CN109529386A - 一种mvr蒸发装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及蒸馏技术领域的一种MVR蒸发装置，蒸发器内部设置若干条换热管，所有换热管的左右端分别通向蒸发器的左右端部，蒸发器外壳与换热管外圆周之间形成封闭壳程，在换热管上方壳程内设有布料管，有一循环管从蒸发器外部穿过壳程上部进料阀连接布料管，循环管另一端通过循环泵连接壳程下部；蒸汽压缩机蒸汽入口连接壳程上部，蒸汽压缩机蒸汽出口连接蒸发器右端部，蒸发器左端部连接冷凝水泵和真空泵；在壳程与真空泵进气管之间，设有由回汽阀控制的回汽管路，节能效果显著；在同一蒸发器中，蒸发发生在壳程内，冷凝发生在换热管中，蒸发需要的热量由蒸发器外部的蒸汽压缩机在压缩蒸汽中产生，结构简单，能耗低，运行可靠。

Description

一种MVR蒸发装置

技术领域

本发明涉及蒸馏技术及设备制造领域，具体是一种MVR蒸发装置。

背景技术

传统方法生产蒸馏水，不管是使用煤、燃气、燃油加热，或者是使用电加热，能耗都很大，除了对水加热的效率不高之外，另一原因是蒸汽冷却成蒸馏水时放出的热量没有回收再利用。

为了将蒸汽冷却时放出的热量进行再利用，提高加热效率，人们提出了MVR（mechanical vapor recompression的简称，中文：蒸汽机械再压缩技术）技术，它是重新利用它自身产生的二次蒸汽的能量，将低品位的蒸汽经压缩机的机械做功提升为高品位的蒸汽热源。如此循环向蒸发系统提供热能，从而减少对外界能源的需求的一项节能技术。

MVR蒸发技术是一种较为节能的蒸发技术，它通常由蒸发器、汽液分离器和蒸汽压缩机三大部份组成。

传统MVR系统缺点：

1、传统MVR系统的三大部件较为分散，装置庞大，占地多，出现故障的概率也大；

2、在蒸发器内需要生产过热料液，在汽液分离器内发生闪蒸，因而需要提高蒸汽压缩机的压缩比，增加能耗；

3、必须设置一台抽速较大的不凝气体真空泵，事实上，当系统正常运行后，这台泵抽出的并不是不凝气体，而是蒸汽，使部份蒸汽的潜热浪费掉了。

发明内容

为了解决上述现有技术存在的问题，本发明提供简单高效的一种MVR蒸发装置。

本发明使用的技术方案如下：

一种MVR蒸发装置，包括蒸发器和蒸汽压缩机，所述蒸发器内部设置三十至三千条换热管，所有换热管的左右端分别通向蒸发器的左右端部，蒸发器外壳与换热管外圆周之间形成封闭的壳程，在换热管上方壳程内设有布料管；有一循环管从蒸发器外部穿过壳程上部进料阀连接布料管，循环管另一端通过循环泵连接壳程下部；

所述蒸汽压缩机蒸汽入口连接壳程上部，蒸汽压缩机蒸汽出口连接蒸发器右端部；所述蒸发器左端部下方连接冷凝水泵或者冷凝液容器，蒸发器左端部上方连接真空泵。

在所述壳程下部设有溢流管, 溢流管连接浓料泵或者溢流容器；在所述壳程与真空泵进气管之间，设有由回汽阀控制的回汽管路；在所述蒸发器右端部设有补汽阀。

本发明针对现有技术MVR系统三大部件结构分散问题，装置庞大，考虑将多个功能部件合并，如将蒸发和冷凝两功能放在蒸发器中，由于蒸发器内部壳程空间较大，进行蒸发的能力强，故不需要生产过热待浓缩液，压缩机的压缩比降低，能耗下降；对于蒸汽进行压缩加热由蒸汽压缩机单独来完成；精简了设备，便于日后推广应用。

另外，待浓缩液的循环，也只通过循环泵，在蒸发器上下壳程之间进行；蒸汽的收集压缩加热及输出，通过蒸汽压缩机，在蒸发器壳程与蒸发器右端部循环进行，整个装置结构简单清晰。

