專利名稱：一種回?zé)嵴舭l(fā)工藝及其工藝系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種回?zé)嵴舭l(fā)工藝及其工藝系統(tǒng)，屬于二次蒸汽回?zé)峄厥昭h(huán)利用領(lǐng)域。具體涉 及一種在蒸發(fā)工藝中回收利用二次蒸汽的潛熱，從而實(shí)現(xiàn)熱能循環(huán)利用的工藝，可廣泛應(yīng) 用于環(huán)保、海水淡化、蒸餾水制取、化工生產(chǎn)中溶液濃縮及溶劑結(jié)晶等工業(yè)部門。
背景技術(shù)：
蒸發(fā)是通過(guò)加熱使溶劑汽化，從而獲得濃縮溶液或固體溶質(zhì)的操作方法。蒸發(fā)可 以在常壓、減壓或加壓下進(jìn)行。目前工業(yè)上常用的蒸發(fā)類型有以下四種一、單效蒸發(fā)，是最基本的蒸發(fā)流程，原料液在蒸發(fā)器內(nèi)被加熱汽化，產(chǎn)生的二次 蒸汽不再利用。單效蒸發(fā)的能耗指標(biāo)很高，但其設(shè)備及廠房投資成本卻是最少的。二、多效蒸發(fā)，是將前效蒸發(fā)產(chǎn)生的二次蒸汽用作后效蒸發(fā)的加熱蒸汽，使熱量多 次利用，所以比單效蒸發(fā)的能耗指標(biāo)低。但隨效數(shù)的增加，能耗指標(biāo)下降的趨勢(shì)逐漸變緩， 而投資成本卻是直線上升。三、熱泵蒸發(fā)，是指把產(chǎn)生的二次蒸汽，利用壓縮機(jī)的絕熱壓縮或利用蒸汽噴射泵 壓縮，提高壓力后送回加熱室，再次用作加熱蒸汽，提供汽化所需的熱量。理論上，熱泵蒸發(fā) 的能耗指標(biāo)很低，但由于驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)所需的功率很大，在蒸發(fā)量大時(shí)，要增加配電設(shè)施，所 以投資成本增加；對(duì)于蒸汽噴射泵由于其攜帶比(驅(qū)動(dòng)蒸汽量與吸入二次蒸汽量的比值) 不高，所以總有部分剩余二次蒸汽，而且，如果采用的驅(qū)動(dòng)蒸汽中含有液滴，容易使噴嘴磨 損，使效率更為下降。這種蒸發(fā)模式以MVR蒸發(fā)器為代表。四、減壓閃蒸，是把熱溶液送入低壓空間，使其在絕熱條件下急驟汽化。適宜于回 收熱溶液的熱量或處理容易在加熱面結(jié)垢的物料。以上四種蒸發(fā)類型，各有利弊，但普遍存在適用范圍不廣或者實(shí)際能耗比較高，生 產(chǎn)成本高等缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種將二次蒸汽回收循 環(huán)使用，且成本低的回?zé)嵴舭l(fā)工藝及其工藝系統(tǒng)。本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是該一種回?zé)嵴舭l(fā)工藝，其特征在于 回?zé)嵴舭l(fā)工藝順序?yàn)樵弦涸趽Q熱器內(nèi)升溫后進(jìn)入蒸發(fā)器，在蒸發(fā)器內(nèi)繼續(xù)吸熱沸騰汽 化產(chǎn)生二次蒸汽，二次蒸汽通過(guò)與新鮮蒸汽換熱，升高溫度，同時(shí)在風(fēng)機(jī)作用下增大壓力， 轉(zhuǎn)化為加熱蒸汽，加熱蒸汽回輸?shù)秸舭l(fā)器，在蒸發(fā)器內(nèi)放熱，加熱原料液，使原料液沸騰汽 化產(chǎn)生二次蒸汽，加熱蒸汽同時(shí)凝結(jié)為飽和溶劑，飽和溶劑從蒸發(fā)器內(nèi)排出回輸?shù)綋Q熱器 內(nèi)與原料液發(fā)生熱交換，使原料液升溫，飽和溶劑放熱后形成冷卻溶劑排出。