CN107050899A - 离心式mvr热泵蒸发系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了离心式MVR热泵蒸发系统，包括依次连接的蒸发装置、一级立式旋风分离器、MVR热泵、压缩机和冷凝装置，压缩机通过二级卧式旋风分离装置连接在蒸发装置的中间部位；蒸发装置的顶部位置设有原液入口，原液入口顶部还连接预热器；预热器和二级卧式旋风分离装置之间还连接有温度控制装置；二级卧式旋风分离装置的底部位置、压缩机靠近出气端部位置共同连接余液收集器，余液收集器的顶部位置连接在压缩机的入口位置，余液收集器的底部位置通过回流管连接在冷凝装置上；冷凝装置通过设置在蒸发装置内的喷淋装置连接蒸发装置。本发明的MVR热泵蒸发系统蒸发效率高、同时热启动快并且便于维修以及养护。

Description

离心式MVR热泵蒸发系统

技术领域

本发明涉及MVR蒸发技术领域，特别是涉及离心式MVR热泵蒸发系统。

背景技术

随着能源消耗的增长，尤其是一次能源消费的强劲增长，全球二 氧化碳排放量的持续增加，到2030年的排放比目前将高出27%。一次 能源的消耗造成的二氧化碳排放是造成全球变暖的主要原因，为了缓 解化石能源的过渡消耗及其带来的气候问题，国际上采取了诸多措施 减少碳排放。作为世界最大能源消耗大国，我国的节能减排任务艰巨， 为了能实现减少碳排放的承诺，在“十二五”规划中，我国将节能环 保技术作为“战略新兴产业”的主要内容。

工业蒸发是一次能源的消耗大户，在化工、食品、医药、环保等 领域，溶液的浓缩、结晶都是利用工业蒸发来实现。传统的蒸发工艺 多采用多效蒸发技术，其能耗高、占地面积大。MVR技术与多效蒸发 技术相比，完全回收量二次蒸汽，摆脱了对蒸汽锅炉的依赖，并避免 了冷却塔和冷却水的消耗、能耗。由于其显著的节能特性，MVR系统 只需要注入少量能量就可维持系统运行。

CN202594905U提供了一种用于在工业废水中分别结晶分离氯化钠和氯化 钾的MVR高效节能蒸发系统，所述蒸发器包括有预热器、降膜蒸发器、降膜分 离器、强制循环蒸发器、结晶分离器、冷却反应釜、钠盐离心机、深度冷却器、 钾盐沉降罐、有机溶液储罐、钾盐离心机和离心蒸汽压缩机，该系统利用氯化 钠和氯化钾的溶解度特性，在系统中相应地设置有用于蒸发浓缩、冷却和添加 有机溶剂的设备以实现分别结晶分离氯化钠和氯化钾，且出晶量大、纯度高。

CN102743890A公开了一种改进的热力蒸汽再压缩工艺及其专用热力蒸汽 再压缩系统。改进的热力蒸汽再压缩工艺包括物料输入、外源蒸汽输入、MVR 蒸汽增压、增压后蒸汽输入、物料输出等工艺步骤；专用热力蒸汽再压缩系统 包括间隔设置的蒸发器，以及MVR压缩机；各蒸发器上部设有物料输入口，其 顶部的蒸汽输入端口连通外源蒸汽，其下部共有三路输出，分别接冷凝水泵、 物料输出泵以及气液分离器的输入端口；气液分离器共有两路输出，其气相输 出接MVR压缩机的输入端，其液相输出接物料输出泵，MVR压缩机的输出端 分别经管路与各蒸发器的补充蒸汽入口连通。

