入口相连,初级蒸发浓缩器用真空装置5-2出口与中间一级蒸发浓缩器用换热器6-1第一入口连通,中间一级蒸发浓缩器用换热器6-1第一出口与中间一级蒸发浓缩器用真空装置6-2入口连通,中间一级蒸发浓缩器用真空装置6-2出口与中间二级蒸发浓缩器用换热器7-1第一入口连通,中间二级蒸发浓缩器用换热器7-1第一出口与中间二级蒸发浓缩器用真空装置7-2入口连通,中间二级蒸发浓缩器用真空装置7-2出口与末端蒸汽冷凝器8第一入口连通;所述初级蒸发浓缩器用换热器5-1第二入口接进料口,初级蒸发浓缩器用换热器5-1第二出口与中间一级蒸发浓缩器用换热器6-1第二入口连通、中间一级蒸发浓缩器用换热器6-1的第二出口与中间二级蒸发浓缩器用换热器7-1的第二入口连通,中间二级蒸发浓缩器用换热器7-1的第二出口接出料口。
[0019] 所述的热提升用压缩机I为活塞式、涡旋式、三角转子式压缩机中的任意一种,热提升用压缩机I与直流电机封闭在同一密闭壳体内。
[0020] 所述的蒸发器4和冷凝器2为板式、层叠式或平行流式换热器中的任意一种结构形式;所述末端蒸汽冷凝器8为直接喷淋式换热器;所述的初级蒸发浓缩器用换热器5-1、中间一级蒸发浓缩器用换热器6-1、中间二级蒸发浓缩器用换热器7-1为直接接触式换热器。
[0021] —种驱动热源潜热间接循环利用型多级蒸发浓缩装置的浓缩方法,一路制冷剂经热提升用压缩机I排气口排出依次经过冷凝器2、节流装置3、蒸发器4后,被热提升用压缩机I从吸气口吸入;另一路来自锅炉的水蒸汽通过多级蒸发浓缩装置在各个蒸发浓缩用换热器中蒸发换热,并进入相应真空装置降压降温水汽分离后,中低温蒸汽进入末端蒸汽冷凝器8与冷却水换热,循环的冷却水余热潜热被热栗回收系统蒸发器4回收利用,回收的热量用于加热来自水箱9的水,生成的高温水直接进入锅炉10,锅炉10产生蒸汽后又进入多级蒸发浓缩装置;还有一路浓缩流体通过进料口进入多级蒸发浓缩装置,浓缩流体在多级蒸发浓缩装置的换热器浓缩成所需浓度流体后流出出料口。
[0022] 本发明的原理如下:来自水箱9的纯净水经热栗系统的冷凝器2吸收制冷剂相变潜热预热升温,然后进入锅炉10再次吸热升温,变为高温的锅炉生蒸汽,然后进入初级蒸发浓缩器用换热器5-1与需要浓缩的原料液进行混合,放出热量,同时吸收原料液初次蒸发的蒸汽变为二次蒸汽,然后再经过初级蒸发浓缩器用真空装置5-2进入中间一级蒸发浓缩器用换热器6-1,与来自初级蒸发浓缩器用换热器5-1的原料液进行二次混合,放出热量并同时吸收原料液二次蒸发的蒸汽变为三次蒸汽,然后再经过中间一级蒸发浓缩器用真空装置6-2进入中间二级蒸发浓缩器用换热器7-1,与来自中间一级蒸发浓缩器用换热器6-1的原料液进行三次混合,放出热量并同时吸收原料液三次蒸发的蒸汽变为四次蒸汽,最后经中间二级蒸发浓缩器用真空装置7-2进入末端蒸汽冷凝器8,与来自于热栗系统蒸发器的冷冻水混合放出热量,变为液态凝结水,一部分凝结水直接回到水箱9,一部分凝结水再进入热栗系统蒸发器4放出热量加热制冷剂,变为低温的冷冻水,经水栗进入末端蒸汽冷凝器8开始下一循环。来自于物料间的原料液经初级蒸发浓缩器用换热器5-1上端喷入,然后与来自锅炉10的锅炉生蒸汽混合吸收热量,进行初次蒸发浓缩,然后落在初级蒸发浓缩器用换热器
