本发明专利技术提供一种喷水螺杆蒸汽压缩机，压缩机工作腔与轴承腔间设有三道密封，通过向第一道和第二道密封间喷入高压液体水来实现蒸汽密封，除了通过喷水实现密封外，还可以通过吸汽腔喷水降低吸汽过热度，提高压缩蒸汽质量流量；或通过吸汽结束时刻向压缩腔喷水，有效降低压缩蒸汽温度及排汽过热度，使压缩机工作过程接近等温压缩过程，提高压缩机效率。压缩机排汽侧设有稳压罐，通过调节稳压罐内蒸汽压力，保证压缩机不同工况下的高效运行。稳压罐的水路流出的高温水与低温软化水或蒸馏水混合后，进入一换热器，回收供给用户的蒸汽的热量，并实现蒸汽过热度调节；通过软化水或蒸馏水以及进入换热器水流量的调节，还可实现喷入水温度及流量的调节。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于机械蒸汽再压缩热泵
，涉及一种喷水螺杆蒸汽压缩机。
技术介绍
随着能源问题的日益突出，高能耗工艺流程都面临节能改造的技术要求。机械蒸汽再压缩技术利用蒸汽压缩机压缩低温蒸汽，使其温度与压力提高后可取代锅炉蒸汽使用，可应用于海水淡化、污水处理、碱液回收等不同领域。蒸汽压缩机是机械蒸汽再压缩技术的关键，也是主要的技术难点和发展限制所在。机械压缩机多为旋转机械，需要配有油润滑轴承，为保证压缩蒸汽的品质，压缩机轴承腔与工作腔之间必须要有可靠的密封。专利文献1提供了一种汽体密封型式，但因需额外引入高压蒸汽，会一定程度上减少压缩蒸汽流量，并且汽体密封难度较大，成本也较高。为提高压缩蒸汽的饱和温升(排汽饱和温度与吸汽饱和温度的差值)，蒸汽压缩机压比需求较高，这就会导致排汽温度及排汽过热度较高。螺杆压缩机因其耐液的特性，可以通过吸汽腔或工作容积内喷水的方式降低排汽温度，是一种较为理想的蒸汽压缩机机型。专利文献2给出了一种喷水量的控制方法，但因为水的蒸发潜热明显大于其显热吸热量，所以希望喷入水在压缩机工作容积内有限的时间内蒸发，并且实际应用时，如果喷水温度过低，不断增加喷水量对排汽温度的降低没有明显效果，所以在进行喷水量调节时，也需要能够根据压缩机吸汽状态进行喷水温度调节。专利文献1：JP特开2009-255008号公报专利文献2：JP特开2011-127205号公报
技术实现思路
本专利技术是为了解决上述蒸汽压缩机技术难题，提供一种通过喷水可以实现可靠密封，并可进行吸汽过热度及排汽过热度的控制，以及喷水温度调节的喷水螺杆蒸汽压缩机，而且还能结合螺杆压缩机固定内容积比特性，控制压缩机排汽压力，保证其不同工况下的高效运行。为实现上述目的，本专利技术采用了以下技术方案：该压缩机包括压缩机机体、稳压罐以及喷水管路，所述压缩机机体内的工作腔与轴承腔之间布置三道密封，第一道密封靠近工作腔，第二道密封靠近轴承腔，第三道密封位于第一道密封与第二道密封之间，第三道密封与第一、第二道密封之间分别形成密封腔，所
述喷水管路上分别设置有用于向第一道密封与第三道密封之间形成的密封腔、压缩机吸汽结束时刻的工作容积以及压缩机吸汽管路或吸汽腔内喷水的分支管路，各个分支管路上分别设置有流量调节阀件，稳压罐与压缩机排汽管路相连，稳压罐的上端设置有用于排出过热蒸汽并调节排汽压力的流量调节阀件，该流量调节阀件与用户蒸汽供给管路之间设置有用于对过热蒸汽进行温度调节的换热单元，换热单元分别与喷水管路以及用于输送低温软化水或蒸馏水的外部管路相连。所述压缩机还包括用于根据压缩机吸汽管路的吸汽压力以及所述稳压罐内的蒸汽压力调节所述用于排出过热蒸汽并调节排汽压力的流量调节阀件的开度的第一控制器。所述换热单元包括由换热器以及与换热器相连的流量调节阀件组成的过热蒸汽换热支路，所述过热蒸汽换热支路的一端与所述用于排出过热蒸汽并调节排汽压力的流量调节阀件相连，另一端与所述用户蒸汽供给管路相连。