專利名稱：復(fù)合熱泵常規(guī)相變換熱器組合二次蒸汽熱能回收裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于熱能的轉(zhuǎn)換與利用技術(shù)領(lǐng)域，具體是涉及二次蒸汽的熱能回收 利用裝置。
背景技術(shù)：
一、 二次蒸汽的產(chǎn)生
在冶金、化工、食品、造紙、紡織、制藥、日化、海水淡化、飼料和環(huán)保等行 業(yè)，生產(chǎn)過程中用蒸汽進(jìn)行蒸餾、濃縮、蒸發(fā)、蒸煮、干燥，均要產(chǎn)生大量的二次 蒸汽
1、 在用蒸汽對濕物料間接加熱干燥過程中，加熱蒸汽釋放蒸發(fā)熱，傳導(dǎo)給被加 熱物料而冷凝；被加熱物料吸收蒸發(fā)熱，溫度上升，當(dāng)物料溫升至其中水份的沸點 時，被加熱物料水份吸收大量蒸發(fā)熱，從而蒸發(fā)為二次蒸汽脫離物料，濕物料得到干燥。
2、 在用蒸汽對料液(或溶液)進(jìn)行間接加熱濃縮蒸發(fā)過程中，加熱蒸汽釋放蒸 發(fā)熱，傳導(dǎo)給被加熱料(溶)液而冷凝；被加熱料(溶)液吸收蒸發(fā)熱溫度上升， 當(dāng)料(溶)液溫升達(dá)到其中水份的沸點時，被加熱料(溶)液水份吸收大量蒸發(fā)熱， 蒸發(fā)為帶有大量熱能的二次蒸汽脫離料(溶)液，使料(溶)液得以蒸發(fā)濃縮。
3、 在甩蒸汽對多組成份溶劑分離，進(jìn)行直接(或間接)加熱蒸餾過程中，低沸 點溶劑首先達(dá)到沸點，并吸收大量加熱蒸汽釋放的蒸發(fā)熱，蒸發(fā)為高濃度的、帶有 大量熱能的低沸點溶劑二次蒸汽，使溶劑組份得以蒸餾分離。
二、 二次蒸汽熱能回收利用現(xiàn)狀
1、 干燥二次蒸汽利用現(xiàn)狀
由于干燥過程產(chǎn)生的二次蒸汽含有粉塵，部分二次蒸汽有腐蝕和惡臭，且二次 蒸汽品位較低，無法直接回收利用，故現(xiàn)有技術(shù)對干燥二次蒸汽做如下處理-
a、 對無腐蝕和惡臭的二次蒸汽經(jīng)除塵后直接排空；
b、 對有腐蝕和惡臭的二次蒸汽用冷卻水冷凝后，冷凝液去污水廠；
2、 濃縮蒸發(fā)二次蒸汽利用現(xiàn)狀-
a、多效濃縮蒸發(fā)器二次蒸汽的利用濃縮蒸發(fā)產(chǎn)生的二次蒸汽， 一般有較強(qiáng)的
腐蝕性，不能直接用機(jī)械壓縮式熱泵將二次蒸汽壓縮提高溫度壓力后使用，故采用 多效濃縮蒸發(fā)器，將若千蒸發(fā)器串聯(lián)，除第一效蒸發(fā)器運行在正壓狀態(tài)下外，其余 蒸發(fā)器均處在比上一效低的負(fù)壓狀態(tài)下運行， 一效蒸發(fā)器采用熱網(wǎng)供蒸汽，其余各效蒸發(fā)器加熱均采用上一效蒸發(fā)器的二次蒸汽；受濃縮料液粘度影響，多效蒸發(fā)器 一般不超過6效，基本上一單位熱網(wǎng)蒸汽可蒸發(fā)約不超過5單位水分；
b、機(jī)械壓縮式熱泵對二次蒸汽熱能的回收利用如果二次蒸汽中不含粉塵及腐 蝕性氣體，可采用機(jī)械壓縮式熱泵直接對二次蒸汽加壓后回用于料液蒸發(fā)；該方法 二次蒸汽利用效率最高，1單位熱網(wǎng)蒸汽可蒸發(fā)不低于是100單位的水分，每K冊 耗電蒸發(fā)22kg以上水份；
3、蒸餾二次蒸汽的回利用現(xiàn)狀
