一種機械蒸汽再壓縮熱泵的制作方法

本發明涉及廢水及污泥干化回收處理系統技術領域，尤其涉及一種機械蒸汽再壓縮熱泵，更具體地涉及一種通過噴霧蒸發的機械蒸汽再壓縮熱泵。

背景技術：

近年來，由于人類對能源的需求越來越大，資源供應不時遇到瓶頸，經濟社會的發展因此受到了影響。面對如此情況，節能成為目前擺脫能源短缺束縛的重要途徑之一。

隨著國家節能減排政策的出臺和實施，高耗能行業的發展受到越來越多的制約，如何降低單位產值的能耗成為企業生存與發展的重要轉型之路。在很多行業中，蒸發工藝是一道不可或缺的重要工序，關系著整個生產過程的質量和效率。但目前采用的做法普遍具有蒸汽量消耗大，能源利用率低的缺點。

現有技術中的機械蒸汽再壓縮(英文名稱：Mechanical Vapor Recompression，英文縮寫：MVR)，其熱泵技術立足蒸發過程中熱回收利用的機理，將傳統工藝最后排放的廢熱蒸汽重新收集，經壓縮后使其恢復到具有蒸發加熱的能力。由于充分回收利用了二次蒸汽的潛熱，因此相比傳統的蒸發技術，大大降低了能耗。同時，該技術具有巨大的環保潛力，用于廢水廢液處理時可減少污染物的排放。另外，其系統完全擺脫了對蒸汽鍋爐的依賴，只要有電就能使用，不需要蒸汽、鍋爐、煤和冷卻水，減少了SO₂、CO₂的排放，減少了粉塵和固體廢渣的排放。綜上而言，其節能和環保效益均非常可觀，但是，現有技術中的機械蒸汽再壓縮熱泵的效率卻受制于壓縮機的效率和蒸發器的換熱效率。

技術實現要素：

(一)要解決的技術問題

本發明要解決的技術問題是提供了一種機械蒸汽再壓縮熱泵，通過采用噴霧蒸發的手段改善換熱性能，從而提高機械蒸汽再壓縮熱泵的效率。

(二)技術方案

為了解決上述技術問題，本發明提供了一種機械蒸汽再壓縮熱泵，包括蒸汽壓縮機，以及依次連接的料液儲罐、進料泵、噴霧裝置、蒸發器和分離器；

所述噴霧裝置包括高壓水泵和噴嘴陣，所述高壓水泵的入口連接所述進料泵，所述高壓水泵的出口連接所述噴嘴陣，所述噴嘴陣包括若干噴嘴；

所述蒸發器包括殼體和豎直設置于殼體內的若干蒸發管，所述殼體與蒸發管之間形成加熱間隙；所述蒸發管的下端一一對應地與所述噴嘴連接，所述蒸發管的上端連接所述分離器；

所述分離器頂部設有蒸汽出口，所述蒸汽壓縮機的壓縮蒸汽入口連接所述分離器的蒸汽出口，所述蒸汽壓縮機的壓縮蒸汽出口連接所述加熱間隙。

進一步的，前述料液儲罐上設有進料口、出料口和排氣閥，所述出料口連接所述進料泵，所述排氣閥用于排放所述料液儲罐內的不凝性氣體。

進一步的，前述進料泵與所述高壓水泵之間還連接有過濾裝置。

進一步的，前述分離器還設有循環出口，所述蒸發器還設有與所述蒸發管連接的循環入口，所述循環出口和循環入口之間通過循環泵連接。

進一步的，前述分離器的底部還設有濃溶液出口。

進一步的，前述濃溶液出口連接有排料閥。

進一步的，前述蒸發器的殼體下部還設有與所述加熱間隙連接的 冷凝液出口。

進一步的，前述冷凝液出口連接冷凝水罐。

進一步的，前述冷凝水罐通過噴水泵連接所述蒸汽壓縮機。

(三)有益效果

本發明的上述技術方案具有以下有益效果：

本發明提供的一種機械蒸汽再壓縮熱泵，包括噴霧裝置，噴霧裝置由高壓泵和噴嘴陣組成，噴嘴陣包括若干噴嘴，溶液在高壓泵內提高壓力后進入噴嘴中霧化，大大增大了其與蒸發管的接觸面積，提高其換熱效率，另外，霧化后的霧滴尺寸較小，加快了其蒸發速度，從而提高機械蒸汽再壓縮熱泵的效率，并且可廣泛應用于奶粉、糧食、飲料、化工和制藥、制酒等涉及提取和蒸發濃縮的行業，還可以用于處理工業廢水及市政廢水。

附圖說明

圖1為本發明機械蒸汽再壓縮熱泵的結構示意圖；

圖2為本發明中噴霧裝置的結構示意圖。

其中，1：料液儲罐；2：噴霧裝置；3：蒸發器；4：分離器；5：蒸汽壓縮機；6：高壓水泵；7：噴嘴；8：蒸發管；9：加熱間隙；10：過濾裝置；11：循環泵；12：冷凝水罐；13：噴水泵；14：排料閥；15：進料泵。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明的實施方式作進一步詳細描述。以下實施例用于說明本發明，但不能用來限制本發明的范圍。

