專利名稱：改進(jìn)的熱力蒸汽再壓縮工藝及其專用熱力蒸汽再壓縮系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬干物料的濃縮，特別是指ー種改進(jìn)的熱カ蒸汽再壓縮エ藝及其專用熱力蒸汽再壓縮系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
蒸發(fā)器是通過加熱使溶液濃縮或從溶液中析出晶粒的設(shè)備。主要由加熱室和蒸發(fā)室兩部分組成。加熱室向液體提供蒸發(fā)所需要的熱量，促使液體沸騰汽化；蒸發(fā)室使氣液兩相完全分離。加熱室中產(chǎn)生的蒸汽帶有大量液沫，到了較大空間的蒸發(fā)室后，這些液體借自身凝聚或除沫器等的作用得以與蒸汽分離。通常除沫器設(shè)在蒸發(fā)室的頂部。蒸發(fā)器的主要 工作包括熱カ蒸汽再壓縮(TVR)、機(jī)械蒸汽再壓縮(MVR)。其中熱カ蒸汽再壓縮(TVR)是分離器出來的二次蒸汽一部分在高壓工作蒸汽的帶動下，進(jìn)入噴射器混合升溫升壓后，進(jìn)入加熱室當(dāng)作加熱蒸汽使用，來加熱料液。另一部分進(jìn)入冷凝器，冷凝后排出。加熱蒸汽在加熱室中凝結(jié)成水排出。管內(nèi)溶液在加熱蒸汽的加熱下蒸發(fā)濃縮，達(dá)到要求后排出。據(jù)不完全統(tǒng)計，目前我國在醫(yī)藥、蔗糖、淀粉糖、化工等行業(yè)擁有5萬臺多效蒸發(fā)器，均屬于降膜式多效蒸發(fā)器。多效蒸發(fā)器主要消耗蒸汽能耗，該蒸發(fā)器必須采用外源供氣系統(tǒng)持續(xù)提供蒸汽，通常為5kg壓力，125°C的蒸汽通過梯級利用的換熱方式來蒸發(fā)掉物料中的水分，平均每蒸發(fā)掉I噸水需消耗O. 5噸蒸汽；另外蒸發(fā)器還必須配備冷凝系統(tǒng)、物料平衡系統(tǒng)、真空系統(tǒng)，平均每蒸發(fā)掉I噸水需消耗135kg標(biāo)準(zhǔn)煤。按噸水能耗135kg標(biāo)準(zhǔn)煤計算，則全國5萬臺多效蒸發(fā)器按10t/h，毎年需要耗能4. 86億t標(biāo)準(zhǔn)煤。傳統(tǒng)的多效蒸發(fā)器是將5kg壓力、125°C的蒸汽從ー效進(jìn)入蒸發(fā)系統(tǒng)，經(jīng)過梯級換熱后從末效排出，溫度通常為85-90°C，排出的蒸汽即進(jìn)入冷凝系統(tǒng)變成冷凝水而被廢棄，極大的浪費了水的熱能。MVR技術(shù)系利用它自身產(chǎn)生的二次蒸汽的能量，從而減少對外界能源的需求的一項節(jié)能技木。早在60年代，德國和法國已成功的將該技術(shù)用于化工、食品、造紙、醫(yī)藥、海水淡化及污水處理等領(lǐng)域。多效蒸發(fā)過程中，蒸發(fā)器某ー效的二次蒸汽不能直接作為本效熱源，只能作為次效或次幾效的熱源。如作為本效熱源必須額外給其能量，使其溫度(壓力)提高。蒸汽噴射泵只能壓縮部分二次蒸汽，而MVR蒸發(fā)器則可壓縮蒸發(fā)器中所有的二次蒸汽。惲世昌于1993年發(fā)表了文獻(xiàn)《機(jī)械蒸汽再壓縮(MVR)》(《中國乳品エ業(yè)》1993年4月第21卷第2期P78-P81)中提出了將MVR直接與多效蒸發(fā)器結(jié)合的理論觀點，一般MVR技術(shù)可通過壓縮將蒸汽溫度升高8°C，故為了達(dá)到多效蒸發(fā)器的溫差12-20°C，將兩個MVR串聯(lián)起來，使回收蒸汽經(jīng)二次壓縮可提升16°C。