CN201320214944.X一种容积式压缩机MVR热泵蒸发系统,包括蒸发器、分离器和容积式压缩机，所述蒸发器的料液出口与分离器的入口连通，分离器的第一出口与容积式压缩机的第一入口连通，容积式压缩机的出口与蒸发器的再压缩蒸汽进口连通；所述蒸发器前端连接有预热装置，其很好地进行余热回收的冷 凝水可接近环境温度；冷凝水箱中存储的是经过部分余热回收的冷凝水；经过 板式换热器一次预热的新鲜料液若还没有达到蒸发温度，可进入到分级蒸发器 的进料列管，与再压缩蒸汽冷凝产生冷凝水继续换热，回收其部分余热。通过 冷凝水箱内和分级蒸发器底部积累的冷凝水，分级对板式换热器和分级蒸发器 进料列管中新鲜溶液进行预热，使其加热至溶液蒸发温度后，再进入分级蒸发 器的蒸发液室，进入蒸发阶段，可稳定控制溶液蒸发参数，避免了进料温度波 动带来的系统失衡。

但是，现有的MVR技术还存在着一些缺陷，由于注入的能量少。 造成了系统启动速度慢，并仍需要一次蒸汽作为预热能源，降低了其 减少一次能源消耗的优势。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种蒸发效率高、同时热启动快并且便于维修以及养护的离心式MVR热泵蒸发系统。

本发明所采用的技术方案是：离心式MVR热泵蒸发系统，包括依次连接的蒸发装置、一级立式旋风分离器、MVR热泵、压缩机和冷凝装置，其中:压缩机通过一个的二级卧式旋风分离装置连接在蒸发装置的中间部位，并且二级卧式旋风分离装置底部朝向蒸发装置的内部位置设有文丘里射流喷嘴，文丘里射流喷嘴朝向蒸发装置内部位置方向设有若干喷射小孔；

蒸发装置的顶部位置设有原液入口，原液入口顶部还连接预热器；预热器和二级卧式旋风分离装置之间还连接有温度控制装置；温度控制装置，分别通过一个预热开关阀门和旋风分离开关阀门连接预热器和二级卧式旋风分离装置；同时，预热器和二级卧式旋风分离装置、蒸发装置内均设有温度传感器；

二级卧式旋风分离装置的底部位置、压缩机靠近出气端部位置共同连接余液收集器，余液收集器的顶部位置连接在压缩机的入口位置，将余液收集器内的蒸汽循环回压缩机进行再次循环压缩，余液收集器的底部位置通过回流管连接在冷凝装置上；

冷凝装置通过设置在蒸发装置内的喷淋装置连接蒸发装置。

进一步地，二级卧式旋风分离装置包括壳体、旋风分离装置和排气部，其中排气部连接在壳体靠近蒸发装置的一端，并且排气部连接文丘里射流喷嘴。

进一步地，文丘里射流喷嘴外部还包裹有一层过滤网，过滤网和文丘里射流喷嘴外壁均分别涂有耐高温以及耐腐蚀的涂层。

进一步地，文丘里射流喷嘴整体为文丘里结构，其包括从压缩机向蒸发装置方向依次连接的喇叭形引流部和收口部和喷射部，其中喷射部包括沿其周向均匀布置的若干喷射支管，从而形成爪形喷射结构，并且若干喷射支管的端部封闭，而且每一个喷射支管上均布有若干喷射小孔。

进一步地，余液收集器靠近底部位置还连接有焚烧装置，焚烧装置的顶部位置还连接文丘里射流喷嘴的喇叭形引流部，焚烧装置的底部位置连接冷凝装置。

进一步地，冷凝装置包括从右至左由依次设置的冷凝腔、换热管路和过滤腔，换热管路为横向盘绕在冷凝腔和过滤腔之间的蛇形管，其中过滤腔还连接余液收集器的回流管获取残余冷凝液体。

进一步地，蒸发装置包括旋转式蒸发罩，以及从上往下依次设置在旋转式蒸发罩内的第一喷淋装置、第二喷淋装置、蒸发加热装置、竖直蒸发柱和蒸发底座，其中：竖直蒸发柱为囊式空气弹簧结构，其顶部位置正对第一喷淋装置，第二喷淋装置靠近竖直蒸发柱的底部位置设置，同时竖直蒸发柱与蒸发加热装置之间还设有隔热铜垫，隔热铜垫上设有若干排液孔；蒸发底座连接一级立式旋风分离器；第一喷淋装置和第二喷淋装置均连接预热器。

