本实用新型涉及一种机械蒸汽再压缩(MVR)系统，属于蒸发行业节能技术。
背景技术：
机械蒸汽再压缩(MVR)系统可以循环利用二次蒸汽，只需注入少量能量就可维持系统运行，因此具有节能效果显著、占地面积小的优点。
经检索可知相关专利有：公开号为CN 103908788A的实用新型专利“一种MVR热泵蒸发系统”、公告号为CN 202777833U的实用新型专利“一种机械蒸汽再压缩蒸发装置”、公开号为CN 103908789A的实用新型专利“一种采用蓄能水箱加速启动的MVR热泵蒸发系统”、公告号为CN 203208704U的实用新型专利“单效降膜MVR蒸发系统”、公开号为CN 104958917A的实用新型专利“空气介质预热启动MVR蒸发系统”、公告号为CN 203355311U的实用新型专利“一种改进的MVR蒸发器”、公告号为CN 203540084U的实用新型专利“一种MVR浓缩器”、公开号为CN 104162283A的实用新型专利“一种双效罗茨式MVR降膜蒸发系统”、公告号为CN 104922921A的实用新型专利“一种自循环MVR热泵蒸发系统”。
申请人认为上述专利技术普遍存在预热效率低、时间长，且系统构成复杂的不足之处。
技术实现要素：
本实用新型所要解决的技术问题是，克服现有技术的缺点，提供一种预热快、效率高、能耗低，且结构简捷的MVR蒸发系统。
为了解决以上技术问题，本实用新型提供一种MVR蒸发系统,包括蒸汽压缩机以及旋风分离器和管壳换热器；其特征在于：所述蒸汽压缩机的出口通过设有第一阀门的第一管路接至所述换热器底部的管程进口，同时通过设有第二阀门的第二管路接至所述换热器底部的壳程进口；所述换热器的壳程接设有第四阀门的排气支路,所述换热器上部的管程出口接至旋风分离器分离进口；所述旋风分离器的上部分离出口和下部分离出口分别接至蒸汽压缩机的入口和换热器下方的管程进口；所述压缩机的入口接设有第三阀门的补水支路；所述压缩机的出口装有第一温度传感器，所述换热器底部装有第二温度传感器；所述换热器管程加入待浓缩料液开机后：
当所述第二温度传感器的探测温度低于待浓缩料液蒸发温度时，所述第二阀门关闭，第一阀门开启，构成压缩气体经所述换热器管程和旋风分离器的自升温循环回路，对料液进行预热；通过调节第六阀门的开度，可用来控制蒸汽压缩机进口压力，此压力以压差变送器表征，从而间接控制预热时间。预热过程中，压差变送器测得的压差越大，蒸汽压缩机温升越快，单位时间耗能越多，预热时间越短，此阀在蒸发过程中应保持全开；
当所述第二温度传感器的探测温度达到待浓缩料液蒸发温度时，所述第二阀门打开、而第一阀门关闭，构成压缩气体经所述换热器壳程与管程料液换热以维持料液蒸发的回路；
当所述第一温度传感器的探测温度达到设定值时，所述第三阀门打开，开启维持系统正常运行的补水管路,构成补水转化为水蒸汽后与系统内气体介质混合的介质通过第二管路、热换器壳程将热量传递至管程料液的加热循环。
本实用新型进一步限定的技术方案为：还包括设置在第三阀门进水口的第一止回阀。还包括设置在第一管路第一阀门进水口前的第二止回阀。还包括设置在蒸汽压缩机上的压差变送器。
进一步的，还包括设置在旋风分离器上的压力变送器。还包括设置在旋风分离器上部进口的第五阀门和出口处的第六阀门。所述第一、第二、第三以及第五阀门为气动阀门；所述第四、第六阀门为手动阀门。
本申请还提供了该MVR蒸发系统的预热方法，其特征在于包括以下步骤：1)启动蒸发系统，开启第一阀门，当所述第二温度传感器的探测温度低于待浓缩料液蒸发温度时，蒸汽压缩机开始对换热器管程内料液进行搅拌预热；压缩气体经所述蒸汽压缩机、换热器管程和旋风分离器回路进行自升温循环；
