專利名稱：改進的熱力蒸汽再壓縮工藝及其專用熱力蒸汽再壓縮系統的制作方法
技術領域：
本發明屬干物料的濃縮，特別是指ー種改進的熱カ蒸汽再壓縮エ藝及其專用熱力蒸汽再壓縮系統。
背景技術：
蒸發器是通過加熱使溶液濃縮或從溶液中析出晶粒的設備。主要由加熱室和蒸發室兩部分組成。加熱室向液體提供蒸發所需要的熱量，促使液體沸騰汽化；蒸發室使氣液兩相完全分離。加熱室中產生的蒸汽帶有大量液沫，到了較大空間的蒸發室后，這些液體借自身凝聚或除沫器等的作用得以與蒸汽分離。通常除沫器設在蒸發室的頂部。蒸發器的主要 工作包括熱カ蒸汽再壓縮(TVR)、機械蒸汽再壓縮(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，進入噴射器混合升溫升壓后，進入加熱室當作加熱蒸汽使用，來加熱料液。另一部分進入冷凝器，冷凝后排出。加熱蒸汽在加熱室中凝結成水排出。管內溶液在加熱蒸汽的加熱下蒸發濃縮，達到要求后排出。據不完全統計，目前我國在醫藥、蔗糖、淀粉糖、化工等行業擁有5萬臺多效蒸發器，均屬于降膜式多效蒸發器。多效蒸發器主要消耗蒸汽能耗，該蒸發器必須采用外源供氣系統持續提供蒸汽，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掉物料中的水分，平均每蒸發掉I噸水需消耗O. 5噸蒸汽；另外蒸發器還必須配備冷凝系統、物料平衡系統、真空系統，平均每蒸發掉I噸水需消耗135kg標準煤。按噸水能耗135kg標準煤計算，則全國5萬臺多效蒸發器按10t/h，毎年需要耗能4. 86億t標準煤。傳統的多效蒸發器是將5kg壓力、125°C的蒸汽從ー效進入蒸發系統，經過梯級換熱后從末效排出，溫度通常為85-90°C，排出的蒸汽即進入冷凝系統變成冷凝水而被廢棄，極大的浪費了水的熱能。MVR技術系利用它自身產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能技木。早在60年代，德國和法國已成功的將該技術用于化工、食品、造紙、醫藥、海水淡化及污水處理等領域。多效蒸發過程中，蒸發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蒸發器則可壓縮蒸發器中所有的二次蒸汽。惲世昌于1993年發表了文獻《機械蒸汽再壓縮(MVR)》(《中國乳品エ業》1993年4月第21卷第2期P78-P81)中提出了將MVR直接與多效蒸發器結合的理論觀點，一般MVR技術可通過壓縮將蒸汽溫度升高8°C，故為了達到多效蒸發器的溫差12-20°C，將兩個MVR串聯起來，使回收蒸汽經二次壓縮可提升16°C。雖然該技術提出了ー個新的節能改造方案，但在當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時我國電カ供應比較緊張，電氣比價高，采用此技術降低了氣耗，但電耗增加，在當時的情況下推廣受限，目前市場上ー套MVR設備的價格在200-400萬。采用多臺MVR設備對TVR設備進行改造，大大增加了改造費用。
發明內容
本發明的目的在于提供一種改進的熱カ蒸汽再壓縮エ藝及其專用熱力蒸汽再壓縮系統，巧妙地將MVR技術對現有的熱カ蒸汽再壓縮エ藝進行改造，并提供了與之適配的專用熱力蒸汽再壓縮系統，在降低能耗的同時，大幅減少了設備改造費用和運行成本。本發明的目的之一是這樣實現的
改進的熱カ蒸汽再壓縮エ藝，包括如下エ藝步驟
A、物料輸入
物料分別經各蒸發器上部的物料輸入口輸入各蒸發器；
B、外源蒸汽輸入 外源蒸汽分別經各蒸發器頂部的蒸汽輸入端ロ輸入各蒸發器內部，對物料進行加熱濃
縮；
C、MVR蒸汽增壓
各蒸發器中物料濃縮后的蒸汽經氣液分離器分離，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壓縮機壓縮；
D、增壓后蒸汽輸入
MVR壓縮機壓縮后輸出的蒸汽經各蒸發器上部的補充蒸汽入口輸入各蒸發器內部；
E、物料輸出
重復步驟C、D達到物料濃縮要求，加熱濃縮后的物料由各蒸發器底部的物料出ロ接物料輸出泵排出。本發明的第二個目的是這樣實現的
改進的熱カ蒸汽再壓縮エ藝專用熱力蒸汽再壓縮系統，包括間隔設置的蒸發器，以及MVR壓縮機；各蒸發器上部設有物料輸入ロ，各蒸發器頂部的蒸汽輸入端ロ連通外源蒸汽，各蒸發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壓縮機的輸入端，其液相輸出接物料輸出泵，MVR壓縮機的輸出端分別經管路與各蒸發器的補充蒸汽入口連通。本發明的具體技術方案還有
