本發(fā)明涉及廢水及污泥干化回收處理系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種機械蒸汽再壓縮熱泵，更具體地涉及一種通過噴霧蒸發(fā)的機械蒸汽再壓縮熱泵。

背景技術(shù)：

近年來，由于人類對能源的需求越來越大，資源供應(yīng)不時遇到瓶頸，經(jīng)濟社會的發(fā)展因此受到了影響。面對如此情況，節(jié)能成為目前擺脫能源短缺束縛的重要途徑之一。

隨著國家節(jié)能減排政策的出臺和實施，高耗能行業(yè)的發(fā)展受到越來越多的制約，如何降低單位產(chǎn)值的能耗成為企業(yè)生存與發(fā)展的重要轉(zhuǎn)型之路。在很多行業(yè)中，蒸發(fā)工藝是一道不可或缺的重要工序，關(guān)系著整個生產(chǎn)過程的質(zhì)量和效率。但目前采用的做法普遍具有蒸汽量消耗大，能源利用率低的缺點。

現(xiàn)有技術(shù)中的機械蒸汽再壓縮(英文名稱：Mechanical Vapor Recompression，英文縮寫：MVR)，其熱泵技術(shù)立足蒸發(fā)過程中熱回收利用的機理，將傳統(tǒng)工藝最后排放的廢熱蒸汽重新收集，經(jīng)壓縮后使其恢復(fù)到具有蒸發(fā)加熱的能力。由于充分回收利用了二次蒸汽的潛熱，因此相比傳統(tǒng)的蒸發(fā)技術(shù)，大大降低了能耗。同時，該技術(shù)具有巨大的環(huán)保潛力，用于廢水廢液處理時可減少污染物的排放。另外，其系統(tǒng)完全擺脫了對蒸汽鍋爐的依賴，只要有電就能使用，不需要蒸汽、鍋爐、煤和冷卻水，減少了SO₂、CO₂的排放，減少了粉塵和固體廢渣的排放。綜上而言，其節(jié)能和環(huán)保效益均非?？捎^，但是，現(xiàn)有技術(shù)中的機械蒸汽再壓縮熱泵的效率卻受制于壓縮機的效率和蒸發(fā)器的換熱效率。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

(一)要解決的技術(shù)問題

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供了一種機械蒸汽再壓縮熱泵，通過采用噴霧蒸發(fā)的手段改善換熱性能，從而提高機械蒸汽再壓縮熱泵的效率。

(二)技術(shù)方案

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種機械蒸汽再壓縮熱泵，包括蒸汽壓縮機，以及依次連接的料液儲罐、進(jìn)料泵、噴霧裝置、蒸發(fā)器和分離器；

所述噴霧裝置包括高壓水泵和噴嘴陣，所述高壓水泵的入口連接所述進(jìn)料泵，所述高壓水泵的出口連接所述噴嘴陣，所述噴嘴陣包括若干噴嘴；

所述蒸發(fā)器包括殼體和豎直設(shè)置于殼體內(nèi)的若干蒸發(fā)管，所述殼體與蒸發(fā)管之間形成加熱間隙；所述蒸發(fā)管的下端一一對應(yīng)地與所述噴嘴連接，所述蒸發(fā)管的上端連接所述分離器；

所述分離器頂部設(shè)有蒸汽出口，所述蒸汽壓縮機的壓縮蒸汽入口連接所述分離器的蒸汽出口，所述蒸汽壓縮機的壓縮蒸汽出口連接所述加熱間隙。

進(jìn)一步的，前述料液儲罐上設(shè)有進(jìn)料口、出料口和排氣閥，所述出料口連接所述進(jìn)料泵，所述排氣閥用于排放所述料液儲罐內(nèi)的不凝性氣體。

進(jìn)一步的，前述進(jìn)料泵與所述高壓水泵之間還連接有過濾裝置。

進(jìn)一步的，前述分離器還設(shè)有循環(huán)出口，所述蒸發(fā)器還設(shè)有與所述蒸發(fā)管連接的循環(huán)入口，所述循環(huán)出口和循環(huán)入口之間通過循環(huán)泵連接。

