CN109865302B - 间歇式mvr贮热供热蒸发***及其工作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种间歇式MVR贮热供热蒸发***及其工作方法，属于节能工程领域。该***主要包括进料泵、换热器、压缩机、阀门、贮热装置、真空泵以及冷凝罐等设备。其特征在于：本发明充分考虑间歇水蒸发技术的能耗需求与供应问题,在MVR蒸发技术的基础之上,增设一个贮热装置,***只需一次能源输入便能实现间歇式蒸发过程,通过压缩机控制贮热装置内的蒸汽压力，进而调节贮热装置内蒸汽的饱和温度，以此来满足换热器内蒸发所需的换热温差，这样即满足了阶段性的蒸发需求，还为下阶段的蒸发及时提供热源基础，不仅可以大量减少一次蒸汽的消耗,还可以提高***的能源利用效率和稳定性，特别适用于一日内频繁短时间的蒸发过程。整个***安装便捷、稳定高效。
Description
技术领域
本发明设计了一种间歇式MVR贮热供热蒸发***及其工作方法，属于节能工程领域。
背景技术
目前世界能源日益枯竭，节能降耗已成为能源利用的一致诉求。而水蒸气作为重要的二次清洁能源，广泛应用于蒸发、取暖、制冷等工艺，特别是间歇式蒸发，消耗量巨大。据不完全统计，我国年产蒸汽量高达20亿吨，但其利用率却不足60%。对于现有的间歇式蒸发技术而言，例如发酵、制药、酿酒等行业，仍需要大量供应一次蒸汽能源，且蒸发工艺过程极具不稳定性。面对间歇式蒸发过程的诸多限制因素，现有的先进节能技术诸如MVR、热泵等技术却无计可施。
如何降低间歇式一次蒸汽消耗量的同时，提高蒸发***的稳定性和能源利用效率，是目前亟待解决的问题。
发明内容
本发明针对现有间歇式蒸发***蒸汽消耗量大、利用效率低以及稳定性差等问题，提出一种仅需一次供应蒸汽且稳定性高的间歇式MVR贮热供热蒸发***及其工作方法。
一种间歇式MVR贮热供热蒸发***，其特征在于：该***主要包括进料泵、换热器、压缩机、单向阀、贮热装置、第一阀门、第二阀门、真空泵、冷凝罐以及第三阀门；上述换热器的顶部安装有气液分离器；上述贮热装置包括密封箱；密封箱具有蒸汽侧进口和蒸汽侧出口；密封箱的顶部安装有压力表；密封箱外侧包裹保温层；密封箱内水平布置均布管；均布管布置于密封箱底部，位于液面下方，且与密封箱蒸汽侧进口相连；上述均布管管壁还均匀分布着通气孔；上述进料泵出口与换热器料液侧进口相连，换热器料液侧出口与第三阀门进口相连，第三阀门出口与大气相通；换热器二次蒸汽出口与压缩机进口相连，压缩机出口与单向阀进口相连，单向阀出口与密封箱蒸汽侧进口相连，密封箱蒸汽侧出口与第一阀门进口相连，第一阀门出口与换热器蒸汽侧进口相连，换热器蒸汽侧出口与冷凝罐蒸汽侧进口相连，冷凝罐冷凝水侧出口与大气相通；冷凝罐蒸汽侧出口连接真空泵进口，真空泵出口与大气相通。上述由换热器蒸汽侧进口与密封箱蒸汽侧出口相连的支路上还并联着由第二阀门控制的一次蒸汽支路，且第二阀门出口与换热器蒸汽侧进口相连，只有当贮热装置内的蒸汽压力所对应的饱和温度不能满足换热器中的换热要求时才会开启第二阀门。
所述的间歇式MVR贮热供热蒸发***的工作方法，其特征在于，包括以下工作过程：首先，原料液通过进料泵进入换热器，此时首次打开第二阀门，关闭第一阀门和第三阀门，一次蒸汽进入换热器加热蒸发物料，降温后的一次蒸汽通过冷凝罐冷凝后排出***；一旦换热器中的物料处于沸腾状态立即打开压缩机，二次蒸汽通过换热器顶部的气液分离器分离后进入压缩机加压升温，压缩机的温升要大于8°C；直到压缩后的蒸汽压力P2与单向阀弹簧压力P4、贮热装置的设定压力P5之间满足以下关系：1.0<P2/(P4+P5)<1.3，单向阀流通，蒸汽进入到贮热装置中的密封箱，然后通过液面底部均布管上的通气孔均匀进入低温软水或蒸馏水中，密封箱