雖然該技術(shù)提出了ー個新的節(jié)能改造方案，但在當(dāng)時來說僅僅局限于理論研究階段，且其自身存在著一定的缺陷當(dāng)時我國電カ供應(yīng)比較緊張，電氣比價高，采用此技術(shù)降低了氣耗，但電耗增加，在當(dāng)時的情況下推廣受限，目前市場上ー套MVR設(shè)備的價格在200-400萬。采用多臺MVR設(shè)備對TVR設(shè)備進(jìn)行改造，大大增加了改造費用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種改進(jìn)的熱カ蒸汽再壓縮エ藝及其專用熱力蒸汽再壓縮系統(tǒng)，巧妙地將MVR技術(shù)對現(xiàn)有的熱カ蒸汽再壓縮エ藝進(jìn)行改造，并提供了與之適配的專用熱力蒸汽再壓縮系統(tǒng)，在降低能耗的同時，大幅減少了設(shè)備改造費用和運行成本。本發(fā)明的目的之一是這樣實現(xiàn)的
改進(jìn)的熱カ蒸汽再壓縮エ藝，包括如下エ藝步驟
A、物料輸入
物料分別經(jīng)各蒸發(fā)器上部的物料輸入口輸入各蒸發(fā)器；
B、外源蒸汽輸入 外源蒸汽分別經(jīng)各蒸發(fā)器頂部的蒸汽輸入端ロ輸入各蒸發(fā)器內(nèi)部，對物料進(jìn)行加熱濃
縮；
C、MVR蒸汽增壓
各蒸發(fā)器中物料濃縮后的蒸汽經(jīng)氣液分離器分離，其中的液相分別接物料輸出泵輸出，其中的氣相分別輸入MVR壓縮機(jī)壓縮；
D、增壓后蒸汽輸入
MVR壓縮機(jī)壓縮后輸出的蒸汽經(jīng)各蒸發(fā)器上部的補充蒸汽入口輸入各蒸發(fā)器內(nèi)部；
E、物料輸出
重復(fù)步驟C、D達(dá)到物料濃縮要求，加熱濃縮后的物料由各蒸發(fā)器底部的物料出ロ接物料輸出泵排出。本發(fā)明的第二個目的是這樣實現(xiàn)的
改進(jìn)的熱カ蒸汽再壓縮エ藝專用熱力蒸汽再壓縮系統(tǒng)，包括間隔設(shè)置的蒸發(fā)器，以及MVR壓縮機(jī)；各蒸發(fā)器上部設(shè)有物料輸入ロ，各蒸發(fā)器頂部的蒸汽輸入端ロ連通外源蒸汽，各蒸發(fā)器下部共有三路輸出，其第一路接冷凝水泵，其第二路接物料輸出泵，其第三路接氣液分離器的輸入端ロ ；氣液分離器共有兩路輸出，其氣相輸出接MVR壓縮機(jī)的輸入端，其液相輸出接物料輸出泵，MVR壓縮機(jī)的輸出端分別經(jīng)管路與各蒸發(fā)器的補充蒸汽入口連通。本發(fā)明的具體技術(shù)方案還有
為便于對輸入各蒸發(fā)器的物料進(jìn)行計量，所述的步驟A是物料經(jīng)與各蒸發(fā)器上部的物料輸入口分別連通的流量計進(jìn)入各蒸發(fā)器。與之對應(yīng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計是，各蒸發(fā)器上部的物料輸入口分別連通有流量計。為對進(jìn)入蒸發(fā)器的物料進(jìn)行預(yù)熱，以進(jìn)ー步利于物料的濃縮。優(yōu)選的技術(shù)方案是，所述的步驟A是物料先經(jīng)過預(yù)熱器預(yù)熱，預(yù)熱后的物料經(jīng)與各蒸發(fā)器上部的物料輸入口分別連通的流量計進(jìn)入各蒸發(fā)器。與之對應(yīng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計是，還包括ー預(yù)熱器，該預(yù)熱器的輸出端與流量計的輸入端連通，該預(yù)熱器的輸入端接物料輸入。為便于對各蒸發(fā)器中下部的水進(jìn)行排放，優(yōu)選的技術(shù)方案是，所述的步驟B、C、D、E后還包括ー步驟F，該步驟的エ藝條件如下
F、各蒸發(fā)器中水的排放
