蒸汽热泵的两种应用方式及其系统的制作方法

本发明涉及动力机械和热泵节能领域，是特别的新型蒸汽热泵系统。

背景技术：

许多化工厂，例如苯酐的生产过程中，产生大量的低品位的蒸汽和乏汽。它们含有很大的汽化潜热能，但是由于温度、压力偏低，无法在工业再利用。冷热联供的方案，在冬季和夏季，可以消耗某些工厂产生的低品位废蒸汽或乏汽，但是受到季节性限制，不能与工业生产连续同步匹配利用；而产生低品位蒸汽的工厂，为了回收低品位废蒸汽和乏汽的水，则需要大量冷却水来冷却低品位废蒸汽和乏汽，而为了冷却水能循环再利用，又需要建冷却水的冷却塔，循环冷却水系统的水泵和风机还要消耗很多电，收益不大；所以许多场合，干脆把低品位蒸汽直接排入大气中，这又造成环境的热污染；

另外，远处的一些造纸厂、印染厂、食品厂、农产品干燥场所等又需要大量热量，这些热量通常是由高温高压蒸汽提供。由于环保需求，现在不允许这些工厂独立使用燃煤锅炉生产蒸汽，生产1吨温度443k、压力0.79mpa的蒸汽，如果改用电锅炉要用电3220千瓦时，电费成本约1930元；如果燃烧天然气，要耗气100-110立方米，燃料费约260元；显然这使某些用蒸汽企业的蒸汽成本代价大大上升；

热泵具有提升热量温度的功能，热力学的原理是在热泵工质循环中压缩机消耗少量高品位的电能，补充热泵低温蒸发器吸热和高温凝结器放热温差传热消耗的有效能，以及把0品位的环境能量提升到使用温度的能量所增加的有效能，因此热泵能够获得比消耗的电能多数倍的热量，但是输出热量所增加的有效能不能超过压缩机消耗的电能。热泵是一种节能设备，但是利用传统热泵的方法，用蒸发器吸收低压蒸汽的热量，再在冷凝器中把热量放给高温蒸汽，这种方式很难实现；因为传统热泵循环的氟利昂工质和压缩机润滑油不适合高温应用，常用温度范围是比环境温度低10℃到65℃，输出的热水温度也只高到55℃，即使二氧化碳工质也难在80℃以上使用；另外，采用传统热泵搬运蒸汽的热能，其能效比低，通常在2.5-4.5之间。

技术实现要素：

为了回收低压低品位废蒸汽的汽化潜热能，克服现有氟利昂、二氧化碳为工质的热泵不能适应高温的不足，本发明提出蒸汽热泵的两种应用方式及其系统,它以蒸汽为工质，通过蒸汽增压机压缩，升高蒸汽压力和温度，达到恢复蒸汽工业使用价值；蒸汽热泵适用80-120℃废蒸汽能量的回收利用，节能效果远超过普通热泵，cop值高达15-20，经济价值很高。

本发明的具体技术方案是：

蒸汽热泵的两种应用方式及其系统，其特征是：所述的蒸汽热泵的两种应用方式，一种是中继应用方式，是用于提升废蒸汽源和蒸汽输运中的蒸汽压力和温度，使其压力和温度升高达到工业或用户要求标准，该应用方式的系统为中继开放式蒸汽热泵系统，工质为低压蒸汽源管路上的蒸汽，连续不断补充而不重复循环使用；另一种是置换物料水分应用方式，是用于干燥湿物料或浓缩含水溶液，该应用方式的系统为置换蒸汽循环式蒸汽热泵系统，工质为被压缩蒸汽加热的物料所蒸发的蒸汽，不采用外界蒸汽源的蒸汽；中继开放式蒸汽热泵系统，简称开放式热泵系统；置换蒸汽循环式蒸汽热泵系统，简称置换循环式热泵系统；所述的置换循环式热泵系统，在建立热泵循环平衡之前的初始阶段是接受外界蒸汽源的蒸汽，系统处于开放式状态；在建立热泵循环平衡之后，热泵循环中的使用物料蒸发的蒸汽。