内的储水量不应低于稳定蒸发前的蒸发总量Q；随着蒸汽不断进入贮热装置，密封箱内的水温和水压不断升高，最终达到饱和，通过压力表实时监测贮热装置内的蒸汽压力，一旦蒸汽压力所对应的饱和温度达到了换热器内的传热温差，同时传热温差小于30°C，此时打开第一阀门，关闭第二阀门，停止一次蒸汽的输入，贮热装置中的蒸汽进入换热器蒸发物料，然后通过冷凝罐冷凝后排出***，如此完成蒸汽循环；最后，当物料完成蒸发后，浓缩液由换热器底部的第三阀门控制排出***，此时贮热装置内蒸汽压力逐渐降低，当压力低于蒸发时压力的10%时第一阀门自动关闭，此后贮热装置一直处于贮热状态，由保温层保持水温，保温层的保温效果应为24小时内温降小于10°C；直到下一阶段的物料蒸发开始，直接打开第一阀门，贮热装置迅速转化为供热状态，如此完成间歇式蒸发需求；
当待蒸发物料需要降低蒸发温度时，此时需要打开真空泵，降低换热器中的蒸发压力，进而实现低温蒸发的目的。
本发明的有益效果是：本发明充分考虑间歇水蒸发技术的能耗需求与供应问题,在MVR蒸发技术的基础之上,增设一个贮热装置,***只需一次能源输入便能实现间歇式蒸发过程,通过压缩机控制贮热装置内的蒸汽压力，进而调节贮热装置内蒸汽的饱和温度，以此来满足换热器内蒸发所需的换热温差，这样不仅满足了阶段性的蒸发需求，还为下阶段的蒸发及时提供热源基础，不仅可以大量减少一次蒸汽的消耗,还可以提高***的能源利用效率和稳定性,为MVR技术在间歇式蒸发领域的推广和应用奠定了基础,扩宽了思路。
所述的间歇式MVR贮热供热蒸发***，其特征在于：上述压缩机采用罗茨压缩机，或高速离心压缩机，或双螺杆压缩机。
附图说明
图1是一种间歇式MVR贮热供热蒸发***示意图；
图2是蒸发过程示意图；
图中标号名称：1.进料泵，2.换热器，3.压缩机，4.单向阀，5.贮热装置，6.第一阀门，7.第二阀门，8.真空泵，9.冷凝罐，10.第三阀门，21.气液分离器，51.保温层，52.密封箱，53.均布管，54.通气孔，55.压力表。
具体实施方法
图1是本发明提出的间歇式MVR贮热供热蒸发***，下面参照图1说明该***的工作过程。
首先，原料液通过进料泵1进入换热器2，此时首次打开第二阀门7，关闭第一阀门6和第三阀门10，一次蒸汽进入换热器2加热蒸发物料，降温后的一次蒸汽通过冷凝罐9冷凝后排出***；一旦换热器2中的物料处于沸腾状态立即打开压缩机3，二次蒸汽通过换热器2顶部的气液分离器21分离后进入压缩机3加压升温，压缩机3的温升要大于8°C；直到压缩后的蒸汽压力P2与单向阀4弹簧压力P4、贮热装置5的设定压力P5之间满足以下关系：1.0<P2/(P4+P5)<1.3，单向阀4流通，蒸汽进入到贮热装置5中的密封箱52，然后通过液面底部均布管53上的通气孔54均匀进入低温软水或蒸馏水中，密封箱52内的储水量不应低于稳定蒸发前的蒸发总量Q；随着蒸汽不断进入贮热装置5，密封箱52内的水温和水压不断升高，最终达到饱和，通过压力表55实时监测贮热装置5内的蒸汽压力，一旦蒸汽压力所对应的饱和温度达到了换热器2内的传热温差，同时传热温差小于30°C，此时打开第一阀门6，关闭第二阀门7，停止一次蒸汽的输入，贮热装置5中的蒸汽进入换热器2蒸发物料，然后通过冷凝罐9冷凝后排出***，如此完成蒸汽循环；
最后，当物料完成蒸发后，浓缩液由换热器2底部的第三阀门10控制排出***，此时贮热装置5内蒸汽压力逐渐降低，当压力低于蒸发时压力的10%时第一阀门6自动关闭，此后贮热装置5一直处于贮热状态，由保温层51保持水温，保温层51的保温效果应为24小时内温降小于10°C；直到下一阶段的物料蒸发开始，直接打开第一阀门6，贮热装置5迅速转化为供热状态，如此完成间歇式蒸发需求；
当待蒸发物料需要降低蒸发温度时，此时需要打开真空泵8，降低换热器2中的蒸发压力，进而实现低温蒸发的目的。