进一步地，蒸发装置内还设有蒸发温度传感器，蒸发温度传感器连接温度控制装置，温度控制器比较预热器和二级卧式旋风分离装置、蒸发装置内的温度，进而决定启动预热器或者二级卧式旋风分离装置。

进一步地，压缩机为容积式压缩机。

进一步地，蒸发装置的旋转式蒸发罩通过固定在蒸发底座上旋转动力源驱动，旋转动力源连接PLC控制器控制蒸发器的旋转的速度，并且该PLC控制器还连接温度控制装置，进而实现一体化控制。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的离心式MVR热泵蒸发系统，首先在蒸发装置的排汽口位置连接了一级立式旋风分离器和MVR热泵、压缩机、二级卧式旋风分离装置，进而实现对蒸汽装置的余热进行离心分离，提高其蒸汽分离效果。

其次，本发明在压缩机与蒸发装置之间设置二级卧式旋风分离装置，将回收经过的蒸汽经过文丘里射流喷嘴以离心状态喷射进入蒸发器内，提高了蒸汽进入蒸发装置的速度，进而提高了蒸发器内的原液蒸发效率。同时二级卧式旋风分离装置将蒸汽内携带的杂质或者冷凝水甩出，甩出的冷凝水以及杂质使用余液收集器收集，并且依次连接在冷凝器以及蒸发装置上，进一步的余热回收以及杂质处理，最终保证从二级卧式旋风分离装置进入蒸发装置内的离心蒸汽较为干净，不会被堵塞。而且二级卧式旋风分离装置向蒸发装置内喷射时，使用文丘里射流喷嘴，文丘里射流喷嘴朝向蒸发装置内部位置方向设有若干喷射小孔，进而提高了其喷射的均匀程度。

再次，预热器和二级卧式旋风分离装置之间还连接有温度控制装置，该温度控制装置通过设于蒸发装置内的温度传感器及时获取温度数据，温度控制装置将获取的数据进行比较，当二级卧式旋风分离装置内的蒸汽温度高于预热器内的温度与蒸发装置内的蒸汽温度时，则自动关闭预热开关阀门停止预热器加温，当预热器内的蒸汽温度；二级卧式旋风分离装置内的蒸汽温度等于或者低于预热器内的温度与蒸发装置内的蒸汽温度时，自动启动预热器进行加热，提高蒸发系统的热启动效率，同时合理地节省能源。

最后，冷凝装置通过设于蒸发装置内的喷淋装置将冷凝器循环至蒸发装置重复利用，节省能源，同时有利于蒸发。

综上所述，本发明的离心式MVR热泵蒸发系统，蒸发效率高、节约能源、自动化程度高，同时热启动快，并且便于维修以及养护。

附图说明

图1为离心式MVR热泵蒸发系统的一个实施例的结构图；

图2为图1的实施例的蒸汽循环结构原理图；

图3为图1的实施例的蒸发装置与文丘里射流喷嘴以及二级卧式旋风分离装置和压缩机的连接关系图；

图4为图1的实施例的蒸发装置的结构图；

图5为文丘里射流喷嘴的喷爪的主视图；

其中：1-蒸发装置，101-旋转式蒸发罩，102-第一喷淋装置，103-第二喷淋装置，104-蒸发加热装置，105-竖直蒸发柱，106-蒸发底座，107-隔热铜垫；2- MVR热泵，3-压缩机，4-冷凝装置，41-冷凝腔，42-换热管路，43-过滤腔；5-二级卧式旋风分离装置，51-旋风分离开关阀门，52-壳体，53-旋风分离装置，54-排气部；6-原液入口，7-预热器，8-一级立式旋风分离器，9-文丘里射流喷嘴，91-喷射小孔，92-喇叭形引流部，93-收口部，94-喷射部，941-喷射支管；10-温度控制装置，11-余液收集器，12-回流管，13-焚烧装置，14-喷淋装置，15-蒸发温度传感器，16-温度传感器，17-PLC控制器。

