[发明专利]一种用于液体蒸发的节能蒸发系统

说明书

本发明提供一种新型的节能蒸发系统，采用压缩空气作为和文丘里混合器作为蒸发设备进行蒸发，文丘里混合器喷嘴与压缩空气相连，压缩空气（高速通过喷嘴射流，将被蒸发液体储罐中的液体带入文丘里混合器的混合腔内，实现气体液体混合，气体液体混合物进入气液分离器进行两相分离；气液分离器（10）上部与吸收塔进气口相连，下部与液体储罐相连；蒸发出来的空气和液体蒸汽的混合物进入所述的吸收塔，采用吸收剂进行吸收。

技术领域

本发明涉及一种替代MVR蒸发系统的新型蒸发系统。

背景技术

在工业生产中存在大量的蒸发操作，工业蒸发是能源消耗的大户，尤其是在化工制药、海水淡化、 污水处理、 造纸等。目前的大规模工业生产中，蒸发系统最基本包含有传热装置、气液分离装置、连接管路。节能蒸发工艺通常使用MVR蒸发系统和多效蒸发。

多效蒸发是将多个蒸发器串联使用，每个蒸发器称为一效，将外源蒸汽通入第一效蒸发器，使溶液沸腾产生二次蒸汽，将这个二次蒸汽通入第二个蒸发器，同理第二效产生的蒸汽可以通入第三效蒸发器，以此类推。多效蒸发器重复利用了热能，能够显著降低外源蒸汽消耗，极大降低成本。根据经验值，四效蒸发系统蒸发一吨水平均大约需要300公斤蒸汽，按照每小时1吨水的蒸发量，假设每年蒸发时间为7200小时，蒸汽成本为200元/吨，那么一年的蒸发成本为43万元左右。但是多效蒸发系统随着效数的增加，设备的投资以及复杂程度增加，每一效的传热温差损失变大，传热单元数下降，行业内普遍采用三效或者四效蒸发系统，超过四效的蒸发系统并不经济。

为了进一步降低成本，又开发出了MVR蒸发系统，MVR就是机械式蒸汽再压缩技术的英文缩写。与传统的蒸发系统相比MVR系统利用蒸汽压缩机对二次蒸汽进行压缩，使低温的蒸汽的温度提高、 压力提高、 热焓增加，然后作为加热蒸汽送入蒸发器中代替外源热源，实现蒸汽的循环利用。因此，MVR蒸发系统除了启动外无需外源蒸汽，对供气供水的要求低，公用工程配套少，相应的占地面积小，工程总投资少、能耗低、运行费用低，蒸发效率高。MVR系统的工艺形式多种多样，有单效蒸发的MVR系统，有多效蒸发的MVR系统，有精馏MVR系统。

MVR蒸发系统节能的核心是通过机械压缩对二次蒸汽做功，将蒸汽升温，达到热能的充分利用的目的。当液体被外部热源加热，升温到沸腾并产生二次蒸汽，二次蒸汽的温度与沸腾的液体温度一致，甚至更低。两者之间没有温差，没有传热推动力，无法换热利用热能。MVR系统的压缩机将二次蒸汽吸入，叶轮高速旋转，二次蒸汽压力增高排出，蒸汽温度得到提升，蒸汽进入换热器，与达到沸点的热的液体进行换热，液体沸腾并生成蒸汽，输出热量与输出热量达到平衡，几乎不需要外来热源，使用蒸汽压缩机就能够连续蒸发，达到了节能的目的。根据行业经验值，蒸发一吨水，MVR系统的压缩机平均需要50KW-70KW功率，以电费0.65元/度估算，年运行7200小时，蒸发方面的消耗一年约为28万元左右。相比多效蒸发系统，更加节省费用，是目前节能效果最突出的蒸发系统。

但MVR蒸发系统存在缺点影响其使用，例如压缩机运行中经常出现“喘振”现象，当蒸汽压缩机做功时候，如果二次蒸汽蒸发产生的量不足，压缩机做功下，压缩机入口管路之前的系统形成负压状态，压缩机压力入口低于出口压力，出口的蒸汽被倒吸进入口，压缩机的叶轮与返流气体互相冲击并产生异响。喘振影响叶轮使用寿命。因此MVR系统要求蒸发的过程中蒸汽的生成必须持续而且稳定。但多种因素会影响二次蒸汽产生的稳定性，比如水中有机物的累积，有机物覆盖在水相表面，导致蒸汽量下降。而且压缩机造价昂贵，维护保养费用高。压缩机叶轮高速旋转，其所处工况对叶轮的材质和加工精度有很高要求，工业上普遍采用钛合金材质，设备使用年限也较短。