CN201030243Y - 蒸汽再压缩节能蒸发器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种蒸汽再压缩节能蒸发器，要解决的技术问题是降低蒸发蒸馏工艺的运行成本、节能、环保。本实用新型采用以下技术方案，一种蒸汽再压缩节能蒸发器，具有顺序连接的原料入口、换热器、液汽分离器，与液汽分离器连接的浓缩液排出阀和蒸馏水排出阀，所述原料入口与换热器之间设有预热器，液汽分离器与换热器之间设有压缩机，换热器为整体复合换热器。本实用新型与现有技术相比，采用蒸汽再压缩的方式对二次蒸汽进行再压缩加热，不用外部蒸汽、锅炉，热效率高，环保，满足国内外市场的需要。

Description

蒸汽再压缩节能蒸发器

技术领域

本实用新型涉及一种节能装置，特别是一种用于蒸发浓缩工艺的节能器。

技术背景

蒸发蒸馏广泛应用于化工、制药、食品、饮料、制酒、污水处理等工业行业。同时，蒸发蒸馏又是一个消耗能源很大的一种生产工艺，蒸发工艺的主要生产费用是能源消耗费用。因此，怎样降低蒸发器运行的运行成本即能源消耗，就成了蒸发器的研发制造的重要任务。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种蒸汽再压缩节能蒸发器，要解决的技术问题是降低蒸发蒸馏工艺的运行成本、节能、环保。

本实用新型采用以下技术方案，一种蒸汽再压缩节能蒸发器，具有顺序连接的原料入口、换热器、液汽分离器，与液汽分离器连接的浓缩液排出阀和蒸馏水排出阀，所述原料入口与换热器之间设有预热器，液汽分离器与换热器之间设有压缩机，换热器为整体复合换热器。

本实用新型的整体复合换热器呈圆筒状，在其内部分级设置有立式换热管。

本实用新型的换热管分为三级。

本实用新型的圆筒呈上大下小状，其内的换热管被隔板和上部的内圆筒划分成三个区域，各区域内置的换热管分别为一效管程、二效管程和三效管程。

本实用新型的换热器顶部设有液体分配器。

本实用新型的液体分配器为换热器顶部的隔板、沿圆筒外周向设置的环形槽以及内圆筒所组成，环形槽与一效回流管和二效回流管连接，一效回流管和二效回流管分别与一效管程和二效管程连接。

本实用新型的液体分配器与液汽分离器连接，液汽分离器浓缩液出口经强制循环泵与三效管程连接。

本实用新型的压缩机为机械式压缩机。

本实用新型的换热器底部设置有电预热器。

本实用新型与现有技术相比，采用蒸汽再压缩的方式对二次蒸汽进行再压缩加热，不用外部蒸汽、锅炉，热效率高，环保，满足国内外市场的需要。

附图说明

图1是本实用新型实施例的换热器结构示意图。

图2是本实用新型实施例的连接示意图。

图3是本实用新型实施例的液汽分离汽连接示意图。

图4是图3的俯视图。

图5是本实用新型实施例的三效管程截面示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细说明。本实用新型的蒸汽再压缩节能蒸发器的基础原理：多次重复利用蒸发器中产生的二次蒸汽的热量，使得同一部分热量可以连续多次地被再次利用，提高了热效率，减少对外部加热/冷却资源的需求，再通过压缩机提高蒸汽的压力，从而提高了其凝结温度，使蒸汽中的热量重新回到蒸发器中，进而产生更多的蒸汽，不使用外部蒸汽和锅炉，降低了能耗，本实用新型的蒸汽再压缩节能蒸发器的主要运转费用仅仅是驱动压缩机的机械能/或电能，节省能源，减少污染。

如图1所示，本实用新型的整体复合式换热器1呈上大下小的圆筒101状，在中间设置有换热管。在圆筒101内采用上部的隔板103、104和液体分配器2上的内圆筒102将其划分成三个区域：左半环区域、右半环区域和中心区域，其内置的换热管分别为一效管程105、二效管程106和三效管程107。换热器1顶部设有液体分配器2，由隔板103、104，沿圆筒101外周向设置的环形槽201以及内圆筒102所组成，环形槽201与一效回流管11和二效回流管20连接。