具体实施方式

为了加深对本发明的理解，下面结合附图和实施例对本发明进一步说明，该实施例仅用于解释本发明，并不对本发明的保护范围构成限定。

如图1和图2所示，离心式MVR热泵蒸发系统，包括依次连接的蒸发装置1、一级立式旋风分离器8、MVR热泵2、压缩机3和冷凝装置4，其中:压缩机3通过一个的二级卧式旋风分离装置5连接在蒸发装置1的中间部位，并且二级卧式旋风分离装置5底部朝向蒸发装置1的内部位置设有文丘里射流喷嘴9，如图5所示，文丘里射流喷嘴9朝向蒸发装置1内部位置方向设有若干喷射小孔91；蒸发装置1的顶部位置设有原液入口6，原液入口6顶部还连接预热器7；预热器7和二级卧式旋风分离装置5之间还连接有温度控制装置10；温度控制装置10，分别通过一个预热开关阀门71和旋风分离开关阀门51连接预热器7和二级卧式旋风分离装置5；同时，预热器7和二级卧式旋风分离装置5、蒸发装置内均设有温度传感器16； 二级卧式旋风分离装置5的底部位置、压缩机3靠近出气端部位置共同连接余液收集器11，余液收集器11的顶部位置连接在压缩机3的入口位置，将余液收集器11内的蒸汽循环回压缩机进行再次循环压缩，余液收集器11的底部位置通过回流管12连接在冷凝装置4上；冷凝装置4通过设置在蒸发装置1内的喷淋装置14连接蒸发装置1。

详见图2，一般来说，在蒸发系统工作时，预热开关阀门71连接在预热器7的电源启动电路上，进而控制预热器7的启动状态，旋风分离开关阀门51连接在二级卧式旋风分离装置5的电源启动电路上，进而控制二级卧式旋风分离装置5的工作状态。

如图1和图3中均可以看出，二级卧式旋风分离装置5包括壳体52、旋风分离装置53和排气部54，其中排气部54连接在壳体52靠近蒸发装置1的一端，并且排气部54连接文丘里射流喷嘴9，进而实现向蒸发装置内进行高速的离心供气，将二次蒸汽快速高效地输入至蒸发装置内。文丘里射流喷嘴9外部还包裹有一层过滤网，过滤网和文丘里射流喷嘴9外壁均分别涂有耐高温以及耐腐蚀的涂层，从而提高其使用寿命，并且过滤掉蒸汽管内的杂物。

如图3和图4所示，文丘里射流喷嘴9整体为文丘里结构，其包括从压缩机3向蒸发装置方向依次连接的喇叭形引流部92和收口部93和喷射部94，如图5所示，其中喷射部94包括沿其周向均匀布置的若干喷射支管941，从而形成爪形喷射结构，并且若干喷射支管941的端部封闭，而且每一个喷射支管941上均布有若干喷射小孔91，最终实现在喷射支管的分支上对蒸发装置内进行喷蒸汽，提高了蒸汽进入蒸发装置的均匀性以及多向性，以前通常依赖在蒸发装置内部设置导流结构将蒸汽导流，而本结构的使用可以直接替代蒸发装置内的导流装置，精简了蒸发系统的结构，成本更低。

从图2和图3中可以看出，余液收集器11靠近底部位置还连接有焚烧装置13，焚烧装置13的顶部位置还连接文丘里射流喷嘴9的喇叭形引流部92，焚烧装置13的底部位置连接冷凝装置4，该焚烧装置13焚烧余液收集器内的残渣，同时加热蒸汽，加热后的蒸汽经过冷凝装置回收余热，送回蒸发装置继续循环，进一提高了蒸发系统的热量使用效率，降低成本。此外，该焚烧装置的使用，清理了流经冷凝装置的残渣，避免系统堵塞，降低了维护以及清污垢的时间。

