本發(fā)明涉及一種蒸汽壓縮系統(tǒng)及方法，具體地說，是涉及一種蒸汽的兩級(jí)壓縮系統(tǒng)及工作方法。

背景技術(shù)：

蒸餾濃縮系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于印染、污水處理、海水淡化、化工精餾等很多工業(yè)領(lǐng)域，其運(yùn)行原理決定這樣的工業(yè)生產(chǎn)過程會(huì)消耗大量的高溫?zé)嵩凑羝@些蒸汽通常來源于高能耗的鍋爐，同時(shí)生產(chǎn)過程也會(huì)產(chǎn)生大量的低溫蒸汽，并且這些蒸汽通常直接利用冷凝器冷凝排出，伴隨大量能源浪費(fèi)。

機(jī)械蒸汽再壓縮技術(shù)是利用熱泵技術(shù)，采用機(jī)械壓縮機(jī)壓縮低溫蒸汽，提高二次蒸汽的熱焓，能很好的回收低溫蒸汽余熱，近年來也不斷得到重視。但因?yàn)樗羝谋热葺^高、絕熱指數(shù)較大，很難有一種蒸汽壓縮機(jī)能提供較大蒸汽流量的同時(shí)克服排汽溫度的問題，從而實(shí)現(xiàn)高壓比并提供較高壓力和溫度的能替代鍋爐蒸汽的熱源蒸汽，所以機(jī)械蒸汽再壓縮技術(shù)的應(yīng)用受到一定的限制。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為解決上述問題，將大流量的離心壓縮機(jī)和高壓比的噴水螺桿蒸汽壓縮機(jī)相結(jié)合，分別作為低溫蒸汽的一級(jí)和二級(jí)壓縮，提供一種能同時(shí)滿足大流量和高壓比的蒸汽壓縮系統(tǒng)和方法，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)回收低溫蒸汽余熱的同時(shí)，提供可替代鍋爐蒸汽的熱源蒸汽。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明為解決上述問題所采用的技術(shù)方案如下：

一種蒸汽壓縮系統(tǒng)，包括離心蒸汽壓縮機(jī)和螺桿蒸汽壓縮機(jī)，所述離心壓縮機(jī)的進(jìn)口管路上設(shè)置有第一閥門和泄水分離器，所述離心壓縮機(jī)的出口與所述螺桿壓縮機(jī)的進(jìn)口之間的管路上設(shè)置有第一汽液分離器，所述第一汽液分離器的出口還設(shè)置有開度受所述第一汽液分離器控制的第一穩(wěn)壓閥，所述螺桿壓縮機(jī)的出口設(shè)置有第二汽液分離器，所述第二汽液分離器的出口設(shè)置有開度受所述第二汽液分離器控制的第二穩(wěn)壓閥，還包括高溫水泵和水泵，所述高溫水泵的進(jìn)口通過設(shè)置有第二閥門的管路連通所述第一汽液分離器的出水口，所述高溫水泵的出口通過開度受所述第二汽液分離器控制的第一調(diào)節(jié)閥連通所述螺桿壓縮機(jī)的噴水冷卻口，所述水泵的進(jìn)口通過設(shè)置有第三閥門的管路連通所述第二汽液分離器的出水口，所述水泵的出口通過開度受所述第一汽液分離器控制的第二調(diào)節(jié)閥連通所述離心壓縮機(jī)的出口，所述高溫水泵的進(jìn)口還通過第五閥門設(shè)置有軟化水管，所述軟化水管還通過第四閥門連通所述水泵的進(jìn)口。

進(jìn)一步，為延長冷卻水與所述離心壓縮機(jī)出口蒸汽的換熱時(shí)間，消除蒸汽過熱度，使所述第一汽液分離器分離出來的水溫盡可能接近對(duì)應(yīng)壓力下蒸汽的飽和溫度，所述第一汽液分離器的進(jìn)口管路伸入所述第一汽液分離器的液面以下。

進(jìn)一步，所述高溫水泵和水泵均為調(diào)頻水泵?？梢酝ㄟ^調(diào)頻來改變泵的出水量。

上述蒸汽壓縮系統(tǒng)的工作方法，包括：

步驟一：打開所述第一閥門和所述第三閥門，啟動(dòng)所述離心壓縮機(jī)；此時(shí)低溫蒸汽首先通過所述泄水分離器將凝結(jié)的水分離，避免水進(jìn)入所述離心壓縮機(jī)，接著低溫蒸汽經(jīng)過所述離心壓縮機(jī)進(jìn)行一級(jí)壓縮；

