高效節能蒸發器裝置的製作方法

2023-06-04 05:09:11 1

本實用新型屬於機械技術領域，涉及一種多級蒸發技術，特別是一種高效節能蒸發器裝置。

背景技術：

傳統的蒸發器加熱蒸汽一般由鍋爐提供，蒸發1噸水約需要1噸的蒸汽，一噸常壓蒸汽大約消耗77Kg標準煤，並排放CO2、SO2等有毒氣體與粉塵。

中國蒸發器市場的結構依然是以傳統多效蒸發器為主的格局。其主要的原因是，強制循環蒸發器是新技術新工藝新產品，國內製造廠家工藝技術著重在傳統的蒸發器上，對新工藝配置的蒸汽壓縮機不了解，要配置也只能依賴進口，而進口的蒸汽壓縮機及機械再壓縮蒸發器的價格又十分昂貴。

目前美國泰悉爾、法國海鵬及德國德來塞有能夠滿足市場需要的羅茨蒸汽壓縮機，國內基本處於試製價段，存在壓縮比小(1～3)，溫升低(5～20℃)的缺陷，顯然達不到較好的節能效果，主要原因在於其生產羅茨蒸汽壓縮機轉子與轉子之間及轉子泵體之間密封面較窄，造成轉子進出口壓比較小。

蒸汽壓縮機內濃縮的汽體，具有壓縮氣體大部分是可凝性氣體、其溫度較高、溫升大、壓差大、介質有少量弱酸或弱鹼性腐蝕等特點，這三點會直接影響蒸汽壓縮機運行的可靠性，目前的羅茨式壓縮機結構中濃縮的汽體很易滲透到齒輪潤滑油腔內冷凝成液體，乳化潤滑油，使潤滑油失去潤滑功能，導致壓縮機無法正常運行。

汙水蒸出的水蒸汽被壓縮機壓縮後溫度會升高，在一定的功率下，水蒸汽壓縮吸收電能的溫升會超過水蒸汽壓力升高的溫升，導致水蒸汽壓縮過熱。由於過熱蒸汽的比熱容小，如果不將這部分過熱蒸汽消除，在蒸發器中熱量交換時會大大降低蒸發器的熱交換效率，從而影響蒸發量。一般蒸發器設計採用過熱蒸汽通過管道壁與大氣熱交換的方法，使過熱蒸汽進了蒸發器之前變為飽和蒸汽，這樣做會浪費過熱蒸汽部分的熱焓。

在機械蒸汽再壓縮蒸發器中汙水中水份被蒸出，汙水的TDS溶解性總固體即總含鹽量濃度會升高，部分鹽會析出結晶，析出的鹽會結晶在所有汙水流過的管道內，最終堵塞管道，使系統無法工作。

技術實現要素：

本實用新型的目的是針對現有的技術存在上述問題，提出了一種利用高能效蒸汽壓縮機壓縮蒸發產生的二次蒸汽，通過把電能轉換成熱能的方式，經過蒸汽壓縮機機械壓縮，提高二次蒸汽的壓力和飽和溫度，提高二次蒸汽的焓，減省能耗降低成本的高效節能蒸發器裝置。

本實用新型的目的可通過下列技術方案來實現：高效節能蒸發器裝置，包括原料罐、蒸發器、分離器及蒸汽壓縮機，所述原料罐的出料口通過輸送管道連接所述蒸發器的進料口，該輸送管道上設置第一輸送泵，所述蒸發器具有頂部出汽口、中部進汽口和下部出液口，所述頂部出汽口通過輸送管道連接所述分離器的進汽口，所述分離器具有上部出汽口和底部出液口，所述上部出汽口通過輸送管道連接所述蒸汽壓縮機的進汽口，所述底部出液口通過輸送管道連接所述蒸發器，該輸送管道上設置第二輸送泵，所述蒸汽壓縮機的出汽口通過輸送管道連接所述蒸發器的中部進汽口，所述蒸發器的下部出液口連接排放管道；所述蒸汽壓縮機包括機殼，所述機殼內具有內腔，所述內腔中設置相嚙合的定子和轉子，所述定子和轉子的中部穿設轉動軸，所述轉動軸的端部設置軸承，所述軸承的外周套接軸套，所述軸套具有雙乾式密封結構，所述轉動軸連接傳動齒輪，所述傳動齒輪的外周套接齒輪殼，所述齒輪殼具有雙乾式密封結構。