在本發明的描述中，需要說明的是，除非另有說明，“多個”的含義是兩個或兩個以上；術語“上”、“下”、“左”、“右”、“內”、“外”、“前端”、“后端”、“頭部”、“尾部”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本發明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的 方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。此外，術語“第一”、“第二”、“第三”等僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。

在本發明的描述中，還需要說明的是，除非另有明確的規定和限定，術語“安裝”、“相連”、“連接”應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連。對于本領域的普通技術人員而言，可視具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。

如圖1所示，本實施例提供的一種機械蒸汽再壓縮熱泵，包括蒸汽壓縮機5，以及依次連接的料液儲罐1、進料泵15、噴霧裝置2、蒸發器3和分離器4。

如圖2所示，噴霧裝置2包括高壓水泵6和噴嘴7陣，高壓水泵6的入口連接進料泵15，高壓水泵6的出口連接噴嘴7陣，噴嘴7陣包括若干噴嘴7。進料泵15與高壓水泵6之間還連接有過濾裝置10，在其中除去稀溶液中含有的固體顆粒，以避免其堵塞噴嘴7。高壓水泵6用于將溶液的壓力提高，通過噴嘴7霧化后噴入蒸發器3，霧化后的溶液噴入蒸發管8內，大大增強了蒸發器3的換熱效率。

蒸發器3是管殼式結構，蒸發器3包括殼體和豎直設置于殼體內的若干蒸發管8，殼體與蒸發管8之間形成加熱間隙9；霧化后的溶液在蒸發管8內蒸發，經加壓加溫、做為熱源的水蒸汽在加熱間隙9流動。蒸發管8的下端一一對應地與噴嘴7連接，蒸發管8的上端連接分離器4。蒸發器3的殼體下部還設有與加熱間隙9連接的冷凝液出口。冷凝液出口連接冷凝水罐12。冷凝水罐12通過噴水泵13連接蒸汽壓縮機5，降低蒸汽壓縮機5的過熱度。

分離器4頂部設有蒸汽出口，蒸汽壓縮機5的壓縮蒸汽入口連接分離器4的蒸汽出口，蒸汽壓縮機5的壓縮蒸汽出口連接加熱間隙9。蒸汽壓縮機5用來提高水蒸汽的壓力和溫度，并通過向其噴入的冷凝 水降低壓縮過程中的過熱度，并對從外界噴入水蒸汽進行密封，防止系統負壓運行時空氣進入。

分離器4還設有循環出口，蒸發器3還設有與蒸發管8連接的循環入口，循環出口和循環入口之間通過循環泵11連接。分離器4的底部還設有濃溶液出口，濃溶液出口連接有排料閥14。

料液儲罐1上設有進料口、出料口和排氣閥，出料口連接進料泵15，排氣閥用于排放料液儲罐1內的不凝性氣體。其中，排料閥14在系統運行時處于關閉狀態，當溶液在系統內循環蒸發，達到預定的濃度后，打開排料閥14排料；出料口在蒸發過程中保持打開狀態，為系統連續進料。本實施例的工作原理為：料液儲罐1中裝有需要蒸發濃縮的稀溶液，進料泵15將其泵入過濾裝置10，經過過濾裝置10的稀溶液進入噴霧裝置2并被其霧化之后噴入蒸發管8內，被加熱間隙9內的高溫高壓蒸汽加熱后迅速蒸發，蒸發之后的蒸汽與尚未蒸發完畢的溶液一起進入分離器4；在分離器4內蒸汽與溶液分離，蒸汽進入蒸汽壓縮機5進一步提高溫度和壓力，并進入蒸發器3的加熱間隙9做為熱源加熱新進入蒸發管8的稀溶液，釋放蒸發潛熱之后以冷凝水的形式排出系統，該冷凝水流入冷凝水罐12，并通過噴水泵13噴入蒸汽壓縮機5，用來降低蒸發過程中的過熱度，新進入蒸發管8的稀溶液包括上一次蒸發中尚未蒸發完畢的溶液和從料液儲罐1進入的溶液。當溶液的濃度沒有達到要求時，將通過循環泵11反復進入蒸發器3蒸發濃縮，直到其濃度達到要求后通過排料閥14排出。在蒸發過程中，進料泵15將料液罐1中的稀溶液不斷泵入系統，與從分離器4流出的容易一起進入蒸發器3蒸發。

本發明的實施例是為了示例和描述起見而給出的，而并不是無遺漏的或者將本發明限于所公開的形式。很多修改和變化對于本領域的普通技術人員而言是顯而易見的。選擇和描述實施例是為了更好說明本發明的原理和實際應用，并且使本領域的普通技術人員能夠理解本發明從而設計適于特定用途的帶有各種修改的各種實施例。