所述换热单元还包括用于根据所述稳压罐内的蒸汽压力和蒸汽温度以及所述用户蒸汽供给管路的蒸汽温度调节所述与换热器相连的流量调节阀件的开度的第二控制器以及用于构成所述过热蒸汽换热支路的旁通路的流量调节阀件，该流量调节阀件的一端与所述用户蒸汽供给管路相连，另一端与所述用于排出过热蒸汽并调节排汽压力的流量调节阀件相连。所述换热单元还包括由所述换热器以及与所述换热器相连的水泵组成的喷水温度调节支路，所述喷水温度调节支路的一端与所述用于输送低温软化水或蒸馏水的外部管路相连，另一端与所述喷水管路相连。所述换热单元还包括用于构成所述换热器的旁通路的流量调节阀件以及用于根据所述喷水管路的水温以及压力调节该流量调节阀件的开度的第三控制器，该流量调节阀件的一端与所述水泵相连，另一端与所述喷水管路相连。所述稳压罐的下端设置用于根据稳压罐内的液位将经稳压罐气液分离后的液体排出稳压罐的流量调节阀件，该流量调节阀件与所述用于输送低温软化水或蒸馏水的外部管路以及所述水泵通过三通阀相连，所述用于输送低温软化水或蒸馏水的外部管路上设置有由所述第三控制器控制开度的流量调节阀件。所述第一道密封为非接触密封，所述第二道密封为双向液体密封，所述第三道密封为单向或双向液体密封。所述第二道密封与第三道密封之间形成的密封腔通过排污阀与外界相通。本专利技术的有益效果体现在：本专利技术所设计的三道密封可形成两个密封腔，通过向第一道密封与第三道密封之间形成的密封腔内喷入高压水，对工作腔内的蒸汽进行密封，少量的水可经过第一道密封泄漏进入压缩机的吸、排汽端面，对端面间隙还能起到一定的密封作用。因为水与压缩蒸汽属于同种工质，喷入水并不会影响蒸汽品质，相反，还可以与压缩蒸汽换热，达到降低排汽温度的目的。一些场合，压缩机吸汽可能会是过热蒸汽，吸汽过热度会增加蒸汽比容，降低压缩蒸汽质量流量，可以通过吸汽腔或吸汽管路内喷水，消除过热，提高压缩蒸汽质量流量。当压缩机压比较高时，为了避免喷入水侵占部分吸汽容积，可利用在压缩机吸汽结束时往工作腔(压缩腔)内喷水来有效降低压缩蒸汽温度及排汽过热度，使压缩机工作过程接近等温压缩过程，提高压缩机效率。压缩机排汽管路设置一稳压罐，可根据压缩机吸汽压力、螺杆压缩机内容积比以及用户需要的蒸汽压力，调节稳压罐上阀的开度，控制稳压罐内压力，即排汽压力，避免压缩机过分的欠压缩及过压缩运行，保证不同工况下压缩机的运行效率。进一步的，可能会有少量的水经过中间液体密封(第三道密封)漏入中间液体密封与靠近轴承腔的液体密封(第二道密封)之间的密封腔，为了避免水进入轴承腔与润滑油接触以及润滑油漏出，靠近轴承腔的液体密封需为双向密封；为了能及时排出可能漏入此密封腔内的润滑油和水，将此密封腔通过管路及排污阀连通到大气侧，使此密封腔的压力低于轴承腔以及喷水所在的第一道密封腔(即第一道密封与第三道密封之间的密封腔)。有时为了保险，第三道密封也需要为双向密封，防止润滑油漏入到第一道密封腔内与水混合。进一步的，因为喷入水在压缩机工作腔内与压缩蒸汽的换热时间有限，喷入水很难在工作腔内完全蒸发，未蒸发的水能一定程度密封压缩机的泄漏间隙，提高容积效率，此时，稳压罐也可充当汽液分离器的作用，罐内高温水的液位可通过其流出管路上阀的开度进行控制。流出的高温水先与低温软化水或蒸馏水混合，经一水泵升压后分两路，一路流入一换热器，另一路为旁通路，然后混合用于压缩机密封腔、工作腔内喷水，通过旁通路水流量和供给软化水或蒸馏水的流量调节来实现喷水温度的调节。进一步的，因为压缩蒸汽到用户之前要输送一定的管程，需要根据管程大小进行蒸汽过热度调节，从而避免压力损失导致的压缩蒸汽冷凝。类似喷水温度的调节，经稳压罐压力控制后流出的压缩蒸汽分两路，一路流经换热器，与用于压缩机喷水的水进行换热，自身过热度降低的同时，提高另一侧水的温度，然后与另一支路(旁通路)的蒸汽混合后提供给用户，通过流经换热器的蒸汽流量来实现供给用户蒸汽过热度的调节。进一步的，之所以低温软化水或蒸馏水先与稳压罐汽液分离出来的高温水混合，然后
