專利名稱：一種回熱蒸發工藝及其工藝系統的制作方法
技術領域：
一種回熱蒸發工藝及其工藝系統，屬于二次蒸汽回熱回收循環利用領域。具體涉 及一種在蒸發工藝中回收利用二次蒸汽的潛熱，從而實現熱能循環利用的工藝，可廣泛應 用于環保、海水淡化、蒸餾水制取、化工生產中溶液濃縮及溶劑結晶等工業部門。
背景技術：
蒸發是通過加熱使溶劑汽化，從而獲得濃縮溶液或固體溶質的操作方法。蒸發可 以在常壓、減壓或加壓下進行。目前工業上常用的蒸發類型有以下四種一、單效蒸發，是最基本的蒸發流程，原料液在蒸發器內被加熱汽化，產生的二次 蒸汽不再利用。單效蒸發的能耗指標很高，但其設備及廠房投資成本卻是最少的。二、多效蒸發，是將前效蒸發產生的二次蒸汽用作后效蒸發的加熱蒸汽，使熱量多 次利用，所以比單效蒸發的能耗指標低。但隨效數的增加，能耗指標下降的趨勢逐漸變緩， 而投資成本卻是直線上升。三、熱泵蒸發，是指把產生的二次蒸汽，利用壓縮機的絕熱壓縮或利用蒸汽噴射泵 壓縮，提高壓力后送回加熱室，再次用作加熱蒸汽，提供汽化所需的熱量。理論上，熱泵蒸發 的能耗指標很低，但由于驅動壓縮機所需的功率很大，在蒸發量大時，要增加配電設施，所 以投資成本增加；對于蒸汽噴射泵由于其攜帶比(驅動蒸汽量與吸入二次蒸汽量的比值) 不高，所以總有部分剩余二次蒸汽，而且，如果采用的驅動蒸汽中含有液滴，容易使噴嘴磨 損，使效率更為下降。這種蒸發模式以MVR蒸發器為代表。四、減壓閃蒸，是把熱溶液送入低壓空間，使其在絕熱條件下急驟汽化。適宜于回 收熱溶液的熱量或處理容易在加熱面結垢的物料。以上四種蒸發類型，各有利弊，但普遍存在適用范圍不廣或者實際能耗比較高，生 產成本高等缺點。
發明內容
本發明要解決的技術問題是克服現有技術的不足，提供一種將二次蒸汽回收循 環使用，且成本低的回熱蒸發工藝及其工藝系統。本發明解決其技術問題所采用的技術方案是該一種回熱蒸發工藝，其特征在于 回熱蒸發工藝順序為原料液在換熱器內升溫后進入蒸發器，在蒸發器內繼續吸熱沸騰汽 化產生二次蒸汽，二次蒸汽通過與新鮮蒸汽換熱，升高溫度，同時在風機作用下增大壓力， 轉化為加熱蒸汽，加熱蒸汽回輸到蒸發器，在蒸發器內放熱，加熱原料液，使原料液沸騰汽 化產生二次蒸汽，加熱蒸汽同時凝結為飽和溶劑，飽和溶劑從蒸發器內排出回輸到換熱器 內與原料液發生熱交換，使原料液升溫，飽和溶劑放熱后形成冷卻溶劑排出。在蒸發器中，加熱蒸汽凝結為飽和溶劑和原料液沸騰汽化二者溫度差為8-20K。優選的，二次蒸汽與新鮮蒸汽換熱通過混合換熱的方式進行。二次蒸汽與新鮮蒸汽換熱還可通過在二次換熱器內，新鮮蒸汽直接加熱二次蒸汽輸送管路的方式進行。所述飽和溶劑為飽和水。一種回熱蒸發工藝的工藝系統，其特征在于包括蒸發器、換熱器、風機和輸送管 路，原料液通過輸送管路與換熱器料液入口相連，換熱器料液出口通過輸送管路與蒸發器 料液入口相連，蒸發器料液出口與新鮮蒸汽輸送管路相連，新鮮蒸汽和二次蒸汽混合后通 過三通輸送管路與蒸發器加熱蒸汽入口相連，三通輸送管路上設有風機，蒸發器飽和溶劑 出口通過輸送管路與換熱器飽和溶劑入口相連。