2)当所述第一温度传感器的探测温度达到设定值140°时，所述第三阀门开启，通过补水管路L03对蒸汽压缩机进行补水降温,以保障蒸汽压缩机运行安全；
3)当所述第二温度传感器的探测温度达到待浓缩料液蒸发温度90°时，所述第二阀门打开且第一阀门关闭，系统内介质经蒸汽压缩机做功加热后通过壳程和换热器管程之间热交换来维持管程内的待浓缩料液蒸发；
4)当待浓缩料液浓度到达预定浓缩浓度后，所述浓缩料液经换热器管程的底部排液口排出。
进一步的，在步骤1)中，当压力变送器检测到旋风分离器内压力降至设定值70kPa(a)时，第五阀门受控打开，给系统补充空气；当压力升至设定值以上时则第五阀门自动关闭。
进一步的，在步骤2)中，第二温度传感器的探测温度达到待浓缩料液蒸发温度90°及以上时，待浓缩料液蒸发的气体和水蒸气混合介质由管程上部出口进入分离器，介质在分离器的分离作用下，其中夹杂的少量液滴经分离器底部出口回到管程；水蒸气由分离器顶部出口进入蒸汽压缩机，再通过蒸汽压缩机进入换热器壳程，通过壳程和管程之间换热后,水蒸汽降温变成冷凝水,由管路E排出,不冷凝气体通过排气支路排出。
本实用新型的有益效果是：本实用新型利用压缩机做功产生高温气体直接搅拌加热换热器管程中待浓缩料液的同时，还设置补水管路，避免了压缩机温度过高，保证其长期稳定工作。由于将热量直接传递给料液的同时还搅动料液，因此使料液受热均匀传热后气体通过分离器重新回到蒸汽压缩机进口。本实用新型独特的预热方式可以保证压缩机持续正常运转，无需辅助电加热器等其它外部能量源，且直接传热预热时间短、效率高。本实用新型扩展了蒸汽压缩机在系统中的功能，实现了其对料液的预热。通过合理设置直接加热管路、换热管路、排不凝气体管路及补水管路等，蒸汽压缩机不仅在蒸发工况可用来对二次蒸汽加压升温，维持系统正常运行，而且在蒸发工况前用来把料液加热至蒸发温度，摒弃了通用MVR系统流程中的辅助电加热器、蓄能水箱、外界蒸汽等设备，简化了系统结构，提升了系统独立运行能力，同时利用此直接加热的方式，大大缩短了预热时间，提高了预热效率，推动了MVR技术的进步。
附图说明
图1为本实用新型的系统结构示意图。
其中：1.蒸汽压缩机；2.压差变送器；3.第一温度变送器；4.第二气动阀门；5.第二止回阀；6.第三气动阀门；7.第二温度变送器；8.第一手动阀门；9.换热器；10.压力变送器；11.第四气动阀门；12.分离器；13.第二手动阀门；14.第一气动阀门；15.第一止回阀；A.补水口；B.排不凝气体口；C.排浓缩液口；D.料液进口；L01.直接加热管路；L02.换热管路；L03.补水管路；L04.排不凝气体管路；箭头表示介质的流动方向。
具体实施方式
实施例1
本实施例提供的一种MVR蒸发系统，如图1所示：包括蒸汽压缩机1、与蒸汽压缩机1连接的分离器12和换热器9；所述换热器9包括管程和壳程；所述蒸汽压缩机1的出口通过第一管路L01和第二管路L02分别连接至换热器9的管程下方的进口和壳程下方的进口；所述换热器9的管程出口通过管路连接至分离器12下方的进口；所述分离器12上部出口通过管道连接至蒸汽压缩机1的入口。
本实施例还包括安装在蒸汽压缩机1入口处用于补水的第三管路L03；所述第三管路L03上安装有第一止回阀15和第三气动阀门14。还包括设置在换热器9壳程下方出口处用于排不凝气体的排气管路L04和冷凝水排出管路E；所述排气管路L04上安装有第四手动阀门8。还包括设置在第二管路L02上的第二气动阀门4以及设置在第一管路L01上的第二止回阀5和第一气动阀门6。还包括设置在分离器12和蒸汽压缩机1之间管路上的第六手动阀门13。还包括设置在分离器12上部进口的第五气动阀门11。还包括安装在蒸汽压缩机1上的压差变送器2和设置在蒸汽压缩机1出口处的第一温度变送器3。还包括安装在换热器管程处的第二温度变送器7和设置在热换器下方的料液进口D和排浓缩液口C。所述分离器12上安装有压力变送器10。