進(jìn)一步的，前述分離器的底部還設(shè)有濃溶液出口。

進(jìn)一步的，前述濃溶液出口連接有排料閥。

進(jìn)一步的，前述蒸發(fā)器的殼體下部還設(shè)有與所述加熱間隙連接的 冷凝液出口。

進(jìn)一步的，前述冷凝液出口連接冷凝水罐。

進(jìn)一步的，前述冷凝水罐通過噴水泵連接所述蒸汽壓縮機。

(三)有益效果

本發(fā)明的上述技術(shù)方案具有以下有益效果：

本發(fā)明提供的一種機械蒸汽再壓縮熱泵，包括噴霧裝置，噴霧裝置由高壓泵和噴嘴陣組成，噴嘴陣包括若干噴嘴，溶液在高壓泵內(nèi)提高壓力后進(jìn)入噴嘴中霧化，大大增大了其與蒸發(fā)管的接觸面積，提高其換熱效率，另外，霧化后的霧滴尺寸較小，加快了其蒸發(fā)速度，從而提高機械蒸汽再壓縮熱泵的效率，并且可廣泛應(yīng)用于奶粉、糧食、飲料、化工和制藥、制酒等涉及提取和蒸發(fā)濃縮的行業(yè)，還可以用于處理工業(yè)廢水及市政廢水。

附圖說明

圖1為本發(fā)明機械蒸汽再壓縮熱泵的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明中噴霧裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

其中，1：料液儲罐；2：噴霧裝置；3：蒸發(fā)器；4：分離器；5：蒸汽壓縮機；6：高壓水泵；7：噴嘴；8：蒸發(fā)管；9：加熱間隙；10：過濾裝置；11：循環(huán)泵；12：冷凝水罐；13：噴水泵；14：排料閥；15：進(jìn)料泵。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明的實施方式作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實施例用于說明本發(fā)明，但不能用來限制本發(fā)明的范圍。

在本發(fā)明的描述中，需要說明的是，除非另有說明，“多個”的含義是兩個或兩個以上；術(shù)語“上”、“下”、“左”、“右”、“內(nèi)”、“外”、“前端”、“后端”、“頭部”、“尾部”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的 方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。此外，術(shù)語“第一”、“第二”、“第三”等僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。

在本發(fā)明的描述中，還需要說明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連。對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可視具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。

如圖1所示，本實施例提供的一種機械蒸汽再壓縮熱泵，包括蒸汽壓縮機5，以及依次連接的料液儲罐1、進(jìn)料泵15、噴霧裝置2、蒸發(fā)器3和分離器4。

如圖2所示，噴霧裝置2包括高壓水泵6和噴嘴7陣，高壓水泵6的入口連接進(jìn)料泵15，高壓水泵6的出口連接噴嘴7陣，噴嘴7陣包括若干噴嘴7。進(jìn)料泵15與高壓水泵6之間還連接有過濾裝置10，在其中除去稀溶液中含有的固體顆粒，以避免其堵塞噴嘴7。高壓水泵6用于將溶液的壓力提高，通過噴嘴7霧化后噴入蒸發(fā)器3，霧化后的溶液噴入蒸發(fā)管8內(nèi)，大大增強了蒸發(fā)器3的換熱效率。

蒸發(fā)器3是管殼式結(jié)構(gòu)，蒸發(fā)器3包括殼體和豎直設(shè)置于殼體內(nèi)的若干蒸發(fā)管8，殼體與蒸發(fā)管8之間形成加熱間隙9；霧化后的溶液在蒸發(fā)管8內(nèi)蒸發(fā)，經(jīng)加壓加溫、做為熱源的水蒸汽在加熱間隙9流動。蒸發(fā)管8的下端一一對應(yīng)地與噴嘴7連接，蒸發(fā)管8的上端連接分離器4。蒸發(fā)器3的殼體下部還設(shè)有與加熱間隙9連接的冷凝液出口。冷凝液出口連接冷凝水罐12。冷凝水罐12通過噴水泵13連接蒸汽壓縮機5，降低蒸汽壓縮機5的過熱度。

