一种闪蒸蒸汽再压缩资源化利用装置
技术领域
本发明涉及乏蒸汽及冷凝水余热回收技术领域，特指一种闪蒸蒸汽再压缩资源化利用装置。
背景技术
蒸汽可用于工业生产过程的加热或烘干，在生产过程中的应用有直接混合与间接加热两种方式。对于直接利用蒸汽的方式，如利用蒸汽直接加热热水，蒸汽冷凝后变成热水的一部分，在这种方式下，蒸汽的热量已经得到充分利用。
而对于利用间壁式换热器间接加热工况，换热器一般基本配置有疏水阀，一方面可以有效防止蒸汽还没有冷凝就排放出去，造成大量能量的损失，另一方面可以当冷凝水达到一定量时自动排放，有效防止因冷凝水占据大量空间而影响换热效果。
现有技术中对于蒸馏或干燥工艺的蒸汽，一般利用一次蒸汽通过间壁式换热器进行换热，通过冷凝放热，实现了把物料中的水分的蒸发效果，从而完成蒸馏或干燥的工艺过程。在这过程中，虽然实现了物料的干燥，闪蒸蒸汽与冷凝水的部分余热却没有得到回收，使在整个工艺过程中，不仅能源利用率不高，而且还会造成蒸汽的部分损失。
根据不同的加热或干燥工艺，工艺温度有所不同，在正常情况下，当工艺需要的加热温度高于100℃时，间壁式换热器内的蒸汽压力高于大气压力，也就是说，从间壁式换热器经过疏水阀排出的冷凝水是高压冷凝水，相应的温度也高。从疏水阀排出的蒸汽冷凝水经过降压后可以产生大量的闪蒸蒸汽，可以回收二次利用。
若直接把闪蒸蒸汽排出，会造成热量的浪费，浪费了生产成本。压力越高，闪蒸过程中出现在闪蒸蒸汽越多，若冷凝水罐内出现真空情况，则可根据真空度的不同，闪蒸出来的蒸汽的量会更多。
可见现有技术并不能解决闪蒸蒸汽无法回收，或虽然回收，却无法高效利用的问题以及对于生产过程中需要冷却的工序，利用水作为冷却剂时，当冷却工序温度较高，会产生乏蒸汽，这些乏蒸汽含有大量的潜热，但因为温度或压力不能满足生产要求，只能排放的问题。
发明内容
本发明的发明目的在于：为了解决现有技术中所存在的问题，即闪蒸蒸汽直接排出，生产过程中携带有大量热量的乏汽排放，热量无法高效利用，降低了能源利用效率的问题，本发明提供了一种闪蒸蒸汽再压缩资源化利用装置。
为了解决现有技术中所存在的问题，本发明采用以下技术方案：
一种闪蒸蒸汽再压缩资源化利用装置，包括有通过管道连接的换热器、闪蒸罐、蒸汽压缩机、缓冲罐和锅炉系统，
所述闪蒸罐用于收集来自生产过程中所述换热器所产生的冷凝水和部分蒸汽或生产工序中的乏汽；所述闪蒸罐与所述换热器中的疏水阀通过第一管道相连接；所述闪蒸罐还与所述蒸汽压缩机相连接，所述蒸汽压缩机经过所述缓冲罐与所述换热器相连接；所述闪蒸罐还与所述锅炉系统相连接；
来自所述换热器的乏蒸汽和高温高压冷凝水经过所述疏水阀流动到所述闪蒸罐中进行闪蒸，闪蒸后的闪蒸蒸汽从所述闪蒸罐中进入到所述蒸汽压缩机中进行压缩，压缩后的闪蒸蒸汽温度和压力都升高，进入到所述缓冲罐中，并从所述缓冲罐中进入到所述换热器中；闪蒸后的饱和水进入到所述锅炉系统中。
作为本发明闪蒸蒸汽再压缩资源化利用装置的技术方案的一种改进，所述闪蒸蒸汽再压缩资源化利用装置还包括有高温泵；
所述高温泵连接在所述闪蒸罐的下部，且所述闪蒸罐经过所述高温泵和所述锅炉系统中的除氧器相连接；