本高效節能蒸發器裝置，由於蒸汽壓縮機的抽吸作用，使蒸發器中的廢水處於一個負壓的狀態下，在低於100℃的某個溫度下維持在沸騰狀態，沸騰後的蒸汽不斷地被蒸汽壓縮機抽吸。抽吸的蒸汽經機械式蒸汽壓縮機作用後，熱焓增加，溫度升高，升溫後的蒸汽與蒸發器內的汙水進行熱量交換，使系統內的汙水溫度提升5～30℃，補充蒸發時帶走的熱量，維持系統內的熱量平衡，保持汙水持續蒸發，大幅度減低蒸發器對外來新鮮蒸汽的消耗或不用，提高了熱效率，降低了能耗，避免使用外部蒸汽和鍋爐，本蒸汽再壓縮式節能蒸發器的主要運行費用僅僅是驅動壓縮機的電能。由於電能是清潔能源，因此，強制循環蒸發器真正達到了完全沒有二氧化碳「零」汙染的排放。

本實用新型中軸套採用耐磨材料，表面硬度HRC60以上，表面粗糙度0.4以上。利用雙乾式密封結構能夠有效防止濃縮汽體滲入導致潤滑油變質。另外確定定子與轉子之間合理的間隙，保證蒸汽壓縮機既能獲得高壓差，又不會使轉子熱脹而卡死。

在上述的高效節能蒸發器裝置中，所述原料罐與蒸發器之間的輸送管道上還串接有預熱器，所述蒸發器的排放管道穿過所述預熱器。通過設置預熱器以對輸入的原料進行升溫預熱，以降低原料在蒸發器中所需要升高的溫度差，既減省了能耗，又確保原料的有效升溫。還通過預熱器以利用蒸出液的餘熱進行熱交換，對輸入原料進行預熱，以達到充分利用熱能，減少能耗的目的。

在上述的高效節能蒸發器裝置中，所述蒸發器的底部設置排液管道，所述第二輸送泵通過輸送管道連通所述排液管道，所述排液管道的末端銜接有集液箱。

在上述的高效節能蒸發器裝置中，所述蒸發器的排放管道的末端銜接有集水箱。

在上述的高效節能蒸發器裝置中，所述輸送管道內設置管道泵。利用管道泵提高管內液汽的流速，使含結晶鹽的汙水在系統內以一定的線速度流量，有效防止了在管壁結晶堵塞管道。

與現有技術相比，本高效節能蒸發器裝置具有以下優點：

①啟動無需消耗鮮蒸汽，或補充少量鮮蒸汽以維持蒸汽溫度，運行成本主要是壓縮機的電耗，運行費用大大降低；②結構簡單，簡化蒸汽管道系統；③公用工程配套少，比如二次蒸汽在蒸發器中直接冷凝成水，無需另設泠凝器，無需使用循環冷卻器；④啟動和運行操作簡單、容易，佔地面積小等。

