专利名称：改进的热力蒸汽再压缩工艺及其专用热力蒸汽再压缩系统的制作方法
技术领域：
本发明属干物料的浓缩，特别是指ー种改进的热カ蒸汽再压缩エ艺及其专用热力蒸汽再压缩系统。
背景技术：
蒸发器是通过加热使溶液浓缩或从溶液中析出晶粒的设备。主要由加热室和蒸发室两部分组成。加热室向液体提供蒸发所需要的热量，促使液体沸腾汽化；蒸发室使气液两相完全分离。加热室中产生的蒸汽带有大量液沫，到了较大空间的蒸发室后，这些液体借自身凝聚或除沫器等的作用得以与蒸汽分离。通常除沫器设在蒸发室的顶部。蒸发器的主要 工作包括热カ蒸汽再压缩(TVR)、机械蒸汽再压缩(MVR)。其中热カ蒸汽再压缩(TVR)是分离器出来的二次蒸汽一部分在高压工作蒸汽的带动下，进入喷射器混合升温升压后，进入加热室当作加热蒸汽使用，来加热料液。另一部分进入冷凝器，冷凝后排出。加热蒸汽在加热室中凝结成水排出。管内溶液在加热蒸汽的加热下蒸发浓縮，达到要求后排出。据不完全统计，目前我国在医药、蔗糖、淀粉糖、化工等行业拥有5万台多效蒸发器，均属于降膜式多效蒸发器。多效蒸发器主要消耗蒸汽能耗，该蒸发器必须采用外源供气系统持续提供蒸汽，通常为5kg压力，125°C的蒸汽通过梯级利用的换热方式来蒸发掉物料中的水分，平均每蒸发掉I吨水需消耗O. 5吨蒸汽；另外蒸发器还必须配备冷凝系统、物料平衡系统、真空系统，平均每蒸发掉I吨水需消耗135kg标准煤。按吨水能耗135kg标准煤计算，则全国5万台多效蒸发器按10t/h，毎年需要耗能4. 86亿t标准煤。传统的多效蒸发器是将5kg压力、125°C的蒸汽从ー效进入蒸发系统，经过梯级换热后从末效排出，温度通常为85-90°C，排出的蒸汽即进入冷凝系统变成冷凝水而被废弃，极大的浪费了水的热能。MVR技术系利用它自身产生的二次蒸汽的能量，从而减少对外界能源的需求的一项节能技木。早在60年代，德国和法国已成功的将该技术用于化工、食品、造纸、医药、海水淡化及污水处理等领域。多效蒸发过程中，蒸发器某ー效的二次蒸汽不能直接作为本效热源，只能作为次效或次几效的热源。如作为本效热源必须额外给其能量，使其温度(压力)提高。蒸汽喷射泵只能压缩部分二次蒸汽，而MVR蒸发器则可压缩蒸发器中所有的二次蒸汽。恽世昌于1993年发表了文献《机械蒸汽再压缩(MVR)》(《中国乳品エ业》1993年4月第21卷第2期P78-P81)中提出了将MVR直接与多效蒸发器结合的理论观点，一般MVR技术可通过压缩将蒸汽温度升高8°C，故为了达到多效蒸发器的温差12-20°C，将两个MVR串联起来，使回收蒸汽经二次压缩可提升16°C。虽然该技术提出了ー个新的节能改造方案，但在当时来说仅仅局限于理论研究阶段，且其自身存在着一定的缺陷当时我国电カ供应比较紧张，电气比价高，采用此技术降低了气耗，但电耗增加，在当时的情况下推广受限，目前市场上ー套MVR设备的价格在200-400万。采用多台MVR设备对TVR设备进行改造，大大增加了改造费用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种改进的热カ蒸汽再压缩エ艺及其专用热力蒸汽再压缩系统，巧妙地将MVR技术对现有的热カ蒸汽再压缩エ艺进行改造，并提供了与之适配的专用热力蒸汽再压缩系统，在降低能耗的同时，大幅減少了设备改造费用和运行成本。本发明的目的之一是这样实现的