所述的蒸汽热泵的两种应用方式及其系统，其特征是：所述的开放式热泵系统，主要设备为蒸汽增压机、电机、补水器系统、冷却水系统、智能控制柜系统；蒸汽增压机的进、出汽口，分别与低压进汽蒸汽管、高压出汽蒸汽管连接；蒸汽增压机的进汽管路上安装有进汽阀、电动进气阀、文丘里管、进汽的压力和温度探头；出汽管路上的安装有蒸汽流量计、排汽压力和温度探头、单向阀；所述的补水器系统，由补水喷嘴、补水阀、补水泵和补水管路构成，补水喷嘴固定插在文丘里管的近喉口处；进汽管路的低处增设有疏水管,在疏水管上安装有疏水阀；电机带动蒸汽增压机工作；所述的冷却水系统，包括冷却水进出水管，用于冷却润滑油系统油箱中的润滑油；所述的智能控制柜系统，包括智能控制柜、信号检测和处理系统、具有实时检测增压机进、出口蒸汽的温度、压力、出口蒸汽流量，润滑油油温，补水温度和压力，自动调节补水阀开度，防止超温超压和稳定输出压力，对故障有声光报警和记忆功能。

所述的蒸汽热泵的两种应用方式及其系统，其特征是：所述的置换循环式热泵系统，包括开放式热泵系统的全部组成：蒸汽增压机、电机、补水器系统、冷却水系统、智能控制柜系统；在蒸汽增压机的进汽管路上，相对进汽口位置由远而近分别安装有外接进汽总阀、电动进气阀、文丘里管、进汽的压力和温度探头；进汽管路的最低处下侧增设有疏水管，疏水管上安装有疏水阀；在出汽管路上，安装有排汽压力、温度探头；所述的补水器系统，由补水喷嘴、补水阀、补水泵和补水管路组成，补水喷嘴固定插在文丘里管的近喉口处；所述的冷却水系统，包括冷却水进出水管，用于冷却润滑油系统油箱中的润滑油；所述的智能控制柜系统，包括智能控制柜、信号检测和处理系统、具有实时检测增压机进、出口蒸汽的温度、压力、出口蒸汽流量，润滑油油温，补水温度和压力，自动调节补水阀开度，防止超温超压和稳定输出压力，对故障有声光报警和记忆功能；所述的置换循环式热泵系统，还增添有工质与物料蒸汽置换换热器，简称蒸汽置换换热器；所述的蒸汽置换换热器，有蒸汽通路和物料通路，共有六个接口：蒸汽通路的蒸汽进口、凝结水出口和不凝性气体排气口，物料通路的物料进口、干物料或浓溶液出口和物料蒸汽出口；蒸汽置换换热器的蒸汽进口与蒸汽增压机的出口连接；物料蒸汽的出口，经过回送蒸汽管连接到蒸汽增压机的进汽管路上，接入点在电动进气阀的出口与蒸汽增压机的进口之间；凝结水出口与安装有凝结水出水阀的凝结水输送管连接，凝结水可送往凝结水收集器；物料进口与物料进料管路连接；干物料或浓溶液出口与安装有物料出口阀的物料输出管路连接；不凝性气体排气口，设在热蒸汽通路的腔体顶部，其排气管上安装有不凝性气体排气阀。

所述的蒸汽热泵两种应用方式及其系统，其特征是：所述的蒸汽增压机是离心式蒸汽增压机，或是罗茨蒸汽增压机，或是单螺杆蒸汽增压机，或是双螺杆蒸汽增压机；当增压比>1.5以上，可采用多级串联压缩方式。

所述的蒸汽热泵的两种应用方式及其系统，其特征是：所述的蒸汽置换换热器，属于凝结-蒸发换热器系列；按被加热的物料区分，蒸汽置换换热器有两种形式:一种是蒸汽凝结-湿物料被加热换热器，简称蒸汽-湿料换热器，用于湿物料干燥；另一种是蒸汽凝结-含水溶液物料被加热换热器，简称蒸汽-溶液换热器，用于水溶液的浓缩；其总体结构，设有加热蒸汽通路和被加热物料通路，加热蒸汽通路通入热泵输出的蒸汽，工作时热泵输出的蒸汽在放热凝结后，变成凝结水排出；被加热物料通路，送入的含水物料或溶液物料受热时其所含的水分蒸发成为物料蒸汽，物料蒸汽经过回送蒸汽管被抽吸进入蒸汽增压机，作为新一次循环的热泵工质，如此重复。