如图2所示，本实用新型的蒸汽再压缩节能蒸发器工作时，待处理原料从原料入口12进入预热器18预热后，进入换热器1底部，通过换热器1内部的一效管程105向上进入换热器1顶部的液体分配器2，再顺着一效回流管11流回到换热器1底部的一效管程105内，在一效管程内产生升膜自循环蒸发。当一效管程充满后，部分待处理液体溢流到换热器1顶部的液体分配器2，再顺二效回流管20流回换热器1底部的二效管程106内，在二效管程内产生升膜自循环蒸发。当二效管程充满后，部分液体溢流到换热器1顶部的液体分配器2中，当待处理液体在液体分配器2中的液位达到与其连接的管道21的入口高度时，待处理液体通过管道21流至液汽分离器3进行液汽分离，液汽分离器3采用常规液汽分离器。

如图3和图4所示，混合有蒸汽的待处理料沿液汽分离汽3内壁的切向方向进入液汽分离器3，并高速回转，在离心力作用下液体被甩向液体分离器的内壁，并落到液汽分离器3的圆锥形底部，比重较小的蒸汽则留在液汽分离器3的中间部位并上升到顶部，沿管道8进入压缩机6，分离出来的待处理料再通过液汽分离器3底部的管道26和强制循环泵4至换热器1底部，进入三效管程107内，在三效管程内产生强制循环蒸发。

如图5所示，在三效管程107的入口处，待处理料经过三效管程内的6根管子A上升到换热器1的顶部的液体分配器2，再沿另外6根管子B下降到换热器的底部，再沿另6根管子C上升、6根管子D下降、6根管子E上升、6根管子F下降到换热器1的底部，完成待处理料在三效管程107内的强制循环蒸发。待处理料从三效管程107出来后，通过管道25进入液汽分离器3进行液汽分离，分离出来的浓缩液再从液汽分离器3底部的管道26出来，经过强制循环泵4又进入换热器1底部的三效管程107，以此循环蒸发浓缩。

当液汽分离器3中的待处理料浓缩到设计处理指标时，通过液汽分离器3下部的管道连接的强制循环泵4和浓缩液排出阀17将浓缩液排出蒸发器外。从换热器1和液体分配器2蒸发出的水蒸气经管道19汇同液汽分离器3中分离/蒸发出来的水蒸气经管道8由压缩机6吸入管道9进入换热器1的管程105、106、107外部，和管程内部的原料换热后冷凝为蒸馏水经过预热器18放热降温，同时加热流经预热器18的待处理原料后，通过蒸馏水排出管道22排出蒸发器外。

在换热器1进行的多次循环蒸发浓缩过程中，不断有蒸汽产生，相对于传统蒸发工艺中必须使用的外部锅炉供给的外部/新鲜蒸汽而言，我们称为二次蒸汽。在换热器1中产生的二次蒸汽通过液体分配器2上的蒸汽出口和蒸汽管道19进入液汽分离器3中，与液汽分离器3中分离出来的蒸汽混合后，通过管道8进入由马达驱动的压缩机6中压缩，以提高蒸汽的压力和温度；过热蒸汽通过压缩机6的出口和管道9进入热交换器1中诸管程的外部，对待处理液体进行加热，热交换后生成冷凝水通过水排出阀22排出。

以上过程往复循环，完成蒸发功能。

作为最佳实施例，一效管程105的蒸发面积为10.65平方米，二效管程106的蒸发面积为10.65平方米，三效管程107的蒸发面积为4.56平方米，预热器18选用天津市恒通换热成套设备有限公司生产的BR10-3.3型，液汽分离器3的设计处理能力为每小时84吨，压力损失不大于0.2MPA，强制循环泵4选用温州远恩轻工机械有限公司生产的YE-15-24型，压缩机6选用65511M81L2W-72型压缩机。

为提高效率，在本蒸汽再压缩节能蒸发器启动初期用电预热器10对待处理液体进行预加热。待达到预定的预热条件后，电预热器停止工作。电预热器10设置在换热器1底部。

清洗保养流程：本蒸发器需清洗时，用户可选择自动清洗程序，将清洗液从入口阀门12送入蒸发器各部位，由特定程序进行清洗，清洗完毕后，废清洗液由阀16排出。

本实用新型采用蒸汽再压缩技术，使蒸汽压力增大，温度升高，提高了饱和蒸汽的温度，用压缩过的过热蒸汽来加热要处理的液体(如果汁、污水等)，加速其蒸发，而完全不用外部蒸汽加热；因此，完全不用蒸汽，不用锅炉，不但省却了购买锅炉的投资和建设管道网络及烟囱的投资，减少了能源的消耗，还避免了燃煤/燃油带来的大气污染问题；在同一个换热器中实现了被处理液体的多次蒸发，这不仅提高了热效率，而且大大缩小了产品的结构尺寸；用强制循环完成被处理液体的浓缩、蒸发过程，提高了浓缩蒸发的速度，提高了设备的生产能力；优化确定了最佳的蒸发温度、蒸发真空度以及压缩机进出口的压力差和温差，采用机电一体化技术实现处理过程的全自动化。

