CN216062019U - 蒸汽循环供热蒸发设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种蒸汽循环供热蒸发设备，其包括：蒸发装置，其包括蒸发罐及第一换热器，所述第一换热器为管式换热器；热泵压缩机，用于向所述第一换热器提供蒸汽热源；抽真空装置，用于对所述蒸发罐进行抽真空；第二换热器；蒸汽循环管路，依次连接所述热泵压缩机、第一换热器及第二换热器；原液蒸汽管路，依次连接所述蒸发罐、第二换热器及抽真空装置，原液蒸发所产生的原液蒸汽与蒸汽热源在第一换热器中换热后产生的冷凝水在所述第二换热器中进行换热。如此设置，可有效回收热量、减小蒸汽设备的整体能耗，还可以避免直接回收利用原液蒸汽时其中的不凝气体等杂质影响整个设备的运行稳定性。

Description

蒸汽循环供热蒸发设备

技术领域

本实用新型涉及蒸发技术领域，尤其涉及一种蒸汽循环供热蒸发设备。

背景技术

目前，蒸发工艺是废液处理回收利用的主要措施，该处理方法及工艺在现代工业生产中应用十分广泛，其目的基本都是去除废液中的水分，成为蒸馏水，同时提高废液浓度，以达到后续处理要求。而蒸发工艺一般能耗较高，因此利用MVR蒸发器对污水废液进行处理是现阶段较多见的方式，该方式可对蒸发产生的蒸汽进行回收利用，能耗较少。

然而该工艺中，不论是直接对蒸发产生的原液蒸汽进行利用，还是通过气液分离装置的净化后进行利用，原液蒸汽中均会残留部分杂质或腐蚀性气体，会对热泵压缩机或蒸汽压缩机造成一定程度的污染或损坏，另外，原液蒸汽中还存在部分不凝气体，直接回收利用原液蒸汽时会明显影响热泵压缩机的运行稳定性，使得能耗增加，原液处理量减少。

因此，有必要设计一种蒸汽循环供热蒸发设备，以解决上述问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种有效利用原液蒸汽的热量的蒸汽循环供热蒸发设备。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：一种蒸汽循环供热蒸发设备，其包括：

蒸发装置，用于蒸发原液，其包括蒸发罐及第一换热器，所述第一换热器为管式换热器；

热泵压缩机，用于向所述第一换热器提供蒸汽热源；

抽真空装置，用于对所述蒸发罐进行抽真空；

第二换热器；

蒸汽循环管路，依次连接所述热泵压缩机、第一换热器及第二换热器；

原液蒸汽管路，依次连接所述蒸发罐、第二换热器及抽真空装置，原液蒸发所产生的原液蒸汽与蒸汽热源在第一换热器中换热后产生的冷凝水在所述第二换热器中进行换热。

作为本实用新型进一步改进的技术方案，所述第一换热器为设于蒸发罐内部的盘管或列管，所述盘管或列管与所述热泵压缩机连通。

作为本实用新型进一步改进的技术方案，所述第一换热器包括多个并联且沿轴向平行设置的蚊香盘管、第一管道和第二管道，每个所述蚊香盘管的进口与所述第一管道连接，每一个所述蚊香盘管的出口与所述第二管道连接，所述蒸汽通过所述第一管道流入每一个所述蚊香盘管，由所述第二管道流出。

作为本实用新型进一步改进的技术方案，每一个所述蚊香盘管被设置成所述蒸汽由所述进口流入所述蚊香盘管的内侧，并盘旋向外侧由所述出口流出。

作为本实用新型进一步改进的技术方案，所述第一换热器设于所述蒸发罐的外部，所述第一换热器与所述蒸发罐之间设有原液循环管路，所述第一换热器包括壳体及设于所述壳体内的盘管或列管，所述盘管或列管与所述原液循环管路连通。