在蒸發(fā)器中，加熱蒸汽凝結(jié)為飽和溶劑和原料液沸騰汽化二者溫度差為8-20K。優(yōu)選的，二次蒸汽與新鮮蒸汽換熱通過(guò)混合換熱的方式進(jìn)行。二次蒸汽與新鮮蒸汽換熱還可通過(guò)在二次換熱器內(nèi)，新鮮蒸汽直接加熱二次蒸汽輸送管路的方式進(jìn)行。所述飽和溶劑為飽和水。一種回?zé)嵴舭l(fā)工藝的工藝系統(tǒng)，其特征在于包括蒸發(fā)器、換熱器、風(fēng)機(jī)和輸送管 路，原料液通過(guò)輸送管路與換熱器料液入口相連，換熱器料液出口通過(guò)輸送管路與蒸發(fā)器 料液入口相連，蒸發(fā)器料液出口與新鮮蒸汽輸送管路相連，新鮮蒸汽和二次蒸汽混合后通 過(guò)三通輸送管路與蒸發(fā)器加熱蒸汽入口相連，三通輸送管路上設(shè)有風(fēng)機(jī)，蒸發(fā)器飽和溶劑 出口通過(guò)輸送管路與換熱器飽和溶劑入口相連。另一種回?zé)嵴舭l(fā)工藝的工藝系統(tǒng)，其特征在于包括蒸發(fā)器、換熱器、風(fēng)機(jī)、二次換 熱器和輸送管路，原料液通過(guò)輸送管路與換熱器料液入口相連，換熱器料液出口通過(guò)輸送 管路與蒸發(fā)器料液入口相連，蒸發(fā)器料液出口與二次換熱器入口相連，二次換熱器加熱蒸 汽入口與新鮮蒸汽輸送管路相連，二次蒸汽在二次換熱器內(nèi)加熱后通過(guò)輸送管路與蒸發(fā)器 加熱蒸汽入口相連，三通輸送管路上設(shè)有風(fēng)機(jī)，蒸發(fā)器飽和溶劑出口通過(guò)輸送管路與換熱 器飽和溶劑入口相連。本發(fā)明的回?zé)嵴舭l(fā)工藝的運(yùn)行包括三個(gè)換熱過(guò)程1、液體間的換熱過(guò)程原料液a初始狀態(tài)和飽和水間的換熱，在換熱器2內(nèi)進(jìn)行，可采用逆流、順流或混 流的換熱方式。2、凝結(jié)-蒸發(fā)換熱過(guò)程在蒸發(fā)器1中，加熱蒸汽凝結(jié)，料液沸騰汽化。3、蒸汽間的換熱過(guò)程新鮮蒸汽與二次蒸汽間的熱傳遞過(guò)程，目的是實(shí)現(xiàn)加熱蒸汽的工藝(溫度、壓力) 要求。本發(fā)明的回?zé)嵴舭l(fā)工藝是利用熱交換的方式提高二次蒸汽的溫度，同時(shí)在加熱和 風(fēng)機(jī)共同作用下增大壓力，使二次蒸汽轉(zhuǎn)化為加熱蒸汽，提供汽化所需的熱量。在工程熱力 學(xué)上，這種利用工質(zhì)排出的一部分熱量來(lái)加熱工質(zhì)的方法叫做回?zé)?。所以本發(fā)明提供的蒸 發(fā)的方法稱之為回?zé)嵴舭l(fā)?；?zé)嵴舭l(fā)與機(jī)械壓縮式熱泵蒸發(fā)的相同點(diǎn)一、都將二次蒸汽轉(zhuǎn)化為加熱蒸汽；二、二者都無(wú)剩余二次蒸汽；三、啟動(dòng)時(shí)都需輔助加熱。回?zé)嵴舭l(fā)與機(jī)械壓縮式熱泵蒸發(fā)的不同點(diǎn)一、在工程熱力學(xué)上，回?zé)釋儆诙嘧冞^(guò)程，與外界有熱量交換；熱泵屬于絕熱過(guò)程， 與外界無(wú)熱量交換。二、二次蒸汽升溫過(guò)程回?zé)嵴舭l(fā)是通過(guò)熱傳遞來(lái)實(shí)現(xiàn)的，過(guò)程中不出現(xiàn)能量形態(tài) 的轉(zhuǎn)化；熱泵蒸發(fā)是通過(guò)絕熱壓縮來(lái)實(shí)現(xiàn)的，過(guò)程中出現(xiàn)能量形態(tài)的轉(zhuǎn)化，即電能一機(jī)械能 —熱能。三、回?zé)嵴舭l(fā)以消耗高溫蒸汽為主；熱泵蒸發(fā)以消耗電能為主。