一种能源双侧利用二效蒸发模块的制作方法

本实用新型涉及蒸发浓缩系统技术领域，尤其涉及一种能源双侧利用二效蒸发模块；属于工业化工加工领域。

背景技术：

在各种液体原料需经蒸发浓缩至更高浓度或比重的工业化生产过程，通常需要消耗大量的蒸汽和工业冷却水，运行成本相当高，以真空状态单效蒸发水衡量，运行成本通常为320～380元/吨.水【蒸汽按300元/ 吨，电按0.75元/度计算,下同】；随着国家环保政策的不断从严，煤改气政策的实行，蒸汽成本更高，因此传统蒸发模块已从根本上适应不了现代清洁低耗生产的需要。

现阶段有使用闭环式热泵装置来降低能耗以达到节能蒸发的系统，例如，专利号为CN201510435696.5、CN201520538910.5的中国专利公开的闭环式热泵蒸发机组。但该装置主要适用于易燃易爆溶剂的节能蒸发，因有机溶剂的汽化潜热相对较低，蒸发时需要的热量也相应较低，通常真空状态单效蒸发乙醇衡量，运行成本为35～45元/吨.醇；但该机组如用于水蒸发，因水的汽化潜热较高，节能效果就不明显，通常真空状态单效蒸发水衡量，上述装置运行成本为70～85元/吨.水，其节能效果不及MVR。

综上所述，针对现有蒸发装置的不足和缺陷，特别需要一种使用洁净能源、清洁环保、低耗高效、运行可靠，且能满足水溶液更低蒸发成本的装置，能源双侧利用二效蒸发模块可实现上述要求。

技术实现要素：

(一)要解决的技术问题

为解决上述问题，本实用新型提出了一种能源双侧利用二效蒸发模块。

(二)技术方案

本实用新型的能源双侧利用二效蒸发模块，包括原料罐、预热器、一效加热器、二效加热器、一效蒸发室、二效蒸发室、冷凝器、凝液分离器、真空泵、压缩机、过程泵等，能源双侧利用二效蒸发模块各部件通过管阀组合连接，并通过PLC系统控制，模块利用压缩机驱动制冷工质在封闭循环过程中释放和吸收热量，分别提供给原料一效蒸发及二效二次蒸汽冷凝，实现模块内能源双侧利用。

进一步地，所述的制冷工质冷凝时释放的热量被交换为原料一效蒸发时吸收的热量，原料一效蒸发产生的二次蒸汽的热量被交换为原料二效蒸发时吸收的热量，原料二效蒸发产生的二次蒸汽的热量被交换为制冷工质蒸发时吸收的热量。

进一步地，所述的经压缩机压缩后的高温高压制冷工质气体通过管道连接进入一效加热器，与原料热交换并释放热量冷凝成液体，经膨胀阀节流后降温降压进入冷凝器，低温低压的制冷工质气体与二效原料蒸发产生的二次蒸汽热交换并吸收热量蒸发成气体，经压缩机吸回并压缩，完成一个循环。

进一步地，所述的原料罐中原料经过程泵输送，并经预热器分别进入一效加热器、二效加热器，进入一效加热器中的原料与制冷剂工质热交换并吸收热量，在一效蒸发室经汽液分离形成浓缩液并产生一效二次蒸汽，浓缩液达到要求浓度或比重后经过程泵泵出，未达到要求浓度或比重则继续浓缩，一效二次蒸汽进入二效加热器。

进一步地，所述的二效加热器与一效二次蒸汽热交换并吸收热量，在二效蒸发室经汽液分离形成浓缩液并产生二效二次蒸汽，浓缩液达到要求浓度或比重后经过程泵泵出，未达到要求浓度或比重则继续浓缩或泵入一效再浓缩，二效二次蒸汽进入冷凝器，与制冷剂工质热交换并放热后冷凝成液体，经凝液分离器分离后经过程泵泵出。

进一步地，所述的真空泵通过管道与所述凝液分离器、冷凝器、二效蒸发室、二效加热器、一效蒸发室、一效加热器连通，将经原料混入的空气及不凝气排出系统，保证原料在真空状态下蒸发，并稳定一、二效真空度。

进一步地，所述的PLC系统还包括温度、压力、流量、真空度、变频器在线传感器及触摸屏，同时包括自动报警装置、自动记录装置以及提供报表功能。

(三)有益效果

本实用新型与现有技术相比较，其具有以下有益效果：本实用新型的能源双侧利用二效蒸发模块，利用二效蒸发模块缩机输出同样功率条件下可得到更高的蒸发量，单位蒸发成本更低，实现能量更高效的利用，其清洁环保、低能耗、低成本、运行可靠并适用于易燃易爆溶剂蒸发浓缩等优点，特别是用于水溶液蒸发时节能效果更加显著。

附图说明

图1是本实用新型能源双侧利用二效蒸发模块的工作流程的结构示意图。

100-原料罐；200-预热器；300-一效加热器；310-二效加热器；400- 一效蒸发室；410-二效蒸发室；500-冷凝器；600-凝液分离器；700-压缩机；710、720、730、740-程泵；800-膨胀阀；900-真空泵。

具体实施方式

如附图所示的一种能源双侧利用二效蒸发模块，包括原料罐、预热器、一效加热器、二效加热器、一效蒸发室、二效蒸发室、冷凝器、凝液分离器、真空泵、压缩机、过程泵等，能源双侧利用二效蒸发模块各部件通过管阀组合连接，并通过PLC系统控制，模块利用压缩机驱动制冷工质在封闭循环过程中释放和吸收热量，分别提供给原料一效蒸发及二效二次蒸汽冷凝，实现模块内能源双侧利用。