步驟二：?jiǎn)?dòng)所述水泵；所述水泵從所述軟化水管和第二汽液分離器的出水口吸取冷卻水，經(jīng)過所述第二調(diào)節(jié)閥對(duì)經(jīng)過所述離心壓縮機(jī)出口的蒸汽進(jìn)行冷卻；

步驟三：打開所述第二閥門，啟動(dòng)所述螺桿壓縮機(jī)和所述高溫水泵，經(jīng)過所述離心壓縮機(jī)壓縮的蒸汽經(jīng)過冷卻后進(jìn)入所述第一汽液分離器，將冷卻水與蒸汽分離，然后經(jīng)過所述第一穩(wěn)壓閥進(jìn)入所述螺桿壓縮機(jī)進(jìn)行二級(jí)壓縮，在所述螺桿壓縮機(jī)工作的過程中所述高溫水泵從所述第一汽液分離器的出水口和軟化水管吸取冷卻水，由所述螺桿壓縮機(jī)的冷卻口進(jìn)入對(duì)所述螺桿壓縮機(jī)進(jìn)行冷卻。

進(jìn)一步，所述第一穩(wěn)壓閥的開度與所述第一汽液分離器中的蒸汽壓力正相關(guān)，所述第二穩(wěn)壓閥的開度與所述第二汽液分離器的蒸汽壓力正相關(guān)。

這樣可以控制所述第一汽液分離器和所述第二汽液分離器內(nèi)的蒸汽壓力，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)所述離心壓縮機(jī)的出口、所述螺桿壓縮機(jī)的進(jìn)口以及所述螺桿壓縮機(jī)的出口的壓力調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)中間壓力和所述離心壓縮機(jī)的壓比調(diào)節(jié)，進(jìn)而在滿足用戶或系統(tǒng)對(duì)高壓蒸汽的需求的同時(shí)，提高蒸汽壓縮效率。

所述螺桿壓縮機(jī)的壓比較高，工作過程中通過噴水冷卻來降低溫度，噴入的水主要來至于吸收所述離心壓縮機(jī)排汽過熱后被分離出來的水，其溫度與所述螺桿壓縮機(jī)吸汽溫度相接近，可以在壓縮過程中有效蒸發(fā)，利用其潛熱對(duì)壓縮蒸汽進(jìn)行冷卻。由于未蒸發(fā)的水對(duì)所述螺桿壓縮機(jī)內(nèi)部泄漏通道也有密封作用，提高壓縮機(jī)性能。

進(jìn)一步，所述第一調(diào)節(jié)閥的開度與所述第二汽液分離器中的蒸汽過熱度正相關(guān)，所述第二調(diào)節(jié)閥的開度與所述第一汽液分離器中的蒸汽的蒸汽過熱度正相關(guān)。

進(jìn)一步，通過控制所述第二閥門和所述第五閥門的開度，實(shí)現(xiàn)所述螺桿壓縮機(jī)的冷卻口冷卻水的溫度調(diào)節(jié)；通過控制所述第三閥門和所述第四閥門的開度，實(shí)現(xiàn)所述離心壓縮機(jī)出口冷卻水的溫度調(diào)節(jié)。

根據(jù)所述第一汽液分離器中的蒸汽過熱度自動(dòng)調(diào)節(jié)所述離心壓縮機(jī)出口冷卻水的量，起到穩(wěn)定蒸汽壓力、溫度控制的作用，同樣，根據(jù)所述第二汽液分離器中的蒸汽過熱度自動(dòng)調(diào)節(jié)所述螺桿壓縮機(jī)的冷卻口的水量，起到穩(wěn)定蒸汽壓力和溫度控制的作用。

有時(shí)雖然需要冷卻，但不需要其過多蒸發(fā)，此時(shí)可以通過所述第五閥門將部分低溫軟化水或蒸餾水與第一汽液分離器出口的高溫水混合，或所述第三閥門將第二汽液分離器出口的高溫水與部分低溫軟化水或蒸餾水混合，一起經(jīng)所述高溫水泵或所述水泵升壓后噴入所述離心壓縮機(jī)的出口或所述螺桿壓縮機(jī)的工作腔內(nèi)，起到冷卻的同時(shí)避免過多蒸發(fā)。

此外，也可以通過改變所述高溫水泵和所述水泵的頻率從而控制冷卻水的噴水量，以達(dá)到更加精確的控制。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)方案具有以下優(yōu)點(diǎn)：