进入换热器与压缩蒸汽换热，是为了降低换热器内外水与蒸汽的传热温差，提高换热效率。而稳压罐中分离出来的水温度较高，与温度较低的软化水或蒸馏水混合以后供压缩机本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种喷水螺杆蒸汽压缩机，其特征在于：该压缩机包括压缩机机体(10)、稳压罐(14)以及喷水管路，所述压缩机机体(10)内的工作腔与轴承腔之间布置三道密封，第一道密封(7)靠近工作腔，第二道密封(5)靠近轴承腔，第三道密封(6)位于第一道密封(7)与第二道密封(5)之间，第三道密封(6)与第一、第二道密封之间分别形成密封腔，所述喷水管路上分别设置有用于向第一道密封(7)与第三道密封(6)之间形成的密封腔、压缩机吸汽结束时刻的工作容积以及压缩机吸汽管路或吸汽腔内喷水的分支管路，各个分支管路上分别设置有流量调节阀件，稳压罐(14)与压缩机排汽管路相连，稳压罐(14)的上端设置有用于排出蒸汽并调节排汽压力的流量调节阀件，该流量调节阀件与用户蒸汽供给管路之间设置有用于对蒸汽进行温度调节的换热单元，换热单元分别与喷水管路以及用于输送软化水或蒸馏水的外部管路相连。
【技术特征摘要】
1.一种喷水螺杆蒸汽压缩机，其特征在于：该压缩机包括压缩机机体(10)、稳压罐(14)以及喷水管路，所述压缩机机体(10)内的工作腔与轴承腔之间布置三道密封，第一道密封(7)靠近工作腔，第二道密封(5)靠近轴承腔，第三道密封(6)位于第一道密封(7)与第二道密封(5)之间，第三道密封(6)与第一、第二道密封之间分别形成密封腔，所述喷水管路上分别设置有用于向第一道密封(7)与第三道密封(6)之间形成的密封腔、压缩机吸汽结束时刻的工作容积以及压缩机吸汽管路或吸汽腔内喷水的分支管路，各个分支管路上分别设置有流量调节阀件，稳压罐(14)与压缩机排汽管路相连，稳压罐(14)的上端设置有用于排出蒸汽并调节排汽压力的流量调节阀件，该流量调节阀件与用户蒸汽供给管路之间设置有用于对蒸汽进行温度调节的换热单元，换热单元分别与喷水管路以及用于输送软化水或蒸馏水的外部管路相连。2.根据权利要求1所述一种喷水螺杆蒸汽压缩机，其特征在于：所述压缩机还包括用于根据压缩机吸汽压力以及所述稳压罐(14)内的蒸汽压力调节所述用于排出蒸汽并调节排汽压力的流量调节阀件的开度的第一控制器(17)。3.根据权利要求1所述一种喷水螺杆蒸汽压缩机，其特征在于：所述换热单元包括由换热器(16)以及与换热器(16)相连的流量调节阀件组成的过热蒸汽换热支路，所述过热蒸汽换热支路的一端与所述用于排出蒸汽并调节排汽压力的流量调节阀件相连，另一端与所述用户蒸汽供给管路相连。4.根据权利要求3所述一种喷水螺杆蒸汽压缩机，其特征在于：所述换热单元还包括用于根据所述稳压罐(14)内的蒸汽压力和蒸汽温度以及所述用户蒸汽供给管路的蒸汽温度调节所述与换热器(16)相连...
【专利技术属性】
技术研发人员：田雅芬，沈九兵，王闯，邢子文，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61
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