CN214512755U - 一种低位弃热平衡的热泵双效蒸发浓缩系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种低位弃热平衡的热泵双效蒸发浓缩系统，涉及一种热泵双效蒸发浓缩系统的技术领域，解决常规蒸发浓缩系统能源浪费、效率较低的问题以及热泵双效蒸发浓缩系统运行温度不稳定的效率问题。包括一效蒸发罐、二效蒸发罐、热泵冷凝器、热泵蒸发器、管路、冷却器、各类泵体及阀体，本实用新型通过热泵制热技术，在少量蒸汽辅助启动下，采用冷凝热替代了常规浓缩热源，采用工质蒸发过程提取二效蒸汽凝结潜热，从而在保证系统工艺流程正常运行的前提下，提升了系统的能源利用效率。同时，低位弃热平衡的热泵双效蒸发浓缩系统通过低温段的热量调节，能够有效地解决系统在实际运行中工况不稳定的现象，实现系统的稳定运行。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种热泵双效蒸发浓缩系统的技术领域，尤其涉及一种低位弃热平衡的热泵双效蒸发浓缩系统。
背景技术
蒸发浓缩是工业中典型的化工操作单元，广泛适用于轻工、食品、制药、海水淡化、污水处理等工艺流程中。目前，广泛采用的蒸发浓缩工艺主要采用多效蒸汽蒸发系统或MVR系统进行，然而，采用以上两类系统存在诸多问题：蒸汽系统主要采用源源不断的锅炉水蒸气，而从溶液中蒸发出来的“二次蒸汽”由于压力低、品质低，且不利于输送，基本达不到用气条件，部分二次蒸汽直接排放至大气，或被冷却系统冷凝或用到一些低压蒸汽设备，造成污染和能源浪费；而MVR系统仍处于研究和工业试运行阶段，仍有许多技术问题有待解决。由于水蒸气的分子量(M＝18)偏小，导致水蒸气在常温下的密度偏小(0.05-0.2kg/m3)，比大多数氟利昂蒸汽要小(R134a为40-100kg/m3，R245fa为10-40kg/m3)。这导致“水蒸气压缩机”在较低的蒸发温度(<90℃)时不能适用(体积大，成本高，效率低)，而且“水蒸气压缩机”的加工精度、耐气蚀性、动态密封等技术要求极高。因此，高效的蒸发浓缩技术、先进的蒸发浓缩设备的开发对高效生产、能源节约具有重要的意义。
从技术成熟、稳定与余热回收角度从发，热泵技术是多效蒸发浓缩过程热源的良好替代设备，采用高温热泵替代“水蒸气压缩机”，实现了能量的循环利用，应具有良好的效果。然而，将高温热泵与多效蒸发浓缩系统相结合后，因能量输入大于输出，系统将无法正常进入稳定的运行工况，因此，该类系统需要合理的能量调控方式。在低温部分进行热量排放实现系统能量的进出平衡，从而使得系统能够平稳运行，具有重要意义。
综上所述，现有的常规多效蒸发浓缩系统存在能源浪费、运行稳定性差和效率较低的问题。
实用新型内容
针对上述产生的问题，本实用新型的目的在于提供一种低位弃热平衡的热泵双效蒸发浓缩系统，解决常规多效蒸发浓缩系统能源浪费、运行稳定性差、效率较低的问题。
为了实现上述目的，本实用新型采取的技术方案为：
一种低位弃热平衡的热泵双效蒸发浓缩系统，包括：一效蒸发罐1、二效蒸发罐2、热泵冷凝器27和热泵蒸发器28，其中，所述一效蒸发罐1包括第一输料腔和第一输料管，所述二效蒸发罐2包括第二输料腔和第二输料管，所述热泵冷凝器27包括第三输料腔和第三输料管，所述热泵蒸发器28包括第四输料腔和第四输料管；
第一输料腔的进料口和第二输料腔的进料口均与总进料管路60连接，所述第一输料腔和所述第二输料腔均包括至少一个出料口，所述第一输料腔的一个出料口和所述第二输料腔的一个出料口与总出料管路66连接，所述总出料管路66上设有出料泵44；
所述第二输料腔的另一个出料口和第四输料腔的进料口连接，所述第一输料腔的另一个出料口和第二输料管的进料口连接，第一输料管的进料口和出料口分别和第三输料腔的出料口和进料口连接，第三输料管的进料口和出料口分别和第四输料管的出料口和进料口连接；
所述第四输料腔的出料口设有第一冷却器48，所述第一冷却器48和集水罐51的进水口连接，集水罐51的出水口处设有排水泵52和逆止阀53，集水罐51的排气口设有抽真空调节阀57和真空泵54；
