一种机械蒸汽再压缩热泵的制作方法

本发明涉及废水及污泥干化回收处理系统技术领域，尤其涉及一种机械蒸汽再压缩热泵，更具体地涉及一种通过喷雾蒸发的机械蒸汽再压缩热泵。

背景技术：

近年来，由于人类对能源的需求越来越大，资源供应不时遇到瓶颈，经济社会的发展因此受到了影响。面对如此情况，节能成为目前摆脱能源短缺束缚的重要途径之一。

随着国家节能减排政策的出台和实施，高耗能行业的发展受到越来越多的制约，如何降低单位产值的能耗成为企业生存与发展的重要转型之路。在很多行业中，蒸发工艺是一道不可或缺的重要工序，关系着整个生产过程的质量和效率。但目前采用的做法普遍具有蒸汽量消耗大，能源利用率低的缺点。

现有技术中的机械蒸汽再压缩(英文名称：Mechanical Vapor Recompression，英文缩写：MVR)，其热泵技术立足蒸发过程中热回收利用的机理，将传统工艺最后排放的废热蒸汽重新收集，经压缩后使其恢复到具有蒸发加热的能力。由于充分回收利用了二次蒸汽的潜热，因此相比传统的蒸发技术，大大降低了能耗。同时，该技术具有巨大的环保潜力，用于废水废液处理时可减少污染物的排放。另外，其系统完全摆脱了对蒸汽锅炉的依赖，只要有电就能使用，不需要蒸汽、锅炉、煤和冷却水，减少了SO₂、CO₂的排放，减少了粉尘和固体废渣的排放。综上而言，其节能和环保效益均非常可观，但是，现有技术中的机械蒸汽再压缩热泵的效率却受制于压缩机的效率和蒸发器的换热效率。

技术实现要素：

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是提供了一种机械蒸汽再压缩热泵，通过采用喷雾蒸发的手段改善换热性能，从而提高机械蒸汽再压缩热泵的效率。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种机械蒸汽再压缩热泵，包括蒸汽压缩机，以及依次连接的料液储罐、进料泵、喷雾装置、蒸发器和分离器；

所述喷雾装置包括高压水泵和喷嘴阵，所述高压水泵的入口连接所述进料泵，所述高压水泵的出口连接所述喷嘴阵，所述喷嘴阵包括若干喷嘴；

所述蒸发器包括壳体和竖直设置于壳体内的若干蒸发管，所述壳体与蒸发管之间形成加热间隙；所述蒸发管的下端一一对应地与所述喷嘴连接，所述蒸发管的上端连接所述分离器；

所述分离器顶部设有蒸汽出口，所述蒸汽压缩机的压缩蒸汽入口连接所述分离器的蒸汽出口，所述蒸汽压缩机的压缩蒸汽出口连接所述加热间隙。

进一步的，前述料液储罐上设有进料口、出料口和排气阀，所述出料口连接所述进料泵，所述排气阀用于排放所述料液储罐内的不凝性气体。

进一步的，前述进料泵与所述高压水泵之间还连接有过滤装置。

进一步的，前述分离器还设有循环出口，所述蒸发器还设有与所述蒸发管连接的循环入口，所述循环出口和循环入口之间通过循环泵连接。

进一步的，前述分离器的底部还设有浓溶液出口。

进一步的，前述浓溶液出口连接有排料阀。

进一步的，前述蒸发器的壳体下部还设有与所述加热间隙连接的 冷凝液出口。

进一步的，前述冷凝液出口连接冷凝水罐。

进一步的，前述冷凝水罐通过喷水泵连接所述蒸汽压缩机。

(三)有益效果

本发明的上述技术方案具有以下有益效果：

本发明提供的一种机械蒸汽再压缩热泵，包括喷雾装置，喷雾装置由高压泵和喷嘴阵组成，喷嘴阵包括若干喷嘴，溶液在高压泵内提高压力后进入喷嘴中雾化，大大增大了其与蒸发管的接触面积，提高其换热效率，另外，雾化后的雾滴尺寸较小，加快了其蒸发速度，从而提高机械蒸汽再压缩热泵的效率，并且可广泛应用于奶粉、粮食、饮料、化工和制药、制酒等涉及提取和蒸发浓缩的行业，还可以用于处理工业废水及市政废水。