另一種回熱蒸發工藝的工藝系統，其特征在于包括蒸發器、換熱器、風機、二次換 熱器和輸送管路，原料液通過輸送管路與換熱器料液入口相連，換熱器料液出口通過輸送 管路與蒸發器料液入口相連，蒸發器料液出口與二次換熱器入口相連，二次換熱器加熱蒸 汽入口與新鮮蒸汽輸送管路相連，二次蒸汽在二次換熱器內加熱后通過輸送管路與蒸發器 加熱蒸汽入口相連，三通輸送管路上設有風機，蒸發器飽和溶劑出口通過輸送管路與換熱 器飽和溶劑入口相連。本發明的回熱蒸發工藝的運行包括三個換熱過程1、液體間的換熱過程原料液a初始狀態和飽和水間的換熱，在換熱器2內進行，可采用逆流、順流或混 流的換熱方式。2、凝結-蒸發換熱過程在蒸發器1中，加熱蒸汽凝結，料液沸騰汽化。3、蒸汽間的換熱過程新鮮蒸汽與二次蒸汽間的熱傳遞過程，目的是實現加熱蒸汽的工藝(溫度、壓力) 要求。本發明的回熱蒸發工藝是利用熱交換的方式提高二次蒸汽的溫度，同時在加熱和 風機共同作用下增大壓力，使二次蒸汽轉化為加熱蒸汽，提供汽化所需的熱量。在工程熱力 學上，這種利用工質排出的一部分熱量來加熱工質的方法叫做回熱。所以本發明提供的蒸 發的方法稱之為回熱蒸發。回熱蒸發與機械壓縮式熱泵蒸發的相同點一、都將二次蒸汽轉化為加熱蒸汽；二、二者都無剩余二次蒸汽；三、啟動時都需輔助加熱。回熱蒸發與機械壓縮式熱泵蒸發的不同點一、在工程熱力學上，回熱屬于多變過程，與外界有熱量交換；熱泵屬于絕熱過程， 與外界無熱量交換。二、二次蒸汽升溫過程回熱蒸發是通過熱傳遞來實現的，過程中不出現能量形態 的轉化；熱泵蒸發是通過絕熱壓縮來實現的，過程中出現能量形態的轉化，即電能一機械能 —熱能。三、回熱蒸發以消耗高溫蒸汽為主；熱泵蒸發以消耗電能為主。四、回熱蒸發用風機，壓力小，功率低；熱泵蒸發用壓縮機，壓力高功率大。本發明的思路是將蒸發工藝產生的二次蒸汽通過加熱升溫，全部轉化為可利用的加熱蒸汽。具體為首先將原料液升溫到沸點，進入蒸發器內，繼續吸熱汽化，產生二次 蒸汽。在新鮮蒸汽和風機的共同作用下，二次蒸汽的溫度和壓力共同升高，可以用作加熱蒸 汽，從而滿足加熱要求。加熱蒸汽在蒸發器內放熱，凝結為飽和水。最后，從蒸發器排出的 飽和水與原料液再次發生熱交換。由于過熱蒸汽的傳熱系數一般都比較小，所以，若無特殊要求，本發明優選采用新 鮮蒸汽與二次蒸汽直接混合的方式換熱。加熱蒸汽應以飽和狀態進入蒸發器中。由于溶質濃度增加會導致溶液沸點升高， 所以，蒸發得到的二次蒸汽往往是過熱蒸汽；引入的新鮮蒸汽，由于壓力減小，也變為過熱 蒸汽。二者混合且經風機加壓后，若加熱蒸汽的過熱度仍很高，過熱蒸汽的傳熱系數一般都 比較小，可采用將蒸發器中凝結的飽和水噴入的方法，消除過熱度，使加熱蒸汽處于飽和狀 態。