根据权利要求1所述的蒸汽热泵两种应用方式及其系统，其特征是：所述的蒸汽-湿料换热器，是一种用蒸汽加热湿物料的干燥器，其轮廓结构为卧式圆筒罐体；圆筒罐体顶部设物料进口斗和两级进料阀门；圆筒罐体底部的物料出料口安装有两级出料阀门；在圆筒罐体内自上而下布置数层蒸汽加热管排，例如3层蒸汽加热管排，蒸汽管排顺长度方向排列，每层蒸汽管排上安装有能循环于该层蒸汽管排的物料传送带，传送带端头的主动滚筒的轴穿到罐体外，由罐体外的电机和减速器带动；圆筒罐体侧部有蒸汽进汽总管和凝结水出水总管，分别与各层蒸汽加热管排的蒸汽管的多个进口支管接头和出口支管接头连接；圆筒罐体顶部设有若干个物料蒸汽的出口接管，各物料蒸汽的出口接管与物料蒸汽总管连接，物料蒸汽总管与物料蒸汽增压机连接；

所述的两级进料阀门和两级出料阀门，都是由两个阀门，第一、二阀门和两阀门间的料桶组成；使用时，第一、二阀门间隔开、闭，保证任何时间总有一个阀门处于关闭状态，因此，能够在正常送料和出料时，保证圆筒罐体内压力无论是正压或负压，物料蒸汽都不与环境大气连通，物料蒸汽就能作为单独的载热流体和热泵新循环的工质；圆筒罐体内的数层蒸汽加热管排的相邻层的传送带移动方向相反，物料移动到传送带的尽头时，上层的物料就跌落到下一层传送带上，依次而下；传送带的移动传送带的移动由端头的主动滚筒以及链条带动；各层蒸汽加热管排的管内，通过来自蒸汽增压机的高压高温蒸汽对物料加热；圆筒罐体的底部最下层传送带的出料端下方，设有物料出口，通过两级出料阀门的次递一开一闭，把干燥的物料送去粉碎和包装。

所述的蒸汽热泵两种应用方式及其系统，其特征是：所述的蒸汽-溶液换热器，是一种直立壳管式蒸发-冷凝器，其轮廓结构为：直立筒罐内由两隔板和管束分为两个腔体，一个是由管内、隔板、圆筒壳上、下两端围成的稀溶液蒸发腔体，圆筒罐的顶部设有稀溶液进口，侧顶部设有物料蒸汽出口，底部设有浓溶液出口，另一个腔体是由管外、隔板、圆筒壳中段围成的热蒸汽通路的中段腔体，中段腔体靠上隔板和下隔板的筒壳上，设有蒸汽的进口和蒸汽凝结水的出口。

所述的蒸汽热泵两种应用方式及其系统，其特征是：所述的置换循环式系统的工作方式是：初始阶段对蒸汽置换换热器的物料腔体抽真空，此阶段进汽总阀、电动进气阀、蒸汽置换换热器物料腔的进料阀、物料出口阀、补水阀、疏水阀关闭；不凝性气体的排气阀、凝结水出水阀开启，蒸汽增压机开启；经过一段时间蒸汽置换换热器的物料腔体的压力真空度达到要求后，关闭排气阀，开启进汽总阀和电动进气阀，开启进料阀，调整物料出口阀和凝结水出水阀的开度；待物料腔的物料蒸汽压力达到设定值时，逐渐关闭电动进气阀，蒸汽增压机开始吸入物料蒸汽，此后每次循环都使用回送的物料蒸汽为工质，在蒸汽置换换热器中，加热用的蒸汽变成凝结水排出。