作为本实用新型进一步改进的技术方案，所述蒸汽循环管路包括高温高压蒸汽管路、气液混合蒸汽管路及低压蒸汽管路，所述高温高压蒸汽管路设于热泵压缩机与第一换热器之间，以将热泵压缩机产生的高温高压蒸汽通入所述第一换热器中，所述气液混合蒸汽管路设于所述第一换热器与所述第二换热器之间，用于输送在第一换热器中与原液换热后的气液混合物，所述低压蒸汽管路设于第二换热器与热泵压缩机之间。

作为本实用新型进一步改进的技术方案，所述原液蒸汽管路包括高温原液蒸汽管路及原液蒸汽冷凝水管路，所述高温原液蒸汽管路设于所述蒸发罐与所述第二换热器之间，所述原液蒸汽冷凝水管路设于所述第二换热器与所述抽真空装置之间，所述抽真空装置通过原液蒸汽冷凝水管路、第二换热器及高温原液蒸汽管路对所述蒸发罐内部进行抽真空。

作为本实用新型进一步改进的技术方案，还包括向所述热泵压缩机提供蒸汽的供热装置；所述第二换热器包括壳体及设于所述壳体内的盘管或列管。

作为本实用新型进一步改进的技术方案，所述供热装置为蒸汽发生器，所述蒸汽发生器的蒸汽出口与所述壳体连通。

作为本实用新型进一步改进的技术方案，所述供热装置为设于所述壳体内的加热器。

作为本实用新型进一步改进的技术方案，所述蒸汽循环管路还设有控制装置，所述控制装置用于控制蒸汽循环管路中蒸汽压力，所述控制装置包括节流装置；所述抽真空装置包括依次通过管路循环连接的射流器、储水罐及水泵，所述射流器与所述蒸发罐连接。

由以上技术方案可知，本实用新型通过设置蒸汽循环管路、原液蒸汽管路及第二换热器，可有效对原液蒸发所产生的原液蒸汽的热量进行利用，一方面可有效回收热量、减小蒸汽设备的整体能耗，另一方面可避免直接回收利用原液蒸汽时其中的不凝气体或固体颗粒等杂质影响整个设备的运行稳定性；其次，蒸汽热源与原液换热后也可以进行循环利用，无需冷凝回收，该部分余热也得到有效的利用，进一步减小蒸汽设备的整体能耗，节省了能源；另外，通过第一换热器及抽真空装置能极大地增加其处理量，并能以较低的成本实现其高换热效率和高出水品质。

附图说明

图1为本实用新型一实施例的蒸汽循环供热蒸发设备的示意图。

图2为图1中第一换热器的立体图。

图3为另一实施例中蒸发装置的示意图。

图4为另一实施例中第二换热器的示意图。

图5为另一实施例中供热装置与第二换热器的示意图。

图6为图1中抽真空装置的示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细描述。

请参图1所示的一种蒸汽循环供热蒸发设备，其包括：蒸发装置1、热泵压缩机2、第二换热器5、抽真空装置6、蒸汽循环管路10、原液蒸汽管路20及原液进液管路30。原液进液管路30与蒸发罐11连通，以向其中通入原液。

蒸发装置1包括蒸发罐11及第一换热器12，第一换热器12为管式换热器。优选的，第一换热器12为设于蒸发罐11内部的盘管或列管，盘管或列管与热泵压缩机2连通。

具体的，请一并参图2所示，本实施例中，第一换热器12包括多个并联且沿轴向平行设置的蚊香盘管125、第一管道123和第二管道124以及固定装置126。若干蚊香盘管125竖直并联固定在固定装置124上，第一管道123和第二管道124设置在蚊香盘管125的外周，轴向垂直于蚊香盘管125的径向，且第一管道123和第二管道124上设有用于分别连接每个蚊香盘管125的通孔(未图示)。蒸汽通过第一管道123均匀分配至每个蚊香盘管125中，再从第二管道124汇集流出。