改进的热カ蒸汽再压缩エ艺，包括如下エ艺步骤
A、物料输入
物料分别经各蒸发器上部的物料输入口输入各蒸发器；
B、外源蒸汽输入 外源蒸汽分别经各蒸发器顶部的蒸汽输入端ロ输入各蒸发器内部，对物料进行加热浓
缩；
C、MVR蒸汽增压
各蒸发器中物料浓缩后的蒸汽经气液分离器分离，其中的液相分别接物料输出泵输出，其中的气相分别输入MVR压缩机压缩；
D、增压后蒸汽输入
MVR压缩机压缩后输出的蒸汽经各蒸发器上部的补充蒸汽入口输入各蒸发器内部；
E、物料输出
重复步骤C、D达到物料浓缩要求，加热浓缩后的物料由各蒸发器底部的物料出ロ接物料输出泵排出。本发明的第二个目的是这样实现的
改进的热カ蒸汽再压缩エ艺专用热力蒸汽再压缩系统，包括间隔设置的蒸发器，以及MVR压缩机；各蒸发器上部设有物料输入ロ，各蒸发器顶部的蒸汽输入端ロ连通外源蒸汽，各蒸发器下部共有三路输出，其第一路接冷凝水泵，其第二路接物料输出泵，其第三路接气液分离器的输入端ロ ；气液分离器共有两路输出，其气相输出接MVR压缩机的输入端，其液相输出接物料输出泵，MVR压缩机的输出端分别经管路与各蒸发器的补充蒸汽入口连通。本发明的具体技术方案还有
为便于对输入各蒸发器的物料进行计量，所述的步骤A是物料经与各蒸发器上部的物料输入口分别连通的流量计进入各蒸发器。与之对应的结构设计是，各蒸发器上部的物料输入口分别连通有流量计。为对进入蒸发器的物料进行预热，以进ー步利于物料的浓缩。优选的技术方案是，所述的步骤A是物料先经过预热器预热，预热后的物料经与各蒸发器上部的物料输入口分别连通的流量计进入各蒸发器。与之对应的结构设计是，还包括ー预热器，该预热器的输出端与流量计的输入端连通，该预热器的输入端接物料输入。为便于对各蒸发器中下部的水进行排放，优选的技术方案是，所述的步骤B、C、D、E后还包括ー步骤F，该步骤的エ艺条件如下
F、各蒸发器中水的排放
各蒸发器在工作中产生的水通过与其底部分别连接的冷凝水泵排出。本发明所具有的实质性特点和取得的显著技术进步在于I、改造后的热カ蒸汽再压缩系统中MVR压缩机采用并联的方式与各蒸发器连接，是ー种以一帯多的形式，这相比于将MVR进行串联后再连接到原先的多效蒸发器，要节省了大量设备投资。目前市场上ー套MVR设备的价格在200-400万。所以通过该技术改造后达到同样产量条件下 ，可节约ー套MVR设备投资。而且企业不需要废弃已有的多效蒸发器，在原先的多效蒸发器上进行改造即可，与新买一整套设备相比更是节约了大量的设备投资。2、改进的热カ蒸汽再压缩エ艺由于重复利用的是物料沸腾产生的二次蒸汽，故整个系统不需要原先的多效蒸发器附帯的冷凝系统、真空系统等，大幅度降低了企业的水资源和电能消耗等运行成本。3、改造后的热カ蒸汽再压缩系统较传统的多效蒸发器而言，每蒸发等量的水改造后较改造前可节能61%以上。传统的多效蒸发器需要外源供气系统持续的提供蒸汽，改造后不需要给蒸发器提供持续的外源蒸汽，只是在系统开启的时候提供一定量的蒸汽即可，之后系统可利用物料产生的二次蒸汽通过机械压缩回收使其增温后再次进入换热系统进行循环利用。4、改造后的热カ蒸汽再压缩系统采用并联方式与多效蒸发器连接，可方便企业根据淡季与旺季的产量要求控制与各蒸发器连接的阀门的启闭，这样可使企业均衡分配，控制生产效率，这是原先串联形式的多效蒸发器无法达到的。5、整个设备运行温度较多效蒸发设备低，将对料液中的营养成分的损害较小。