第三输料管的进料口和第四输料管的出料口之间设有热泵压缩机29，第三输料管的出料口和第四输料管的进料口之间设有热泵节流膨胀装置30。
上述的低位弃热平衡的热泵双效蒸发浓缩系统，其中，第一输料腔的出料口和第二输料管的进料口之间设有第一二次蒸汽调节阀17。
上述的低位弃热平衡的热泵双效蒸发浓缩系统，其中，第二输料管的出料口设有二次蒸汽节流装置13。
上述的低位弃热平衡的热泵双效蒸发浓缩系统，其中，第二输料腔的出料口和第四输料腔的进料口通过管路连接，管路上设有气液分离器3。
上述的低位弃热平衡的热泵双效蒸发浓缩系统，其中，所述第二输料管的出料口和气液分离器3连接。
上述的低位弃热平衡的热泵双效蒸发浓缩系统，其中，气液分离器3的一个出料口和第一冷却器48通过管路连接，管路上设有第三二次蒸汽调节阀19。
上述的低位弃热平衡的热泵双效蒸发浓缩系统，其中，第二输料腔的一个出料口和第一冷却器48通过管路连接，管路上设有第二冷却器49和第二二次蒸汽调节阀18。
上述的低位弃热平衡的热泵双效蒸发浓缩系统，其中，第四输料腔的出料口和第一冷却器48之间设有第四二次蒸汽调节阀20。
上述的低位弃热平衡的热泵双效蒸发浓缩系统，其中，所述第四输料腔的出料口和所述集水罐51的进水口连接。
上述的低位弃热平衡的热泵双效蒸发浓缩系统，其中，第二输料管的出料口和所述第一冷却器48通过管路连接，管路上设有第五二次蒸汽调节阀70。
本实用新型由于采用了上述技术，使之与现有技术相比具有的积极效果是：
(1)本实用新型通过热泵制热技术，采用冷凝热替代了常规浓缩热源，采用工质蒸发过程提取二效蒸汽凝结潜热，从而在保证系统工艺流程正常运行的前提下，提升了系统的能源利用效率；
(2)本实用新型通过低位弃热平衡的热泵双效蒸发浓缩系统的低温段的热量调节，能够有效地解决系统在实际运行中工况不稳定的现象，实现系统的稳定运行；
(3)本实用新型充分利用了末效二次蒸汽的能量，并实现了中介水的循环利用，无需补充中介水，热泵系统本身具有良好的节能效果，将其与双效蒸发系统相结合，实现了能量的循环利用，节能效果更加显著。
附图说明
图1是本实用新型的一种低位弃热平衡的热泵双效蒸发浓缩系统的具体实施方式一的系统原理图；
图2是本实用新型的一种低位弃热平衡的热泵双效蒸发浓缩系统的具体实施方式二的系统原理图；
图3是本实用新型的一种低位弃热平衡的热泵双效蒸发浓缩系统的具体实施方式三的系统原理图；
附图中：1、一效蒸发罐；2、二效蒸发罐；3、气液分离器；5、第十二二次蒸汽管路；6、第一二次蒸汽管路；7、第二二次蒸汽管路；9、第四二次蒸汽管路；10、第五二次蒸汽管路；12、第七二次蒸汽管路；13、二次蒸汽节流装置；14、第一二次蒸汽气体管路；15、第二二次蒸汽气体管路；16、第十三二次蒸汽管路；17、第一二次蒸汽调节阀；18、第二二次蒸汽调节阀；19、第三二次蒸汽调节阀；20、第四二次蒸汽调节阀；21、第八二次蒸汽管路；22、第九二次蒸汽管路；23、第十二次蒸汽管路；24、第十一二次蒸汽管路；25、第十四二次蒸汽管路；26、热泵工质循环管路；27、热泵冷凝器；28、热泵蒸发器；29、热泵压缩机；30、热泵节流膨胀装置；31、中介水管路；36、第一进料调节阀；37、第二进料调节阀；38、第三进料调节阀；41、第一出料调节阀；42、第二出料调节阀；43、第三出料调节阀；44、出料泵；46、第一冷却介质管路；47、第二冷却介质管路；48、第一冷却器；49、第二冷却器；51、集水罐；52、排水泵；53、逆止阀；54、真空泵；55、集水罐排水管路；56、抽真空管路；57、抽真空调节阀；60、总进料管路；61、二效进料管路；62、一效进料管路；66、总出料管路；67、一效出料管路；68、二效出料管路；70、第五二次蒸汽调节阀。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明，但不作为本实用新型的限定。
