CN201632081U - 多效蒸汽再压缩蒸发节能系统 - Google Patents

多效蒸汽再压缩蒸发节能系统 Download PDF

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Abstract

本实用新型公开了一种多效蒸汽再压缩蒸发节能系统，包括至少一效蒸发器装置，所述蒸发器装置包括互连的蒸发室、汽液分离室和驱动所述蒸发室、汽液分离室内液体流动的输送泵，其中，还包括罗茨蒸汽压缩机，所述汽液分离室连接于所述罗茨蒸汽压缩机的输入端以向所述罗茨蒸汽压缩机输入二次蒸汽，所述罗茨蒸汽压缩机的输出端连接于所述蒸发室以将再压缩的高温蒸汽输入至所述蒸发室。本实用新型可以避免长距离输送高温蒸汽，全部利用二次蒸汽再压缩后的高潜热蒸汽作为热源，借此大幅降低了相应的人力成本和能耗，可有效提高生产效益。

Description

多效蒸汽再压缩蒸发节能系统
技术领域
本实用新型涉及一种用于蒸发蒸馏浓缩的设备，尤其涉及一种应用于液体减量、提纯、萃取的多效蒸汽再压缩节能系统。
背景技术
应用液体减量、提纯、萃取工艺从事工业生产的企业一般都是基于传统蒸发器装置，传统蒸发器装置包括蒸发室、汽液分离室和输送泵。蒸发蒸馏浓缩设备是企业生产中最重要、最关键的设备之一，而蒸发蒸馏浓缩设备在运行过程中需要使用大量的高品质蒸汽，这给企业带来了维护、保养、检修等方面的运作压力，长距离输送蒸汽的管道还将产生大量的热能损耗。由此带来的人力成本及能耗增加了企业的生产成本，同时也关系到企业碳排放总量。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种多效蒸汽再压缩蒸发节能系统，以解决现有的技术存在的人力成本及能耗较高的问题。
为了实现上述目的，本实用新型提供的多效蒸汽再压缩蒸发节能系统的技术方案为：包括至少一效蒸发器装置，所述蒸发器装置包括互连的蒸发室、汽液分离室和驱动所述蒸发室、汽液分离室内液体流动的输送泵，其中，还包括罗茨蒸汽压缩机，所述汽液分离室连接于所述罗茨蒸汽压缩机的输入端以向所述罗茨蒸汽压缩机输入二次蒸汽，所述罗茨蒸汽压缩机的输出端连接于所述蒸发室以将再压缩的高温蒸汽输入至所述蒸发室。
根据上述多效蒸汽再压缩蒸发节能系统的一种优选实施方式，其中，所述汽液分离室和所述罗茨蒸汽压缩机之间还设有薄雾过滤器以防止液体或异物进入所述罗茨蒸汽压缩机。
根据上述多效蒸汽再压缩蒸发节能系统的一种优选实施方式，其中，所述罗茨蒸汽压缩机和所述蒸发室之间还连接有单向阀以防止所述蒸发室内的气体倒流。
根据上述多效蒸汽再压缩蒸发节能系统的一种优选实施方式，其中，所述汽液分离室中还设有电导率探针以连续监控浓缩液及控制浓缩液浓缩质量。
根据上述多效蒸汽再压缩蒸发节能系统的一种优选实施方式，其中，所述蒸发器装置为两效，其中第一效蒸发器装置的所述输送泵与第二效蒸发器装置的蒸发室连接，所述罗茨蒸汽压缩机的输出端还与第二效蒸发器装置的蒸发室连接以将压缩的高温蒸汽同时输入至第二效蒸发器装置的蒸发室。
本实用新型可以避免长距离输送高温蒸汽，全部利用二次蒸汽再压缩后的高潜热蒸汽作为热源，借此，大幅降低了相应的人力成本和能耗，能够有效提高生产效益。
附图说明
图1为本实用新型优选实施例的原理示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步详细说明。
图1为示出了本实用新型优选实施例运行原理的示意图。需要提前说明的是，为了简化附图，在图1中，相同的部件仅进行了一次标记，例如蝶阀12、软接头6、罗茨蒸汽压缩机4、压力表5、温度计8、截止阀10、电动二通阀9、单向阀7、输送泵3、蒸发室1和汽液分离室2。本优选实施例为应用于葡萄糖溶液浓缩的实施例，因此图1中设置了三个槽类设备，分别为收纳生产过程中产生的蒸馏水的蒸馏水槽14、容纳葡萄糖原液的葡萄糖原液槽13和收纳葡萄糖浓缩液的葡萄糖浓缩液槽11。为了简化附图及更直观的说明本优选实施的运行原理，对连接于上述各部件之间的管道以该管道中所流过的气体或液体的名称缩写给予了直接标记，例如标记ZQ的管道为蒸汽管、标记ECZQ的管道为二次蒸汽管、标记ZYSZQ的管道为再压缩蒸汽管、标记PTT的管道为葡萄糖水溶液管、标记NSY的管道为浓缩液管、标记ZLS的管道为蒸馏水管、标记BNJQ的管道为不凝结汽管，各条不同用途的管道上所标记的箭头方向表示该管道中所流过的气体或液体的流动方向。图1清楚直观的示出了各类管道与各部件之间的连接关系，因此下文将不再对各类管道与各部件之间的连接关系予以赘述。本领域的技术人员应当理解的是，图1仅是举例，而非对本实用新型的限制，在本实用新型的任何一个具体应用中，可依据现场情况，定制化系统设计方案，并据以配置不同设备、安排管道走向及布置罗茨蒸汽压缩机基座、电控、自控系统控制箱，更重要的是可根据不同需求，配置不同效数的蒸发器装置。