5-1的底部,经原料液栗进入中间一级蒸发浓缩器用换热器6-1进行二次蒸发浓缩,重复上述过程,经过多级蒸发浓缩器浓缩后,最后由原料液栗送入产品间。来自于热提升用压缩机I排出的高温高压过热制冷剂,进入冷凝器2放出热量用于加热来自水箱9的纯净水,然后变为饱和或过冷的液态高压制冷剂,经节流装置节流3降压后变为低温低压的气液两相制冷剂,进入蒸发器4内蒸发吸收来自于末端蒸汽冷凝器的液态凝结水热量,变为过热的气态制冷剂,最后进入热提升用压缩机I的吸气口开始下一循环过程。
[0023] 本发明的工作模式如下:
如图2所示,将热提升用压缩机I出口与冷凝器2第二入口连通,冷凝器2第二出口与节流装置3入口连通,节流装置3出口与蒸发器4第一入口连通,蒸发器4第一出口进入热提升用压缩机I吸气口 ;将初级蒸发浓缩器用真空装置5-2出口与中间一级蒸发浓缩器用换热器
6-1第一入口连通,中间一级蒸发浓缩器用换热器6-1第一出口与中间一级蒸发浓缩器用真空装置6-2入口连通,中间一级蒸发浓缩器用真空装置6-2出口与中间二级蒸发浓缩器用换热器7-1第一入口连通,中间二级蒸发浓缩器用换热器7-1第一出口与中间二级蒸发浓缩器用真空装置7-2入口连通,中间二级蒸发浓缩器用真空装置7-2出口与末端蒸汽冷凝器8第一入口连通。
[0024] —路制冷剂经热提升用压缩机I排气口排出依次经过冷凝器2、节流装置3、蒸发器4后,被热提升用压缩机I从吸气口吸入;另一路来自锅炉的水蒸汽依次通过初级蒸发浓缩器、中间一级蒸发浓缩器和中间二级蒸发浓缩器在各个蒸发浓缩用换热器中蒸发换热,并进入相应真空装置降压降温水汽分离后,中低温蒸汽进入末端蒸汽冷凝器8通过第四栗9-4与冷却水换热,循环的冷却水余热潜热被热栗回收系统蒸发器4回收利用,回收的热量用于加热来自水箱9的水,生成的高温水直接进入锅炉10,锅炉10产生蒸汽后又进入初级蒸发浓缩器用换热器5-1的第一入口;还有一路浓缩流体依次经初级蒸发浓缩用换热器5-1第二入口与第二出口,从初级蒸发浓缩用换热器5-1第二出口通过第一栗9-1经过中间一级蒸发浓缩器用换热器6-1的第二入口与第二出口,从中间一级蒸发浓缩器用换热器6-1的第二出口通过第二栗9-2经过中间二级蒸发浓缩器用换热器7-1的第二入口与第二出口,浓缩流体浓缩成所需浓度流体后通过第三栗9-3流出出料口。
[0025]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,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 (5)

1.一种驱动热源潜热间接循环利用型多级蒸发浓缩装置,其特征在于:包括蒸汽凝结潜热回收热栗系统以及多级蒸发浓缩系统,蒸汽凝结潜热回收热栗系统包括热提升用压缩机(I)、冷凝器(2)、节流装置(3)和蒸发器(4),多级蒸发浓缩系统包括多级蒸发浓缩装置和末端蒸汽冷凝器(8);所述热提升用压缩机(I)出口经相应的连接管路与冷凝器(2)的第二入口连接,冷凝器(2)的第二出口与节流装置(3)的入口连接,节流装置(3)的出口与蒸发器(4)的第一入口连接,蒸发器(4)的第一出口与热提升用压缩机(I)的吸入口相连;所述的多级蒸发浓缩装置的第一入口与锅炉蒸汽出口相连,多级蒸发浓缩装置的第一出口与末端蒸汽冷凝器(8)第一入口相连;所述多级蒸发浓缩装置的首端换热器的第二入口接进料口,多级蒸发浓缩装置的末端换热器的第二出口接出料口,多级蒸发浓缩装置的各换热器依次连接;所述末端蒸汽冷凝器(8)出口与蒸发器(4)第二入口相连,末端蒸汽冷凝器(8)第二入口与蒸发器(4)第二出口相连。