若經過換熱器放熱后的冷卻溶劑要求水分含量不可過高或不可含有水分時，則不 可采用二次蒸汽與新鮮蒸汽混合的方式進行熱傳遞，可采用在換熱器內，通過新鮮蒸汽對 二次蒸汽加熱的方式提高二次蒸汽溫度。與現有技術相比，本發明的回熱蒸發工藝及其工藝系統所具有的有益效果是1、節能，適用面廣，具有較低的汽水比。2、投資成本低，經濟效益好，新鮮蒸汽可直接利用工廠生產過程中產生的蒸汽，不 必單獨生產，能源循環利用。3、蒸發設備通用，原蒸發設備技術改造方便。
圖1是本發明的工藝系統流程實施例1示意圖。圖2是本發明的工藝系統流程實施例2示意圖。其中1、蒸發器2、換熱器3、風機4、二次換熱器a、原料液b、新鮮蒸汽C、冷卻 溶劑。下面結合附圖1 2對發明做進一步說明
具體實施例方式實施例1圖1本發明的最佳實施例，參照附圖1 工藝系統由蒸發器1、換熱器2、風機3、原 料液a、新鮮蒸汽b和冷卻溶劑c 其中，原料液a通過輸送管路與換熱器2料液入口相連， 換熱器2料液出口通過輸送管路與蒸發器1料液入口相連，新鮮蒸汽b和蒸發器1中輸出 的二次蒸汽混合后通過輸送管路、風機3與蒸發器1加熱蒸汽入口相連，蒸發器1飽和溶劑 出口通過輸送管路與換熱器2飽和溶劑入口相連。系統正常運行后，原料液a在換熱器2內升溫后進入蒸發器1內，其在蒸發器1內 繼續吸熱沸騰汽化，產生的二次蒸汽與新鮮蒸汽b混合進行熱傳遞，二次蒸汽溫度升高，在 加熱和風機3共同作用壓力增大后，二次蒸汽轉化為加熱蒸汽。將所得的加熱蒸汽回輸到 蒸發器1，在蒸發器內1放熱，加熱料液，凝結為飽和溶劑。從蒸發器1排出的飽和溶劑回輸 到換熱器2內與原料液a發生熱交換，用以加熱原料液a，飽和溶劑放熱后形成冷卻溶劑c，從而實現熱量的循環利用。經檢測，在蒸發器1中，加熱蒸汽凝結為飽和溶劑和原料液沸騰汽化二者溫度差 為 8-20K。實施例2參照附圖2 當飽和溶劑放熱后對形成的冷卻溶劑c要求水分含量不可過高或不 可含有水分時，可在二次蒸汽升溫過程中，采用通過新鮮蒸汽b在換熱器內，對二次蒸汽加 熱的方式提高二次蒸汽溫度。工藝系統流程原料液a通過輸送管路與換熱器2料液入口 相連，換熱器2料液出口通過輸送管路與蒸發器1料液入口相連，蒸發器1料液出口與二次 換熱器4入口相連，新鮮蒸汽b通過輸送管路通入二次換熱器4，加熱二次蒸汽，二次蒸汽通 過風機3加壓后，經輸送管路通入蒸發器1加熱蒸汽入口內，蒸發器1飽和溶劑出口通過輸 送管路與換熱器2飽和溶劑入口相連。其他工藝步驟與實施例1相同。以上所述，僅是本發明的較佳實施例而已，并非是對本發明作其它形式的限制，任 何熟悉本專業的技術人員可能利用上述揭示的技術內容加以變更或改型為等同變化的等 效實施例。但是凡是未脫離本發明技術方案內容，依據本發明的技術實質對以上實施例所 作的任何簡單修改、等同變化與改型，仍屬于本發明技術方案的保護范圍。
權利要求