a、 將溶劑二次蒸汽用軟水冷卻回收熱能；但由于鍋爐用軟水有限，使熱能不能 充分利用。
b、 差壓蒸餾利用二次蒸汽熱能將兩套蒸餾裝置串聯(lián)，第一套裝置正壓運行， 用熱網(wǎng)所供應(yīng)蒸汽加熱，其產(chǎn)生的溶劑二次蒸汽作為第二套蒸餾裝置的加熱源；由 于溶劑的二次蒸汽溫度較低，故第二套蒸餾裝置必須在負(fù)壓下運行才能可靠蒸餾； 第二套蒸餾裝置產(chǎn)生的溶劑二次蒸汽溫度更低，熱能不能再利用，但該裝置己能使 蒸餾能耗降低約40%。
三、綜上所述現(xiàn)有技術(shù)二次蒸汽的熱能回收利用，或不能利用，或熱能利用 率低，或雖能高效利用二次蒸汽熱能，但應(yīng)用范圍很小。而本實用新型提出的相變 換熱式二次蒸汽熱能回收利用方法和裝置正是針對二次蒸汽普遍高效利用而開發(fā)的 技術(shù)產(chǎn)品。

實用新型內(nèi)容
本實用新型針對現(xiàn)有二次蒸汽熱能或不能利用、或熱能利用率低、或雖能高效 利用二次蒸汽熱能，但應(yīng)用范圍很小的現(xiàn)狀，提出一種復(fù)合熱泵常規(guī)相變換熱器組 合二次蒸汽熱能回收裝置，以克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題。
為解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用的技術(shù)方案如下
復(fù)合熱泵常規(guī)相變換熱器組合二次蒸汽熱能回收裝置，其特征在于由常規(guī)相 變換熱器、汽水分離器、熱泵構(gòu)成；所述常規(guī)相變換熱器中部有一換熱管箱，在換 熱管箱上下兩端分別設(shè)置上集蒸汽箱、下集供水箱；換熱管箱上連接有二次蒸汽進(jìn) 氣管、二次蒸汽冷凝廢水排水管，不凝結(jié)氣排氣管；換熱管箱內(nèi)的換熱管束分別與 上集蒸箱、下集供水箱連通；上集蒸汽箱連接有新蒸汽連接管；所述汽水分離器即 汽包與上集蒸汽箱的新蒸汽連接管連接，其上設(shè)置新蒸汽排氣管，并經(jīng)下降管與供 水箱連接；所述復(fù)合熱泵為機(jī)械壓縮式熱泵與蒸汽噴射熱泵的組合。
如相變換熱器采用干燥機(jī)、蒸餾器或濃縮器的飽和冷凝水用于蒸發(fā)，汽水分離 器可兼做供水的高位水箱。
所述機(jī)械壓縮式熱泵的進(jìn)氣端與汽水分離器的新蒸汽排氣管連接，出氣端與蒸 汽噴射熱泵的吸氣端連接，蒸汽噴射熱泵的出氣端連接供熱蒸汽管道，或所述蒸汽 噴射熱泵的吸氣端與汽水分離器的新蒸汽排氣管連接，出氣端與機(jī)械壓縮式熱泵的進(jìn)氣端連接，機(jī)械壓縮式熱泵的出氣端連接供熱蒸汽管道。 本實用新型的有益效果表現(xiàn)在
一、 對于相變換熱式二次蒸汽熱能回收利用裝置應(yīng)用于干燥
現(xiàn)有干燥二次蒸汽的處理方式均不能回收干燥產(chǎn)生的二次蒸汽，浪費了大量熱
能，并造成了環(huán)境熱污染。釆用了相變換熱式二次蒸汽熱能回收利用裝置后，完全 避免了二次蒸汽含有粉塵或有腐蝕和惡臭而無法回收利用的問題，節(jié)約了大量熱能，
減少了熱污染。
二、 對于相變換熱式二次蒸汽熱能回收利用裝置應(yīng)用于濃縮