所述的蒸汽热泵两种应用方式及其系统，其特征是：所述的补水器系统是为防止在蒸汽压缩过程蒸汽增压机的温度过高出现黏齿的措施，补水量是以控制压缩过程结束时排汽为饱和蒸汽或蒸汽过热度不超过5℃为目标，调整蒸汽增压机的进汽干度；

补水量的具体数量通过热力分析获得，具体分析方法是：首先，约定来自蒸汽源或物料蒸汽、补水后的进汽，排汽分别在系统中记为节点1、节点2、节点3的蒸汽，他们热力参数比熵、比焓、干度、压力、温度、质量流量分别用下角标1、2、3加以区别，饱和水和饱和蒸汽的热力参数分别在符号的右上角添加一撇“’”和两撇“””区分，例如用分别表示节点2压力的饱和水和饱和蒸汽的质量流量；热力分析提供理论和实际两种补水量：理论补水量是在假定等熵效率的等熵压缩过程和排汽干度的条件下求得的补水量；实际补水量是在假定等熵效率的非压缩过程和排汽干度的条件下求得的补水量；

理论补水量的推导：由等熵过程，可以求出节点2蒸汽的干度

（1）

又根据干度的定义式，

（2）

补充水量，即节点2补充的饱和水量为

（3）

理论补水量的推导：

实际蒸汽压缩过程为非等熵过程，假定蒸汽增压机实际压缩过程的等熵效率，和分别为系统理论和实际的压缩功率；蒸汽增压机多消耗的电功，会增加蒸汽的过热度，如果仍然要控制排气为干度的饱和蒸汽，则需要把排汽比焓节点3与相同压力比焓的饱和蒸汽的热值差，用压力比焓的附加补充水量的焓来平衡，附加补充水使用压力为的饱和水，其补充水与过热蒸汽的能量平衡方程为

（4）

整理得

（5）

节点2蒸汽的比焓值为

（6）。

所述的蒸汽热泵两种应用方式及其系统，其特征是：其系统的理论压缩功率、性能系数和实际性能压缩功率、性能系数分别为

（7）

（8）

（9）

节点3的比焓为

（10）

（11）。

本发明的创新贡献：

（1）本发明提出的蒸汽热泵两种应用方式及其系统，其创造性在于提出了一种中继开放式蒸汽热泵系统和一种置换蒸汽循环式蒸汽热泵系统，这两种系统与传统的工质封闭循环热泵系统根本不同，前一种开放式蒸汽热泵系统的其工质是连续不断补充的蒸汽，不重复使用；后一种置换蒸汽循环式蒸汽热泵系统的工质是不断与被加热物料中水分发生置换的蒸汽，不采用外界蒸汽源的蒸汽；由于蒸汽是工质又是热量和质量交换的流体，所以热泵的性能系数很高；本发明提出的蒸汽热泵两种应用方式及其系统，突破了传统热泵工质封闭循环的概念，为蒸汽热泵的广阔应用奠定了理论和技术基础。

（2）本发明设计了蒸汽置换换热器的蒸汽-湿料换热器，其两级进料阀门和两级出料阀门的结构，保证蒸汽-湿料换热器能够在负压和正压情况运行，保证了工质蒸汽与物料蒸汽的顺利置换。

（3）本发明设计的蒸汽置换换热器的蒸汽-溶液换热器，为今后设计的含水溶液浓缩换热器提供了基本要素。

（4）对蒸汽热泵两种应用方式及其系统，通过热力分析，提供了补水量的计算原则，并推导出了等熵压缩过程的理论补水量和非等熵压缩过程的实际补水量的计算式，为自动补水调节提供了理论依据。

（5）本发明介绍了置换蒸汽循环式蒸汽热泵系统从起动到建立平衡的操作程序，为专利技术成功实施提供了技术保障。

本发明的应用背景明确，设计科学，系统清楚，关键技术都做了交代和较详细的描述，具有重大的创新性、明显的先进性和切实的实用性。因此，要尽快给授予本发明专利，以便尽快实施，为企业和社会带来效益。