在本实施例中，每个蚊香盘管125被配置成从蚊香盘管125的内侧盘旋向外侧流出流体，具体的，蚊香盘管125的内侧连接第一管道123，蚊香盘管125的外侧连接第二管道124。采用该设置方式，可以避免流体在蚊香盘管125内造成系统压降，从而保证其换热效率的稳定。

固定装置126对应多个沿蚊香盘管125的周向间隔设置的固定板1261 和设置在蚊香盘管125外周的定位板1262，每个固定板1261沿径向方向延伸设置，固定板1261上设有与蚊香盘管125的管径相适应的卡槽1263，且固定板1261固定在定位板1262上。具体的，多个定位板1262均匀设置在蚊香盘管125的外周，固定板1261在定位板1262的竖直方向上逐层设置，每个蚊香盘管125的管道逐圈卡持在卡槽1263中。优选的，相邻蚊香盘管125之间具有间隙，从而提高其换热面积并方便后期维护和保养。

在其他实施例中，也可将第一换热器设置为位于蒸发罐内的螺旋盘管或列管，其连接方式与蚊香盘管相似，在此不做赘述。

在其他实施例中，也可将第一换热器设于蒸发罐的外部，即外置换热器。具体的，请参图3所示，为本实用新型另一实施例的蒸发装置1a，蒸发装置1a包括蒸发罐11a、设于蒸发罐11a外部的第一换热器12a、原液循环管路14a及原液循环泵13a。原液进液管路30与原液进液管路30连接。该实施例中，第一换热器12a包括壳体121a及设于壳体121a内的若干列管122a。在其他实施例中，列管122a也可用蚊香盘管替代，其盘管的具体结构参第一换热器12，在此不做赘述。

蒸汽循环管路10依次连接热泵压缩机2、第一换热器12及第二换热器5，以对热源蒸汽进行循环。热泵压缩机2用于对蒸汽进行压缩并向第一换热器12提供蒸汽热源。原液蒸汽管路20依次连接蒸发罐11、第二换热器5及抽真空装置6，原液蒸发所产生的原液蒸汽与蒸汽热源在第一换热器12中换热后产生的冷凝水在第二换热器5中进行换热。

具体的，蒸汽循环管路10包括高温高压蒸汽管路101、气液混合蒸汽管路102及低压蒸汽管路103，高温高压蒸汽管路101设于热泵压缩机2 与第一换热器12之间，以将热泵压缩机2产生的高温高压蒸汽通入第一换热器12中；气液混合蒸汽管路102设于第一换热器12与第二换热器5 之间，用于输送在第一换热器12中与原液换热后的气液混合物。低压蒸汽管路103设于第二换热器5与热泵压缩机2之间，热泵压缩机2通过低压蒸汽管路103对第二换热器5中的液态冷凝水进行减压气化并抽取，从而进行下一轮的压缩形成高温高压蒸汽。

优选的，蒸汽循环管路10还设有控制装置，控制装置用于控制蒸汽循环管路10中蒸汽压力，其设于气液混合蒸汽管路102上。优选的，控制装置包括节流装置3节流装置3可以为比例控制阀或节流阀，节流装置 3用于调节高温高压蒸汽管路101中蒸汽的压力及温度。优选的，高温高压蒸汽管路101中蒸汽的压力约140KPa，温度为110℃。在其他实施例中，节流装置3的下游也可以设置疏水装置4，疏水装置4用于将气液混合蒸汽管路102中流过的气液混合物进行分离，并将液态的冷凝水通入第二换热器5中。控制装置的设置保持了蒸汽热源及热泵压缩机2产生的高温高压蒸汽的压力及温度恒定，使得热泵压缩机2工作稳定，不仅可以保证热泵压缩机2的使用寿命，而且使得能耗降低，进一步降低蒸发能耗，节约成本。