2.根据权利要求1所述的驱动热源潜热间接循环利用型多级蒸发浓缩装置,其特征在于:所述的多级蒸发浓缩装置包括初级蒸发浓缩器、中间一级蒸发浓缩器和中间二级蒸发浓缩器;初级蒸发浓缩器包括初级蒸发浓缩器用换热器(5-1)和初级蒸发浓缩器用真空装置(5-2),中间一级蒸发浓缩器包括中间一级蒸发浓缩器用换热器(6-1)和中间一级蒸发浓缩器用真空装置(6-2),中间二级蒸发浓缩器包括中间二级蒸发浓缩器用换热器(7-1)和中间二级蒸发浓缩器用真空装置(7-2);所述的初级蒸发浓缩器用换热器(5-1)的第一入口与锅炉蒸汽出口相连,初级蒸发浓缩器用换热器(5-1)的第一出口与初级蒸发浓缩器用真空装置(5-2)入口相连,初级蒸发浓缩器用真空装置(5-2)出口与中间一级蒸发浓缩器用换热器(6-1)第一入口连通,中间一级蒸发浓缩器用换热器(6-1)第一出口与中间一级蒸发浓缩器用真空装置(6-2)入口连通,中间一级蒸发浓缩器用真空装置(6-2)出口与中间二级蒸发浓缩器用换热器(7-1)第一入口连通,中间二级蒸发浓缩器用换热器(7-1)第一出口与中间二级蒸发浓缩器用真空装置(7-2)入口连通,中间二级蒸发浓缩器用真空装置(7-2)出口与末端蒸汽冷凝器(8)第一入口连通;所述初级蒸发浓缩器用换热器(5-1)第二入口接进料口,初级蒸发浓缩器用换热器(5-1)第二出口与中间一级蒸发浓缩器用换热器(6-1)第二入口连通、中间一级蒸发浓缩器用换热器(6-1)的第二出口与中间二级蒸发浓缩器用换热器(7-1)的第二入口连通,中间二级蒸发浓缩器用换热器(7-1)的第二出口接出料口。
3.根据权利要求1所述的驱动热源潜热间接循环利用型多级蒸发浓缩装置,其特征在于:所述的热提升用压缩机(I)为活塞式、涡旋式、三角转子式压缩机中的任意一种,热提升用压缩机(I)与直流电机封闭在同一密闭壳体内。
4.根据权利要求2所述的一种驱动热源潜热间接循环利用型多级蒸发浓缩装置,其特征在于:所述的蒸发器(4)和冷凝器(2)为板式、层叠式或平行流式换热器中的任意一种结构形式;所述末端蒸汽冷凝器(8)为直接喷淋式换热器;所述的初级蒸发浓缩器用换热器(5-1)、中间一级蒸发浓缩器用换热器(6-1)、中间二级蒸发浓缩器用换热器(7-1)为直接接触式换热器。
5.—种采用权利要求1-4中任一驱动热源潜热间接循环利用型多级蒸发浓缩装置的浓缩方法,其特征在于:一路制冷剂经热提升用压缩机(I)排气口排出依次经过冷凝器(2)、节流装置(3)、蒸发器(4)后,被热提升用压缩机(I)从吸气口吸入;另一路来自锅炉的水蒸汽通过多级蒸发浓缩装置在各个蒸发浓缩用换热器中蒸发换热,并进入相应真空装置降压降温水汽分离后,中低温蒸汽进入末端蒸汽冷凝器(8)与冷却水换热,循环的冷却水余热潜热被热栗回收系统蒸发器(4)回收利用,回收的热量用于加热来自水箱(9)的水,生成的高温水直接进入锅炉(10),锅炉(10)产生蒸汽后又进入多级蒸发浓缩装置;还有一路浓缩流体通过进料口进入多级蒸发浓缩装置,浓缩流体在多级蒸发浓缩装置的换热器浓缩成所需浓度流体后流出出料口。
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