本申请还提供了该MVR蒸发系统的预热方法，包括以下步骤：
1)启动蒸发系统，关闭第二气动阀门4同时打开第一气动阀6，开启蒸汽压缩机1，开始对料液进行预热；当压力变送器10检测到分离器12内压力降至设定值70kPa(a)时，第五气动阀门11受控打开，给系统补充空气；当压力升至设定值以上时则第五气动阀门11自动关闭；
2)调节第六手动阀门13开度，使得压差变送器2测得的蒸汽压缩机进出口压差约为40kPa。当所述第二温度传感器的探测温度低于待浓缩料液蒸发温度时，系统内介质经压缩机做功被加热后，经直接加热管路进入换热器管程，把热量传递给料液，系统内空气介质经蒸汽压缩机做功加热后，经第一管路L01进入换热器管程，把热量传递给管程内的料液且搅动料液，使料液受热均匀；降温后的气体和水蒸气混合介质由管程上部出口进入分离器12，混合介质在分离器的分离作用下，其所夹杂液滴经分离器底部出口回到管程；空气和水蒸气由分离器顶部出口进入蒸汽压缩机，如此循环；
3)当所述第二温度传感器的探测温度达到待浓缩料液蒸发温度90°时，第一气动阀6自动关闭，第二气动阀4自动开启，系统内介质经蒸汽压缩机做功加热后进入换热器壳程，通过管、壳程换热给料液提供能量维持料液蒸发浓缩；在蒸发过程中，换热器壳程水蒸汽由于换热变成冷凝水从壳程底部出口E排出，换热器壳程中的不凝气体由排不凝气体管路即第四管路L04的排不凝液气体口B排入大气；
4)在整个过程中，当第一温度变送器3测得蒸汽压缩机出口温度达到设定限值140°时，表明蒸汽压缩机出口温度过高，第一气动阀门14自动打开，在补水管路即第三管路L03的补水口A引入外界冷凝水，给系统补水降温，保障蒸汽压缩机运行安全，冷凝水被加热变成水蒸汽，与系统内空气形成混合气，作为携带热量的媒介，再次对料液进行预热；随着料液温度的升高，第二温度变送器7检测到管程内温度达到蒸发温度时，继续蒸发浓缩。
5)当待浓缩料液浓度到达预定浓缩浓度后，所述浓缩料液经换热器管程的底部排液口C排出。
本实用新型设置在直接加热管路L01上的第二止回阀用来防止料液管路中倒流，第一气动阀6在加热料液时自动打开，被蒸汽压缩机加热过的气体介质通过直接加热管路进入换热器管程，不仅直接把热量传递给料液，同时搅动料液，使料液受热均匀，此阀在加热过程结束后自动关闭。换热管路L02上设置的第二气动阀门4用来实现从加热工况到蒸发工况的转换，其在加热工况关闭，进入蒸发工况时自动打开。排不凝气体管路L04始终保持与大气连通，主要用于蒸发工况中排出换热器壳程的不凝气体，其管路上设置第一手动阀门8，用来调节连通口大小,控制蒸汽压缩机出口压力。
本实施例在步骤2)中，当压力变送器检测到旋风分离器内压力降至设定值70kPa(a)时，第五阀门受控打开，给系统补充空气；当压力升至设定值以上时则第五阀门自动关闭。
本实施例在步骤3)中，第二温度传感器的探测温度达到待浓缩料液蒸发温度90°及以上时，待浓缩料液蒸发的气体和水蒸气混合介质由管程上部出口进入分离器，混合介质在分离器的分离作用下，其中夹杂的少量液滴经分离器底部出口回到管程；水蒸气由分离器顶部出口进入蒸汽压缩机，再通过蒸汽压缩机进入换热器壳程，通过壳程和管程之间换热之后的不冷凝气体通过排气支路排出，冷凝水由管路E排出。
除上述实施例外，本实用新型还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本实用新型要求的保护范围。