请参照图1至图3所示，示出了一种低位弃热平衡的热泵双效蒸发浓缩系统，其中，包括：一效蒸发罐1、二效蒸发罐2、热泵冷凝器27和热泵蒸发器28。
一效蒸发罐1包括第一输料腔和第一输料管，二效蒸发罐2包括第二输料腔和第二输料管，热泵冷凝器27包括第三输料腔和第三输料管，热泵蒸发器28包括第四输料腔和第四输料管。
第一输料腔的进料口和第二输料腔的进料口均与总进料管路60连接，第一输料腔和第二输料腔均包括至少一个出料口，第一输料腔的一个出料口和第二输料腔的一个出料口与总出料管路66连接，总出料管路66上设有出料泵44。
第二输料腔的另一个出料口和第四输料腔的进料口连接，第一输料腔的另一个出料口和第二输料管的进料口连接，第一输料管的进料口和出料口分别和第三输料腔的出料口和进料口连接，第三输料管的进料口和出料口分别和第四输料管的出料口和进料口连接。
第四输料腔的出料口设有第一冷却器48，第一冷却器48和集水罐51的进水口连接，集水罐51的出水口处设有排水泵52和逆止阀53，集水罐51的排气口设有抽真空调节阀57和真空泵54。
第三输料管的进料口和第四输料管的出料口之间设有热泵压缩机29，第三输料管的出料口和第四输料管的进料口之间设有热泵节流膨胀装置30。
进一步，在一种较佳实施例中，第一输料腔的出料口和第二输料管的进料口之间设有第一二次蒸汽调节阀17。
进一步，在一种较佳实施例中，第二输料管的出料口设有二次蒸汽节流装置13。
进一步，在一种较佳实施例中，第二输料腔的出料口和第四输料腔的进料口通过管路连接，管路上设有气液分离器3。
进一步，在一种较佳实施例中，第二输料管的出料口和气液分离器3连接。
进一步，在一种较佳实施例中，气液分离器3的一个出料口和第一冷却器48通过管路连接，管路上设有第三二次蒸汽调节阀19。
进一步，在一种较佳实施例中，第二输料腔的一个出料口和第一冷却器48通过管路连接，管路上设有第二冷却器49和第二二次蒸汽调节阀18。
进一步，在一种较佳实施例中，第四输料腔的出料口和第一冷却器48之间设有第四二次蒸汽调节阀20。
进一步，在一种较佳实施例中，第四输料腔的出料口和集水罐51的进水口连接。
进一步，在一种较佳实施例中，第二输料管的出料口和第一冷却器48通过管路连接，管路上设有第五二次蒸汽调节阀70。以上仅为本实用新型较佳的实施例，并非因此限制本实用新型的实施方式及保护范围。
本实用新型在上述基础上还具有如下实施方式：
本实用新型的进一步实施例中，具体实施方式一，结合图1说明本实施方式，本实施方式包括一效蒸发罐1和二效蒸发罐2，它还包括气液分离器3、第十二二次蒸汽管路5、第一二次蒸汽管路6、第二二次蒸汽管路7、第四二次蒸汽管路9、第五二次蒸汽管路10、第七二次蒸汽管路12、二次蒸汽节流装置13、第一二次蒸汽气体管路14、第二二次蒸汽气体管路15、第十三二次蒸汽管路16、第一二次蒸汽调节阀17、第二二次蒸汽调节阀18、第三二次蒸汽调节阀19、第十二次蒸汽管路23、第十一二次蒸汽管路24、热泵工质循环管路26、热泵冷凝器27、热泵蒸发器28、热泵压缩机29、热泵节流膨胀装置30、中介水管路31、第一进料调节阀36、第二进料调节阀37、第三进料调节阀38、第一出料调节阀41、第二出料调节阀42、第三出料调节阀43、出料泵44、第一冷却介质管路46、第二冷却介质管路47、第一冷却器48、第二冷却器49、集水罐51、排水泵52、逆止阀53、真空泵54、集水罐排水管路55、抽真空管路56、抽真空调节阀57、总进料管路60、二效进料管路61、一效进料管路62、总出料管路66、一效出料管路67和二效出料管路68。
第一二次蒸汽管路6与一效蒸发罐1以及二效蒸发罐2相连通，第一二次蒸汽调节阀17设置于第一二次蒸汽管路6上，第一二次蒸汽管路6经过二效蒸发罐2与第十二二次蒸汽管路5及第四二次蒸汽管路9相连接，二次蒸汽节流装置13设置于第一二次蒸汽管路6的二效蒸发罐2出口段。