本发明的附图有
图I是本发明中热カ蒸汽再压缩系统的结构示意图。附图中的附图标记如下
I、物料输出泵；2、预热器；3、流量计；4、蒸汽输入端ロ ；5、冷凝水泵；6、蒸发器；7、ネト充蒸汽入口 ；8、气液分离器；9、MVR压缩机。
具体实施例方式以下结合实施例对本发明做进ー步描述，但不作为对本发明的限定，本发明的保护范围以权利要求记载的内容为准，任何依据本说明书所作出的等效技术手段替换，均不脱离本发明的保护范围。实施例I
本发明中的蒸发器为四个，其整体技术方案如下
改进的热カ蒸汽再压缩エ艺，包括如下エ艺步骤
A、物料输入
物料先经过预热器2预热，预热后的物料经与各蒸发器6上部的物料输入口分别连通的流量计3进入各蒸发器6。B、外源蒸汽输入
外源蒸汽分别经各蒸发器6顶部的蒸汽输入端ロ 4输入各蒸发器6内部，对物料进行加热浓缩；
C、MVR蒸汽增压各蒸发器6中物料浓缩后的蒸汽经气液分离器8分离，其中的液相分别接物料输出泵I输出，其中的气相分别输入MVR压缩机9压缩；
D、增压后蒸汽输入
MVR压缩机9压缩后输出的蒸汽经各蒸发器6上部的补充蒸汽入ロ 7输入各蒸发器6内部；
E、物料输出
重复步骤C、D达到物料浓缩要求，加热浓缩后的物料由各蒸发器6底部的物料出ロ接物料输出泵I排出。所述的步骤B、C、D、E后还包括ー步骤F，该步骤的エ艺条件如下
F、各蒸发器中水的排放
各蒸发器6在工作中产生的水通过与其底部分别连接的冷凝水泵5排出。改进的热カ蒸汽再压缩エ艺专用热力蒸汽再压缩系统，包括间隔设置的蒸发器6，以及MVR压缩机9 ;各蒸发器6上部设有物料输入ロ，还包括一预热器2，该预热器2的输出端与流量计3的输入端连通，该预热器2的输入端接物料输入；各蒸发器6顶部的蒸汽输入端ロ 4连通外源蒸汽，各蒸发器6下部共有三路输出，其第一路接冷凝水泵5，其第二路接物料输出泵1，其第三路接气液分离器8的输入端ロ ；气液分离器8共有两路输出，其气相输出接MVR压缩机9的输入端，其液相输出接物料输出泵1，MVR压缩机9的输出端分别经管路与各蒸发器6的补充蒸汽入ロ 7连通。实施例2
本实施例中的蒸发器为常见的3-5个，其エ艺步骤以及结构形式同实施例I。改造后的热カ蒸汽再压缩系统与传统的多效蒸发器的能耗对比情况如下表所示。
表I传统的多效蒸发器与改造后的热カ蒸汽再压缩系统能耗对比
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注蒸汽折标煤系数为O. 125 ;电折标煤系数为O. 35
从上表可知，每蒸发I吨水传统的多效蒸发器需耗能
O.33X0. 125X1000=41. 25kgce，0. 5X0. 125X1000=62. 5kgce，即耗能为 41. 25-62. 5kgce。每蒸发I吨水改造后的热カ蒸汽再压缩系统需耗能30Χ0· 35=10. 5kgce
所以每蒸发I吨水改造后的热カ蒸汽再压缩系统较多效蒸发器可节能(41. 25-10. 5)+41. 25Χ100%=74· 55%, (62. 5-10. 5)+62. 5Χ100%=83· 2%，所以节能效率为74. 55%-83. 2%ο
权利要求