本發(fā)明提供的蒸汽壓縮系統(tǒng)和方法，能滿足大流量、高壓比(高飽和溫升)、低排汽溫度的蒸汽壓縮要求，提供可替代鍋爐蒸汽的熱源蒸汽，可與機(jī)械蒸汽再壓縮系統(tǒng)相結(jié)合，達(dá)到工業(yè)節(jié)能的目的。本發(fā)明利用單級(jí)離心壓縮機(jī)對(duì)低溫、大比容的蒸汽進(jìn)行一級(jí)壓縮，在其排汽管路噴水對(duì)壓縮后的過熱蒸汽進(jìn)行冷卻，從而降低作為二級(jí)蒸汽壓縮的螺桿壓縮機(jī)吸汽比容，螺桿壓縮機(jī)工作過程噴水冷卻，降低其排汽溫度并對(duì)其內(nèi)部泄漏通道進(jìn)行密封，提高壓縮機(jī)性能；離心壓縮機(jī)和螺桿壓縮機(jī)排汽管路上都設(shè)有汽液分離器和穩(wěn)壓閥，用于蒸汽壓比調(diào)節(jié)和壓縮蒸汽與未蒸發(fā)水的分離；高溫水泵吸收離心壓縮機(jī)排汽過熱升溫后被分離出來的水作為螺桿壓縮機(jī)工作過程的噴入水，并能實(shí)現(xiàn)噴水溫度的調(diào)節(jié)。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例的系統(tǒng)構(gòu)造示意圖；

圖中：1為第一閥門、2為泄水分離器、3為離心壓縮機(jī)、4為第一汽液分離器、5為第一穩(wěn)壓閥、6為螺桿壓縮機(jī)、7為第二汽液分離器、8為第二穩(wěn)壓閥、9為第一調(diào)節(jié)閥、10為高溫水泵、11為第二閥門、12為第五閥門、13為第三閥門、14為第四閥門、15為水泵、16為第二調(diào)節(jié)閥。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更為明顯易懂，下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明。

系統(tǒng)實(shí)施例

如圖1所示：一種蒸汽壓縮系統(tǒng)，包括離心蒸汽壓縮機(jī)3和螺桿蒸汽壓縮機(jī)6，所述離心壓縮機(jī)3的進(jìn)口管路上設(shè)置有第一閥門1和泄水分離器2，所述離心壓縮機(jī)3的出口與所述螺桿壓縮機(jī)6的進(jìn)口之間的管路上設(shè)置有第一汽液分離器4，所述第一汽液分離器4的出口還設(shè)置有開度受所述第一汽液分離器4控制的第一穩(wěn)壓閥5，所述螺桿壓縮機(jī)6的出口設(shè)置有第二汽液分離器7，所述第二汽液分離器7的出口設(shè)置有開度受所述第二汽液分離器7控制的第二穩(wěn)壓閥8，還包括高溫水泵10和水泵15，所述高溫水泵10的進(jìn)口通過設(shè)置有第二閥門11的管路連通所述第一汽液分離器4的出水口，所述高溫水泵10的出口通過開度受所述第二汽液分離器7控制的第一調(diào)節(jié)閥9連通所述螺桿壓縮機(jī)6的噴水冷卻口，所述水泵15的進(jìn)口通過設(shè)置有第三閥門13的管路連通所述第二汽液分離器7的出水口，所述水泵15的出口通過開度受所述第一汽液分離器4控制的第二調(diào)節(jié)閥16連通所述離心壓縮機(jī)3的出口，所述高溫水泵10的進(jìn)口還通過第五閥門12設(shè)置有軟化水管，所述軟化水管還通過第四閥門14連通所述水泵15的進(jìn)口。

所述第一汽液分離器4的進(jìn)口管路伸入所述第一汽液分離器4的液面以下。

所述高溫水泵10和水泵15均為調(diào)頻水泵。

方法實(shí)施例

一種蒸汽壓縮系統(tǒng)的工作方法，包括如下步驟：

步驟一：打開所述第一閥門1和所述第三閥門13，啟動(dòng)所述離心壓縮機(jī)3；此時(shí)低溫蒸汽首先通過所述泄水分離器2將凝結(jié)的水分離，避免水進(jìn)入所述離心壓縮機(jī)3，接著低溫蒸汽經(jīng)過所述離心壓縮機(jī)3進(jìn)行一級(jí)壓縮；

步驟二：?jiǎn)?dòng)所述水泵15；所述水泵15從所述軟化水管和第二汽液分離器7的出水口吸取冷卻水，經(jīng)過所述第二調(diào)節(jié)閥16對(duì)經(jīng)過所述離心壓縮機(jī)3出口的蒸汽進(jìn)行冷卻；