壳程与真空泵进气管之间，设有由回汽阀控制的回汽管路，理由是：当系统启动时，由于此时空气较多，蒸汽不足，因而蒸汽压缩机出口的气体既不能被换热管即时冷凝，又不能被真空泵及时抽出，因为真空泵的抽速远低于蒸汽压缩机的排气量，这将造成蒸汽压缩机过载而造成事故。通过设置回汽阀，可以在蒸汽压缩机刚开机时全开，然后再慢慢关小开度，并在运行过程中一直由蒸汽压缩机的电流大小，来控制回汽阀开度的大小。蒸汽压缩机的电流大，则回汽阀开度开大，使一部分蒸汽从蒸发器左端部回流壳程，减轻蒸汽压缩机的负荷。

本发明的有益效果是：

1）在同一蒸发器中，蒸发发生在壳程内，冷凝发生在换热管中，蒸发需要的热量由蒸发器外部的蒸汽压缩机在压缩蒸汽中产生，一机多用回收蒸汽热能，结构简单，能耗又低，运行更可靠的，也减小设备占地面积；

2）在进行物料浓缩过程中，仅靠蒸汽压缩机消耗少量电能，能耗仅为电加热蒸发的不到百分之十，节能效果显著；

3）壳程与真空泵进气管之间，设有由回汽阀控制的回汽通路，回汽阀的开度与蒸汽压缩机负荷成正比关系，防止蒸汽压缩机过载停机或烧毁，保证安全运行；

4）在蒸发器底部设置一个浓料溢流管，该溢流管入口高于蒸发器底部一定的高度，此高度用于控制蒸发器内的液面，高于管口的物料即被排出；既可保证有一定的循环物料，又不至于使换热管浸没；现有技术的通常采用液位传感器，可靠性差；

5）在换热管上方设置一层布料管，布料管上开有小孔，它与循环泵的出口相连，使循环泵的物料均匀分布在换热管的表面，能耗低；传统技术的使用喷嘴，需要较高的压力，增加循环能耗，同时，并不能保证物料落在换热管上；

6）布料管位于每条换热管的正上方，可以保证每条管都被料膜均匀覆盖，同时所有循环物料也只洒落到换热管上，而不会落到换热管以外的空间，以免浪费循环泵的能耗；

7）去掉蒸汽冷凝泵和排料泵，使用浓料容器和冷凝液容器代替，使本发明装置更加简化可靠。

附图说明

图1为一种MVR蒸发装置示意图。

图2为不设置冷凝水泵和浓料泵的一种MVR蒸发装置示意图。

图3为蒸发器内部结构放大示意图。

图4为蒸发器横截面放大示意图。

图5为图2更换另一种型式蒸发器的一种MVR蒸发装置示意图。

图6为图5中蒸发器内部结构放大示意图。

图7为现有技术的蒸发器横截面放大示意图。

图中，1－真空泵，2－回汽阀，3－布料管，4－换热管，5－蒸汽压缩机，6－浓料泵，7－循环泵，8－冷凝水泵，9－补汽阀，10－溢流管，11-蒸发器,16－浓料容器，18－冷凝液容器，31-喷嘴。

具体实施方式

图1一种MVR蒸发装置，蒸发器内部设置一百条换热管4，所有换热管的左右端分别通向蒸发器的左右端部，蒸发器外壳与换热管外圆周之间形成封闭的壳程，在换热管上方壳程内设有布料管3；有一循环管从蒸发器外部穿过壳程上部进料阀连接布料管3，循环管另一端通过循环泵6连接壳程下部。

蒸汽压缩机5蒸汽入口连接壳程上部，蒸汽压缩机蒸汽出口连接蒸发器右端部；所述蒸发器左端部下方连接冷凝水泵8或者冷凝液容器18，蒸发器左端部上方连接真空泵。

在壳程下部设有溢流管, 溢流管连接浓料泵6或者溢流容器16；在壳程与真空泵1进气管之间，设有由回汽阀2控制的回汽管路；在蒸发器右端部设有补汽阀9。

图2为不设置冷凝水泵和浓料泵的一种MVR蒸发装置示意图。不使用冷凝水泵和浓料泵，可直接放出冷凝水、浓料至冷凝液容器和浓料容器，其唯一要求是冷凝液和溢流管的出口，必须比冷凝液容器和浓料容器高出至少半米。

图3为蒸发器内部结构放大示意图。可见，蒸发器外壳与换热管外圆周之间形成封闭的壳程是上下相通的，但是壳程与换热管不相通。所有换热管的左端汇合在一起，通向蒸发器的左端部，所有换热管的右端汇合在一起，通向蒸发器的右端部，但是换热管与壳程不相通。

