多效降膜蒸发器的节能蒸汽系统和改造方法与流程

本发明属于多效蒸发蒸汽供给的技术领域，特别是涉及一种多效降膜蒸发器的节能蒸汽系统和改造方法。

背景技术：

蒸发和结晶广泛应用于食品、化工、医药、生物和环保领域，如牛奶、果汁、盐类、糖、抗生素、氨基酸、废水的浓缩和结晶。

由于过程产生相变化：汽化和冷凝，因此蒸发结晶操作需要消耗的大量的蒸汽用于加热和冷却，装置设计的优劣在很大程度上取决于装置的运行能耗。传统的节能措施为多效设计，如三效、四效或五效。理论上，单效每蒸发1吨水需要1吨蒸汽，二效需要0.5吨，三效需要0.33吨，以此类推。最后效的蒸汽进入冷凝器，用冷却水冷却，即汽化潜热通过冷却水，最终再通过冷却塔消耗在大气中。

蒸汽通常由燃煤锅炉产生，由于燃煤造成严重的空气污染，许多地区已要求企业将燃煤锅炉改成燃油锅炉，进一步提高能源的成本。如果将二次蒸汽压缩，达到一定的温度和压力再次利用，汽化潜热被反复利用，则蒸汽潜热不需要消耗在大气中，能量就能得到充分的利用，蒸发结晶工艺过程将节约大量的能量。

采用机械蒸汽再压缩技术，将蒸发结晶的二次蒸汽再压缩作为热源加热蒸发结晶器，不需要蒸汽作为热源。对于类似低沸点升高的产品，每蒸发1吨水，只需要15-18度电。鉴于目前的蒸汽的价格(200元/吨)和电价(0.8元/度)，越来越多的蒸发结晶过程采用机械蒸汽再压缩技术。

对于正在运行的成千上万台传统蒸发器如何改造为机械蒸汽再压缩加热以节约能源由于缺乏系统的技术手段，还未受到关注。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种多效降膜蒸发器的节能蒸汽系统和改造方法，系统正常运行情况下基本不需要额外的锅炉蒸汽供给，节约成本，降低能耗，减少环境污染，改造方法简单通用。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是提供一种多效降膜蒸发器的节能蒸汽系统，包括若干效的降膜蒸发器，各效降膜蒸发器产生的二次蒸汽通过管道输送至蒸汽吸入管中合并，所述蒸汽吸入管的末端与机械蒸汽压缩机的入气口相连，所述机械蒸汽压缩机的出气口与蒸汽输送管连接，所述蒸汽输送管分别与各效降膜蒸发器内部的蒸汽加热壳程连通。

作为本发明一种优选的实施方式，所述蒸汽吸入管上连通有压缩机密封蒸汽管，所述压缩机密封蒸汽管连接到外源蒸汽设备。

作为本发明另一种优选的实施方式，所述机械蒸汽压缩机连接有开车蒸汽补充管，所述开车蒸汽补充管连接到外源蒸汽设备。

作为本发明另一种优选的实施方式，所述降膜蒸发器的效数为四效。

本发明解决其技术问题所采用的另一技术方案是提供一种多效降膜蒸发器的节能蒸汽系统的改造方法，包括以下步骤：

(1)保持原有的各效降膜蒸发器的设备不变；

(2)将各效降膜蒸发器之间、降膜蒸发器与蒸汽锅炉之间、降膜蒸发器与冷凝器之间的原有蒸汽管道拆除；

(3)通过布设蒸汽吸入管将各效降膜蒸发器内的蒸汽加热管道合并，并将蒸汽吸入管连接到机械蒸汽压缩机的入气口；

(4)通过布设蒸汽输送管将机械蒸汽压缩机的出气口与各效降膜蒸发器内的蒸汽加热管道连通；

(5)重新设计控制系统。

作为本发明一种优选的实施方式，所述各效降膜蒸发器之间的产品流程改造为单流程。

有益效果

在本发明中，通过机械蒸汽压缩机对各效降膜蒸发器产生的二次蒸汽进行压缩，使得其温度和压力再次提高，达到降膜蒸发器内部加热壳程所需蒸汽的要求，再被分配到各效降膜蒸发器中作为热源，除了开车过程和很小一部分的机械蒸汽压缩机密封补充外，在正常运行的情况下基本不需要额外的锅炉蒸汽，有利于节约成本，降低能耗，减少对环境的污染。