現(xiàn)有采用機(jī)械壓縮式熱泵對濃縮二次蒸汽熱能的回收利用，因二次蒸汽中不能 含有粉塵及腐蝕性成分，因此，其使用范圍極其有限。采用相變換熱式二次蒸汽熱 能回收禾IJ用裝置，避免了二次蒸汽中不能含有粉塵及腐蝕性成分的問題，因而大大 擴(kuò)大了這種二次蒸汽利用效率最高的濃縮方式的使用范圍。
三、 對于相變換熱式二次蒸汽熱能回收利用裝置應(yīng)用于蒸餾
采用相變換熱式二次蒸汽熱能回收利用裝置，避免了差壓蒸餾需要使用兩套蒸 餾裝置的問題'而且蒸汽熱能利用率更高；同時，溶劑又不用經(jīng)過機(jī)械壓縮式熱泵， 不必?fù)?dān)4>受到污染，保證了質(zhì)量；而產(chǎn)生的新蒸汽的熱能利用更加方便，可使用多 種形式的熱泵進(jìn)行利用。
四、 采用本實用新型的技術(shù)指標(biāo)
a、 機(jī)械壓縮式熱泵每KWH電能回收二次蒸汽大于20kg (蒸汽)/KWH;
b、 蒸汽P賁射熱泵基本不消耗有效熱能； C、 二次蒸汽損失<10%;
d、 蒸汽壓可增加3(Tl50Kpa;
e、 每單<立蒸汽可蒸發(fā)>90單位水份；
下面通過具體實施例對本實用新型作進(jìn)一步詳細(xì)闡述。

圖1為本實用新型采用機(jī)械壓縮式熱泵在蒸汽噴射熱泵前的結(jié)構(gòu)原理圖 圖2為本實用新型釆用機(jī)械壓縮式熱泵在蒸汽噴射熱泵后的結(jié)構(gòu)原理圖 圖3為本實用新型圖1、圖2中常規(guī)相變換熱器結(jié)構(gòu)示意圖 圖4為本實用新型應(yīng)用于干燥設(shè)備原理圖 圖5為本實用新型應(yīng)用于蒸餾設(shè)備原理圖
具體實施方式
實施夢!M:相變換熱式二次蒸汽熱能回收利用裝置
相變換熱式二次蒸汽熱能回收利用裝置由相變換熱器、汽水分離器、抽負(fù)壓機(jī)
械壓縮式熱泵或蒸汽噴射熱泵或它們的組合經(jīng)管道連接組成(見圖l-圖3);1) 常規(guī)相變換熱器
常規(guī)相變換熱器組成示意圖如圖3所示，由換熱管箱，下集供水箱、上集蒸汽 箱，二次蒸汽冷凝水和不凝結(jié)氣排管構(gòu)成;其主要作用是將進(jìn)入換熱管箱的汽相(臟、 腐蝕)二次蒸汽冷凝為液相飽和水，并釋放大量熱能傳導(dǎo)給經(jīng)下集箱進(jìn)入換熱管內(nèi) 的水中，使水受熱蒸發(fā)為汽相潔凈水蒸汽；由于熱傳導(dǎo)必須是在一定的溫差條件下 進(jìn)行，因此必須采取抽負(fù)壓的方式，使換熱管內(nèi)的水蒸汽飽和壓力低于二次蒸汽的 飽和壓力，換熱管內(nèi)水的沸點低于二次蒸汽的飽和溫度，從而可靠迅速地完成相變 換熱；蒸發(fā)用水可用工業(yè)軟水，但最好采用干燥和蒸餾或濃縮加熱蒸汽的冷凝水， 以回收冷凝水的顯熱；
2) 汽水分離器亦稱汽包，其主要作用是將上集箱經(jīng)上升連接管進(jìn)入汽包的水 汽分離，水份留在汽包液相中并經(jīng)下降連接管送至下集箱中供蒸發(fā)使用，如相變換 熱器采用干燥機(jī)、蒸餾器或濃縮器的飽和冷凝水用于蒸發(fā)，汽包可兼做供水的高位 水箱； '
3) 抽負(fù)壓機(jī)械壓縮式熱泵或蒸汽噴射熱泵的組合(見圖1-2，圖4-6),其作用 有二 一是將相變換熱器產(chǎn)生的蒸汽全部抽出，并升壓至可使用的蒸汽品質(zhì)，供熱 網(wǎng)或用熱設(shè)備使用；二是必須在相變換熱管內(nèi)建立低于二次蒸汽飽和壓力的一定負(fù) 壓值，使換熱管內(nèi)水的沸點低于二次蒸汽飽和溫度5'C以上，從而使二次蒸汽相變 換熱能正常進(jìn)行；