步驟三：打開所述第二閥門11，啟動(dòng)所述螺桿壓縮機(jī)6和所述高溫水泵10，經(jīng)過所述離心壓縮機(jī)3壓縮的蒸汽經(jīng)過冷卻后進(jìn)入所述第一汽液分離器4，將冷卻水與蒸汽分離，然后經(jīng)過所述第一穩(wěn)壓閥5進(jìn)入所述螺桿壓縮機(jī)6進(jìn)行二級(jí)壓縮，在所述螺桿壓縮機(jī)6工作的過程中所述高溫水泵10從所述第一汽液分離器4的出水口和軟化水管吸取冷卻水，由所述螺桿壓縮機(jī)6的冷卻口進(jìn)入對(duì)所述螺桿壓縮機(jī)6進(jìn)行冷卻。

被所述離心壓縮機(jī)3壓縮和噴入冷卻水冷卻后的蒸汽比容得到有效降低，因此吸汽流量能降低至所述螺桿壓縮機(jī)6可實(shí)現(xiàn)的范圍內(nèi)。

進(jìn)一步，所述第一穩(wěn)壓閥5的開度與所述第一汽液分離器4中的蒸汽壓力正相關(guān)，所述第二穩(wěn)壓閥8的開度與所述第二汽液分離器7的蒸汽壓力正相關(guān)。

這樣可以控制所述第一汽液分離器4和所述第二汽液分離器7內(nèi)的蒸汽壓力，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)所述離心壓縮機(jī)3的出口、所述螺桿壓縮機(jī)6的進(jìn)口以及所述螺桿壓縮機(jī)6的出口的壓力調(diào)節(jié)即中間壓力和所述離心壓縮機(jī)3的壓比調(diào)節(jié)，進(jìn)而在滿足用戶或系統(tǒng)對(duì)高壓蒸汽的需求的同時(shí)，提高蒸汽壓縮效率。

所述螺桿壓縮機(jī)6的壓比較高，工作過程中通過噴水冷卻來降低溫度，噴入的水主要來至于吸收所述離心壓縮機(jī)3排汽過熱后被分離出來的水，其溫度與所述螺桿壓縮機(jī)6吸汽溫度相接近，可以在壓縮過程中有效蒸發(fā)，利用其潛熱對(duì)壓縮蒸汽進(jìn)行冷卻。由于未蒸發(fā)的水對(duì)所述螺桿壓縮機(jī)6內(nèi)部泄漏通道也有密封作用，提高壓縮機(jī)性能。

進(jìn)一步，所述第一調(diào)節(jié)閥9的開度與所述第二汽液分離器7中的蒸汽的過熱度正相關(guān)，所述第二調(diào)節(jié)閥16的開度與所述第一汽液分離器4中的蒸汽的過熱度正相關(guān)。

進(jìn)一步，通過控制所述第二閥門11和所述第五閥門12的開度，實(shí)現(xiàn)所述螺桿壓縮機(jī)6的噴水冷卻口冷卻水的溫度調(diào)節(jié)；通過控制所述第三閥門13和所述第四閥門14的開度，實(shí)現(xiàn)所述離心壓縮機(jī)3出口冷卻水的溫度調(diào)節(jié)。

根據(jù)所述第一汽液分離器4中的蒸汽壓力和溫度的乘積自動(dòng)調(diào)節(jié)所述離心壓縮機(jī)3出口冷卻水的量，起到穩(wěn)定蒸汽壓力、溫度控制的作用，同樣，根據(jù)所述第二汽液分離器7中的蒸汽過熱度自動(dòng)調(diào)節(jié)所述螺桿壓縮機(jī)6的冷卻口的水量，起到穩(wěn)定蒸汽壓力和溫度控制的作用。

有時(shí)雖然需要冷卻，但不需要其過多蒸發(fā)，此時(shí)可以通過所述第五閥門12將部分低溫軟化水或蒸餾水與第一汽液分離器4出口的高溫水混合，或所述第三閥門13將部分第二汽液分離器7出口的高溫水與低溫軟化水或蒸餾水混合，一起經(jīng)所述高溫水泵10或所述水泵15升壓后噴入所述離心壓縮機(jī)3的出口或所述螺桿壓縮機(jī)6的工作腔內(nèi)，起到冷卻的同時(shí)避免過多蒸發(fā)。

此外，也可以通過改變所述高溫水泵10和所述水泵15的頻率從而控制冷卻水的噴水量，以達(dá)到更加精確的控制。

雖然本發(fā)明披露如上，但本發(fā)明并非限定于此。任何本領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，均可作各種更動(dòng)與修改，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以權(quán)利要求所限定的范圍為準(zhǔn)。