附图说明

图1是本发明的蒸汽热泵两种应用方式及其系统的实施例1，一种开放式热泵系统的原理说明示意图。

图2是本发明蒸汽热泵两种应用方式及其系统的实施例2，一种置换循环式热泵系统的原理说明示意图，该系统用于水溶液的浓缩，配置了蒸汽-溶液换热器。

图3是本发明实施例2用于湿物料的干燥时替换图2中蒸汽-溶液换热器的蒸汽-湿料换热器的结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例及其附图，对本发明作进一步说明，但是，本发明本仅限于此。

图1是本发明实施例1，一种开放式蒸汽热泵系统的原理说明示意图；包括了图1所示的蒸汽增压机a、电机d、补水器系统、冷却水系统，和未在图中表示的智能控制柜及其系统；蒸汽增压机a的进、出汽口，对应图中节点2、3，分别与低压进汽蒸汽管l1、高压出汽蒸汽管l2连接；蒸汽增压机的进汽管路上安装有进汽阀f1、电动进气阀f2、文丘里管c、进汽的压力和温度探头p1、t1；出汽管路上的安装有蒸汽流量计g、排汽压力和温度探头p2、t2、单向阀f4；所述的补水器系统，由补水喷嘴、自动补水阀f3、补水泵b和补水管路l3构成，补水喷嘴固定插在文丘里管的近喉口处；进汽管路的低处增设有疏水管,在疏水管上安装有疏水阀f5；所述的冷却水系统通过进、出冷水管l4、l5的干净冷水对蒸汽增压机a的润滑油和蒸汽增压机轴承座进行冷却；电机带动蒸汽增压机工作；所述的开放式热泵系统是用于提升废蒸汽源和蒸汽输运中的蒸汽压力和温度，使之升高达到工业或用户要求标准，其系统为中继开放式蒸汽热泵系统，所以是作为蒸汽输运过程的中继应用；连续不断补充的蒸汽是热泵的工质，又是载热流体；实施例1的一种开放式蒸汽热泵系统的智能控制柜系统，包括智能控制柜、信号检测和处理系统、具有实时检测增压机进、出口蒸汽的温度、压力、出口蒸汽流量计，润滑油油温，补水温度和压力，自动调节补水阀开度，防止超温超压和稳定输出压力，对故障有声光报警和记忆功能；本实施1例选用双螺杆蒸汽增压机，废汽源的蒸汽压力在0.3-0.4mpa，蒸汽排气压力为0.6-0.8mpa。

本发明实施例1的一种开放式蒸汽热泵系统，已经在安徽某工厂实际使用。系统中的自动补水是为了避免蒸汽增压机在压缩蒸汽过程中温度过高而采取的措施。系统中节点1为低压饱和蒸汽，经过补水器的文丘里管后，节点2的蒸汽由于补水变为干度的湿蒸汽；为了避免蒸汽过热，压缩结束时蒸汽的状态设计为饱和蒸汽，即节点3的蒸汽干度。在等熵压缩过程，节点2与节点3的蒸汽的比熵相等，即；节点1和节点2的压力相等，即；所以压力的饱和水和饱和蒸汽的比熵、比焓都可以在蒸汽的热物性数据库中查到。

本发明实施例1一种开放式蒸汽热泵系统的设计参数：蒸汽源节点1、2的蒸汽参数：压力mpa、温度；节点3的压力mpa，干度、温度，比焓，比熵；

查蒸汽物性表得，、，、；

根据式（1）计算干度

（1a），

据式（3）补充水量与节点1的蒸汽流量关系为，

（3a），

实际蒸汽压缩过程为非等熵过程，假定蒸汽增压机实际压缩过程的等熵效率，和分别为系统理论和实际的压缩功率；蒸汽增压机多消耗的电功，会增加蒸汽的过热度，如果仍然要控制排气为干度的饱和蒸汽，则需要把排汽比焓节点3与相同压力比焓的饱和蒸汽的热值差用压力比焓的附加补充水的焓值来平衡，附加补充水使用压力为的饱和水，其补充水与过热蒸汽的能量平衡方程为（4），