第二二次蒸汽管路7与二效蒸发罐2相连通，第二二次蒸汽管路7自二效蒸发罐2与第十二二次蒸汽管路5以及第十一二次蒸汽管路24相连接，第十二二次蒸汽管路5的进口与出口分别与第二二次蒸汽管路7的出口以及第四二次蒸汽管路9进口相连接，第四二次蒸汽管路9经气液分离器3后与第一二次蒸汽气体管路14以及第二二次蒸汽气体管路15相连接。
第十一二次蒸汽管路24经第二冷却器49与第二二次蒸汽气体管路15以及第五二次蒸汽管路10相连接，第二二次蒸汽调节阀18设置于第十一二次蒸汽管路24的第二冷却器49进口段，第二二次蒸汽气体管路15的进口与出口分别与第四二次蒸汽管路9以及第五二次蒸汽管路10进口相连接，第三二次蒸汽调节阀19设置于第二二次蒸汽气体管路15上。
总进料管路60与二效进料管路61以及一效进料管路62相连通，第三进料调节阀38设置于总进料管路60上，一效进料管路62与一效蒸发罐1相连通，第一进料调节阀36设置于一效进料管路62上，二效进料管路61与二效蒸发罐2相连通，第二进料调节阀37设置于二效进料管路61上。
一效出料管路67与二效出料管路68以及总出料管路66相连接，其中，一效出料管路67与一效蒸发罐1相连通，第一出料调节阀41设置于一效出料管路67之上，二效出料管路68与二效蒸发罐2相连通，第二出料调节阀42设置于二效出料管路68之上，第三出料调节阀43与出料泵44沿排料流出方向依次设置于总出料管路66之上。
第一二次蒸汽气体管路14与热泵蒸发器28相连通，第七二次蒸汽管路12自热泵蒸发器28与第五二次蒸汽管路10以及第十二次蒸汽管路23相连通，其中第十二次蒸汽管路23与第一冷却器48相连通，第十三二次蒸汽管路16与第一冷却器48以及集水罐51相连通。
抽真空管路56与集水罐51相连通，抽真空调节阀57以及真空泵54沿空气抽出方向依次设置于抽真空管路56之上，集水罐排水管路55与集水罐51相连通，排水泵52与逆止阀53沿水排出方向依次设置于集水罐排水管路55之上，中介水管路31经过一效蒸发罐1，中介水管路31的进口与出口分别与热泵冷凝器27相连通。
热泵工质循环管路26分别经过热泵冷凝器27与热泵蒸发器28，热泵压缩机29设置于热泵工质循环管路26中工质由热泵蒸发器28流向热泵冷凝器27的气态工质管路上，热泵节流膨胀装置30设置于热泵工质循环管路26中工质由热泵冷凝器27流向热泵蒸发器28的液态工质管路上。
本实用新型的进一步实施例中，本实施方式的运行原理：
浓缩过程：需要浓缩的原料液通过总进料管路60经由第三进料调节阀38进入系统，该原料液分为两股，一股通过一效进料管路62经由第一调节阀36进入一效蒸发罐1内，另一股通过二效进料管路61经由第三调节阀37进入二效蒸发罐2内。
在中介水蒸气的冷凝热作用下，一效蒸发罐1内的原料液发生为一效二次蒸汽与浓缩液：一效二次蒸汽通过第一二次蒸汽管路6、第一二次蒸汽调节阀17流入二效蒸发罐2内，在二效蒸发罐2中冷凝放热后凝结为液态，再通过第一二次蒸汽管路6与二次蒸汽节流装置13降压流入第四二次蒸汽管路9中。浓缩后的浓缩液经由第一出料调节阀41、一效出料管路67进入总出料管路66中。
在进入二效蒸发罐2的水蒸气冷凝热的作用下，二效蒸发罐2内的原料液发生为二效二次蒸汽与浓缩液：浓缩后的浓缩液经由第二出料调节阀42、二效出料管路68进入总出料管路66中。二效二次蒸汽经过第二二次蒸汽管路7分为两股，一股通过第二二次蒸汽调节阀18、第十一二次蒸汽管路24进入第二冷却器49内，另一股通过第十二二次蒸汽管路5流入第四二次蒸汽管路9中。
第四二次蒸汽管路9中的汽水混合物流入气液分离器3中，分离出的气体分为两股，一股流入第一二次蒸汽气体管路14内，另一股通过第二二次蒸汽气体管路15、第三二次蒸汽调节阀19流入第五二次蒸汽管路10中。二效二次蒸汽在第二冷却器49中冷却后与第二二次蒸汽气体管路15中气体混合流入第五二次蒸汽管路10中。