為便于對輸入各蒸發器的物料進行計量，所述的步驟A是物料經與各蒸發器上部的物料輸入口分別連通的流量計進入各蒸發器。與之對應的結構設計是，各蒸發器上部的物料輸入口分別連通有流量計。為對進入蒸發器的物料進行預熱，以進ー步利于物料的濃縮。優選的技術方案是，所述的步驟A是物料先經過預熱器預熱，預熱后的物料經與各蒸發器上部的物料輸入口分別連通的流量計進入各蒸發器。與之對應的結構設計是，還包括ー預熱器，該預熱器的輸出端與流量計的輸入端連通，該預熱器的輸入端接物料輸入。為便于對各蒸發器中下部的水進行排放，優選的技術方案是，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、各蒸發器中水的排放
各蒸發器在工作中產生的水通過與其底部分別連接的冷凝水泵排出。本發明所具有的實質性特點和取得的顯著技術進步在于I、改造后的熱カ蒸汽再壓縮系統中MVR壓縮機采用并聯的方式與各蒸發器連接，是ー種以一帯多的形式，這相比于將MVR進行串聯后再連接到原先的多效蒸發器，要節省了大量設備投資。目前市場上ー套MVR設備的價格在200-400萬。所以通過該技術改造后達到同樣產量條件下 ，可節約ー套MVR設備投資。而且企業不需要廢棄已有的多效蒸發器，在原先的多效蒸發器上進行改造即可，與新買一整套設備相比更是節約了大量的設備投資。2、改進的熱カ蒸汽再壓縮エ藝由于重復利用的是物料沸騰產生的二次蒸汽，故整個系統不需要原先的多效蒸發器附帯的冷凝系統、真空系統等，大幅度降低了企業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較傳統的多效蒸發器而言，每蒸發等量的水改造后較改造前可節能61%以上。傳統的多效蒸發器需要外源供氣系統持續的提供蒸汽，改造后不需要給蒸發器提供持續的外源蒸汽，只是在系統開啟的時候提供一定量的蒸汽即可，之后系統可利用物料產生的二次蒸汽通過機械壓縮回收使其增溫后再次進入換熱系統進行循環利用。4、改造后的熱カ蒸汽再壓縮系統采用并聯方式與多效蒸發器連接，可方便企業根據淡季與旺季的產量要求控制與各蒸發器連接的閥門的啟閉，這樣可使企業均衡分配，控制生產效率，這是原先串聯形式的多效蒸發器無法達到的。5、整個設備運行溫度較多效蒸發設備低，將對料液中的營養成分的損害較小。
本發明的附圖有
圖I是本發明中熱カ蒸汽再壓縮系統的結構示意圖。附圖中的附圖標記如下
I、物料輸出泵；2、預熱器；3、流量計；4、蒸汽輸入端ロ ；5、冷凝水泵；6、蒸發器；7、ネト充蒸汽入口 ；8、氣液分離器；9、MVR壓縮機。
具體實施例方式以下結合實施例對本發明做進ー步描述，但不作為對本發明的限定，本發明的保護范圍以權利要求記載的內容為準，任何依據本說明書所作出的等效技術手段替換，均不脫離本發明的保護范圍。實施例I
本發明中的蒸發器為四個，其整體技術方案如下
改進的熱カ蒸汽再壓縮エ藝，包括如下エ藝步驟
A、物料輸入
物料先經過預熱器2預熱，預熱后的物料經與各蒸發器6上部的物料輸入口分別連通的流量計3進入各蒸發器6。B、外源蒸汽輸入
外源蒸汽分別經各蒸發器6頂部的蒸汽輸入端ロ 4輸入各蒸發器6內部，對物料進行加熱濃縮；
C、MVR蒸汽增壓各蒸發器6中物料濃縮后的蒸汽經氣液分離器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9壓縮；
D、增壓后蒸汽輸入
MVR壓縮機9壓縮后輸出的蒸汽經各蒸發器6上部的補充蒸汽入ロ 7輸入各蒸發器6內部；
E、物料輸出
重復步驟C、D達到物料濃縮要求，加熱濃縮后的物料由各蒸發器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、各蒸發器中水的排放
各蒸發器6在工作中產生的水通過與其底部分別連接的冷凝水泵5排出。改進的熱カ蒸汽再壓縮エ藝專用熱力蒸汽再壓縮系統，包括間隔設置的蒸發器6，以及MVR壓縮機9 ;各蒸發器6上部設有物料輸入ロ，還包括一預熱器2，該預熱器2的輸出端與流量計3的輸入端連通，該預熱器2的輸入端接物料輸入；各蒸發器6頂部的蒸汽輸入端ロ 4連通外源蒸汽，各蒸發器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9的輸入端，其液相輸出接物料輸出泵1，MVR壓縮機9的輸出端分別經管路與各蒸發器6的補充蒸汽入ロ 7連通。實施例2
