一种大幅度调整蒸发产量范围的MVR系统的制作方法

本实用新型涉及mvr装置技术领域，是一种通过单效蒸发与多效蒸发相互转换，实现大幅度调整产量范围的mvr系统。

背景技术：

mvr蒸发技术已有百年的历史，广泛应用于各个行业。与传统的使用蒸汽为能源进行蒸发的装置对比来说，mvr蒸发装置能够节省70％以上的能源，更加节能环保。目前mvr压缩机从其压缩形式上主要分为容积式压缩机、离心压缩机、高速离心压缩机，其中高速离心压缩机以其效率高、温升大、体积小、噪音底等诸多优势获得广泛的应用。

高速离心压缩机流量范围一般为设计流量的65％～105％，压缩机的设计流量通常都是满足流量上限为基础，若在生产过程中出现流量低于这个操作范围下限的工况就会出现喘振等现象，影响其正常工作，这就很难满足一些产能变化较大且需要长期连续生产的企业的要求，对此个别企业采用了多台压缩机并联使用的方案，这往往造成投资成本及管理成本的大幅度增加。

cn108245912a多效蒸发和mvr系统相互切换的方法：该发明提出的是当蒸汽压缩机发生故障时用生蒸汽的多效蒸发来替代mvr的方法，是一种使用生蒸汽的多效蒸发装置与mvr装置相互切换的方法，该方法采用使用蒸汽蒸发的方式，不利于节能方面要求，不能解决mvr蒸发产量的变化幅度超过压缩机工作范围时所带来的问题。

cn104667550a一种mvr连续蒸发系统：该发明提出的是一种稳定控制mvr装置的温度、压力、流量、液位的方法，是一种通过检测仪表、控制阀门来稳定控制mvr装置的方法，该方法同样不能解决mvr蒸发产量的变化幅度超过压缩机工作范围时所带来的各种问题。

cn103775353a一种能够实现系列化发展的单级高速离心压缩机及方法；该发明通过离心压缩机转速、离心压缩机的可调进口导叶安装角和可调径向叶片扩压器安装角三者联调，用单台离心压缩机实现不同的压比，最终实现离心压缩机在一定的工况范围内具有较高的效率。但该方法通过改变离心压缩机以实现对不同工况的适用，必然存在适用的调整范围有限的问题。

总之，现有技术中，对于一些产能变化较大且需要长期连续生产的企业而言，如何在无需大幅改变装置设备的前提下，更好的设置生产工艺，以调整产量范围并适应在生产过程中出现各种工况，是亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

对现有技术中以蒸汽压缩机(高速离心压缩机)为核心的mvr装置，本实用新型主要是针对高速离心压缩机稳定流量范围为65％～105％的特性，提出的通过切换蒸汽的单效与多效的操作方式来调整装置产量范围的系统。

本实用新型所述大幅度调整蒸发产量范围的mvr系统，其主要包括由设置在料液入口端的预热器，以及至少2个单效蒸发器串联而成的用于浓缩料液的蒸发器、和多个分别与每个单效蒸发器配合使用的汽液分离器，以及为该系统提供蒸汽压缩升温、循环的蒸汽压缩机，所述每个单效蒸发器分别设置有蒸汽入口；所述每个汽液分离器设置有蒸汽出口，蒸汽压缩机具有蒸汽入口和蒸汽出口；在此基础上增设管路和切换阀，具体如下：在第一个汽液分离器和第二个单效蒸发器之间的蒸汽输送管路上设置切换阀i；以及，在第一个汽液分离器的蒸汽出口和切换阀i之间的管路上增设分支管路ii，该分支管路ii另一端与蒸汽压缩机的蒸汽入口的管路相连通，所述分支管路ii上设置切换阀ii；以及，在第二个单效蒸发器蒸汽入口和切换阀i之间的管路上增设分支管路iii，该分支管路iii另一端与蒸汽压缩机蒸汽出口的管路相连通，所述分支管路iii上设置切换阀iii。

对于上文所述的技术方案，具体的，通过上述切换阀i、切换阀ii和切换阀iii及相应的管路i、管路ii和管路iii的设置，能够实现单效蒸发与多效蒸发的相互转换，从而实现调整mvr装置蒸发产量范围的目的，是本系统的核心，其中：