蒸汽气体管路14内的气体在热泵蒸发器28中进行放热冷凝，冷凝后的气液混合物经第七二次蒸汽管路12与第五二次蒸汽管路10中混合物共同流入第十二次蒸汽管路23内，通过第十二次蒸汽管路23进入第一冷却器48中，完全冷却为液体后经第十三二次蒸汽管路16流入集水罐51。当集水罐51中的水达到一定的液位时，再在排水泵52的作用下，经由集水罐排水管路55、逆止阀53排出系统。总出料管路66内的浓溶液在出料泵44的作用下，经由第三出料调节阀43流出系统。从而完成进料的浓缩过程。
在系统浓缩的过程中，为了保证系统内的真空度，在真空泵54的不断作用下，系统各个腔体内的不凝性气体通过抽真空管路56与抽真空调节阀57排出系统。
热泵循环过程：汽水混合物在热泵蒸发器28内释放热量，使热泵蒸发器28中的制冷剂工质蒸发为气态。在热泵压缩机29的吸气作用下，热泵蒸发器28内产生的气态制冷剂工质通过热泵工质循环管路26进入热泵压缩机29，升温升压后再通过热泵工质循环管路26流入热泵冷凝器27中进行冷凝，释放的冷凝热将热泵冷凝器27中的中介水加热至沸腾，冷凝后的液态制冷剂工质通过热泵工质循环管路26流经热泵节流膨胀装置30节流降压后，再进入热泵蒸发器28中继续蒸发，从而完成热泵循环。
中介水循环过程：中介水在热泵冷凝器27中得到热量升温沸腾，生成气态的中介水蒸气进入中介水管路31中，并流向一效蒸发罐1内，对一效蒸发罐1内的原料液进行加热浓缩，放热后的中介水蒸气变为液态，在重力的作用下，通过中介水管路31流回热泵冷凝器3中，完成中介水的循环。
整体而言，热泵冷凝器27充当了双效蒸发浓缩系统的高温热源，并源源不断地回收二效蒸汽中的热量，大幅提升了系统整体稳定性与节能性。第一冷却器48抽取部分低温二次蒸汽进行冷却，保证了热泵蒸发器28的换热效率，进一步提高了系统的稳定性。
本实用新型的进一步实施例中，具体实施方式二，结合图2说明本实施方式，本实施方式包括一效蒸发罐1和二效蒸发罐2，它还包括气液分离器3、第一二次蒸汽管路6、第二二次蒸汽管路7、第四二次蒸汽管路9、第七二次蒸汽管路12、二次蒸汽节流装置13、第一二次蒸汽气体管路14、第二二次蒸汽气体管路15、第十三二次蒸汽管路16、第一二次蒸汽调节阀17、第三二次蒸汽调节阀19、第四二次蒸汽调节阀20、第八二次蒸汽管路21、第九二次蒸汽管路22、第十二次蒸汽管路23、第十四二次蒸汽管路25、热泵工质循环管路26、热泵冷凝器27、热泵蒸发器28、热泵压缩机29、热泵节流膨胀装置30、中介水管路31、第一进料调节阀36、第二进料调节阀37、第三进料调节阀38、第一出料调节阀41、第二出料调节阀42、第三出料调节阀43、出料泵44、第一冷却介质管路46、第一冷却器48、集水罐51、排水泵52、逆止阀53、真空泵54、集水罐排水管路55、抽真空管路56、抽真空调节阀57、总进料管路60、二效进料管路61、一效进料管路62、总出料管路66、一效出料管路67和二效出料管路68。
第一二次蒸汽管路6与一效蒸发罐1以及二效蒸发罐2相连通，第一二次蒸汽调节阀17设置于第一二次蒸汽管路6上，第一二次蒸汽管路6经过二效蒸发罐2与第二二次蒸汽管路7及第四二次蒸汽管路9相连接，二次蒸汽节流装置13设置于第一二次蒸汽管路6的二效蒸发罐2出口段。
第二二次蒸汽管路7与二效蒸发罐2相连通，第四二次蒸汽管路9经气液分离器3与第一二次蒸汽气体管路14以及第二二次蒸汽气体管路15相连接，其中第二二次蒸汽气体管路15的进口和出口分别与第四二次蒸汽管路9的出口以及第十二次蒸汽管路23的进口相连接，第三二次蒸汽调节阀19设置于第二二次蒸汽气体管路15上。
总进料管路60与二效进料管路61以及一效进料管路62相连通，第三进料调节阀38设置于总进料管路60上，一效进料管路62与一效蒸发罐1相连通，第一进料调节阀36设置于一效进料管路62上，二效进料管路61与二效蒸发罐2相连通，第二进料调节阀37设置于二效进料管路61上。
一效出料管路67与二效出料管路68以及总出料管路66相连接，其中，一效出料管路67与一效蒸发罐1相连通，第一出料调节阀41设置于一效出料管路67之上，二效出料管路68与二效蒸发罐2相连通，第二出料调节阀42设置于二效出料管路68之上，第三出料调节阀43与出料泵44沿排料流出方向依次设置于总出料管路66之上。