经过闪蒸后所产生的一部分饱和水经过所述高温泵流动至所述除氧器中。
作为本发明闪蒸蒸汽再压缩资源化利用装置的技术方案的一种改进，所述高温泵的出水端还与所述闪蒸罐相连接，形成闪蒸内循环；
经过闪蒸后所产生的另一部分饱和水经过所述高温泵流动回到所述是闪蒸罐中重新进行闪蒸，保证冷凝水余热充分转换为闪蒸蒸汽及回收。
作为本发明闪蒸蒸汽再压缩资源化利用装置的技术方案的一种改进，所述闪蒸罐直接与锅炉系统的除氧器相连接。
作为本发明闪蒸蒸汽再压缩资源化利用装置的技术方案的一种改进，所述疏水阀经过第二管道与所述锅炉系统的除氧器相连接，所述第二管道上设置有旁通阀，所述第二管道和所述第一管道相互旁通。
作为本发明闪蒸蒸汽再压缩资源化利用装置的技术方案的一种改进，所述缓冲罐上设置有最低压力蒸汽阀和缓冲罐压力传感器，所述缓冲罐压力传感器内预设有缓冲罐预设压力值；
当所述缓冲罐内的压力低于所述缓冲罐预设压力值时，最低压力蒸汽阀保持关闭；当所述缓冲罐内的压力高于所述缓冲罐预设压力值时，最低压力蒸汽阀打开。
作为本发明闪蒸蒸汽再压缩资源化利用装置的技术方案的一种改进，所述闪蒸罐内设置有闪蒸罐压力传感器，所述蒸汽压缩机内设置有变频器，所述变频器与所述压力传感器连接。
作为本发明闪蒸蒸汽再压缩资源化利用装置的技术方案的一种改进，所述闪蒸罐上设置有安全阀、压力表、手动阀和电动阀。
作为本发明闪蒸蒸汽再压缩资源化利用装置的技术方案的一种改进，所述疏水阀和所述闪蒸罐之间还连接有过滤系统。
作为本发明闪蒸蒸汽再压缩资源化利用装置的技术方案的一种改进，所述蒸汽压缩机为星轮免磨损长寿命单螺杆蒸汽压缩机，包括有转子系统、星轮系统、冷却及润滑系统和控制系统；
所述转子系统包括有螺杆，所述螺杆上设置有螺杆螺槽；所述星轮系统包括有两个中心对称的平面星轮，每个所述平面星轮包括有星轮架，所述星轮架上覆盖有星轮片，所述星轮片和所述螺杆螺槽形成第一啮合副，且所述星轮片由非金属材质制成；
所述螺杆螺槽中设置有辅助螺槽，所述星轮片包括有形成一个整体的第一星轮片和辅助星轮片，所述第一星轮片的一端固定在所述星轮架上，在工作的过程中，所述第一星轮片与所述螺杆螺槽接触，在所述螺杆螺槽底部接触的所述星轮架的顶端处设置有所述辅助星轮片，所述辅助星轮片在所述辅助螺槽中运动，所述辅助星轮片和所述辅助螺槽形成辅助助力啮合副。
本发明的有益效果：
在本发明中，通过闪蒸罐对来自换热器的高温高压冷凝水和部分蒸汽或生产工序中的乏汽进行闪蒸，闪蒸后的闪蒸蒸汽从所述闪蒸罐中进入到所述蒸汽压缩机中进行压缩，压缩后的闪蒸蒸汽进入到所述缓冲罐中，并从所述缓冲罐中进入到所述换热器中；闪蒸后的饱和水进入到所述锅炉系统中，实现了回收闪蒸蒸汽与冷凝水的部分余热的效果，提供在闪蒸的过程中能源的利用率，解决了现有技术中所存在的问题，即闪蒸蒸汽直接排出，热量无法高效利用，降低了能源利用效率的问题。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明中压缩机的辅助螺槽的俯视结构示意图；