原液蒸汽管路20具体包括高温原液蒸汽管路201及原液蒸汽冷凝水管路202。高温原液蒸汽管路201设于蒸发罐11与第二换热器5之间，原液蒸汽冷凝水管路202设于第二换热器5与抽真空装置6之间。抽真空装置6用于对蒸发罐11进行抽真空，具体的，抽真空装置6通过原液蒸汽冷凝水管路202、第二换热器5及高温原液蒸汽管路201对蒸发罐11内部进行抽真空处理。

由此可见，原液蒸发产生的高温原液蒸汽与冷凝水在第二换热器5中进行热交换过程。冷凝水吸收高温原液蒸汽的热量升温，并在热泵压缩机 2的作用下气化，而高温原液蒸汽降温变成原液冷凝水并自抽真空装置6 抽出。本实施例中，第二换热器5为列管式换热器，其包括壳体51及设于壳体51内并列设置的若干列管52，壳体51与列管52之间形成壳层。原液蒸汽管路20与壳层连通，蒸汽循环管路10与列管52连通。如此进行高温原液蒸汽与冷凝水的换热。通过第二换热器5，利用原液蒸发出的原液蒸汽的热能，使得蒸汽可循环使用，持续提供蒸发热源，无需持续使用外接蒸汽，大大减少热源蒸汽耗量，减小了蒸发系统能耗，降低了蒸汽设备的运行成本。

本实用新型中，第二换热器5的形式可以选择其他类型。请参图4所示，为另一实施例中的第二换热器5c的示意图，其包括壳体51c及设于壳体51c内的盘管52c，壳体51c与盘管52c之间形成壳层。原液蒸汽管路20与盘管52c连通，蒸汽循环管路10与壳层连通。如此设置，同样可以实现高温原液蒸汽与冷凝水的换热。

本实施例中，蒸汽循环供热蒸发设备还包括向热泵压缩机提供蒸汽的供热装置，其作用为：为蒸汽循环管路提供初始蒸汽热源，以快速启动蒸发过程。具体的，本实施例中，供热装置7为蒸汽发生器，优选的，蒸汽发生器的蒸汽出口与壳体连通，即：蒸汽发生器的蒸汽出口与第二换热器 5的壳层连通，其产生的初始蒸汽热源首先通入壳层，进而被热泵压缩机 2吸入。

请参图5所示，在另一实施例中，供热装置为加热器7d，其设于第二换热器5的壳层内，壳层内首先设置一定量的纯水，加热器7d用于对纯水进行加热，以产生初始蒸汽热源。在此实施例中，原液蒸汽管路20与列管52连通，蒸汽循环管路10与壳层连通。如此进行高温原液蒸汽与冷凝水的换热。在其他实施例中，也可以直接采用外接蒸汽，为蒸汽循环管路提供初始蒸汽热源。

请参图6所示，本实施例中，抽真空装置6包括依次通过管路循环连接射流器61、储水罐63及水泵62，射流器61与蒸发罐11连接。原液蒸发产生的原液蒸汽经换热后成为冷凝水，经水泵62和射流器61持续工作的作用，抽至储水罐63中；储水罐63设有排水阀64及排水泵65，储水罐63内自上而下还设有液位开关66、67、68，设定液位开关66为高液位，液位开关67为中液位，液位开关68为低液位，当冷凝水液位到达液位开关67的位置时，排水阀64打开，排水泵65工作将冷凝水排出；当冷凝水液位到达液位开关68的位置时，排水阀64关闭，排水泵65停止工作。在其他实施方式中，抽真空装置也可以设置为其他形式，如真空泵、风机等。本实例中，维持蒸发罐11的真空度为-43KPa，原液在此真空度下的蒸发温度低于其常压的沸点温度，原液进行蒸发产生蒸汽温度约为 85-90℃，其经由高温原液蒸汽管路201进入第二换热器5。抽真空装置6 的设置使得原液蒸发温度低于常压时的沸点，使得原液蒸发所需热量减少。其他实施例中，可根据实际需要设置蒸发容器的真空度，在此不予限制。