第一二次蒸汽气体管路14与热泵蒸发器28相连通，第七二次蒸汽管路12自热泵蒸发器28与第八二次蒸汽管路21以及第九二次蒸汽管路22相连通，其中第九二次蒸汽管路22与第十三二次蒸汽管路16以及第十四二次蒸汽管路25相连接，第十三二次蒸汽管路16与集水罐51相连通，第八二次蒸汽管路21的进口与出口分别与第七二次蒸汽管路12的出口以及第十二次蒸汽管路23的进口相连接，第四二次蒸汽调节阀20设置于第八二次蒸汽管路21上。
第一二次蒸汽气体管路14与热泵蒸发器28相连通，第七二次蒸汽管路12自热泵蒸发器28与第八二次蒸汽管路21以及第九二次蒸汽管路22相连通，其中第九二次蒸汽管路22与第十三二次蒸汽管路16以及第十四二次蒸汽管路25相连接，第十三二次蒸汽管路16与集水罐51相连通，第八二次蒸汽管路21的进口与出口分别与第七二次蒸汽管路12的出口以及第十二次蒸汽管路23的进口相连接，第四二次蒸汽调节阀20设置于第八二次蒸汽管路21上，第十二次蒸汽管路23与第一冷却器48相连通。
抽真空管路56与集水罐51相连通，抽真空调节阀57以及真空泵54沿空气抽出方向依次设置于抽真空管路56之上，集水罐排水管路55与集水罐51相连通，排水泵52与逆止阀53沿水排出方向依次设置于集水罐排水管路55之上，中介水管路31经过一效蒸发罐1，中介水管路31的进口与出口分别与热泵冷凝器27相连通。
热泵工质循环管路26分别经过热泵冷凝器27与热泵蒸发器28，热泵压缩机29设置于热泵工质循环管路26中工质由热泵蒸发器28流向热泵冷凝器27的气态工质管路上，热泵节流膨胀装置30设置于热泵工质循环管路26中工质由热泵冷凝器27流向热泵蒸发器28的液态工质管路上。
本实用新型的进一步实施例中，本实施方式的运行原理与具体实施方式一的运行原理基本相同，不同之处在于取消第十一二次蒸汽管路24、第二冷却器49，一效二次蒸汽在二效蒸发罐2中冷凝产生的气液混合物与全部的二效二次蒸汽混合后再流入气液分离器3中，此措施使得通过调节第三二次蒸汽调节阀19与第四二次蒸汽调节阀20即可控制系统的能量排放。
本实用新型的进一步实施例中，具体实施方式三，结合图3说明本实施方式，本实施方式包括一效蒸发罐1和二效蒸发罐2，它还包括气液分离器3、第一二次蒸汽管路6、第二二次蒸汽管路7、第四二次蒸汽管路9、第七二次蒸汽管路12、二次蒸汽节流装置13、第一二次蒸汽气体管路14、第十三二次蒸汽管路16、第一二次蒸汽调节阀17、第四二次蒸汽调节阀20、第八二次蒸汽管路21、第九二次蒸汽管路22、第十二次蒸汽管路23、第十四二次蒸汽管路25、热泵工质循环管路26、热泵冷凝器27、热泵蒸发器28、热泵压缩机29、热泵节流膨胀装置30、中介水管路31、第一进料调节阀36、第二进料调节阀37、第三进料调节阀38、第一出料调节阀41、第二出料调节阀42、第三出料调节阀43、出料泵44、第一冷却介质管路46、第一冷却器48、集水罐51、排水泵52、逆止阀53、真空泵54、集水罐排水管路55、抽真空管路56、抽真空调节阀57、总进料管路60、二效进料管路61、一效进料管路62、总出料管路66、一效出料管路67、二效出料管路68和第五二次蒸汽调节阀70。
第一二次蒸汽管路6与一效蒸发罐1以及二效蒸发罐2相连通，第一二次蒸汽调节阀17设置于第一二次蒸汽管路6上，第一二次蒸汽管路6经过二效蒸发罐2与第八二次蒸汽管路21及第十二次蒸汽管路23相连接，二次蒸汽节流装置13、二次蒸汽调节阀70沿蒸汽流动方向依次设置于第一二次蒸汽管路6的二效蒸发罐2出口段，其中第十二次蒸汽管路23与第一冷却器48相连通，第二二次蒸汽管路7与二效蒸发罐2以及气液分离器3相连通。
总进料管路60与二效进料管路61以及一效进料管路62相连通，第三进料调节阀38设置于总进料管路60上，一效进料管路62与一效蒸发罐1相连通，第一进料调节阀36设置于一效进料管路62上，二效进料管路61与二效蒸发罐2相连通，第二进料调节阀37设置于二效进料管路61上。