附图说明

图1为本发明机械蒸汽再压缩热泵的结构示意图；

图2为本发明中喷雾装置的结构示意图。

其中，1：料液储罐；2：喷雾装置；3：蒸发器；4：分离器；5：蒸汽压缩机；6：高压水泵；7：喷嘴；8：蒸发管；9：加热间隙；10：过滤装置；11：循环泵；12：冷凝水罐；13：喷水泵；14：排料阀；15：进料泵。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不能用来限制本发明的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的 方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1所示，本实施例提供的一种机械蒸汽再压缩热泵，包括蒸汽压缩机5，以及依次连接的料液储罐1、进料泵15、喷雾装置2、蒸发器3和分离器4。

如图2所示，喷雾装置2包括高压水泵6和喷嘴7阵，高压水泵6的入口连接进料泵15，高压水泵6的出口连接喷嘴7阵，喷嘴7阵包括若干喷嘴7。进料泵15与高压水泵6之间还连接有过滤装置10，在其中除去稀溶液中含有的固体颗粒，以避免其堵塞喷嘴7。高压水泵6用于将溶液的压力提高，通过喷嘴7雾化后喷入蒸发器3，雾化后的溶液喷入蒸发管8内，大大增强了蒸发器3的换热效率。

蒸发器3是管壳式结构，蒸发器3包括壳体和竖直设置于壳体内的若干蒸发管8，壳体与蒸发管8之间形成加热间隙9；雾化后的溶液在蒸发管8内蒸发，经加压加温、做为热源的水蒸汽在加热间隙9流动。蒸发管8的下端一一对应地与喷嘴7连接，蒸发管8的上端连接分离器4。蒸发器3的壳体下部还设有与加热间隙9连接的冷凝液出口。冷凝液出口连接冷凝水罐12。冷凝水罐12通过喷水泵13连接蒸汽压缩机5，降低蒸汽压缩机5的过热度。

分离器4顶部设有蒸汽出口，蒸汽压缩机5的压缩蒸汽入口连接分离器4的蒸汽出口，蒸汽压缩机5的压缩蒸汽出口连接加热间隙9。蒸汽压缩机5用来提高水蒸汽的压力和温度，并通过向其喷入的冷凝 水降低压缩过程中的过热度，并对从外界喷入水蒸汽进行密封，防止系统负压运行时空气进入。

分离器4还设有循环出口，蒸发器3还设有与蒸发管8连接的循环入口，循环出口和循环入口之间通过循环泵11连接。分离器4的底部还设有浓溶液出口，浓溶液出口连接有排料阀14。

料液储罐1上设有进料口、出料口和排气阀，出料口连接进料泵15，排气阀用于排放料液储罐1内的不凝性气体。其中，排料阀14在系统运行时处于关闭状态，当溶液在系统内循环蒸发，达到预定的浓度后，打开排料阀14排料；出料口在蒸发过程中保持打开状态，为系统连续进料。本实施例的工作原理为：料液储罐1中装有需要蒸发浓缩的稀溶液，进料泵15将其泵入过滤装置10，经过过滤装置10的稀溶液进入喷雾装置2并被其雾化之后喷入蒸发管8内，被加热间隙9内的高温高压蒸汽加热后迅速蒸发，蒸发之后的蒸汽与尚未蒸发完毕的溶液一起进入分离器4；在分离器4内蒸汽与溶液分离，蒸汽进入蒸汽压缩机5进一步提高温度和压力，并进入蒸发器3的加热间隙9做为热源加热新进入蒸发管8的稀溶液，释放蒸发潜热之后以冷凝水的形式排出系统，该冷凝水流入冷凝水罐12，并通过喷水泵13喷入蒸汽压缩机5，用来降低蒸发过程中的过热度，新进入蒸发管8的稀溶液包括上一次蒸发中尚未蒸发完毕的溶液和从料液储罐1进入的溶液。当溶液的浓度没有达到要求时，将通过循环泵11反复进入蒸发器3蒸发浓缩，直到其浓度达到要求后通过排料阀14排出。在蒸发过程中，进料泵15将料液罐1中的稀溶液不断泵入系统，与从分离器4流出的容易一起进入蒸发器3蒸发。

本发明的实施例是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显而易见的。选择和描述实施例是为了更好说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。