分離器4頂部設(shè)有蒸汽出口，蒸汽壓縮機5的壓縮蒸汽入口連接分離器4的蒸汽出口，蒸汽壓縮機5的壓縮蒸汽出口連接加熱間隙9。蒸汽壓縮機5用來提高水蒸汽的壓力和溫度，并通過向其噴入的冷凝 水降低壓縮過程中的過熱度，并對從外界噴入水蒸汽進(jìn)行密封，防止系統(tǒng)負(fù)壓運行時空氣進(jìn)入。

分離器4還設(shè)有循環(huán)出口，蒸發(fā)器3還設(shè)有與蒸發(fā)管8連接的循環(huán)入口，循環(huán)出口和循環(huán)入口之間通過循環(huán)泵11連接。分離器4的底部還設(shè)有濃溶液出口，濃溶液出口連接有排料閥14。

料液儲罐1上設(shè)有進(jìn)料口、出料口和排氣閥，出料口連接進(jìn)料泵15，排氣閥用于排放料液儲罐1內(nèi)的不凝性氣體。其中，排料閥14在系統(tǒng)運行時處于關(guān)閉狀態(tài)，當(dāng)溶液在系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)蒸發(fā)，達(dá)到預(yù)定的濃度后，打開排料閥14排料；出料口在蒸發(fā)過程中保持打開狀態(tài)，為系統(tǒng)連續(xù)進(jìn)料。本實施例的工作原理為：料液儲罐1中裝有需要蒸發(fā)濃縮的稀溶液，進(jìn)料泵15將其泵入過濾裝置10，經(jīng)過過濾裝置10的稀溶液進(jìn)入噴霧裝置2并被其霧化之后噴入蒸發(fā)管8內(nèi)，被加熱間隙9內(nèi)的高溫高壓蒸汽加熱后迅速蒸發(fā)，蒸發(fā)之后的蒸汽與尚未蒸發(fā)完畢的溶液一起進(jìn)入分離器4；在分離器4內(nèi)蒸汽與溶液分離，蒸汽進(jìn)入蒸汽壓縮機5進(jìn)一步提高溫度和壓力，并進(jìn)入蒸發(fā)器3的加熱間隙9做為熱源加熱新進(jìn)入蒸發(fā)管8的稀溶液，釋放蒸發(fā)潛熱之后以冷凝水的形式排出系統(tǒng)，該冷凝水流入冷凝水罐12，并通過噴水泵13噴入蒸汽壓縮機5，用來降低蒸發(fā)過程中的過熱度，新進(jìn)入蒸發(fā)管8的稀溶液包括上一次蒸發(fā)中尚未蒸發(fā)完畢的溶液和從料液儲罐1進(jìn)入的溶液。當(dāng)溶液的濃度沒有達(dá)到要求時，將通過循環(huán)泵11反復(fù)進(jìn)入蒸發(fā)器3蒸發(fā)濃縮，直到其濃度達(dá)到要求后通過排料閥14排出。在蒸發(fā)過程中，進(jìn)料泵15將料液罐1中的稀溶液不斷泵入系統(tǒng)，與從分離器4流出的容易一起進(jìn)入蒸發(fā)器3蒸發(fā)。

本發(fā)明的實施例是為了示例和描述起見而給出的，而并不是無遺漏的或者將本發(fā)明限于所公開的形式。很多修改和變化對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言是顯而易見的。選擇和描述實施例是為了更好說明本發(fā)明的原理和實際應(yīng)用，并且使本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能夠理解本發(fā)明從而設(shè)計適于特定用途的帶有各種修改的各種實施例。