本實施例中的蒸發器為常見的3-5個，其エ藝步驟以及結構形式同實施例I。改造后的熱カ蒸汽再壓縮系統與傳統的多效蒸發器的能耗對比情況如下表所示。
表I傳統的多效蒸發器與改造后的熱カ蒸汽再壓縮系統能耗對比
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注蒸汽折標煤系數為O. 125 ;電折標煤系數為O. 35
從上表可知，每蒸發I噸水傳統的多效蒸發器需耗能
O.33X0. 125X1000=41. 25kgce，0. 5X0. 125X1000=62. 5kgce，即耗能為 41. 25-62. 5kgce。每蒸發I噸水改造后的熱カ蒸汽再壓縮系統需耗能30Χ0· 35=10. 5kgce
所以每蒸發I噸水改造后的熱カ蒸汽再壓縮系統較多效蒸發器可節能(41. 25-10. 5)+41. 25Χ100%=74· 55%, (62. 5-10. 5)+62. 5Χ100%=83· 2%，所以節能效率為74. 55%-83. 2%ο
權利要求
1.改進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 物料分別經各蒸發器(6 )上部的物料輸入ロ輸入各蒸發器(6 ); B、外源蒸汽輸入 外源蒸汽分別經各蒸發器(6 )頂部的蒸汽輸入端ロ( 4 )輸入各蒸發器(6 )內部，對物料進行加熱濃縮； C、MVR蒸汽增壓 各蒸發器(6)中物料濃縮后的蒸汽經氣液分離器(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(9)壓縮； D、增壓后蒸汽輸入 MVR壓縮機(9)壓縮后輸出的蒸汽經各蒸發器(6)上部的補充蒸汽入口(7)輸入各蒸發器(6)內部； E、物料輸出 重復步驟C、D達到物料濃縮要求，加熱濃縮后的物料由各蒸發器(6)底部的物料出ロ接物料輸出泵(I)排出。
2.根據權利要求I所述的改進的熱力蒸汽再壓縮エ藝，其特征在于所述的步驟A是物料經與各蒸發器(6 )上部的物料輸入ロ分別連通的流量計(3 )進入各蒸發器(6 )。
3.根據權利要求2所述的改進的熱力蒸汽再壓縮エ藝，其特征在于所述的步驟A是物料先經過預熱器(2)預熱，預熱后的物料經與各蒸發器(6)上部的物料輸入口分別連通的流量計(3)進入各蒸發器(6)。
4.根據權利要求I所述的改進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、各蒸發器中水的排放 各蒸發器(6)在工作中產生的水通過與其底部分別連接的冷凝水泵(5)排出。
5.改進的熱カ蒸汽再壓縮エ藝專用熱力蒸汽再壓縮系統，包括間隔設置的蒸發器(6)，以及MVR壓縮機(9);其特征在于各蒸發器(6)上部設有物料輸入ロ，各蒸發器(6)頂部的蒸汽輸入端ロ(4)連通外源蒸汽，各蒸發器(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(9)的輸入端，其液相輸出接物料輸出泵(I)，MVR壓縮機(9)的輸出端分別經管路與各蒸發器(6)的補充蒸汽入口(7)連通。
6.根據權利要求5所述的改進的熱力蒸汽再壓縮エ藝專用熱力蒸汽再壓縮系統，其特征在于各蒸發器(6 )上部的物料輸入ロ分別連通有流量計(3 )。
7.根據權利要求6所述的改進的熱力蒸汽再壓縮エ藝專用熱力蒸汽再壓縮系統，其特征在于還包括一預熱器(2)，該預熱器(2)的輸出端與流量計(3)的輸入端連通，該預熱器(2)的輸入端接物料輸入。
全文摘要
本發明屬于物料的濃縮，特別是指一種改進的熱力蒸汽再壓縮工藝及其專用熱力蒸汽再壓縮系統。改進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包括間隔設置的蒸發器，以及MVR壓縮機；各蒸發器上部設有物料輸入口，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壓縮機的輸入端，其液相輸出接物料輸出泵，MVR壓縮機的輸出端分別經管路與各蒸發器的補充蒸汽入口連通。本發明解決了現有技術能耗高的問題，具有低能耗、排放小、改造及運行成本低等優點。
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 優先權日2012年8月3日
發明者趙建安 申請人:趙建安