当切换阀i打开，切换阀ii、切换阀iii关闭时，第一、第二个单效蒸发器为串联模式，第一个单效蒸发器的蒸汽入口与蒸汽压缩机蒸汽出口相连通，第二个汽液分离器的蒸汽出口与蒸汽压缩机蒸汽入口相连通；当切换阀i关闭，切换阀ii、切换阀iii打开时，第一、第二个单效蒸发器之间为并联模式，第一、第二个汽液分离器的蒸汽出口分别与蒸汽压缩机蒸汽入口相连通，第一、第二个单效蒸发器的蒸汽入口分别与蒸汽压缩机蒸汽出口相连通。(1)所述的多效蒸发是指至少含有两个单效蒸发器的串联，即第一、第二个单效蒸发器为串联模式，蒸汽压缩机蒸汽出口与第一个单效蒸发器的蒸汽入口相连通，蒸汽压缩机蒸汽入口与第二个单效蒸发器的蒸汽出口相连通，即多效串联模式；此外，还可以包括第三个单效蒸发器或更多。(2)所述的单效蒸发是指第一、第二个单效蒸发器之间是并联模式，第一、第二个汽液分离器的蒸汽出口分别与蒸汽压缩机蒸汽入口相连通，第一、第二个单效蒸发器的蒸汽入口分别与蒸汽压缩机蒸汽出口相连通，此外，还可以包括第三个单效蒸发器或更多。

进一步优选的情况下，所述蒸汽压缩机为高速离心压缩机。

本申请实施例中所述蒸发器为降膜蒸发器；实际上，所有mvr的蒸发器形式均适用于本实用新型。

进一步的，本申请实施例中所述的多效蒸发器为较为常用的双效蒸发器(二效蒸发器，单效蒸发器的数量为2个)，所述的二效蒸发器中：

(1)在第一个汽液分离器(即前文所述的第一个汽液分离器)的顶部蒸汽出口和二效蒸发器(即前文所述的第二个蒸发器)的顶部蒸汽入口之间的管路上设置切换阀i；

(2)在第一个汽液分离器的顶部蒸汽出口和切换阀i之间的管路上增设分支管路ii，该分支管路ii另一端与蒸汽压缩机的蒸汽入口的管路相连通，所述分支管路ii上设置切换阀ii；

(3)在二效蒸发器蒸汽入口和切换阀i之间的管路上增设分支管路iii，该分支管路iii另一端与蒸汽压缩机蒸汽出口的管路相连通，所述分支管路iii上设置切换阀iii。

本实用新型所述的大幅度调整mvr装置蒸发产量范围的系统，其工艺方法具体如下：利用上文所述的mvr系统通过控制切换阀i、切换阀ii、切换阀iii的启闭，实现单效蒸发与多效蒸发的相互转换，从而实现调整mvr装置产量的目的；

优选的，当所述的多效蒸发器为由2个单效蒸发器串联而成的双效蒸发器时，控制切换阀i、切换阀ii、切换阀iii的启闭方式如下：

当切换阀i9打开，切换阀ii10、切换阀iii11关闭时，实现多效蒸发，即多效串联模式；

当切换阀i9关闭，切换阀ii10、切换阀iii11打开时，实现单效蒸发，即蒸汽并联的单效模式。

进一步的，所述的单效蒸发的蒸汽循环过程如下：经过蒸汽压缩机加压升温的一次蒸汽同时分别进入每个单效蒸发器，分别从每个单效蒸发器料液中蒸出不同量的二次蒸汽同时，一次蒸汽则冷凝成水；所述二次蒸汽分别经过与各单效蒸发器配合使用的汽液分离器提纯分离后蒸出三次蒸汽，二次蒸汽则冷凝成水；所述三次蒸汽分别由汽液分离器蒸汽出口输出、合并后，再次进入蒸汽压缩机，三次蒸汽在蒸汽压缩机内经过加压升温后再分别进入每个单效蒸发器，完成蒸发循环。

进一步的，所述的多效蒸发的蒸汽循环方式包括的过程有：从第二个单效蒸发器内的料液蒸发出的蒸汽经第二个汽液分离器分离后，出来的蒸汽进入蒸气压缩机，蒸汽在蒸汽压缩机内进行压缩升温后输出，返回到第一个单效蒸发器(如前文所述的第一个蒸发器)作为加热蒸汽，如此提供了蒸汽的循环。

进一步的，该系统还设置有真空泵，用以维持整个系统的真空度，以达到系统稳定的蒸发状态。该系统还设置有循环泵，用以实现系统中料液的输送。

本实用新型有益效果为，通过单效蒸发与多效蒸发相互转换调整mvr装置产量的方法，使蒸汽压缩机能在较低的负荷下稳定的工作，具体的实施例中给出了50％产能工况下的实施方案，由此证明，本实用新型所述的mvr系统能够有效的实现在产能下降的工况下，仍可以稳定运行的技术效果。