本发明的改造方法简单、通用，改造投资回报速度快，且随着蒸发量的提高投资回报时间更加缩短。

附图说明

图1为原降膜蒸汽器系统的流程结构图。

图2为本发明降膜蒸汽器系统的流程结构图。

图3为本发明实施例降膜蒸汽器蒸汽系统改造前后的工艺数据和经济性比较表。

图4为本发明实施例蒸发量与投资回报时间关系图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

如图1所示的为原有的一套用于废水浓缩的四效降膜蒸发器系统的工艺流程结构，包括：

产品流程：产品首先进入一进料平衡罐，再由一台泵送入两台板式换热器预热后进入一效降膜蒸发器，两台预热器分别利用各效冷凝液的热量和产品的热量。产品进入降膜蒸发器的顶部，通过液体分配器进入降膜管，被壳程中的蒸汽加热，一部分蒸发为蒸汽，液体获得部分浓缩。被部分浓缩的液体产品通过泵被送入二效再次被浓缩，部分在蒸发器中循环。以此类推，达到最终要求的浓度后用泵送至成品罐。

加热流程：来自锅炉的生蒸汽进入一效降膜蒸发器壳程，作为液体产品的加热热源，将液体蒸发，蒸汽冷凝成冷凝水。被部分蒸发的蒸汽(二次蒸汽)用作为二效蒸发器的加热热源，以此类推。

冷凝流程：最后一效的蒸汽进入冷凝器，用冷却水冷凝成冷凝水。来自各效蒸发器和冷凝器的冷凝水收集至冷凝水罐，用泵输送至预热器作为进料的预热热源，充分利用能量。各效的不凝性气体也进入冷凝器，最终由真空泵抽走，维持系统的真空。

预热流程：产品用来自冷凝水和成品的热量预热，回收热量。

现需要对其进行改造，改造后用于葡萄糖液的浓缩，并保持蒸发量不变。该系统由四台降膜蒸发器、预热器、冷凝器、真空系统、泵送系统组成。工艺为顺流，即产品与加热蒸汽依次进入i，ii，iii和iv，各效产品为强制循环。

在深入了解原装置的流程、换热面积等参数后，将新的产品条件、要求的蒸发浓度、蒸发量作了详细的核算，提出了改造方案：

(1)保持原有设备不变；

(2)更换所有的产品泵为食品级泵；

(3)根据葡萄糖的特点，将各效降膜蒸发器之间的产品流程改为单流程；

(4)将各效降膜蒸发器之间、降膜蒸发器与蒸汽锅炉之间、降膜蒸发器与冷凝器之间的原有蒸汽管道拆除；

(5)通过布设蒸汽吸入管将各效降膜蒸发器内的蒸汽加热管道合并，并将蒸汽吸入管连接到机械蒸汽压缩机的入气口；

(6)通过布设蒸汽输送管将机械蒸汽压缩机的出气口与各效降膜蒸发器内的蒸汽加热管道连通；

(7)重新设计控制系统。

改造后的多效降膜蒸发器的节能蒸汽系统如图2所示，各效降膜蒸发器产生的二次蒸汽通过管道输送至蒸汽吸入管中合并，蒸汽吸入管的末端与机械蒸汽压缩机的入气口相连，机械蒸汽压缩机的出气口与蒸汽输送管连接，蒸汽输送管分别与各效降膜蒸发器内部的蒸汽加热壳程连通。

回流管上连通有压缩机密封蒸汽管，机械蒸汽压缩机连接有开车蒸汽补充管，压缩机密封蒸汽管和开车蒸汽补充管连接到外源蒸汽设备。

该多效降膜蒸发器的节能蒸汽系统通过机械蒸汽压缩机对各效降膜蒸发器产生的二次蒸汽进行压缩，使得其温度和压力再次提高，达到降膜蒸发器内部加热壳程所需蒸汽的要求，再被分配到各效降膜蒸发器中作为热源，除了开车过程和很小一部分的机械蒸汽压缩机密封补充外，在正常运行的情况下基本不需要额外的锅炉蒸汽，有利于节约成本，降低能耗，减少对环境的污染。