根据式（5）得追加的补水量为

（5a），

根据式（6）计算节点2蒸汽的比焓值为

（6a），

所述的蒸汽热泵系统的理论压缩功率、性能系数和实际性能压缩功率、性能系数分别为，

根据式（7）计算理论压缩消耗功率为，

（7a），

根据式（8）计算

（8a），

根据式（9）计算

kw（9a），

根据式（10）计算为

（10a），

其中，节点3的蒸汽的比焓，根据式（11）为

(11a)。

经济效益分析：

实施例1的蒸汽增压机的吸入蒸汽质量流量：；实际输出蒸汽的质量流量；

压缩每吨蒸汽平均理论耗电量为

（12），

压缩每吨蒸汽平均实际耗电量为

（13），

本发明实施例1的开放式蒸汽热泵节能系统的获取0.7mpa饱和蒸汽的成本，电价按0.65元/kw-h计算，压缩每吨蒸汽耗电成本为，

元，

设备折旧维护费：10万元/年；

年运行8000小时，每小时输送蒸汽量，年压缩蒸汽量：

；

蒸汽售价：元/吨；

蒸汽增压机回收低压蒸汽的年经济效益：

，

使用天然气制备蒸汽从20℃水制取压力0.7mpa的等量蒸汽成本分析：

制取1吨蒸汽需要的热量为

天然气燃烧热值（低值，燃烧生成物为气体）为，燃气锅炉效率按0.8计算，天然气成本（合肥地区），用天然气制备1吨蒸汽的成本为

用天然气制备1年等量30680吨蒸汽的成本，考虑天然气设备折旧维护成本为，

；

购买蒸汽厂家年节省蒸汽成本费

；

本发明为低品位废蒸汽厂家和蒸汽用户都带来了巨大的经济效益。

图2是本发明的实施例2，一种用于含水溶液物料浓缩的置换循环式热泵系统的原理说明示意图；实施例2的置换循环式热泵系统，包括实施例1的开放式热泵系统的全部组成：蒸汽增压机a、电机d、补水器系统、冷却水系统、智能控制柜系统；实施例2的置换循环式热泵系统，除智能控制柜系统外的其他组成及其连接关系由图2表示；如图2所示，在蒸汽增压机的进汽管路l1上，相对进汽口位置由远而近分别安装有进汽总阀f1、电动进气阀f2、文丘里管c、进汽的压力p1和温度探头t1；进汽管路的最低处下侧增设有疏水管l9，疏水管上安装有疏水阀f8；在出汽管路上，安装有排汽压力、温度探头p2、t2。

所述的补水器系统，由补水喷嘴、补水阀f6、补水泵b和补水管路l7组成，补水喷嘴固定插在文丘里管的近喉口处；所述的智能控制柜系统，包括智能控制柜、信号检测和处理系统、具有实时检测蒸汽的温度、压力、出口蒸汽流量，润滑油油温，补水温度和压力，自动调节补水阀开度，防止超温超压和稳定输出压力，对故障有声光报警和记忆功能；所述的冷却水系统通过进、出冷水管l11、l12的干净冷水对蒸汽增压机a的润滑油和蒸汽增压机轴承座进行冷却。

所述的置换循环式热泵系统，与实施例1相比增添有工质与物料蒸汽置换换热器h，简称蒸汽置换换热器；所述的蒸汽置换换热器，有蒸汽通路和物料通路，共有六个接口：蒸汽通路的热蒸汽进口4、凝结水出口5和不凝性气体排气口6，物料通路的物料进口01、物料蒸汽出口02和浓溶液出口03；蒸汽置换换热器的热蒸汽进口4与蒸汽增压机a的出口端连接；物料蒸汽的出口02，经过回送蒸汽管l3连接到蒸汽增压机a的进汽管路l1上，接入点在电动进气阀f2的出口与蒸汽增压机a的进口之间；凝结水出口5与凝结水出水阀f4以及凝结水输送管l4连接，凝结水可送往凝结水收集器；物料进口01与物料进料管路l5连接；浓溶液出口03与物料出口阀f7及其管路l6连接；不凝性气体排气口6，设在蒸汽置换换热器蒸汽通路的顶部，其排气管上安装有不凝性气体排气阀f3。