附图说明

图1.现有技术中的mvr二效蒸发装置；

图2.实施例2所述的mvr二效蒸发装置；即切换阀i9打开，切换阀ii10、切换阀iii11关闭时时的示意图；

图3.实施例2所述的mvr二效蒸发装置；即切换阀i9关闭，切换阀ii10、切换阀iii11打开时的示意图；

图4.现有技术中的mvr三效蒸发装置；

图5.实施例3所述的mvr三效蒸发装置；即切换阀i9打开，切换阀ii10、切换阀iii11关闭时时的示意图；

图6.实施例3所述的mvr三效蒸发装置；即切换阀i9关闭，切换阀ii10、切换阀iii11打开时的示意图；

其中：1预热器，2一效蒸发器，21一效蒸发器底部出口，22一效蒸发器的顶部料液入口，23一效蒸发器顶部的蒸汽入口，24一效蒸发器的冷凝水出水口，3一效汽液分离器，31一效分离器底部出口，32一效汽液分离器顶部出口；4一效循环泵，5二效蒸发器，51二效蒸发器底部出口，52二效蒸发器的顶部料液入口，53二效蒸发器的顶部蒸汽入口，54二效蒸发器的冷凝水出水口，6二效汽液分离器，61二效分离器底部出口，62二效汽液分离器顶部出口；7二效循环泵，8蒸汽压缩机，9切换阀i、10切换阀ii、11切换阀iii；12三效蒸发器；121三效蒸发器底部料液入口，122三效蒸发器的顶部蒸汽入口，123三效蒸发器的冷凝水出水口，13三效汽液分离器，131三效汽液分离器的底部料液出口，132三效汽液分离器顶部蒸汽出口，14三效循环泵。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型的具体实施方式进行详细地描述，但应当理解本实用新型的保护范围并不受具体实施方式的限制。

在本文中，为了描述的方便，使用了空间相对术语，诸如“下面”、“下方”、“下”、“上面”、“上方”、“上”等，来描述一个元件或特征与另一元件或特征在附图中的关系。应理解的是，空间相对术语旨在包含除了在图中所绘的方向之外物件在使用或操作中的不同方向。

在本文中，术语“第一”、“第二”等是用以区别两个不同的元件或部位，并不是用以限定特定的位置或相对关系。换言之，在一些实施例中，术语“第一”、“第二”等也可以彼此互换。

mvr蒸发装置受压缩机操作范围限制，一般以单效和双效较为常用，三效及以上的mvr蒸发装置不常用；但本领域技术人员可以依据具体实施方式的实施过程，在本实用新型所述方法的基础上衍生，以根据具体的实施过程进行适应性调整，从而适用于其他类似的多效蒸发系统。

本实用新型所述的多效蒸发是将前效的二次蒸汽作为下一效加热蒸汽的串联蒸发操作。在多效蒸发中，各效的操作压力、相应的加热蒸汽温度与溶液沸点依次降低。本实施例中使用的所述蒸汽压缩机为高速离心压缩机、蒸发器为多效降膜蒸发器。该系统还设置有常规的真空泵，用以维持整个系统的真空度，以达到系统稳定的蒸发状态。

实施例1

现有技术中的mvr蒸发装置包含预热器(即热交换器，能对进料进行预热)、多效蒸发系统、汽液分离器(即蒸汽/液体分离器，分离器起到液体与气体的分离作用)、压缩机等核心设备及其它一些附属设备，本实用新型以现有技术中设计的蒸发能力为20t/h、采用降膜式蒸发器的二效mvr蒸发装置为例，如图1，说明通过调整多效蒸发系统与压缩机的连接关系来调整mvr装置总体产量的方法。