从图1中还可以看出，冷凝装置4包括从右至左由依次设置的冷凝腔41、换热管路42和过滤腔43，换热管路42为横向盘绕在冷凝腔41和过滤腔43之间的蛇形管，从而充分地冷凝经过其的蒸汽，并且获取蒸汽冷凝放出的热量，其中过滤腔43还连接余液收集器11的回流管12获取残余冷凝液体。

在上述实施例中，蒸发装置1包括旋转式蒸发罩101，以及从上往下依次设置在旋转式蒸发罩101内的第一喷淋装置102、第二喷淋装置103、蒸发加热装置104、竖直蒸发柱105和蒸发底座106，实现蒸发装置整体旋转，并且双层喷淋，提高蒸发的效率，其中：竖直蒸发柱105为囊式空气弹簧结构，其顶部位置正对第一喷淋装置102，囊式空气弹簧结构的竖直蒸发柱在第一喷淋装置102的喷淋压力下，会产生一定的往复运动，进而提高蒸发面积；第二喷淋装置103靠近竖直蒸发柱105的底部位置设置，同时竖直蒸发柱105与蒸发加热装置104之间还设有隔热铜垫107，隔热铜垫107上设有若干排液孔；该结构的配置，使得蒸发装置的竖直蒸发柱从上至下均由较高的蒸发效率，提高了蒸发系统的整体蒸发效率。蒸发底座106连接一级立式旋风分离器8；第一喷淋装置102和第二喷淋装置103均连接预热器7获取蒸发原液。

在上述实施例中，蒸发装置1内靠近竖直蒸发柱105中间位置处还设有蒸发温度传感器15，蒸发温度传感器15连接温度控制装置10，温度控制器10比较预热器7和二级卧式旋风分离装置5、蒸发装置1内的温度，进而决定启动预热器或者二级卧式旋风分离装置5。需要特别说明的是，本处所说的蒸发温度传感器15用于监测蒸发装置中间位置的温度以及蒸发情况，用于监测。而温度传感器16用于判定预热器预热的温度与二级旋风分离器内的温度比较，用于自动启动或者停止预热器的工作状态。

在上述实施例中，压缩机3为容积式压缩机，可以更好地为二级卧式旋风分离器提供更好的压力，并且安装方便。

在上述实施例中，如图1和图4所示，蒸发装置1的旋转式蒸发罩101通过固定在蒸发底座106上旋转动力源驱动，旋转动力源连接PLC控制器17控制蒸发器的旋转的速度，并且该PLC控制器17还连接温度控制装置10，进而实现一体化控制。

综合地说，本发明的离心式MVR热泵蒸发系统，蒸发效率高、节约能源、自动化程度高，同时热启动快，并且便于维修以及养护。

本发明的实施例公布的是较佳的实施例，但并不局限于此，本领域的普通技术人员，极易根据上述实施例，领会本发明的精神，并做出不同的引申和变化，但只要不脱离本发明的精神，都在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.离心式MVR热泵蒸发系统，其特征在于：包括依次连接的蒸发装置（1）、一级立式旋风分离器（8）、MVR热泵（2）、压缩机（3）和冷凝装置（4），其中:压缩机（3）通过一个的二级卧式旋风分离装置（5）连接在蒸发装置（1）的中间部位，并且二级卧式旋风分离装置（5）底部朝向蒸发装置（1）的内部位置设有文丘里射流喷嘴（9），文丘里射流喷嘴（9）朝向蒸发装置（1）内部位置方向设有若干喷射小孔（91）；

蒸发装置（1）的顶部位置设有原液入口（6），原液入口（6）顶部还连接预热器（7）；预热器（7）和二级卧式旋风分离装置（5）之间还连接有温度控制装置（10）；温度控制装置（10），分别通过一个预热开关阀门（71）和旋风分离开关阀门（51）连接预热器（7）和二级卧式旋风分离装置（5）；同时，预热器（7）和二级卧式旋风分离装置（5）、蒸发装置内均设有温度传感器（16）；