四、回?zé)嵴舭l(fā)用風(fēng)機(jī)，壓力小，功率低；熱泵蒸發(fā)用壓縮機(jī)，壓力高功率大。本發(fā)明的思路是將蒸發(fā)工藝產(chǎn)生的二次蒸汽通過(guò)加熱升溫，全部轉(zhuǎn)化為可利用的加熱蒸汽。具體為首先將原料液升溫到沸點(diǎn)，進(jìn)入蒸發(fā)器內(nèi)，繼續(xù)吸熱汽化，產(chǎn)生二次 蒸汽。在新鮮蒸汽和風(fēng)機(jī)的共同作用下，二次蒸汽的溫度和壓力共同升高，可以用作加熱蒸 汽，從而滿足加熱要求。加熱蒸汽在蒸發(fā)器內(nèi)放熱，凝結(jié)為飽和水。最后，從蒸發(fā)器排出的 飽和水與原料液再次發(fā)生熱交換。由于過(guò)熱蒸汽的傳熱系數(shù)一般都比較小，所以，若無(wú)特殊要求，本發(fā)明優(yōu)選采用新 鮮蒸汽與二次蒸汽直接混合的方式換熱。加熱蒸汽應(yīng)以飽和狀態(tài)進(jìn)入蒸發(fā)器中。由于溶質(zhì)濃度增加會(huì)導(dǎo)致溶液沸點(diǎn)升高， 所以，蒸發(fā)得到的二次蒸汽往往是過(guò)熱蒸汽；引入的新鮮蒸汽，由于壓力減小，也變?yōu)檫^(guò)熱 蒸汽。二者混合且經(jīng)風(fēng)機(jī)加壓后，若加熱蒸汽的過(guò)熱度仍很高，過(guò)熱蒸汽的傳熱系數(shù)一般都 比較小，可采用將蒸發(fā)器中凝結(jié)的飽和水噴入的方法，消除過(guò)熱度，使加熱蒸汽處于飽和狀 態(tài)。若經(jīng)過(guò)換熱器放熱后的冷卻溶劑要求水分含量不可過(guò)高或不可含有水分時(shí)，則不 可采用二次蒸汽與新鮮蒸汽混合的方式進(jìn)行熱傳遞，可采用在換熱器內(nèi)，通過(guò)新鮮蒸汽對(duì) 二次蒸汽加熱的方式提高二次蒸汽溫度。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的回?zé)嵴舭l(fā)工藝及其工藝系統(tǒng)所具有的有益效果是1、節(jié)能，適用面廣，具有較低的汽水比。2、投資成本低，經(jīng)濟(jì)效益好，新鮮蒸汽可直接利用工廠生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的蒸汽，不 必單獨(dú)生產(chǎn)，能源循環(huán)利用。3、蒸發(fā)設(shè)備通用，原蒸發(fā)設(shè)備技術(shù)改造方便。


圖1是本發(fā)明的工藝系統(tǒng)流程實(shí)施例1示意圖。圖2是本發(fā)明的工藝系統(tǒng)流程實(shí)施例2示意圖。其中1、蒸發(fā)器2、換熱器3、風(fēng)機(jī)4、二次換熱器a、原料液b、新鮮蒸汽C、冷卻 溶劑。下面結(jié)合附圖1 2對(duì)發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1圖1本發(fā)明的最佳實(shí)施例，參照附圖1 工藝系統(tǒng)由蒸發(fā)器1、換熱器2、風(fēng)機(jī)3、原 料液a、新鮮蒸汽b和冷卻溶劑c 其中，原料液a通過(guò)輸送管路與換熱器2料液入口相連， 換熱器2料液出口通過(guò)輸送管路與蒸發(fā)器1料液入口相連，新鮮蒸汽b和蒸發(fā)器1中輸出 的二次蒸汽混合后通過(guò)輸送管路、風(fēng)機(jī)3與蒸發(fā)器1加熱蒸汽入口相連，蒸發(fā)器1飽和溶劑 出口通過(guò)輸送管路與換熱器2飽和溶劑入口相連。