各蒸發(fā)器在工作中產(chǎn)生的水通過與其底部分別連接的冷凝水泵排出。本發(fā)明所具有的實質(zhì)性特點和取得的顯著技術(shù)進(jìn)步在于I、改造后的熱カ蒸汽再壓縮系統(tǒng)中MVR壓縮機(jī)采用并聯(lián)的方式與各蒸發(fā)器連接，是ー種以一帯多的形式，這相比于將MVR進(jìn)行串聯(lián)后再連接到原先的多效蒸發(fā)器，要節(jié)省了大量設(shè)備投資。目前市場上ー套MVR設(shè)備的價格在200-400萬。所以通過該技術(shù)改造后達(dá)到同樣產(chǎn)量條件下 ，可節(jié)約ー套MVR設(shè)備投資。而且企業(yè)不需要廢棄已有的多效蒸發(fā)器，在原先的多效蒸發(fā)器上進(jìn)行改造即可，與新買一整套設(shè)備相比更是節(jié)約了大量的設(shè)備投資。2、改進(jìn)的熱カ蒸汽再壓縮エ藝由于重復(fù)利用的是物料沸騰產(chǎn)生的二次蒸汽，故整個系統(tǒng)不需要原先的多效蒸發(fā)器附帯的冷凝系統(tǒng)、真空系統(tǒng)等，大幅度降低了企業(yè)的水資源和電能消耗等運行成本。3、改造后的熱カ蒸汽再壓縮系統(tǒng)較傳統(tǒng)的多效蒸發(fā)器而言，每蒸發(fā)等量的水改造后較改造前可節(jié)能61%以上。傳統(tǒng)的多效蒸發(fā)器需要外源供氣系統(tǒng)持續(xù)的提供蒸汽，改造后不需要給蒸發(fā)器提供持續(xù)的外源蒸汽，只是在系統(tǒng)開啟的時候提供一定量的蒸汽即可，之后系統(tǒng)可利用物料產(chǎn)生的二次蒸汽通過機(jī)械壓縮回收使其增溫后再次進(jìn)入換熱系統(tǒng)進(jìn)行循環(huán)利用。4、改造后的熱カ蒸汽再壓縮系統(tǒng)采用并聯(lián)方式與多效蒸發(fā)器連接，可方便企業(yè)根據(jù)淡季與旺季的產(chǎn)量要求控制與各蒸發(fā)器連接的閥門的啟閉，這樣可使企業(yè)均衡分配，控制生產(chǎn)效率，這是原先串聯(lián)形式的多效蒸發(fā)器無法達(dá)到的。5、整個設(shè)備運行溫度較多效蒸發(fā)設(shè)備低，將對料液中的營養(yǎng)成分的損害較小。


本發(fā)明的附圖有
圖I是本發(fā)明中熱カ蒸汽再壓縮系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。附圖中的附圖標(biāo)記如下
I、物料輸出泵；2、預(yù)熱器；3、流量計；4、蒸汽輸入端ロ ；5、冷凝水泵；6、蒸發(fā)器；7、ネト充蒸汽入口 ；8、氣液分離器；9、MVR壓縮機(jī)。
具體實施例方式以下結(jié)合實施例對本發(fā)明做進(jìn)ー步描述，但不作為對本發(fā)明的限定，本發(fā)明的保護(hù)范圍以權(quán)利要求記載的內(nèi)容為準(zhǔn)，任何依據(jù)本說明書所作出的等效技術(shù)手段替換，均不脫離本發(fā)明的保護(hù)范圍。實施例I
本發(fā)明中的蒸發(fā)器為四個，其整體技術(shù)方案如下
改進(jìn)的熱カ蒸汽再壓縮エ藝，包括如下エ藝步驟
A、物料輸入
物料先經(jīng)過預(yù)熱器2預(yù)熱，預(yù)熱后的物料經(jīng)與各蒸發(fā)器6上部的物料輸入口分別連通的流量計3進(jìn)入各蒸發(fā)器6。B、外源蒸汽輸入
外源蒸汽分別經(jīng)各蒸發(fā)器6頂部的蒸汽輸入端ロ 4輸入各蒸發(fā)器6內(nèi)部，對物料進(jìn)行加熱濃縮；
C、MVR蒸汽增壓各蒸發(fā)器6中物料濃縮后的蒸汽經(jīng)氣液分離器8分離，其中的液相分別接物料輸出泵I輸出，其中的氣相分別輸入MVR壓縮機(jī)9壓縮；