Claims (3)
1.一种间歇式MVR贮热供热蒸发***，其特征在于：
该***主要包括进料泵（1）、换热器（2）、压缩机（3）、单向阀（4）、贮热装置（5）、第一阀门（6）、第二阀门（7）、真空泵（8）、冷凝罐（9）以及第三阀门（10）；
上述换热器（2）的顶部安装有气液分离器（21）；
上述贮热装置（5）包括密封箱（52）；密封箱（52）具有蒸汽侧进口和蒸汽侧出口；密封箱（52）的顶部安装有压力表（55）；密封箱（52）外侧包裹保温层（51）；密封箱（52）内水平布置均布管（53）；均布管（53）布置于密封箱（52）底部，位于液面下方，且与密封箱（52）蒸汽侧进口相连；上述均布管（53）管壁还均匀分布着通气孔（54）；
上述进料泵（1）出口与换热器（2）料液侧进口相连，换热器（2）料液侧出口与第三阀门（10）进口相连，第三阀门（10）出口与大气相通；换热器（2）二次蒸汽出口与压缩机（3）进口相连，压缩机（3）出口与单向阀（4）进口相连，单向阀（4）出口与密封箱（52）蒸汽侧进口相连，密封箱（52）蒸汽侧出口与第一阀门（6）进口相连，第一阀门（6）出口与换热器（2）蒸汽侧进口相连，换热器（2）蒸汽侧出口与冷凝罐（9）蒸汽侧进口相连，冷凝罐（9）冷凝水侧出口与大气相通；冷凝罐（9）蒸汽侧出口连接真空泵（8）进口，真空泵（8）出口与大气相通；
上述由换热器（2）蒸汽侧进口与密封箱（52）蒸汽侧出口相连的支路上还并联着由第二阀门（7）控制的一次蒸汽支路，且第二阀门（7）出口与换热器（2）蒸汽侧进口相连。
2.根据权利要求1所述的一种间歇式MVR贮热供热蒸发***，其特征在于：
上述压缩机（3）采用罗茨压缩机，或离心压缩机，或双螺杆压缩机。
3.根据权利要求1所述的一种间歇式MVR贮热供热蒸发***的工作方法，其特征在于，包括以下工作过程：
首先，原料液通过进料泵（1）进入换热器（2），此时首次打开第二阀门（7），关闭第一阀门（6）和第三阀门（10），一次蒸汽进入换热器（2）加热蒸发物料，降温后的一次蒸汽通过冷凝罐（9）冷凝后排出***；一旦换热器（2）中的物料处于沸腾状态立即打开压缩机（3），二次蒸汽通过换热器（2）顶部的气液分离器（21）分离后进入压缩机（3）加压升温，压缩机（3）的温升要大于8°C；直到压缩后的蒸汽压力P2与单向阀（4）弹簧压力P4、贮热装置（5）的设定压力P5之间满足以下关系：1.0<P2/(P4+P5)<1.3，单向阀（4）流通，蒸汽进入到贮热装置（5）中的密封箱（52），然后通过液面底部均布管（53）上的通气孔（54）均匀进入低温软水或蒸馏水中，密封箱（52）内的储水量不应低于稳定蒸发前的蒸发总量Q；随着蒸汽不断进入贮热装置（5），密封箱（52）内的水温和水压不断升高，最终达到饱和，通过压力表（55）实时监测贮热装置（5）内的蒸汽压力，一旦蒸汽压力所对应的饱和温度达到了换热器（2）内的传热温差，同时传热温差小于30°C，此时打开第一阀门（6），关闭第二阀门（7），停止一次蒸汽的输入，贮热装置（5）中的蒸汽进入换热器（2）蒸发物料，然后通过冷凝罐（9）冷凝后排出***，如此完成蒸汽循环；
最后，当物料完成蒸发后，浓缩液由换热器（2）底部的第三阀门（10）控制排出***，此时贮热装置（5）内蒸汽压力逐渐降低，当压力低于蒸发时压力的10%时第一阀门（6）自动关闭，此后贮热装置（5）一直处于贮热状态，由保温层（51）保持水温，保温层（51）的保温效果应为24小时内温降小于10°C；直到下一阶段的物料蒸发开始，直接打开第一阀门（6），贮热装置（5）迅速转化为供热状态，如此完成间歇式蒸发需求；
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