系統(tǒng)正常運(yùn)行后，原料液a在換熱器2內(nèi)升溫后進(jìn)入蒸發(fā)器1內(nèi)，其在蒸發(fā)器1內(nèi) 繼續(xù)吸熱沸騰汽化，產(chǎn)生的二次蒸汽與新鮮蒸汽b混合進(jìn)行熱傳遞，二次蒸汽溫度升高，在 加熱和風(fēng)機(jī)3共同作用壓力增大后，二次蒸汽轉(zhuǎn)化為加熱蒸汽。將所得的加熱蒸汽回輸?shù)?蒸發(fā)器1，在蒸發(fā)器內(nèi)1放熱，加熱料液，凝結(jié)為飽和溶劑。從蒸發(fā)器1排出的飽和溶劑回輸 到換熱器2內(nèi)與原料液a發(fā)生熱交換，用以加熱原料液a，飽和溶劑放熱后形成冷卻溶劑c，從而實(shí)現(xiàn)熱量的循環(huán)利用。經(jīng)檢測(cè)，在蒸發(fā)器1中，加熱蒸汽凝結(jié)為飽和溶劑和原料液沸騰汽化二者溫度差 為 8-20K。實(shí)施例2參照附圖2 當(dāng)飽和溶劑放熱后對(duì)形成的冷卻溶劑c要求水分含量不可過(guò)高或不 可含有水分時(shí)，可在二次蒸汽升溫過(guò)程中，采用通過(guò)新鮮蒸汽b在換熱器內(nèi)，對(duì)二次蒸汽加 熱的方式提高二次蒸汽溫度。工藝系統(tǒng)流程原料液a通過(guò)輸送管路與換熱器2料液入口 相連，換熱器2料液出口通過(guò)輸送管路與蒸發(fā)器1料液入口相連，蒸發(fā)器1料液出口與二次 換熱器4入口相連，新鮮蒸汽b通過(guò)輸送管路通入二次換熱器4，加熱二次蒸汽，二次蒸汽通 過(guò)風(fēng)機(jī)3加壓后，經(jīng)輸送管路通入蒸發(fā)器1加熱蒸汽入口內(nèi)，蒸發(fā)器1飽和溶劑出口通過(guò)輸 送管路與換熱器2飽和溶劑入口相連。其他工藝步驟與實(shí)施例1相同。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非是對(duì)本發(fā)明作其它形式的限制，任 何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員可能利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容加以變更或改型為等同變化的等 效實(shí)施例。但是凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所 作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與改型，仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
一種回?zé)嵴舭l(fā)工藝，其特征在于回?zé)嵴舭l(fā)工藝順序?yàn)樵弦涸趽Q熱器內(nèi)升溫后進(jìn)入蒸發(fā)器，在蒸發(fā)器內(nèi)繼續(xù)吸熱沸騰汽化產(chǎn)生二次蒸汽，二次蒸汽通過(guò)與新鮮蒸汽換熱，升高溫度，同時(shí)在風(fēng)機(jī)作用下增大壓力，轉(zhuǎn)化為加熱蒸汽，加熱蒸汽回輸?shù)秸舭l(fā)器，在蒸發(fā)器內(nèi)放熱，加熱原料液，使原料液沸騰汽化產(chǎn)生二次蒸汽，加熱蒸汽同時(shí)凝結(jié)為飽和溶劑，飽和溶劑從蒸發(fā)器內(nèi)排出回輸?shù)綋Q熱器內(nèi)與原料液發(fā)生熱交換，使原料液升溫，飽和溶劑放熱后形成冷卻溶劑排出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種回?zé)嵴舭l(fā)工藝，其特征在于在蒸發(fā)器中，加熱蒸汽凝結(jié) 為飽和溶劑和原料液沸騰汽化二者溫度差為8-20K。