D、增壓后蒸汽輸入
MVR壓縮機(jī)9壓縮后輸出的蒸汽經(jīng)各蒸發(fā)器6上部的補充蒸汽入ロ 7輸入各蒸發(fā)器6內(nèi)部；
E、物料輸出
重復(fù)步驟C、D達(dá)到物料濃縮要求，加熱濃縮后的物料由各蒸發(fā)器6底部的物料出ロ接物料輸出泵I排出。所述的步驟B、C、D、E后還包括ー步驟F，該步驟的エ藝條件如下
F、各蒸發(fā)器中水的排放
各蒸發(fā)器6在工作中產(chǎn)生的水通過與其底部分別連接的冷凝水泵5排出。改進(jìn)的熱カ蒸汽再壓縮エ藝專用熱力蒸汽再壓縮系統(tǒng)，包括間隔設(shè)置的蒸發(fā)器6，以及MVR壓縮機(jī)9 ;各蒸發(fā)器6上部設(shè)有物料輸入ロ，還包括一預(yù)熱器2，該預(yù)熱器2的輸出端與流量計3的輸入端連通，該預(yù)熱器2的輸入端接物料輸入；各蒸發(fā)器6頂部的蒸汽輸入端ロ 4連通外源蒸汽，各蒸發(fā)器6下部共有三路輸出，其第一路接冷凝水泵5，其第二路接物料輸出泵1，其第三路接氣液分離器8的輸入端ロ ；氣液分離器8共有兩路輸出，其氣相輸出接MVR壓縮機(jī)9的輸入端，其液相輸出接物料輸出泵1，MVR壓縮機(jī)9的輸出端分別經(jīng)管路與各蒸發(fā)器6的補充蒸汽入ロ 7連通。實施例2
本實施例中的蒸發(fā)器為常見的3-5個，其エ藝步驟以及結(jié)構(gòu)形式同實施例I。改造后的熱カ蒸汽再壓縮系統(tǒng)與傳統(tǒng)的多效蒸發(fā)器的能耗對比情況如下表所示。
表I傳統(tǒng)的多效蒸發(fā)器與改造后的熱カ蒸汽再壓縮系統(tǒng)能耗對比
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注蒸汽折標(biāo)煤系數(shù)為O. 125 ;電折標(biāo)煤系數(shù)為O. 35
從上表可知，每蒸發(fā)I噸水傳統(tǒng)的多效蒸發(fā)器需耗能
O.33X0. 125X1000=41. 25kgce，0. 5X0. 125X1000=62. 5kgce，即耗能為 41. 25-62. 5kgce。每蒸發(fā)I噸水改造后的熱カ蒸汽再壓縮系統(tǒng)需耗能30Χ0· 35=10. 5kgce
所以每蒸發(fā)I噸水改造后的熱カ蒸汽再壓縮系統(tǒng)較多效蒸發(fā)器可節(jié)能(41. 25-10. 5)+41. 25Χ100%=74· 55%, (62. 5-10. 5)+62. 5Χ100%=83· 2%，所以節(jié)能效率為74. 55%-83. 2%ο
權(quán)利要求
1.改進(jìn)的熱カ蒸汽再壓縮エ藝，其特征在于包括如下エ藝步驟 A、物料輸入 物料分別經(jīng)各蒸發(fā)器(6 )上部的物料輸入ロ輸入各蒸發(fā)器(6 ); B、外源蒸汽輸入 外源蒸汽分別經(jīng)各蒸發(fā)器(6 )頂部的蒸汽輸入端ロ( 4 )輸入各蒸發(fā)器(6 )內(nèi)部，對物料進(jìn)行加熱濃縮； C、MVR蒸汽增壓 各蒸發(fā)器(6)中物料濃縮后的蒸汽經(jīng)氣液分離器(8)分離，其中的液相分別接物料輸出泵(I)輸出，其中的氣相分別輸入MVR壓縮機(jī)(9)壓縮； D、增壓后蒸汽輸入 MVR壓縮機(jī)(9)壓縮后輸出的蒸汽經(jīng)各蒸發(fā)器(6)上部的補充蒸汽入口(7)輸入各蒸發(fā)器(6)內(nèi)部； E、物料輸出 重復(fù)步驟C、D達(dá)到物料濃縮要求，加熱濃縮后的物料由各蒸發(fā)器(6)底部的物料出ロ接物料輸出泵(I)排出。