图3为本发明中压缩机的辅助螺槽的正面结构示意图；
图4为本发明中压缩机的平面星轮的主视结构示意图。
附图标记说明：1–蒸汽压缩机；2-换热器；3-疏水阀；4-闪蒸罐；5-缓冲罐；6-除氧器；7-第一管道；8-高温泵；9-第二管道；10-星轮架；11-第一星轮片；12-辅助星轮片；13-辅助螺槽。
具体实施方式
为使本发明的发明目的、技术方案和有益效果更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
如图1所示，一种闪蒸蒸汽再压缩资源化利用装置，包括有通过管道连接的换热器2、闪蒸罐4、蒸汽压缩机1、缓冲罐5和锅炉系统，闪蒸罐4用于收集来自生产过程中换热器2所产生的冷凝水和部分蒸汽或生产工序中的乏汽。闪蒸罐4与换热器2中的疏水阀3通过第一管道7相连接；闪蒸罐4还与蒸汽压缩机1相连接，蒸汽压缩机1经过缓冲罐5与换热器2相连接；闪蒸罐4还与锅炉系统相连接。
在使用的时候，来自换热器2的蒸汽和高温高压冷凝水经过疏水阀3流动到闪蒸罐4中进行闪蒸，闪蒸后的闪蒸蒸汽从闪蒸罐4中进入到蒸汽压缩机1中进行压缩，压缩后的闪蒸蒸汽进入到缓冲罐5中，并从缓冲罐5中进入到换热器2中；闪蒸后的饱和水进入到锅炉系统中。在本发明中，饱和溶液为饱和水。本发明中还可以根据生产工艺对蒸汽压力的需求，设计生产不同增压比的压缩蒸汽。
详细地说，换热器2产生的蒸汽和高温高压冷凝水经过疏水阀3，通过第一管道7进入到闪蒸罐4中进行闪蒸，闪蒸罐4在蒸汽压缩机1的作用下，闪蒸罐4罐内的压力变低，使闪蒸罐4罐内实现闪蒸的效果。闪蒸后所产生的闪蒸蒸汽进入到蒸汽压缩机1中进行接近绝热压缩升温升压，压缩后的闪蒸蒸汽从蒸汽压缩机1中进入到缓冲罐5中，然后通过汽水分离，饱和蒸汽进入到换热器2中，使得蒸汽带有一定热量进入到换热器2中，为换热提供原始热量，充分利用热量实现资源化利用的效果，同时，由于闪蒸后的闪蒸蒸汽进入到蒸汽压缩机1中进行压缩，即实现了把闪蒸蒸汽再压缩的效果，通过对闪蒸蒸汽进行再压缩，可以提高闪蒸蒸汽的温度和压力，更进一步地实现了对闪蒸蒸汽热量回收及充分利用的效果，解决了现有技术中所存在的闪蒸蒸汽直接排出，热量无法高效利用，降低了能源利用效率的问题。而闪蒸后所述产生的饱和水温度降低后进入到锅炉系统中，以便重复循环使用。
本发明完全回收了冷凝水的余热，最大程度提高了系统的能源利用效率，且本发明占用空间小，模块化设计，安装灵活，可以解决目前闪蒸蒸汽无法回收，或虽然回收，却无法高效利用的问题。
优选的，缓冲罐5上设置有最低压力蒸汽阀和缓冲罐压力传感器，缓冲罐压力传感器内预设有缓冲罐预设压力值；当缓冲罐5内的压力低于缓冲罐预设压力值时，最低压力蒸汽阀保持关闭；当缓冲罐5内的压力高于缓冲罐预设压力值时，最低压力蒸汽阀打开。
闪蒸蒸汽再压缩资源化利用装置还包括有高温泵8，高温泵8连接在闪蒸罐4的下部，且闪蒸罐4经过高温泵8和锅炉系统中的除氧器6相连接，经过闪蒸后所产生的一部分饱和水经过高温泵8流动至除氧器6中。
