[发明专利]蒸汽混合机

说明书

本发明属带有蒸汽加热的蒸发器。

蒸汽加热的蒸发浓缩设备广泛应用于化学工业、食品加工工业、环境保护和其它领域。如海水淡化、污水处理、制糖、造纸、牛奶和果汁的浓缩等等。现有的蒸汽加热的蒸发或浓缩工艺的热效率都较低，即使是用于海水淡化的多效降膜蒸发设备和多级闪急蒸发设备，每生产一吨淡水的耗能量达到210～300MJ。应用现有的机械式蒸汽增压机能显著地提高蒸发工艺的热效率(150～180MJ/吨淡水)。但是机械式增压主要消耗电能或机械能，与此相比采用蒸汽喷射泵使废蒸汽增压只消耗蒸汽热能，但是它的能量消耗高(500MJ/吨淡水)只用于中小型生产规模。

本发明的目的是在降低总能耗的前提下用蒸汽热能代替机械式增压蒸发器中压编机所消耗的大部分电能或机械能，使其热效率提高60～100％(用于海水淡化每吨淡水耗能低于120MJ)。

本发明是一种机械驱动的，能将两压力不同的蒸汽混合成压力一致的蒸汽的，用于蒸发浓缩设备中对废蒸汽增压的蒸汽混合机，其特征在于在蒸汽混合机的机身上既安装一根转子又开有两组进汽口和一个出汽口，两组进汽口中一组是低压蒸汽进汽口，另一组是高压蒸汽进汽口。采用本发明的蒸汽混合机将现有的常规蒸发浓编工艺中由减压阀消耗掉的能量利用起来。常规工艺中来自锅炉的压力较高的生蒸汽(压力一般为600kPa～800kPa)在进入蒸发器之前通过减压阀将压力降到150kPa。这一过程损失了一定的能量。与此相比蒸汽在蒸发器内的压力一般从150kPa降到70kPa，只降低80kPa左右。本发明的蒸汽混合机能将高压蒸汽和低压蒸汽混合成压力介于两者之间的混合蒸汽。一方面它对高压蒸汽而言如同常规工艺中的减压阀是减压装置；另一方面它利用高压蒸汽减压时释放的能量使低压蒸汽增压，对低压蒸汽而言是增压装置。这种蒸汽混合机将一套蒸发设备(如多级闪急蒸发设备)与另外一套蒸发设备串联地连接起来而解决的。

本发明的优点和积极效果：

(1)因为在蒸汽混合机利用在常规蒸发工艺中被减压阀消耗掉的高压蒸汽膨胀能量给废蒸汽增压，因此在废蒸汽进汽量、进汽压力和出汽压力相同的情况下消耗的电能或机械能比机械式蒸汽压缩机的少50％以上。

(2)同样的输出压力和同样的输出流量，蒸汽混合机的体积比蒸汽压缩机小一半左右，这能显著地降低设备成本。

(3)应用蒸汽混合机可对常规的蒸汽加热的蒸发浓编工艺进行改进，使蒸发浓缩过程中的单位产品的能量消耗降低35～65％。

图1为常规的多效降膜蒸发或多级闪急蒸发设备工艺流程图；

图2为蒸汽增压蒸发设备通过蒸汽混合机串联接入常规多效蒸发设备的工艺流程图；

图3为滑片式蒸汽混合机结构示意图；

图4为滑片式蒸汽混合机工作原理图；

图5为离心式蒸汽混合机的结构图；

图6为离心式蒸汽混合机A-A剖面图。

下面结合附图说明本发明的工作原理。(通过图2和图5、6说明)将第一套多效蒸发设备的末效产生的废蒸汽DB2引进到蒸汽混合机的低压蒸汽进口18，来自锅炉的压力和温度较高的过热蒸汽DF引进到蒸汽混合机的高压蒸汽进口9，它们在蒸汽混合机中相互混合，使由蒸发器排出的废蒸汽的温度和压力都升高。由蒸汽混合机的混合蒸汽排汽阀21排出的混合蒸汽中的一部分DM(其质量流量和DB2的质量流量相等)进入第一套蒸发设备的第一效的加热套中作为生蒸汽推动第一套蒸发设备，盛下的一部分混合蒸汽DM(其质量流量和DF的质量流量相等)作为生蒸汽进入第二套蒸发设备的第一效的加热套中推动第二套蒸发设备。这样，按常规工艺只能推动第二套蒸发设备的蒸汽量DF通过蒸汽混合机的作用而推动第一第二两套蒸发设备。