所述的置换循环式系统的工作方式是：初始阶段对蒸汽置换换热器的物料腔体抽真空，此阶段进汽总阀f1、电动进气阀f2、蒸汽置换换热器物料腔的进料阀f6、物料出口阀f7、补水阀f6、疏水阀f8关闭；不凝性气体的排气阀f3、凝结水出水阀f4开启，蒸汽增压机开启；经过一段时间蒸汽置换换热器的物料腔体的压力真空度达到要求后，关闭排气阀f3，开启进汽总阀f1和电动进气阀f2，开启进料阀f6，调整物料出口阀f7的和凝结水出水阀f4的开度；待物料腔的物料蒸汽压力p3达到设定值时，逐渐关闭电动进气阀f2，蒸汽增压机开始吸入物料蒸汽，此后每次循环都使用回送的物料蒸汽为工质，在蒸汽置换换热器中，加热用的蒸汽变成凝结水排出；正常工作时，所述的置换循环式热泵系统的工质蒸汽工作流程是：物料蒸汽，节点02→节点1，补水后为湿蒸汽→节点2→蒸汽增压机a，压缩成为高压蒸汽→节点3→节点4→蒸汽置换换热器h，放热冷凝成为凝结水→节点5→凝结水出水阀f4放出；物料水溶液浓缩时的流程是：初始水溶液通过进料阀f6,节点1→蒸汽置换换热器h，换热蒸发后分两部分：其一为物料蒸汽→节点02→节点1；其二产生的浓溶液→节点03→物料出口阀f7放出；实施例2的蒸汽增压机a是双螺杆蒸汽增压机。

图3是本发明实施例2变换为湿物料的干燥时，替换图2中蒸汽-溶液换热器的蒸汽-湿料换热器的结构示意图；

干燥湿物料的蒸汽置换换热器，是蒸汽-湿料换热器，包括有湿物料的进出特殊阀门f7、f8，特殊物料通路和物料输运方式；如图3所示，所述的蒸汽-湿料换热器的轮廓结构为：卧式圆筒罐体1；圆筒罐体顶部设物料进口斗4和两级进料阀门，如图f7虚线矩形框所示；圆筒罐体的底部的物料出料口安装有两级出料阀门，如图f8虚线矩形框所示；在圆筒罐体内自上而下布置数层蒸汽加热管排，例如呈s型3层蒸汽加热管排g3，s型蒸汽通路顺罐体长度方向并列排列构成蒸汽管排，每层蒸汽管排上安装有能循环于该层蒸汽管排的物料传送带2，传送带端头的主动滚筒3的轴穿到罐体外，由罐体外的电机和减速器带动；圆筒罐体侧部有蒸汽进汽总管l7和凝结水出水总管l8，分别与各层蒸汽加热管排的蒸汽管的多个进口支管接头7a和出口支管接头8a连接；圆筒罐体顶部设有若干个物料蒸汽的出口接管5a，各物料蒸汽的出口接管与物料蒸汽总管l5连接，物料蒸汽总管安装有蒸汽流量调节阀，而后与物料蒸汽增压机进口管连接。

所述的两级进料阀门f7和两级出料阀门f8，都是由两个阀门，第一、二阀门和两阀门间的料桶组成，两级进料阀门的第一、二阀门参见虚线框f7内f7a、f7b所示，两级出料阀门参见虚线框f8内f8a、f8b所示；使用时，第一、二阀门间隔开、闭，保证任何时间总有一个阀门处于关闭状态，因此，能够在正常送料和出料时，保证圆筒罐体内压力无论是正压或负压，物料蒸汽不与环境大气连通，物料蒸汽就能作为单独的载热流体，在减压水蒸发-物料蒸汽换热器中凝结换热，极大提高换热系数；圆筒罐体内的数层蒸汽加热管排的相邻层的传送带移动方向相反，物料移动到传送带的尽头时，上层的物料就跌落到下一层传送带上，依次而下；传送带的移动由端头的主动滚筒3以及链条带动；各层蒸汽加热管排的管内，通过来自蒸汽增压机的高压高温蒸汽对物料加热；圆筒罐体的底部最下层传送带的出料端下方，设有物料出口，通过两级出料阀门的次递一开一闭，把干燥的物料送去粉碎和包装。