优选的，蒸发罐11与第二换热器5之间还有气液分离装置(未图示)，气液分离装置用于对原液蒸发产生的原液蒸汽进行气液分离，防止原液蒸汽携带原液液滴或固体杂质进入后续装置。

优选的，抽真空装置6与第二换热器5之间还设有换热器(未图示)，以对原液进行预热，进而通过原液进液管路30通入蒸发罐11。如此设置，可进一步利用原液蒸汽经过第二换热器5换热后剩余的热量，提高原液温度，进而减少原液蒸发所需热量。

工作时，首先蒸发装置1启动，抽真空装置6开始运行，抽真空装置 6持续抽出蒸发罐11内的气体，使得蒸发罐11内的负压保持在恒定值；当蒸发罐11中的真空度达到设定值时，原液由原液进液管路30进入蒸发罐11内，同时供热装置7开始向热泵压缩机2提供初始蒸汽热源，热泵压缩机2工作，持续抽入这部分蒸汽转化为高温高压的蒸汽并排出，经由高温高压蒸汽管路101进入第一换热器12供原液蒸发使用。原液吸收了这部分高温高压蒸汽的热量，蒸汽温度有所降低，形态由水气混合态逐渐成为液态，经由节流装置3、疏水装置4，进入第二换热器5进行换热。由于热泵压缩机2的蒸汽入口21持续抽吸，疏水装置4之后的气液混合蒸汽管路102中为负压，液态热水温度降至80℃-85℃，经过第二换热器 5吸收原液蒸发产生的蒸汽的热能，使其在85℃左右发生相变，液态热水转变成温度恒定的蒸汽，并进入热泵压缩机2中，热泵压缩机2再将其转变为恒定的高温高压蒸汽(110℃)并排出，如此循环。

由上述过程可以看出蒸汽热源的形态变化：供热装置7提供的初始蒸汽热源，热泵压缩机2吸收初始蒸汽热源并将其转变为高温高压蒸汽，进入到第一换热器12进行蒸发，蒸发后由水气混合物逐渐转为液态热水，进入第二换热器5进行换热；液态热水吸收原液蒸发蒸汽的热能，转化为其汽化的潜热，转变为蒸汽，经由低压蒸汽管路103进入到热泵压缩机2，热泵压缩机2将此部分蒸汽又转化为高温高压的蒸汽以供原液蒸发使用。该变化过程中，供热装置7提供的初始热源在第一个蒸发循环后，转变成了下一个蒸发循环的热源，这样供热装置7就可以停止初始热源的提供，大大降低了蒸汽耗量。

综上所述，本实用新型通过设置蒸汽循环管路、原液蒸汽管路及第二换热器，可有效对原液蒸发所产生的原液蒸汽的热量进行利用，一方面可有效回收热量、减小蒸汽设备的整体能耗，另一方面可避免直接回收利用原液蒸汽时其中的不凝气体或固体颗粒等杂质影响整个设备的运行稳定性；另外，蒸汽热源与原液换热后也可以进行循环利用，无需冷凝回收，该部分余热也得到有效的利用，进一步减小蒸汽设备的整体能耗，节省了能源；本实用新型的蒸发设备无需持续通入蒸汽，只需在蒸发装置运行的初期提供蒸汽热源，降低蒸发设备运行成本；本实用新型的蒸发设备通过设置抽真空装置，使得原液蒸发所需温度较低，提高了蒸发效率。

以上实施例仅用于说明本实用新型而并非限制本实用新型所描述的技术方案，对本说明书的理解应该以所属技术领域的技术人员为基础，尽管本说明书参照上述的实施例对本实用新型已进行了详细的说明，但是，本领域的技术人员应当理解，所属技术领域的技术人员仍然可以对本实用新型进行修改或者等同替换，而一切不脱离本实用新型的精神和范围的技术方案及其改进，均应涵盖在本实用新型的权利要求范围内。

Claims (11)