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種回?zé)嵴舭l(fā)工藝，其特征在于二次蒸汽與新鮮蒸汽換熱 通過(guò)混合換熱的方式進(jìn)行。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種回?zé)嵴舭l(fā)工藝，其特征在于二次蒸汽與新鮮蒸汽換熱 通過(guò)在二次換熱器內(nèi)，新鮮蒸汽直接加熱二次蒸汽輸送管路的方式進(jìn)行。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種回?zé)嵴舭l(fā)工藝，其特征在于所述飽和溶劑為飽和水。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種回?zé)嵴舭l(fā)工藝的工藝系統(tǒng)，其特征在于包括蒸發(fā)器、 換熱器、風(fēng)機(jī)和輸送管路，原料液通過(guò)輸送管路與換熱器料液入口相連，換熱器料液出口通 過(guò)輸送管路與蒸發(fā)器料液入口相連，蒸發(fā)器料液出口與新鮮蒸汽輸送管路相連，新鮮蒸汽 和二次蒸汽混合后通過(guò)三通輸送管路與蒸發(fā)器加熱蒸汽入口相連，三通輸送管路上設(shè)有風(fēng) 機(jī)，蒸發(fā)器飽和溶劑出口通過(guò)輸送管路與換熱器飽和溶劑入口相連。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種回?zé)嵴舭l(fā)工藝的工藝系統(tǒng)，其特征在于包括蒸發(fā)器、換 熱器、風(fēng)機(jī)、二次換熱器和輸送管路，原料液通過(guò)輸送管路與換熱器料液入口相連，換熱器 料液出口通過(guò)輸送管路與蒸發(fā)器料液入口相連，蒸發(fā)器料液出口與二次換熱器入口相連， 二次換熱器加熱蒸汽入口與新鮮蒸汽輸送管路相連，二次蒸汽經(jīng)二次換熱器加熱后通過(guò)輸 送管路與蒸發(fā)器加熱蒸汽入口相連，三通輸送管路上設(shè)有風(fēng)機(jī)，蒸發(fā)器飽和溶劑出口通過(guò) 輸送管路與換熱器飽和溶劑入口相連。
全文摘要
一種回?zé)嵴舭l(fā)工藝及其工藝系統(tǒng)，屬于二次蒸汽回?zé)峄厥昭h(huán)利用領(lǐng)域。可廣泛應(yīng)用于環(huán)保、海水淡化、蒸餾水制取、化工生產(chǎn)中溶液濃縮及溶劑結(jié)晶等工業(yè)部門。回?zé)嵴舭l(fā)工藝順序?yàn)樵弦涸趽Q熱器內(nèi)升溫后進(jìn)入蒸發(fā)器，在蒸發(fā)器內(nèi)繼續(xù)吸熱沸騰汽化產(chǎn)生二次蒸汽，二次蒸汽通過(guò)與新鮮蒸汽換熱，升高溫度，同時(shí)在風(fēng)機(jī)作用下增大壓力，轉(zhuǎn)化為加熱蒸汽，加熱蒸汽回輸?shù)秸舭l(fā)器，在蒸發(fā)器內(nèi)放熱，加熱原料液，使原料液沸騰汽化產(chǎn)生二次蒸汽，加熱蒸汽同時(shí)凝結(jié)為飽和溶劑，飽和溶劑從蒸發(fā)器內(nèi)排出回輸?shù)綋Q熱器內(nèi)與原料液發(fā)生熱交換，使原料液升溫，飽和溶劑放熱后形成冷卻溶劑排出。具有適用面廣、較低的汽水比，且節(jié)能、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)B01D1/30GK101920122SQ201010261849
公開(kāi)日2010年12月22日 申請(qǐng)日期2010年8月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月20日
發(fā)明者王德興 申請(qǐng)人:王德興