4) 工作原理
在機(jī)械壓縮式熱泵與蒸汽噴射熱泵的組合抽負(fù)壓的作用下，汽水分離器、相變 換熱器換熱管內(nèi)、上、下集箱和連接管，均處于低于二次蒸汽飽和壓力的負(fù)壓環(huán)境； 從相變換熱器下集箱進(jìn)入換熱蒸發(fā)器管內(nèi)的蒸發(fā)用水，沸點降至低于二次蒸汽飽和 溫度5i:以上的水平；此時在相變換熱器換熱管箱(換熱管外)連續(xù)通入二次蒸汽， 由于二次蒸汽的飽和溫度高于蒸發(fā)水的沸點溫度，二次蒸汽被冷凝并釋放大量蒸發(fā) 潛熱，傳導(dǎo)給換熱管內(nèi)蒸發(fā)水，換熱管內(nèi)蒸發(fā)水溫度上升到沸點后，吸收大量二次 蒸汽的蒸發(fā)熱而蒸發(fā)為水蒸汽，通過熱泵的抽吸作用，該蒸汽經(jīng)相變換熱蒸發(fā)器上 集箱，上升連接管至汽水分離器分離水份后進(jìn)入熱泵，在熱泵的壓縮作用下，成為 可使用品質(zhì)的潔凈蒸汽供熱網(wǎng)或用熱設(shè)備使用。
實施例2:相變換熱式二次蒸汽熱能回收利用裝置應(yīng)用于干燥設(shè)備
相變換熱式二次蒸汽熱能回收利用裝置應(yīng)用于干燥原理如圖4所示圖中虛線 框內(nèi)為相變換熱式二次蒸汽熱能回收利用裝置。
一次加熱蒸汽對濕物料進(jìn)行間接加熱， 一次加熱蒸汽釋放蒸發(fā)熱，傳導(dǎo)給物料 而冷凝，從疏水閥排出至相變換熱式二次蒸汽熱能回收利用裝置；濕物料吸收蒸發(fā) 熱，溫度上升至其中水份的沸點時，蒸發(fā)為二次蒸汽脫離物料進(jìn)入相變換熱式二次 蒸汽熱能回收利用裝置，濕物料干燥為干物料。二次蒸汽與飽和冷凝水進(jìn)入相變換熱式二次蒸汽熱能回收利用裝置后，二次蒸 汽被冷凝為二次廢水排出，潔凈的飽和冷凝水變換為潔凈的供熱蒸汽輸出，該蒸汽 可供其他熱能設(shè)備使用，或可作為一次蒸汽供給干燥機(jī)自身使用。
實施例3:相變換熱式二次蒸汽熱能回收利用裝置應(yīng)用于濃縮設(shè)備
一次蒸汽在濃縮罐中對稀溶液進(jìn)行間接加熱濃縮蒸發(fā)， 一次加熱蒸汽釋放蒸發(fā) 熱，傳導(dǎo)給被加熱溶液而冷凝為一次冷凝水；稀溶液吸收蒸發(fā)熱溫度上升達(dá)到其中 水份的沸點時，吸收大量蒸發(fā)熱，蒸發(fā)為帶有大量熱能的二次蒸汽脫離溶液，使溶 液得以蒸發(fā)濃縮為濃溶液。
二次蒸汽與一次冷凝水進(jìn)入相變換熱式二次蒸汽熱能回收利用裝置后，二次蒸 汽被冷凝為二次廢水排出，潔凈的一次冷凝水變換為潔凈的供熱蒸汽輸出，該蒸汽 再作為一次蒸汽供給濃縮罐自身使用，僅需要外供很少的一次蒸汽，即可使?jié)饪s過 程繼續(xù)進(jìn)行，該方法蒸汽利用效率最高，1單位一次蒸汽可蒸發(fā)不低于是100單位 的水份，每KWH耗電蒸發(fā)22kg以上水份。
實施例4:相變換熱式二次蒸汽熱能回收利用裝置應(yīng)用于蒸餾設(shè)備
相變換熱式二次蒸汽熱能回收利用裝置應(yīng)用于蒸餾原理如圖5所示，圖中虛線 框內(nèi)為相變換熱式二次蒸汽熱能回收利用裝置。