一效出料管路67与二效出料管路68以及总出料管路66相连接，其中一效出料管路67与一效蒸发罐1相连通，第一出料调节阀41设置于一效出料管路67之上，二效出料管路68与二效蒸发罐2相连通，第二出料调节阀42设置于二效出料管路68之上，第三出料调节阀43与出料泵44沿排料流出方向依次设置于总出料管路66之上。
第一二次蒸汽气体管路14与热泵蒸发器28相连通，第七二次蒸汽管路12自热泵蒸发器28与第八二次蒸汽管路21以及第九二次蒸汽管路22相连通，其中第九二次蒸汽管路22与第十三二次蒸汽管路16以及第十四二次蒸汽管路25相连接，第十三二次蒸汽管路16与集水罐51相连通，第八二次蒸汽管路21的进口与出口分别与第七二次蒸汽管路12的出口以及第十二次蒸汽管路23的进口相连接，第四二次蒸汽调节阀20设置于第八二次蒸汽管路21上。
抽真空管路56与集水罐51相连通，抽真空调节阀57以及真空泵54沿空气抽出方向依次设置于抽真空管路56之上，集水罐排水管路55与集水罐51相连通，排水泵52与逆止阀53沿水排出方向依次设置于集水罐排水管路55之上，中介水管路31经过一效蒸发罐1，中介水管路31的进口与出口分别与热泵冷凝器27相连通。
热泵工质循环管路26分别经过热泵冷凝器27与热泵蒸发器28，热泵压缩机29设置于热泵工质循环管路26中工质由热泵蒸发器28流向热泵冷凝器27的气态工质管路上，热泵节流膨胀装置30设置于热泵工质循环管路26中工质由热泵冷凝器27流向热泵蒸发器28的液态工质管路上。
本实用新型的进一步实施例中，本实施方式的运行原理与具体实施方式二的运行原理基本相同，不同之处在于将一效二次蒸汽在二效蒸发罐2中冷凝产生的气液混合物与二效二次蒸汽分离：二效二次蒸汽经过气液分离器3后分离出的气体通入热泵蒸发器28中，二效蒸发罐2中冷凝产生的气液混合物与部分热泵蒸发器28中冷凝产生的气液混合物在第十二次蒸汽管路23中混合后通入第一冷却器48中进行冷却。此措施可通过调节第五二次蒸汽调节阀70进行系统的能量控制。
本实用新型的进一步实施例中，本实用新型通过热泵制热技术，在少量蒸汽辅助启动下，采用冷凝热替代了常规浓缩热源，采用工质蒸发过程提取二效蒸汽凝结潜热，从而在保证系统工艺流程正常运行的前提下，提升了系统的能源利用效率。同时，低位弃热平衡的热泵双效蒸发浓缩系统通过低温段的热量调节，能够有效地解决系统在实际运行中工况不稳定的现象，实现系统的稳定运行。具体优点如下：
经济性：该系统取消了热源和冷却系统，且绝大多数制冷剂在低蒸发温度条件下密度大，相同流量下压缩机体积小，初投资费用较少，实现了中介水的封闭循环利用，运行过程中无需加热即可利用少量电能制取大量水蒸气，运行费用较少，同时本系统用于启动的蒸汽量相比常规系统几乎可以忽略，因此具有良好的经济性。
节能性：充分利用了末效二次蒸汽的能量，并实现了中介水的循环利用，无需补充中介水。热泵系统本身具有良好的节能效果，将其与双效蒸发系统相结合，实现了能量的循环利用，节能效果更加显著。在满足能量守恒的前提下，在低温段进行调节，避免了高品质能量的浪费。
安全性：制冷剂压缩机的生产制造水平极其成熟，技术更加成熟、安全。热泵系统为封闭循环系统，保证了系统的稳定性，同时，避免了压力较高的水蒸气直接进入系统内进行启动，保障了系统启动的安全性。
以上仅为本实用新型较佳的实施例，并非因此限制本实用新型的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本实用新型说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种低位弃热平衡的热泵双效蒸发浓缩系统，包括：一效蒸发罐(1)、二效蒸发罐(2)、热泵冷凝器(27)和热泵蒸发器(28)，其特征在于，所述一效蒸发罐(1)包括第一输料腔和第一输料管，所述二效蒸发罐(2)包括第二输料腔和第二输料管，所述热泵冷凝器(27)包括第三输料腔和第三输料管，所述热泵蒸发器(28)包括第四输料腔和第四输料管；