1.改进的热カ蒸汽再压缩エ艺，其特征在于包括如下エ艺步骤 A、物料输入 物料分别经各蒸发器(6 )上部的物料输入ロ输入各蒸发器(6 ); B、外源蒸汽输入 外源蒸汽分别经各蒸发器(6 )顶部的蒸汽输入端ロ( 4 )输入各蒸发器(6 )内部，对物料进行加热浓缩； C、MVR蒸汽增压 各蒸发器(6)中物料浓缩后的蒸汽经气液分离器(8)分离，其中的液相分别接物料输出泵(I)输出，其中的气相分别输入MVR压缩机(9)压缩； D、增压后蒸汽输入 MVR压缩机(9)压缩后输出的蒸汽经各蒸发器(6)上部的补充蒸汽入口(7)输入各蒸发器(6)内部； E、物料输出 重复步骤C、D达到物料浓缩要求，加热浓缩后的物料由各蒸发器(6)底部的物料出ロ接物料输出泵(I)排出。
2.根据权利要求I所述的改进的热力蒸汽再压缩エ艺，其特征在于所述的步骤A是物料经与各蒸发器(6 )上部的物料输入ロ分别连通的流量计(3 )进入各蒸发器(6 )。
3.根据权利要求2所述的改进的热力蒸汽再压缩エ艺，其特征在于所述的步骤A是物料先经过预热器(2)预热，预热后的物料经与各蒸发器(6)上部的物料输入口分别连通的流量计(3)进入各蒸发器(6)。
4.根据权利要求I所述的改进的热力蒸汽再压缩エ艺，其特征在于所述的步骤B、C、D、E后还包括ー步骤F，该步骤的エ艺条件如下 F、各蒸发器中水的排放 各蒸发器(6)在工作中产生的水通过与其底部分别连接的冷凝水泵(5)排出。
5.改进的热カ蒸汽再压缩エ艺专用热力蒸汽再压缩系统，包括间隔设置的蒸发器(6)，以及MVR压缩机(9);其特征在于各蒸发器(6)上部设有物料输入ロ，各蒸发器(6)顶部的蒸汽输入端ロ(4)连通外源蒸汽，各蒸发器(6)下部共有三路输出，其第一路接冷凝水泵(5)，其第二路接物料输出泵(1)，其第三路接气液分离器(8)的输入端ロ ；气液分离器(8)共有两路输出，其气相输出接MVR压缩机(9)的输入端，其液相输出接物料输出泵(I)，MVR压缩机(9)的输出端分别经管路与各蒸发器(6)的补充蒸汽入口(7)连通。
6.根据权利要求5所述的改进的热力蒸汽再压缩エ艺专用热力蒸汽再压缩系统，其特征在于各蒸发器(6 )上部的物料输入ロ分别连通有流量计(3 )。
7.根据权利要求6所述的改进的热力蒸汽再压缩エ艺专用热力蒸汽再压缩系统，其特征在于还包括一预热器(2)，该预热器(2)的输出端与流量计(3)的输入端连通，该预热器(2)的输入端接物料输入。
全文摘要
本发明属于物料的浓缩，特别是指一种改进的热力蒸汽再压缩工艺及其专用热力蒸汽再压缩系统。改进的热力蒸汽再压缩工艺包括物料输入、外源蒸汽输入、MVR蒸汽增压、增压后蒸汽输入、物料输出等工艺步骤；专用热力蒸汽再压缩系统包括间隔设置的蒸发器，以及MVR压缩机；各蒸发器上部设有物料输入口，其顶部的蒸汽输入端口连通外源蒸汽，其下部共有三路输出，分别接冷凝水泵、物料输出泵以及气液分离器的输入端口；气液分离器共有两路输出，其气相输出接MVR压缩机的输入端，其液相输出接物料输出泵，MVR压缩机的输出端分别经管路与各蒸发器的补充蒸汽入口连通。本发明解决了现有技术能耗高的问题，具有低能耗、排放小、改造及运行成本低等优点。
文档编号B01D1/30GK102743890SQ201210273630
公开日2012年10月24日 申请日期2012年8月3日 优先权日2012年8月3日
发明者赵建安 申请人:赵建安