进一步的，高温泵8的出水端还与闪蒸罐4相连接，闪蒸罐4和高温泵8形成闪蒸内循环，保证冷凝水余热充分回收，经过闪蒸后所产生的另一部分饱和溶液经过高温泵8流动回到闪蒸罐4中，可以对闪蒸蒸汽进行多次闪蒸，充分回收冷凝水的余热，进一步地实现了热能高效利用的效果。
详细地说，由于闪蒸就是高压的饱和液体进入比较低压的容器中后，由于压力的突然降低，这些饱和液体变成一部分的容器压力下的饱和蒸汽和饱和液的现象，即闪蒸会产生饱和溶液和饱和蒸汽，饱和蒸汽流动至蒸汽压缩机1中进行压缩，而饱和溶液经过高温泵8加压后，一部分流向锅炉的除氧器6，作为锅炉给水的一部分；另一部分，由于闪蒸罐4和高温泵8形成循环闪蒸，饱和溶液流动回到闪蒸罐4中进行循环闪蒸，确保在循环闪蒸中的冷凝水所携带的余热充分闪蒸为蒸汽。
进一步的，高温泵8后的两部分饱和溶液的流量通过手动调节完成后固定，实现了手动调节及控制进入闪蒸罐4循环闪蒸以及进入除氧器6的水量的效果。
优选的，换热器2还通过疏水阀3与除氧器6相连接，从换热器2出来的水可以经过疏水阀3直接进入到除氧器6中，作为锅炉给水的一部分，可以减少进入到闪蒸罐4中的蒸汽，继而减少在闪蒸罐4的能源利用，进一步地提高了能源利用的效率。
更优选的，闪蒸罐4内设置有压力传感器，蒸汽压缩机1内设置有变频器，变频器与压力传感器连接。在使用前，在压力传感器中预先设定预设压力值，在使用时，当闪蒸罐4中的压力高于或预设压力值时，可以通过压力传感器向变频器发出信号，通过变频器控制蒸汽压缩机1的运行，实现闪蒸罐4内压力调节的效果。
进一步的，闪蒸罐4上设置有安全阀、压力表、手动阀和电动阀，在保证使用人员安全的前提下，可以通过安全阀、压力表、手动阀和电动阀实现对本发明的手动和/或自动调节控制的效果。
疏水阀3经过第二管道9与除氧器6相连接，第二管道9上设置有旁通阀，第二管道9和第一管道7相互旁通，当本发明需要维护时，打开旁通阀，可以保证本发明正常稳定的使用。
在本发明中，保持原有的疏水阀3不变，闪蒸罐4直接与除氧器6相连接。
疏水阀3和闪蒸罐4之间连接有过滤系统。在高压冷凝水进入到闪蒸罐4前，需要经过一级过滤，防止固体颗粒物进入到闪蒸罐4内。
由于本发明可以实现自动调节闪蒸罐4罐内的压力的效果，在使用的时候，可以依据实际工况选择器使用的方式。
作为本发明可依据的第一种工况，回收冷凝水余热，运行费用低。在这种工况下，闪蒸罐4罐内压力最高，但压力的大小不影响上游换热器2的正常工作。由于本发明旁通了疏水阀3，闪蒸罐4内压力的大小不会影响到疏水阀3的工作情况。
如果将本发明直接接在疏水阀3的后面，则当闪蒸罐4内的压力提高时，疏水阀3就会出现疏水不畅的情况；若闪蒸罐4内压力进一步提高，疏水阀3就会失去作用。因此，为保证本发明的正常运行，本发明与疏水阀3旁通，且可以互为被用。
以换热器2压力入口前蒸汽为0.6MPa为例进行说明，由于管道及换热器2阻力，在换热器2出口处冷凝水的压力为0.4MPa，如果直接通过疏水阀3进行排水，最终的饱和水的温度为100℃，高于这个温度的那部分余热都通过闪蒸的方式损失。而在本发明中，当压力为0.4MPa的冷凝水进入闪蒸罐4后进行闪蒸，如果将闪蒸的压力控制在0.3MPa进行闪蒸压缩，则蒸汽的升压比为2，本发明运行负荷低，电量消耗少。闪蒸后的饱和水通过高温水泵直接进入锅炉系统，保证了余热的充分利用。