1.一种蒸汽循环供热蒸发设备，其特征在于，包括：

蒸发装置，用于蒸发原液，其包括蒸发罐及第一换热器，所述第一换热器为管式换热器；

热泵压缩机，用于向所述第一换热器提供蒸汽热源；

抽真空装置，用于对所述蒸发罐进行抽真空；

第二换热器；

蒸汽循环管路，依次连接所述热泵压缩机、第一换热器及第二换热器；

原液蒸汽管路，依次连接所述蒸发罐、第二换热器及抽真空装置，原液蒸发所产生的原液蒸汽与蒸汽热源在第一换热器中换热后产生的冷凝水在所述第二换热器中进行换热。

2.根据权利要求1所述的蒸汽循环供热蒸发设备，其特征在于，所述第一换热器为设于蒸发罐内部的盘管或列管，所述盘管或列管与所述热泵压缩机连通。

3.根据权利要求1所述的蒸汽循环供热蒸发设备，其特征在于，所述第一换热器包括多个并联且沿轴向平行设置的蚊香盘管、第一管道和第二管道，每个所述蚊香盘管的进口与所述第一管道连接，每一个所述蚊香盘管的出口与所述第二管道连接，所述蒸汽通过所述第一管道流入每一个所述蚊香盘管，由所述第二管道流出。

4.根据权利要求3所述的蒸汽循环供热蒸发设备，其特征在于，每一个所述蚊香盘管被设置成所述蒸汽由所述进口流入所述蚊香盘管的内侧，并盘旋向外侧由所述出口流出。

5.根据权利要求1所述的蒸汽循环供热蒸发设备，其特征在于，所述第一换热器设于所述蒸发罐的外部，所述第一换热器与所述蒸发罐之间设有原液循环管路，所述第一换热器包括壳体及设于所述壳体内的盘管或列管，所述盘管或列管与所述原液循环管路连通。

6.根据权利要求1所述的蒸汽循环供热蒸发设备，其特征在于，所述蒸汽循环管路包括高温高压蒸汽管路、气液混合蒸汽管路及低压蒸汽管路，所述高温高压蒸汽管路设于热泵压缩机与第一换热器之间，以将热泵压缩机产生的高温高压蒸汽通入所述第一换热器中，所述气液混合蒸汽管路设于所述第一换热器与所述第二换热器之间，用于输送在第一换热器中与原液换热后的气液混合物，所述低压蒸汽管路设于第二换热器与热泵压缩机之间。

7.根据权利要求1所述的蒸汽循环供热蒸发设备，其特征在于，所述原液蒸汽管路包括高温原液蒸汽管路及原液蒸汽冷凝水管路，所述高温原液蒸汽管路设于所述蒸发罐与所述第二换热器之间，所述原液蒸汽冷凝水管路设于所述第二换热器与所述抽真空装置之间，所述抽真空装置通过原液蒸汽冷凝水管路、第二换热器及高温原液蒸汽管路对所述蒸发罐内部进行抽真空。

8.根据权利要求1所述的蒸汽循环供热蒸发设备，其特征在于，还包括向所述热泵压缩机提供蒸汽的供热装置；所述第二换热器包括壳体及设于所述壳体内的盘管或列管。

9.根据权利要求8所述的蒸汽循环供热蒸发设备，其特征在于，所述供热装置为蒸汽发生器，所述蒸汽发生器的蒸汽出口与所述壳体连通。

10.根据权利要求8所述的蒸汽循环供热蒸发设备，其特征在于，所述供热装置为设于所述壳体内的加热器。

11.根据权利要求1所述的蒸汽循环供热蒸发设备，其特征在于，所述蒸汽循环管路还设有控制装置，所述控制装置用于控制蒸汽循环管路中蒸汽压力，所述控制装置包括节流装置；所述抽真空装置包括依次通过管路循环连接的射流器、储水罐及水泵，所述射流器与所述蒸发罐连接。

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