双效操作模式描述如下：

(1)原料浓缩过程：稀料液经过预热器1预热升温后从一效蒸发器2的顶部料液入口22进入一效蒸发器2内(多效蒸发器加入原料的方式可以为顺流加料、逆流加料和平流加料)，所述稀料液在一效蒸发器2内受热沸腾后，再通过与一效蒸发器2配套使用的一效汽液分离器3实现汽液分离，获得一次浓缩的料液，该一次浓缩的料液从一效分离器3的底部料液出口31输出，与从一效蒸发器底部出口21输送出的料液进行混合后，一并通过管路及设置在管路上的一效循环泵4的作用，一部分一次浓缩料液输送至一效蒸发器2的顶部料液入口22回到一效蒸发器2内进行循环，另一部分达到设定浓度的一次浓缩料液与从二效分离器底部出口61输出的料液混合后，通过管路输送至二效蒸发器5的顶部料液入口52；从顶部进入二效蒸发器5内的一次浓缩料液被进一步加热至沸腾，并通过与一效蒸发器2配合使用的二效汽液分离器6实现汽液分离器，蒸出另一部分水分，获得二次浓缩料液由二效汽液分离器6底部的二效汽液分离器底部出口61输出，与从二效蒸发器底部出口51输送出的料液进行混合后，一并通过管路输送，其中，一部分二次浓缩料液通过管路和设置在管路上二效循环泵7的作用，输送至二效蒸发器5的顶部料液入口52进入二效蒸发器5的内部而进行循环，另一部分二次浓缩料液在达到设定的料液浓度后，由二效蒸发器5外置管路的浓缩液出口离开本系统并收集为最终的浓缩液产品；也就是说，所述的一效蒸发器2和二效蒸发器5分别设置有料液循环管路，所述料液循环管路的两端分别与一效蒸发器2(或二效蒸发器5)的底部和顶部连通，所述料液循环管路上分别设置有将料液由下至上输送的循环泵。

(2)水分蒸发过程：经过蒸汽压缩机8加压升温的一次蒸汽由一效蒸发器顶部的蒸汽入口23进入一效蒸发器2，从一效蒸发器2内稀料液中蒸出大致相同量的二次蒸汽，而一次蒸汽则冷凝成水；二次蒸汽经过一效汽液分离器3提纯分离后从一效汽液分离器3的顶部出口32输送至二效蒸发器5的顶部蒸汽入口53；继续从二效蒸发器5中的一次浓缩料液中蒸出大致相同量的另一部分水分，成为三次蒸汽，而二次蒸汽则冷凝成水，此冷凝水由二效蒸发器5的冷凝水出水口54输出，汇同一效蒸发器2生成且由一效蒸发器2的冷凝水出水口24输出的冷凝水一起输送至预热器1(可以充分利用其余热)给稀料液进行预热；所述三次蒸汽经过二效汽液分离器6提纯分离后从二效汽液分离器6的顶部出口62输出，再次进入蒸汽压缩机8加压升温后由一效蒸发器顶部的蒸汽入口23进入一效蒸发器2，完成蒸发循环。可以看出，进入蒸汽压缩机8加压升温的蒸汽量与一效蒸发器2及二效蒸发器5中蒸出水量大致相同，装置蒸出水的总量为一效蒸发器2与二效蒸发器5中蒸出水量之和，大致是蒸汽压缩机8能力的2倍。

实施例2

依上所述，设计蒸发能力为20t/h的mvr装置，其高速蒸汽压缩机的理论设计流量是10t/h；如果要求该蒸发装置的连续蒸发量为10t/h，即为设计能力的50％，在不调整装置现有状态的情况下就要求进入蒸汽压缩机8的蒸汽流量也为设计量的50％，这就超出了前述高速离心压缩机8的65％～105％的正常工作范围，是很难做到的。

为了解决现有技术中的上述问题；本申请在实施例1的基础上增设了切换阀i9、切换阀ii10、切换阀iii11，见图2，即切换阀的设置位置分别如下：

(1)在一效汽液分离器3的顶部蒸汽出口32和二效蒸发器5的顶部蒸汽入口53之间的管路上设置切换阀i9；

(2)在一效汽液分离器3的顶部蒸汽出口32和切换阀i9之间的管路上增设分支管路ii，该分支管路ii另一端与蒸汽压缩机8的蒸汽入口的管路相连通，所述分支管路ii上设置切换阀ii10；

(3)在二效蒸发器5蒸汽入口53和切换阀i9之间的管路上增设分支管路iii，该分支管路iii另一端与蒸汽压缩机8蒸汽出口的管路相连通，所述分支管路iii上设置切换阀iii11。

通过上述切换阀i9、切换阀ii10和切换阀iii11及相应管路的设置，实现了单效蒸发与多效蒸发的相互转换，从而实现调整mvr装置产量的目的。

图2中，当切换阀i9打开，切换阀ii10、切换阀iii11关闭时，即多效蒸发(二效蒸发)，与实施例1描述的现有技术中的二效操作模式完全相同。

图3中，当切换阀i9关闭，切换阀ii10、切换阀iii11打开时，实现单效蒸发，即切换成蒸汽并联的单效模式，单效操作模式描述如下：

(1)原料浓缩过程：与实施例1的步骤(1)所述的过程一致。

(2)水分蒸发过程：经过蒸汽压缩机8加压升温的一次蒸汽同时分别进入一效蒸发器2(由顶部蒸汽入口23进入)及二效蒸发器5(由顶部蒸汽入口53进入)，分别从料液中蒸出不同量的二次蒸汽，而一次蒸汽则冷凝成水；所述二次蒸汽分别经过一效汽液分离器3及二效汽液分离器6提纯分离后，分别由汽液分离器3的顶部出口32和汽液分离器6的顶部出口62输出、合并到一起，再次进入蒸汽压缩机8加压升温后再分别进入一效蒸发器2(由顶部蒸汽入口23进入)及二效蒸发器5(由顶部蒸汽入口53进入)，完成蒸发循环。装置蒸出水的总量为一效蒸发器2与二效蒸发器5中蒸出水量之和，同进入蒸汽压缩机8加压升温的蒸汽量相同。