二级卧式旋风分离装置（5）的底部位置、压缩机（3）靠近出气端部位置共同连接余液收集器（11），所述余液收集器（11）的顶部位置连接在压缩机（3）的入口位置，将余液收集器（11）内的蒸汽循环回压缩机进行再次循环压缩，余液收集器（11）的底部位置通过回流管（12）连接在冷凝装置（4）上；

冷凝装置（4）通过设置在蒸发装置（1）内的喷淋装置（14）连接蒸发装置（1）。

2.根据权利要求1所述的离心式MVR热泵蒸发系统，其特征在于：二级卧式旋风分离装置（5）包括壳体（52）、旋风分离装置（53）和排气部（54），其中排气部（54）连接在壳体（52）靠近蒸发装置(1)的一端，并且排气部（54）连接文丘里射流喷嘴（9），进而实现排气。

3.根据权利要求1或2所述的离心式MVR热泵蒸发系统，其特征在于：文丘里射流喷嘴（9）外部还包裹有一层过滤网，过滤网和文丘里射流喷嘴（9）外壁均分别涂有耐高温以及耐腐蚀的涂层。

4.根据权利要求3所述的离心式MVR热泵蒸发系统，其特征在于：文丘里射流喷嘴（9）整体为文丘里结构，其包括从压缩机（3）向蒸发装置方向依次连接的喇叭形引流部（92）和收口部（93）和喷射部（94），其中喷射部（94）包括沿其周向均匀布置的若干喷射支管（941），从而形成爪形喷射结构，并且若干喷射支管（941）的端部封闭，而且每一个喷射支管（941）上均布有若干喷射小孔（91）。

5.根据权利要求4所述的离心式MVR热泵蒸发系统，其特征在于：余液收集器（11）靠近底部位置还连接有焚烧装置（13），所述焚烧装置（13）的顶部位置还连接文丘里射流喷嘴（9）的喇叭形引流部（92），所述焚烧装置（13）的底部位置连接冷凝装置（4）。

6.根据权利要求1或2所述的离心式MVR热泵蒸发系统，其特征在于：冷凝装置（4）包括从右至左由依次设置的冷凝腔（41）、换热管路（42）和过滤腔（43），换热管路（42）为横向盘绕在冷凝腔（41）和过滤腔（43）之间的蛇形管，其中过滤腔（43）还连接余液收集器（11）的回流管（12）获取残余冷凝液体。

7.根据权利要求1所述的离心式MVR热泵蒸发系统，其特征在于：蒸发装置（1）包括旋转式蒸发罩（101），以及从上往下依次设置在旋转式蒸发罩（101）内的第一喷淋装置（102）、第二喷淋装置（103）、蒸发加热装置（104）、竖直蒸发柱（105）和蒸发底座（106），其中：

竖直蒸发柱（105）为囊式空气弹簧结构，其顶部位置正对第一喷淋装置（102），第二喷淋装置（103）靠近竖直蒸发柱（105）的底部位置设置，同时竖直蒸发柱（105）与蒸发加热装置（104）之间还设有隔热铜垫（107），隔热铜垫（107）上设有若干排液孔；

蒸发底座（106）连接一级立式旋风分离器（8）；

第一喷淋装置（102）和第二喷淋装置（103）均连接预热器（7）。

8.根据权利要求7所述的离心式MVR热泵蒸发系统，其特征在于：蒸发装置（1）内还设有蒸发温度传感器（15），所述蒸发温度传感器（15）连接温度控制装置（10），温度控制器（10）比较预热器（7）和二级卧式旋风分离装置（5）、蒸发装置（1）内的温度，进而决定启动预热器或者二级卧式旋风分离装置（5）。

9.根据权利要求1或2或7或8所述的离心式MVR热泵蒸发系统，其特征在于：压缩机（3）为容积式压缩机。

10.根据权利要求8所述的离心式MVR热泵蒸发系统，其特征在于：蒸发装置（1）的旋转式蒸发罩（101）通过固定在蒸发底座（106）上旋转动力源驱动，旋转动力源连接PLC控制器（17）控制蒸发器的旋转的速度，并且该PLC控制器（17）还连接温度控制装置（10），进而实现一体化控制。