作为本发明可依据的第二种工况，最大回收冷凝水余热，运行费用高。在这种工况主要适用于冷凝水不回收到锅炉系统的工况。闪蒸罐4内压力尽量低，这种工况下，为了不影响换热器2正常工作，需要疏水阀3启用，保证换热器2内的压力恒定。
以换热器2压力入口前蒸汽为0.6MPa为例进行说明，由于管道及换热器2阻力，在换热器2出口处冷凝水的压力为0.4MPa，如果直接通过疏水阀3进行排水，最终的饱和水的温度为100℃，高于这个温度的那部分余热都通过闪蒸的方式损失。为最大限度的回收冷凝水的余热，可以实现闪蒸罐4内的真空闪蒸。而在本发明中，当压力为0.4MPa的冷凝水进入闪蒸罐4后进行闪蒸，如果将闪蒸的压力控制在0.06MPa进行闪蒸压缩，则蒸汽的升压比较高，本发明运行负荷大，电量消耗多，但如果较燃气产生的蒸汽费用低，就会有经济效益。
在本发明中，高压蒸汽进入换热器2后，经过热交换冷凝放热变成冷凝水，然后通过疏水阀3进行排放，保证换热系统的正常运行。同时在本发明的作用下，对于冷凝水重新返回锅炉系统，关闭疏水阀3前阀门，让冷凝水直接注入到闪蒸罐4内，由于闪蒸罐4罐内压力较高，经过闪蒸后的蒸汽压力和温度都相应较高，在这种工况下，蒸汽压缩机1运行费用交底，电量消耗较少。而闪蒸后的水进入经过除氧器6进入锅炉，重新进行循环使用。
对于冷凝水难以返回锅炉的工况，应充分回收冷凝水余热，以提高本发明的热效率。在这种工况下，关闭旁通阀，打开疏水阀3前端阀门，保证换热器2的冷凝水经过疏水阀3后再进入闪蒸罐4。闪蒸罐4内保持真空，实现负压闪蒸。这种工况下压缩比高，本发明运行费用偏高，但总体效益好。
如图2至图4所示，蒸汽压缩机1为星轮免磨损长寿命单螺杆蒸汽压缩机1，包括有转子系统、星轮系统、冷却及润滑系统和控制系统。转子系统包括有螺杆，螺杆上设置有螺杆螺槽；星轮系统包括有两个中心对称的平面星轮，两个平面星轮和螺杆中的螺杆螺槽形成第一啮合副；每个平面星轮包括有星轮架10，星轮架10上设置有星轮片，在工作过程中，星轮片与螺杆螺槽相接触，星轮片包括有形成一个整体的第一星轮片11和辅助星轮片12，第一星轮片11的一端固定在星轮架10上，辅助星轮片12设置在星轮片与螺杆螺槽底部相接触的星轮架10顶端上，螺杆螺槽中设置有辅助螺槽13，辅助星轮片12在辅助螺杆中运动，辅助螺槽13与辅助星轮片12形成辅助助力啮合副，该辅助助力啮合副可以减少甚至消除螺杆螺槽后侧面对于星轮片后侧面的作用与摩擦。
蒸汽压缩机1安装了辅助助力啮合副后，可以保证星轮片与螺杆螺槽间只是接触并保证完好密封，但不存在推动与被动的旋转关系，可以延长星轮片的使用寿命，同时可以保证单螺杆蒸汽压缩机1的优点，充分发挥单螺杆蒸汽压缩机1的受力平衡、寿命长等优势。蒸汽被压缩后的压力，可以根据生产工艺的需求，最高增压比可达到12。
基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