附圖說明

圖1是本高效節能蒸發器裝置的整體結構示意圖。

圖中，1、原料罐；2、第一輸送泵；3、預熱器；4、蒸發器；5、分離器；6、第二輸送泵；7、蒸汽壓縮機；8、集液箱；9、集水箱。

具體實施方式

以下是本實用新型的具體實施例並結合附圖，對本實用新型的技術方案作進一步的描述，但本實用新型並不限於這些實施例。

如圖1所示，本高效節能蒸發器裝置，包括原料罐1、蒸發器4、分離器5及蒸汽壓縮機7，原料罐1的出料口通過輸送管道連接蒸發器4的進料口，該輸送管道上設置第一輸送泵2，蒸發器4具有頂部出汽口、中部進汽口和下部出液口，頂部出汽口通過輸送管道連接分離器5的進汽口，分離器5具有上部出汽口和底部出液口，上部出汽口通過輸送管道連接蒸汽壓縮機7的進汽口，底部出液口通過輸送管道連接蒸發器4，該輸送管道上設置第二輸送泵6，蒸汽壓縮機7的出汽口通過輸送管道連接蒸發器4的中部進汽口，蒸發器4的下部出液口連接排放管道；蒸汽壓縮機7包括機殼，機殼內具有內腔，內腔中設置相嚙合的定子和轉子，定子和轉子的中部穿設轉動軸，轉動軸的端部設置軸承，軸承的外周套接軸套，軸套具有雙乾式密封結構，轉動軸連接傳動齒輪，傳動齒輪的外周套接齒輪殼，齒輪殼具有雙乾式密封結構。

本高效節能蒸發器裝置，由於蒸汽壓縮機7的抽吸作用，使蒸發器4中的廢水處於一個負壓的狀態下，在低於100℃的某個溫度下維持在沸騰狀態，沸騰後的蒸汽不斷地被蒸汽壓縮機7抽吸。抽吸的蒸汽經機械式蒸汽壓縮機7作用後，熱焓增加，溫度升高，升溫後的蒸汽與蒸發器4內的汙水進行熱量交換，使系統內的汙水溫度提升5～30℃，補充蒸發時帶走的熱量，維持系統內的熱量平衡，保持汙水持續蒸發，大幅度減低蒸發器4對外來新鮮蒸汽的消耗或不用，提高了熱效率，降低了能耗，避免使用外部蒸汽和鍋爐，本蒸汽再壓縮式節能蒸發器4的主要運行費用僅僅是驅動壓縮機的電能。由於電能是清潔能源，因此，強制循環蒸發器4真正達到了完全沒有二氧化碳「零」汙染的排放。

本實用新型中軸套採用耐磨材料，表面硬度HRC60以上，表面粗糙度0.4以上。利用雙乾式密封結構能夠有效防止濃縮汽體滲入導致潤滑油變質。另外確定定子與轉子之間合理的間隙，保證蒸汽壓縮機7既能獲得高壓差，又不會使轉子熱脹而卡死。

原料罐1與蒸發器4之間的輸送管道上還串接有預熱器3，蒸發器4的排放管道穿過預熱器3。通過設置預熱器3以對輸入的原料進行升溫預熱，以降低原料在蒸發器4中所需要升高的溫度差，既減省了能耗，又確保原料的有效升溫。還通過預熱器3以利用蒸出液的餘熱進行熱交換，對輸入原料進行預熱，以達到充分利用熱能，減少能耗的目的。

蒸發器4的底部設置排液管道，第二輸送泵6通過輸送管道連通排液管道，排液管道的末端銜接有集液箱8。

蒸發器4的排放管道的末端銜接有集水箱9。

轉子的外壁面上設置防腐層，機殼的內壁面上設置防腐層。防腐層具體為鍍鎳磷防腐處理，其層厚為0.03mm。通過防腐層避免壁面被濃縮汽體中的酸鹼所腐蝕。

蒸汽壓縮機7的機殼上設置排氣口，排氣口的內側設置負壓抽吸密封腔。利用負壓抽吸密封腔抽吸霧狀水滴與過熱蒸汽充分熱交換，使過熱蒸汽變為飽和蒸汽，避免熱量流失。

輸送管道內設置管道泵。利用管道泵提高管內液汽的流速，使含結晶鹽的汙水在系統內以一定的線速度流量，有效防止了在管壁結晶堵塞管道。

本高效節能蒸發器裝置具有以下優點：

①啟動無需消耗鮮蒸汽，或補充少量鮮蒸汽以維持蒸汽溫度，運行成本主要是壓縮機的電耗，運行費用大大降低；②結構簡單，簡化蒸汽管道系統；③公用工程配套少，比如二次蒸汽在蒸發器4中直接冷凝成水，無需另設泠凝器，無需使用循環冷卻器；④啟動和運行操作簡單、容易，佔地面積小等。