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的改進(jìn)的熱力蒸汽再壓縮エ藝，其特征在于所述的步驟A是物料經(jīng)與各蒸發(fā)器(6 )上部的物料輸入ロ分別連通的流量計(3 )進(jìn)入各蒸發(fā)器(6 )。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的改進(jìn)的熱力蒸汽再壓縮エ藝，其特征在于所述的步驟A是物料先經(jīng)過預(yù)熱器(2)預(yù)熱，預(yù)熱后的物料經(jīng)與各蒸發(fā)器(6)上部的物料輸入口分別連通的流量計(3)進(jìn)入各蒸發(fā)器(6)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的改進(jìn)的熱力蒸汽再壓縮エ藝，其特征在于所述的步驟B、C、D、E后還包括ー步驟F，該步驟的エ藝條件如下 F、各蒸發(fā)器中水的排放 各蒸發(fā)器(6)在工作中產(chǎn)生的水通過與其底部分別連接的冷凝水泵(5)排出。
5.改進(jìn)的熱カ蒸汽再壓縮エ藝專用熱力蒸汽再壓縮系統(tǒng)，包括間隔設(shè)置的蒸發(fā)器(6)，以及MVR壓縮機(jī)(9);其特征在于各蒸發(fā)器(6)上部設(shè)有物料輸入ロ，各蒸發(fā)器(6)頂部的蒸汽輸入端ロ(4)連通外源蒸汽，各蒸發(fā)器(6)下部共有三路輸出，其第一路接冷凝水泵(5)，其第二路接物料輸出泵(1)，其第三路接氣液分離器(8)的輸入端ロ ；氣液分離器(8)共有兩路輸出，其氣相輸出接MVR壓縮機(jī)(9)的輸入端，其液相輸出接物料輸出泵(I)，MVR壓縮機(jī)(9)的輸出端分別經(jīng)管路與各蒸發(fā)器(6)的補充蒸汽入口(7)連通。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的改進(jìn)的熱力蒸汽再壓縮エ藝專用熱力蒸汽再壓縮系統(tǒng)，其特征在于各蒸發(fā)器(6 )上部的物料輸入ロ分別連通有流量計(3 )。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的改進(jìn)的熱力蒸汽再壓縮エ藝專用熱力蒸汽再壓縮系統(tǒng)，其特征在于還包括一預(yù)熱器(2)，該預(yù)熱器(2)的輸出端與流量計(3)的輸入端連通，該預(yù)熱器(2)的輸入端接物料輸入。
全文摘要
本發(fā)明屬于物料的濃縮，特別是指一種改進(jìn)的熱力蒸汽再壓縮工藝及其專用熱力蒸汽再壓縮系統(tǒng)。改進(jìn)的熱力蒸汽再壓縮工藝包括物料輸入、外源蒸汽輸入、MVR蒸汽增壓、增壓后蒸汽輸入、物料輸出等工藝步驟；專用熱力蒸汽再壓縮系統(tǒng)包括間隔設(shè)置的蒸發(fā)器，以及MVR壓縮機(jī)；各蒸發(fā)器上部設(shè)有物料輸入口，其頂部的蒸汽輸入端口連通外源蒸汽，其下部共有三路輸出，分別接冷凝水泵、物料輸出泵以及氣液分離器的輸入端口；氣液分離器共有兩路輸出，其氣相輸出接MVR壓縮機(jī)的輸入端，其液相輸出接物料輸出泵，MVR壓縮機(jī)的輸出端分別經(jīng)管路與各蒸發(fā)器的補充蒸汽入口連通。本發(fā)明解決了現(xiàn)有技術(shù)能耗高的問題，具有低能耗、排放小、改造及運行成本低等優(yōu)點。
文檔編號B01D1/30GK102743890SQ201210273630
公開日2012年10月24日 申請日期2012年8月3日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月3日
發(fā)明者趙建安 申請人:趙建安