此工况下，前面描述的设计蒸发能力为20t/h的mvr装置在50％产能工况下的总蒸发量为10t/h，进入蒸汽压缩机8的流量与之相同，在该高速蒸汽压缩机正常的操作范围65％～105％之内，能够正常工作。

实施例3

设计mvr装置，现有的三效流程如图4所示，相当于在与一效、二效串联的实施例1的基础上，增设了三效蒸发器，三效汽液分离器13与三效蒸发器12相连，即：三效蒸发器的顶部蒸汽入口122与蒸气压缩机8的蒸汽出口相连；三效汽液分离器顶部蒸汽出口132与蒸气压缩机8的蒸汽入口相连；三效蒸发器底部料液入口121的料液来自于二效蒸发器底部出口循环的料液，该料液由三效循环泵14输送并从管路上设置收集浓缩液的出口。三效分离器底部料液入口131通过循环泵14的输送，将料液送至浓缩液出口一部分被收集，另一部分与来自于二效蒸发器底部出口循环的料液混合后进入三效蒸发器，三效蒸发器的冷凝水出水口123与二效蒸发器的冷凝水出水口54汇集并通过换热器1交换热量后作为冷凝水输出。

增加设置的切换阀i9、切换阀ii10、切换阀iii11位置见图5、6，即切换阀的设置位置分别如下：

(1)在一效汽液分离器3的顶部蒸汽出口32和二效蒸发器5的顶部蒸汽入口53之间的管路上设置切换阀i9；

(2)在一效汽液分离器3的顶部蒸汽出口32和切换阀i9之间的管路上增设分支管路ii，该分支管路ii另一端与蒸汽压缩机8的蒸汽入口的管路相连通，所述分支管路ii上设置切换阀ii10；

(3)在二效蒸发器5蒸汽入口53和切换阀i9之间的管路上增设分支管路iii，该分支管路iii另一端与蒸汽压缩机8蒸汽出口的管路相连通，所述分支管路iii上设置切换阀iii11。

通过上述切换阀i9、切换阀ii10和切换阀iii11及相应管路的设置，实现了单效蒸发与多效蒸发的相互转换，从而实现调整mvr装置产量的目的。

图5中，当切换阀i9打开，切换阀ii10、切换阀iii11关闭时，即与图4描述的操作模式基本相同。

图6中，当切换阀i9关闭，切换阀ii10、切换阀iii11打开时，即切换模式如下：

蒸发过程：经过蒸汽压缩机8加压升温的一次蒸汽同时分别进入一效蒸发器2(由顶部蒸汽入口23进入)及二效蒸发器5(由顶部蒸汽入口53进入)及三效蒸发器12(由顶部蒸汽入口122进入)，分别从料液中蒸出不同量的二次蒸汽，而一次蒸汽则冷凝成水；所述二次蒸汽分别经过一效汽液分离器3、二效汽液分离器6及三效汽液分离器13提纯分离后，分别由一效汽液分离器3的顶部出口32、二效汽液分离器6的顶部出口62以及三效汽液分离器的顶部出口132输出、合并到一起后，一并进入蒸汽压缩机8进行加压升温，之后再分别进入一效蒸发器2(由顶部蒸汽入口23进入)、二效蒸发器5(由顶部蒸汽入口53进入)及三效蒸发器12(由顶部蒸汽入口122进入)，完成蒸发循环。

总之，上述采用的三效流程，是对现有技术中已有应用的流程方式基础上增设管路和切换阀而成；其中，物料是经过三次蒸发浓缩，增加的第三效串联在二效之后，始终使用一次蒸汽，流程上相对独立；该流程蒸汽的切换也仅限一效和二效。

以上所揭露的仅为本实用新型的最佳实施例，不能以此来限定本实用新型的权利范围，本领域技术人员可以实现上述实施例的全部或部分流程，及在该方法基础上的衍生，不限于实施例描述的产量，并依本实用新型权利要求所作的等同变化，仍属于本实用新型所涵盖范围。