一次蒸汽對多組成份溶劑進(jìn)行加熱蒸餾過程中，低沸點溶劑首先達(dá)到沸點，并 吸收大量加熱蒸汽釋放的熱能，蒸發(fā)為高濃度的、帶有大量熱能的低沸點溶劑二次 蒸汽，使溶劑組份得以蒸餾分離。
溶劑二次蒸汽與一次冷凝水進(jìn)入相變換熱式二次蒸汽熱能回收利用裝置后，溶
劑二次蒸汽被冷凝為二次溶劑液體排出，潔凈的一次冷凝水變換為潔凈的供熱蒸汽 輸出，該蒸汽再作為一次蒸汽供給蒸餾器自身使用，僅需要外供很少的一次蒸汽， 即可使蒸餾過程繼續(xù)進(jìn)行；也可作供熱蒸汽供其他熱能設(shè)備使用。
權(quán)利要求1、復(fù)合熱泵常規(guī)相變換熱器組合二次蒸汽熱能回收裝置，其特征在于由常規(guī)相變換熱器、汽水分離器、熱泵構(gòu)成；所述常規(guī)相變換熱器中部有一換熱管箱，在換熱管箱上下兩端分別設(shè)置上集蒸汽箱、下集供水箱；換熱管箱上連接有二次蒸汽進(jìn)氣管、二次蒸汽冷凝廢水排水管，不凝結(jié)氣排氣管；換熱管箱內(nèi)的換熱管束分別與上集蒸箱、下集供水箱連通；上集蒸汽箱連接有新蒸汽連接管；所述汽水分離器即汽包與上集蒸汽箱的新蒸汽連接管連接，其上設(shè)置新蒸汽排氣管，并經(jīng)下降管與供水箱連接；所述復(fù)合熱泵為機(jī)械壓縮式熱泵與蒸汽噴射熱泵的組合。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合熱泵常規(guī)相變換熱器組合二次蒸汽熱能回收裝 置，其特征在于所述機(jī)械壓縮式熱泵的進(jìn)氣端與汽水分離器的新蒸汽排氣管連接， 出氣端與蒸汽噴射熱泵的吸氣端連接，蒸汽噴射熱泵的出氣端連接供熱蒸汽管道。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合熱泵常規(guī)相變換熱器組合二次蒸汽熱能回收裝 置，其特征在于或所述蒸汽噴射熱泵的吸氣端與汽水分離器的新蒸汽排氣管連接， 出氣端與機(jī)械壓縮式熱泵的進(jìn)氣端連接，機(jī)械壓縮式熱泵的出氣端連接供熱蒸汽管 道。
專利摘要本實用新型公開了一種復(fù)合熱泵常規(guī)相變換熱器組合二次蒸汽熱能回收裝置，以解決現(xiàn)有二次蒸汽熱能或不能利用、或熱能利用率低、或雖能高效利用二次蒸汽熱能，但應(yīng)用范圍很小的技術(shù)問題。采用的技術(shù)方案是由常規(guī)相變換熱器、汽水分離器、熱泵構(gòu)成；常規(guī)相變換熱器中部有一換熱管箱，在換熱管箱上下兩端分別設(shè)置上集蒸汽箱、下集供水箱；換熱管箱內(nèi)的換熱管束分別與上集蒸箱、下集供水箱連通；上集蒸汽箱連接有新蒸汽連接管；汽水分離器與上集蒸汽箱的新蒸汽連接管連接，經(jīng)下降管與供水箱連接，復(fù)合熱泵為機(jī)械壓縮式熱泵與蒸汽噴射熱泵的組合。采用本實用新型具熱能利用率高、應(yīng)用范圍寬的優(yōu)點。
文檔編號F24J3/00GK201373698SQ200920078829
公開日2009年12月30日 申請日期2009年1月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月22日
發(fā)明者偉 楊 申請人:東方電機(jī)控制設(shè)備有限公司