一種回熱蒸發工藝，其特征在于回熱蒸發工藝順序為原料液在換熱器內升溫后進入蒸發器，在蒸發器內繼續吸熱沸騰汽化產生二次蒸汽，二次蒸汽通過與新鮮蒸汽換熱，升高溫度，同時在風機作用下增大壓力，轉化為加熱蒸汽，加熱蒸汽回輸到蒸發器，在蒸發器內放熱，加熱原料液，使原料液沸騰汽化產生二次蒸汽，加熱蒸汽同時凝結為飽和溶劑，飽和溶劑從蒸發器內排出回輸到換熱器內與原料液發生熱交換，使原料液升溫，飽和溶劑放熱后形成冷卻溶劑排出。
2.根據權利要求1所述的一種回熱蒸發工藝，其特征在于在蒸發器中，加熱蒸汽凝結 為飽和溶劑和原料液沸騰汽化二者溫度差為8-20K。
3.根據權利要求1所述的一種回熱蒸發工藝，其特征在于二次蒸汽與新鮮蒸汽換熱 通過混合換熱的方式進行。
4.根據權利要求1所述的一種回熱蒸發工藝，其特征在于二次蒸汽與新鮮蒸汽換熱 通過在二次換熱器內，新鮮蒸汽直接加熱二次蒸汽輸送管路的方式進行。
5.根據權利要求1所述的一種回熱蒸發工藝，其特征在于所述飽和溶劑為飽和水。
6.根據權利要求1所述的一種回熱蒸發工藝的工藝系統，其特征在于包括蒸發器、 換熱器、風機和輸送管路，原料液通過輸送管路與換熱器料液入口相連，換熱器料液出口通 過輸送管路與蒸發器料液入口相連，蒸發器料液出口與新鮮蒸汽輸送管路相連，新鮮蒸汽 和二次蒸汽混合后通過三通輸送管路與蒸發器加熱蒸汽入口相連，三通輸送管路上設有風 機，蒸發器飽和溶劑出口通過輸送管路與換熱器飽和溶劑入口相連。
7.根據權利要求1所述的一種回熱蒸發工藝的工藝系統，其特征在于包括蒸發器、換 熱器、風機、二次換熱器和輸送管路，原料液通過輸送管路與換熱器料液入口相連，換熱器 料液出口通過輸送管路與蒸發器料液入口相連，蒸發器料液出口與二次換熱器入口相連， 二次換熱器加熱蒸汽入口與新鮮蒸汽輸送管路相連，二次蒸汽經二次換熱器加熱后通過輸 送管路與蒸發器加熱蒸汽入口相連，三通輸送管路上設有風機，蒸發器飽和溶劑出口通過 輸送管路與換熱器飽和溶劑入口相連。
全文摘要
一種回熱蒸發工藝及其工藝系統，屬于二次蒸汽回熱回收循環利用領域。可廣泛應用于環保、海水淡化、蒸餾水制取、化工生產中溶液濃縮及溶劑結晶等工業部門。回熱蒸發工藝順序為原料液在換熱器內升溫后進入蒸發器，在蒸發器內繼續吸熱沸騰汽化產生二次蒸汽，二次蒸汽通過與新鮮蒸汽換熱，升高溫度，同時在風機作用下增大壓力，轉化為加熱蒸汽，加熱蒸汽回輸到蒸發器，在蒸發器內放熱，加熱原料液，使原料液沸騰汽化產生二次蒸汽，加熱蒸汽同時凝結為飽和溶劑，飽和溶劑從蒸發器內排出回輸到換熱器內與原料液發生熱交換，使原料液升溫，飽和溶劑放熱后形成冷卻溶劑排出。具有適用面廣、較低的汽水比，且節能、環保等優點。
文檔編號B01D1/30GK101920122SQ201010261849
公開日2010年12月22日 申請日期2010年8月20日 優先權日2010年8月20日
發明者王德興 申請人:王德興