本实用新型的运行成本低，每蒸发一吨水的电耗为40-50千瓦时，折合费用为人民币25-40元，能源成本大大降低。而用传统的蒸发器蒸发一吨水除了要用1吨蒸汽外，还要消耗用于冷却水循环以及抽真空的电能约20千瓦时，费用合计为人民币142-146元。

一台生产能力为500升/小时的传统蒸发器，如果按每年运转300天计，每天工作24小时，每吨煤可以烧出2吨蒸汽，则每年烧煤量：0.5×0.3×0.5×24×300＝540吨煤，这540吨煤中的含硫量为(1-2)％，则产生二氧化硫：540×(1-2)％×64/32＝10.8-21.6吨，其中又有20％的炉渣不能燃烧，作为固体废料排掉，排掉的炉渣：0.2×540＝108吨。产生的二氧化碳量CO2＝540×0.8×44/12＝1584吨。若用一台生产能力为500升/小时的本实用新型蒸汽再压缩节能蒸发器来替代，每年可以减少烧煤540吨煤，少向大气排放二氧化硫10.8-21.6吨，二氧化碳1584吨，固体废渣108吨。

本实施例耗能(45-50)×0.5×24×300＝16.2-18万千瓦时，比传统蒸发器节约能源：(167-205)×0.5×24×300＝60.12-73.8万千瓦时，节约能源80％以上。如果每年有300台这样的蒸汽再压缩式节能蒸发器投入使用，则每年少用煤162000吨；少排放二氧化硫3240-6480吨，少排放二氧化碳475200吨；少排放固体渣32400吨；可节约能源18036-22140万千瓦时，按每年300台投入使用计算，每年节约能源费用一亿元以上。

Claims (9)

1.一种蒸汽再压缩节能蒸发器，具有顺序连接的原料入口(12)、换热器(1)、液汽分离器(3)，与液汽分离器(3)连接的浓缩液排出阎(17)和蒸馏水排出阀(22)，其特征在于：所述原料入口(12)与换热器(1)之间设有预热器(18)，液汽分离器(3)与换热器(1)之间设有压缩机(6)，换热器(1)为整体复合换热器。

2.根据权利要求1所述的蒸汽再压缩节能蒸发器，其特征在于：所述整体复合换热器(1)呈圆筒(101)状，在其内部分级设置有立式换热管。

3.根据权利要求2所述的蒸汽再压缩节能蒸发器，其特征在于：所述换热管分为三级。

4.根据权利要求3所述的蒸汽再压缩节能蒸发器，其特征在于：所述圆筒(101)呈上大下小状，其内的换热管被隔板(103、104)和上部的内圆筒(102)划分成三个区域，各区域内置的换热管分别为一效管程(105)、二效管程(106)和三效管程(107)。

5.根据权利要求4所述的蒸汽再压缩节能蒸发器，其特征在于：所述换热器(1)顶部设有液体分配器(2)。

6.根据权利要求5所述的蒸汽再压缩节能蒸发器，其特征在于：所述液体分配器(2)为换热器(1)顶部的隔板(103、104)、沿圆筒(101)外周向设置的环形槽(201)以及内圆筒(102)所组成，环形槽(201)与一效回流管(11)和二效回流管(20)连接，一效回流管(11)和二效回流管(20)分别与一效管程(105)和二效管程(106)连接。

7.根据权利要求6所述的蒸汽再压缩节能蒸发器，其特征在于：所述液体分配器(2)与液汽分离器(3)连接，液汽分离器(3)浓缩液出口经强制循环泵(4)与三效管程(107)连接。

8.根据权利要求7所述的蒸汽再压缩节能蒸发器，其特征在于：所述压缩机(6)为机械式压缩机。

9.根据权利要求8所述的蒸汽再压缩节能蒸发器，其特征在于：所述换热器(1)底部设置有电预热器(10)。

Images