第一输料腔的进料口和第二输料腔的进料口均与总进料管路(60)连接，所述第一输料腔和所述第二输料腔均包括至少一个出料口，所述第一输料腔的一个出料口和所述第二输料腔的一个出料口与总出料管路(66)连接，所述总出料管路(66)上设有出料泵(44)；
所述第二输料腔的另一个出料口和第四输料腔的进料口连接，所述第一输料腔的另一个出料口和第二输料管的进料口连接，第一输料管的进料口和出料口分别和第三输料腔的出料口和进料口连接，第三输料管的进料口和出料口分别和第四输料管的出料口和进料口连接；
所述第四输料腔的出料口设有第一冷却器(48)，所述第一冷却器(48)和集水罐(51)的进水口连接，集水罐(51)的出水口处设有排水泵(52)和逆止阀(53)，集水罐(51)的排气口设有抽真空调节阀(57)和真空泵(54)；
第三输料管的进料口和第四输料管的出料口之间设有热泵压缩机(29)，第三输料管的出料口和第四输料管的进料口之间设有热泵节流膨胀装置(30)。
2.根据权利要求1所述的低位弃热平衡的热泵双效蒸发浓缩系统，其特征在于，第一输料腔的出料口和第二输料管的进料口之间设有第一二次蒸汽调节阀(17)。
3.根据权利要求2所述的低位弃热平衡的热泵双效蒸发浓缩系统，其特征在于，第二输料管的出料口设有二次蒸汽节流装置(13)。
4.根据权利要求3所述的低位弃热平衡的热泵双效蒸发浓缩系统，其特征在于，第二输料腔的出料口和第四输料腔的进料口通过管路连接，管路上设有气液分离器(3)。
5.根据权利要求4所述的低位弃热平衡的热泵双效蒸发浓缩系统，其特征在于，所述第二输料管的出料口和气液分离器(3)连接。
6.根据权利要求5所述的低位弃热平衡的热泵双效蒸发浓缩系统，其特征在于，气液分离器(3)的一个出料口和第一冷却器(48)通过管路连接，管路上设有第三二次蒸汽调节阀(19)。
7.根据权利要求6所述的低位弃热平衡的热泵双效蒸发浓缩系统，其特征在于，第二输料腔的一个出料口和第一冷却器(48)通过管路连接，管路上设有第二冷却器(49)和第二二次蒸汽调节阀(18)。
8.根据权利要求6所述的低位弃热平衡的热泵双效蒸发浓缩系统，其特征在于，第四输料腔的出料口和第一冷却器(48)之间设有第四二次蒸汽调节阀(20)。
9.根据权利要求8所述的低位弃热平衡的热泵双效蒸发浓缩系统，其特征在于，所述第四输料腔的出料口和所述集水罐(51)的进水口连接。
10.根据权利要求4所述的低位弃热平衡的热泵双效蒸发浓缩系统，其特征在于，第二输料管的出料口和所述第一冷却器(48)通过管路连接，管路上设有第五二次蒸汽调节阀(70)。
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|---|---|---|---|
| CN202120653254.9U CN214512755U (zh) | 2021-03-31 | 2021-03-31 | 一种低位弃热平衡的热泵双效蒸发浓缩系统 |
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| CN (1) | CN214512755U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115057495A (zh) * | 2022-07-19 | 2022-09-16 | 深圳市鼎深科技有限公司 | 双级热泵真空蒸发污水浓缩系统 |
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2021
- 2021-03-31 CN CN202120653254.9U patent/CN214512755U/zh active Active
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