機械式蒸汽再壓縮「MVR」蒸發器、蒸餾塔，是一種新型高效節能的蒸發設備，其原理是利用高能效蒸汽壓縮機壓縮蒸發產生的二次蒸汽，通過把電能轉換成熱能的方式，經過蒸汽壓縮機機械壓縮，提高二次蒸汽的壓力和飽和溫度，提高二次蒸汽的焓，被提高熱能的二次蒸汽打入蒸發室進行加熱，達到循環利用二次蒸汽已有的熱能，從而可以不需要外部鮮蒸汽，依靠蒸發器自循環來實現蒸發濃縮的目的，主要應用於濃縮、蒸發、蒸餾工藝中。

MVR強制循環蒸發器技術逐漸被運用於生化、化工等行業的料液、廢水的濃縮環節，由於其節能效果顯著，在不少行業中，MVR技術已逐步取代傳統的蒸發技術並成為主流，為企業節省大量的投資、運行經費，大大降低了生產成本，帶來了巨大的經濟效益。

MVR強制循環蒸發器蒸發1噸水，僅耗電20到80度電，相當於50到200Kg的蒸汽，該設備是採用低溫和低壓汽蒸技術和清潔能源——「電能」，通過機械壓縮做功傳化為熱能，產生蒸汽，將媒介中的水分分離出來。

MVR技術在制鹼行業工藝中降低生產成本、實現節能減排，採用MVR技術蒸發濃縮在年產15萬噸的規模下可節約2千多萬元，能源和原料消耗量大幅降低。

蒸發濃縮是發酵行業必不可少的工藝環節，有資料表明，MVR強制循環蒸發器技術代替四效蒸發器，可減少熱源消耗，省去冷卻系統，節約標煤78％以上。

在現代工業廢水如脫硫廢水、硫酸銨廢水、製漿廢水、氯化銨廢水等處理中MVR強制循環蒸發器技術比傳統的反滲透法、多級閃蒸、多效蒸發等更具有效率高、運行成本低等優點。

另外在金屬材料的製造和食品的加工等過程中，都迫切需求節能高效的MVR強制循環蒸發器技術。

國內目前有幾十億噸傳統蒸發設備亟待改善，如果採用先進的強制循環蒸發設備，每年可以節約近十億噸的標準煤，減排近幾億噸的二氧化碳和二氧化硫。根據國內研究蒸發器市場的專家統計和預測，在未來五年的時間裡，強制循環蒸發器將以每年約為20％的速度增長，逐步取代傳統的蒸發器。強制循環蒸發器的研究開發與生產對環境保護、節能減排和可持續發展發揮巨大的作用，前景十分廣闊，社會效益和經濟利益顯著。

本文中所描述的具體實施例僅僅是對本實用新型精神作舉例說明。本實用新型所屬技術領域的技術人員可以對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補充或採用類似的方式替代，但並不會偏離本實用新型的精神或者超越所附權利要求書所定義的範圍。

儘管本文較多地使用了原料罐1；第一輸送泵2；預熱器3；蒸發器4；分離器5；第二輸送泵6；蒸汽壓縮機7；集液箱8；集水箱9等術語，但並不排除使用其它術語的可能性。使用這些術語僅僅是為了更方便地描述和解釋本實用新型的本質；把它們解釋成任何一種附加的限制都是與本實用新型精神相違背的。