如图1所示，用于浓缩葡萄糖原液的本优选实施例中共配置了四效蒸发器装置，从左至右依次为第一效、第二效、第三效和第四效蒸发器装置，每一单效蒸发器装置包括互连的蒸发室1、汽液分离室2和驱动蒸发室1、汽液分离室2内液体流动的输送泵3，其中蒸发室1为热源蒸汽(或下文所述的再压缩的二次蒸汽)与待浓缩液体热交换及相变发生的罐体；汽液分离室2为浓缩液与二次蒸汽分离的罐体。同时本优选实施例还配置了两个罗茨蒸汽压缩机4，罗茨蒸汽压缩机4为本优选实施的关键部件，是电能转换为机械能并大量吸收潜热(等量的物质，从液态转变为气态的过程中，需要吸收定量的热能；当物质由气态转为液态时，会放出等量的热能，这种热能称为″潜热″)的热源设备。四效蒸发器装置中的第一效和第二效蒸发器装置的汽液分离室2通过一蝶阀12、软接头6连接于罗茨蒸汽压缩机4的输入端以向该罗茨蒸汽压缩机输入二次蒸汽，该二次蒸汽为葡萄糖溶液流过蒸发室1时所产生的蒸汽，有别于经截止阀10、电动二通阀9和蒸汽管道ZQ输入并用以启动本优选实施例的原始生蒸汽。罗茨蒸汽压缩机4的输出端通过一软接头6及再压缩蒸汽管ZYSZQ连接于蒸发室1以向其输入压缩的高温蒸汽，例如在图1中，左侧的罗茨蒸汽压缩机4和右侧的罗茨蒸汽压缩机4的输出端之间则连接有一蝶阀12，在再压缩蒸汽管ZYSZQ与各蒸发室1连接处也设有一蝶阀12，如此可以对各蒸发室1输入的再压缩的高温蒸汽进行分别控制，在二次蒸汽管ECZQ上也设置了多个蝶阀12以对来自各汽液分离室2的二次蒸汽的流向进行分别控制。
为了防止液体或异物进入罗茨蒸汽压缩机4，汽液分离室2和罗茨蒸汽压缩机4之间还设有薄雾过滤器(图中未示出)。左侧的罗茨蒸汽压缩机4和第一效蒸发室装置的蒸发室1之间连接有单向阀7以防止气体倒流。蒸发室1和汽液分离室2中设有电导率探针(图中未示出)以连续监控浓缩液及控制浓缩液浓缩质量。当然在其他实施例中，上述三部件可以省略，但是可能会造成产品质量略降或系统运行不如本优选实施例稳定的问题。
在应用本优选实施例时，葡萄糖原液槽13中未加热的葡萄糖原液通过葡萄糖水溶液管PTT被强制补给到各蒸发室1并沿管壁膜状下降，同时通过截止阀10、电动二通阀9和蒸汽管道Z0通入生蒸汽，其中生蒸汽是启动本优选实施例的热源动力，系统启动并达到稳定运行状态后，停止输送生蒸汽。在蒸发室1中，待浓缩的葡萄糖原液沿列管内壁呈薄膜状均匀向下，其间受热并发生相变，部分液体变为气态；生蒸汽或再压缩蒸汽在列管外壁作为热源，同时因释放潜热而发生相变，由气态变为液态。被加热并蒸发的二次蒸汽进入汽液分离室2，在汽液分离室2中，被浓缩的液体与已由液态相变为汽态的二次蒸汽在此分离，二次蒸汽向上经二次蒸汽管ECZQ、薄膜过滤器进入罗茨蒸汽压缩机4，在机械压缩的作用下，压力、温度均被强制提高，作为热源蒸汽，供蒸发室1使用。浓缩液在负压的作用下，呈沸腾状态，其间仍有部分浓缩液发生相变；经过电导率探针检测的浓缩液达标部分被输送至葡萄糖浓缩液槽11。经罗茨蒸汽压缩机4压缩而增压的高温蒸汽通过蒸发室内1的蒸汽一侧将潜热传递给另一侧流过的液体，二次蒸汽进入2汽液分离室。在蒸发室1内产生的高温蒸馏水流出，将可能的余热继续传递给系统补充液体池中流过的液体，并且最后经蒸馏水管ZLS流入蒸馏水槽14。当本优选实施例的运行状态达到稳定时，生蒸汽停止注入。电导率探针实时监控汽液分离室2以周期性排出浓缩液，通过输送泵3移送到葡萄糖浓缩液槽11。
对于本优选实施例而言，利用现有蒸发器装置的蒸发室和汽液分离室，各效均匀通入系统启动蒸汽，再通过罗茨蒸汽压缩机压缩二次蒸汽，罗茨蒸汽压缩机通过对蒸汽实施压缩而使其增压和升温，经多次热循环利用可有效提高浓缩倍数(可达1/10)和热效率，进而节省大量能源及运行费用。将二次蒸汽压缩增压升温为＞104℃的高压气体。这种再压缩的高温蒸汽可作为再生热源而循环应用于对液体的热传递和连续蒸发，在循环传热过程中增压的高温蒸汽本身也迅速冷却，并最终成为可回用的冷凝水(蒸馏水)或得到洁净的浓缩液。
综上所述，本实用新型为一种机械蒸汽再压缩MVR(Mechanical VaporRecompression)式的蒸发蒸馏浓缩设备，也即是一种利用罗茨蒸汽压缩机的增压升温原理的蒸汽压缩型液体蒸发蒸馏浓缩工艺系统。蒸发器处理液体时，蒸发液体所需的热能由蒸汽冷凝和冷凝水冷却时释放的热能所提供。在运作过程中，没有潜热的损失，运作过程中所消耗的仅是驱动蒸发器内液体、蒸汽和冷凝水循环流动的输送泵、罗茨蒸汽压缩机以及控制系统所消耗的电能。
实验证明，假设电价为RMB：0.6元/kwh，利用本实用新型进行液体蒸发浓缩处理的成本为20-30元/M3，而其它蒸发浓缩设备为50-200元/M3，如用海水制取1M3淡水，其成本＜￥15元/M3，而反渗透膜＞￥20元/M3，其它方式为￥100-320元/M3。可见本实用新型不需要长距离输送蒸汽，避免了管道输送过程中的热能损失及节约了相关设备的维护成本，能够显著提高经济效益，并有利于环境保护。
由技术常识可知，本实用新型可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本实用新型范围内或在等同于本实用新型的范围内的改变均被本实用新型包含。