图4为蒸发器横截面放大示意图。可看到布料管、换热管和溢流管，位于垂直线中的上、中、下位置。布料管位于每条换热管的正上方，可以保证每条换热管都被布料管出来的液体料膜均匀覆盖，同时所有循环物料也只洒落到换热管上，而不会落到换热管以外的空间，以免浪费循环泵的能耗；因此蒸发器中换热管的布置，从横截面上看为纵横对齐排列。图7为现有技术的蒸发器横截面放大示意图，由于喷嘴喷出来的液体，没有方向感，因此蒸发器中换热管的布置，从横截面上看为纵横相错排列，即下一排换热管与上一排换热管必须错开排列，才能最大限度地接受喷嘴喷出来的液体，达到换热的目的。可见本发明蒸发器中换热管的布置，更科学更节能。

图5为图2更换另一种型式蒸发器的一种MVR蒸发装置示意图。图中可见，所有换热管串联连接，第一条换热管的右端突出至蒸发器的右端部外边，最后一条换热管的左端也突出至蒸发器的左端部外边，蒸发器的左右端部不与换热管连通，而是与壳程连通，补汽阀和蒸汽压缩机仍然与第一条换热管的右端连通，真空泵和冷凝水泵也仍然与最后一条换热管的左端连通。这样，有效地扩大了壳程的容积，即蒸发容积扩大了，相应地减少了换热管内部容积，以适应那些难蒸发易冷凝的待浓缩液，有效地扩大了本发明的应用范围。

图6为图5中蒸发器内部结构放大示意图，更清楚地了解此种蒸发器的内部结构，图6中的所有换热管采用串联连接。而图3中的所有换热管采用并联连接，即所有换热管的左右端分别汇集于蒸发器的左右端部。

需要强调的是，由于图2和图5为不设置冷凝水泵和浓料泵的本发明示意图，工作时，浓料容器和冷凝液容器均必须预先装有至少三分之一液面高度的相应的浓料液或冷凝液，且输送冷凝液或浓料液的管道，必须插入浓料容器或冷凝液容器中的相应液面之下，否则会有蒸汽漏出，影响蒸发和冷凝效果，降低工作效率，能耗增大，严重的导致生产事故，伤害现场工人，需要停产维修。

本发明工作过程：

1）启动时，先向蒸发器内注入待浓缩液，启动循环泵6，通过布液管3使物料均匀分布在换热管4的外壁并形成液膜；

2）打开补汽阀9，向换热管内补充蒸汽；

3）启动真空泵1，打开回汽阀2，启动蒸汽压缩机，根据蒸汽压缩机的电流大小，调整回汽阀的开度大小，直到压缩机电流达到设定值，当料液温度达到设定值时，停止补充蒸汽

4）根据排料泵排料浓度，增减进料量，调节浓缩比例。

正常工作时，换热管外壁对物料进行蒸发，产生蒸汽，蒸汽经压缩机压缩后，温度升高，送到蒸发器换热管的入口，蒸汽流经换热管时，被管外低温的物料冷凝成液态水，并经冷凝水泵排出。换热管外壁物料流到蒸发器底部时，再经循环泵送到蒸发器顶部，进入蒸发器壳程内，重复蒸发。

由于蒸发器单位时间内蒸发水量是固的，且蒸发器内液位也是固定的，因此，如果单位时间进料多，则出料也多，单位物料蒸发的水份少，浓度就低，反之浓度就高。生产时，只需要依据出料浓度，增大或减小进料量，就可以灵活的控制浓缩液浓度。

Claims (2)

1.一种MVR蒸发装置，包括蒸发器和蒸汽压缩机，其特征在于：

所述蒸发器内部设置三十至三千条换热管，所有换热管的左右端分别通向蒸发器的左右端部，蒸发器外壳与换热管外圆周之间形成封闭的壳程，在换热管上方壳程内设有布料管；有一循环管从蒸发器外部穿过壳程上部进料阀连接布料管，循环管另一端通过循环泵连接壳程下部；

所述蒸汽压缩机蒸汽入口连接壳程上部，蒸汽压缩机蒸汽出口连接蒸发器右端部；所述蒸发器左端部下方连接冷凝水泵或者冷凝液容器，蒸发器左端部上方连接真空泵。

2.根据权利要求1所述的一种MVR蒸发装置，其特征在于：在所述壳程下部设有溢流管,溢流管连接浓料泵或者溢流容器；在所述壳程与真空泵进气管之间，设有由回汽阀控制的回汽管路；在所述蒸发器右端部设有补汽阀。