其中，所述的制冷工质冷凝时释放的热量被交换为原料一效蒸发时吸收的热量，原料一效蒸发产生的二次蒸汽的热量被交换为原料二效蒸发时吸收的热量，原料二效蒸发产生的二次蒸汽的热量被交换为制冷工质蒸发时吸收的热量；所述的经压缩机700压缩后的高温高压制冷工质气体通过管道连接进入一效加热器300，与原料热交换并释放热量冷凝成液体，经膨胀阀800节流后降温降压进入冷凝器500，低温低压的制冷工质气体与二效原料蒸发产生的二次蒸汽热交换并吸收热量蒸发成气体，经压缩机700 吸回并压缩，完成一个循环；所述的原料罐100中原料经过程泵710输送，并经预热器200分别进入一效加热器300、二效加热器310，进入一效加热器300中的原料与制冷剂工质热交换并吸收热量，在一效蒸发室400经汽液分离形成浓缩液并产生一效二次蒸汽，浓缩液达到要求浓度或比重后经过程泵泵出，未达到要求浓度或比重则继续浓缩，一效二次蒸汽进入二效加热器310；所述的二效加热器310与一效二次蒸汽热交换并吸收热量，在二效蒸发室410经汽液分离形成浓缩液并产生二效二次蒸汽，浓缩液达到要求浓度或比重后经过程泵泵出，未达到要求浓度或比重则继续浓缩或泵入一效再浓缩，二效二次蒸汽进入冷凝器，与制冷剂工质热交换并放热后冷凝成液体，经凝液分离器600分离后经过程泵740泵出；所述的真空泵900通过管道与所述凝液分离器600、冷凝器500、二效蒸发室420、二效加热器310、一效蒸发室400、一效加热器300连通，将经原料混入的空气及其它不凝气排出系统，保证原料在真空状态下蒸发，并稳定一、二效真空度；所述的PLC系统还包括温度、压力、流量、真空度、变频器在线传感器及触摸屏，同时包括自动报警装置、自动记录装置以及提供报表功能。

本实用新型的能源双侧利用二效蒸发模块工作原理由原料从原料罐 100经过程泵710输送到预热器200进行预热，预热后分别送至一效加热器300、二效加热器310管程，进入一效加热器300管程的原料吸收自压缩机700排出的高温高压工质能量后温度升高至沸点并汽化，并在一效蒸发室400内进行汽液分离。其中分离后的浓缩液如达到设定浓度或比重后，经过程泵730泵出；如未达到设定浓度或比重后，则经过程泵730泵回至一效加热器300管程继续蒸发浓缩。其中分离后的二次蒸汽则进入二效加热器310壳程，释放能量后冷凝成冷凝液或余汽进入冷凝器500壳程；实施过程中，二效真空度高于一效真空度，即同样原料在一效的沸点高于在二效中的沸点，所以进入二效加热器310管程的原料可吸收自一效蒸发室 400分离出二次蒸汽能量后温度升高至沸点并汽化，并在二效蒸发室410 内进行汽液分离。其中分离后的浓缩液如达到设定浓度或比重后，经过程泵720泵出；如未达到设定浓度或比重后，则经过程泵720泵回至二效加热器310管程继续蒸发浓缩。其中分离后的二次蒸汽则进入冷凝器500壳程，释放能量后冷凝成冷凝液，并进入凝液分离器600进行汽液分离。其中分离后的冷凝液经过程泵740泵出。其中分离后的气体经真空泵900抽出。

经压缩机700压缩后升温升压的高温制冷工质气体进入一效加热器 300壳程，释放能量后冷凝成液体并流向膨胀阀800，经膨胀阀800节流，降温降压后进入冷凝器500管程，吸收能量后重新蒸发为制冷工质气体，重新吸回压缩机700，完成一个循环。此中高温制冷工质气体在一效加热器300中释放的能量被其管程通过的原料液体吸收；低温低压的制冷工质在冷凝器500吸收的能量由二效蒸发室410分离出来的二次蒸汽、一效蒸发室400分离出来的二次蒸汽经与二效加热器310原料交换后的冷凝液和余汽共同释放供给。

在整个过程中，系统内制冷工质和物料通过相态转化实现能量的双侧利用，即冷、热能源双向利用；同时由于一效二次蒸汽温度高于二效原料的沸点，二效蒸发充分利用一效二次蒸汽的热量。相对同等蒸发量的热泵单效而言，本实用新型蒸发量经合理分配，一效的蒸发量可降低30-50％，因此蒸发过程压缩机需提供的能量相应降低，缩机输出同样功率条件下可得到更高的蒸发量，单位蒸发成本更低，实现能量更高效的利用，其清洁环保、低能耗、低成本、运行可靠并适用于易燃易爆溶剂蒸发浓缩等优点，特别是用于水溶液蒸发时节能效果更加显著。

上面所述的实施例仅仅是对本实用新型的优选实施方式进行描述，并非对本实用新型的构思和范围进行限定。在不脱离本实用新型设计构思的前提下，本领域普通人员对本实用新型的技术方案做出的各种变型和改进，均应落入到本实用新型的保护范围，本实用新型请求保护的技术内容，已经全部记载在权利要求书中。