Claims (5)

1.一种多效蒸汽再压缩蒸发节能系统，包括至少一效蒸发器装置，所述蒸发器装置包括互连的蒸发室、汽液分离室和驱动所述蒸发室、汽液分离室内液体流动的输送泵，其特征在于，还包括罗茨蒸汽压缩机，所述汽液分离室连接于所述罗茨蒸汽压缩机的输入端以向所述罗茨蒸汽压缩机输入二次蒸汽，所述罗茨蒸汽压缩机的输出端连接于所述蒸发室以将再压缩的高温蒸汽输入至所述蒸发室。
2.根据权利要求1所述的多效蒸汽再压缩蒸发节能系统，其特征在于，所述汽液分离室和所述罗茨蒸汽压缩机之间还设有薄雾过滤器以防止液体或异物进入所述罗茨蒸汽压缩机。
3.根据权利要求1所述的多效蒸汽再压缩蒸发节能系统，其特征在于，所述罗茨蒸汽压缩机和所述蒸发室之间还连接有单向阀以防止所述蒸发室内的气体倒流。
4.根据权利要求1所述的多效蒸汽再压缩蒸发节能系统，其特征在于，所述汽液分离室中还设有电导率探针以连续监控浓缩液及控制浓缩液浓缩质量。
5.根据权利要求1-4任一所述的多效蒸汽再压缩蒸发节能系统，其特征在于，所述蒸发器装置为两效，其中第一效蒸发器装置的所述输送泵与第二效蒸发器装置的蒸发室连接，所述罗茨蒸汽压缩机的输出端还与第二效蒸发器装置的蒸发室连接以将再压缩的高温蒸汽同时输入至第二效蒸发器装置的蒸发室。
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