一种直接式蒸汽辅助启动的热泵双效蒸发浓缩系统技术方案

一种直接式蒸汽辅助启动的热泵双效蒸发浓缩系统，涉及一种蒸发浓缩系统。解决了现有的常规多效蒸发浓缩系统能源浪费、运行稳定性差和效率较低的问题。本实用新型专利技术的热泵工质循环管路经过热泵冷凝器与热泵蒸发器相连通，热泵压缩机安装在热泵工质循环管路中工质由热泵蒸发器流向热泵冷凝器的气态工质管路上，热泵节流膨胀装置安装在热泵工质循环管路中工质由热泵冷凝器流向热泵蒸发器的液态工质管路上；生蒸汽管路安装在第一二次蒸汽管路和第二二次蒸汽管路的交汇处。本实用新型专利技术减少了浓缩过程中生蒸汽的使用量，能够有效地实现低温蒸发浓缩过程的节能，利用蒸汽直接进入双效系统，完成了热泵双效蒸发浓缩系统的快速、平稳的启动。

A Heat Pump Double-effect Evaporation and Concentration System with Direct Steam Assisted Starting

【技术实现步骤摘要】
一种直接式蒸汽辅助启动的热泵双效蒸发浓缩系统
本技术涉及一种热泵双效蒸发浓缩系统，具体涉及一种直接式蒸汽辅助启动的热泵双效蒸发浓缩系统。
技术介绍
蒸发浓缩是工业中典型的化工操作单元，广泛适用于轻工、食品、制药、海水淡化、污水处理等工艺流程中。目前，广泛采用的蒸发浓缩工艺主要采用多效蒸汽蒸发系统或MVR系统进行，然而，采用以上两类系统存在诸多问题：蒸汽系统主要采用源源不断的锅炉生蒸汽，而从溶液中蒸发出来的“二次蒸汽”由于压力低、品质低，且不利于输送，基本达不到用气条件，部分二次蒸汽直接排放至大气，或被冷却系统冷凝或用到一些低压蒸汽设备，造成污染和能源浪费；而MVR系统仍处于研究和工业试运行阶段，仍有许多技术问题有待解决。由于水蒸气的分子量(M＝18)偏小，导致水蒸气在常温下的密度偏小(0.05-0.2kg/m3)，比大多数氟利昂蒸汽要小(R134a为40-100kg/m3，R245fa为10-40kg/m3)。这导致“水蒸气压缩机”在较低的蒸发温度(<90℃)时不能适用(体积大，成本高，效率低)，而且“水蒸气压缩机”的加工精度、耐气蚀性、动态密封等技术要求极高。因此，高效的蒸发浓缩技术、先进的蒸发浓缩设备的开发对高效生产、能源节约具有重要的意义。从技术成熟、稳定与余热回收角度从发，热泵技术是多效蒸发浓缩过程热源的良好替代设备，采用高温热泵替代“水蒸气压缩机”，应具有良好的效果，然而，将高温热泵与多效蒸发浓缩系统相结合后，系统缺乏合适的启动方式将无法正常进入稳定的运行工况，因此，该类系统需要合理的启动方式。采用少量的外部生蒸汽对原料液直接加热从而使得高温热泵能够快速启机，具有重要的意义。综上所述，现有的常规多效蒸发浓缩系统能源浪费、运行稳定性差和效率较低的问题。
技术实现思路
本技术的目的是为了解决现有的常规多效蒸发浓缩系统能源浪费、运行稳定性差和效率较低的问题。进而提供一种直接式蒸汽辅助启动的热泵双效蒸发浓缩系统。本技术的技术方案是：方案一：一种直接式蒸汽辅助启动的热泵双效蒸发浓缩系统包括一效蒸发罐和二效蒸发罐，它还包括热泵冷凝器、热泵蒸发器、集水罐、排料泵、排水泵、热泵压缩机、真空泵、减压阀、第一调节阀、第二调节阀、第三调节阀、第四调节阀、第五调节阀、节流装置、第六调节阀、第七调节阀、热泵节流膨胀装置、第八调节阀、逆止阀、生蒸汽管路、第一二次蒸汽管路、第二二次蒸汽管路、第三二次蒸汽管路、第四二次蒸汽管路、第五二次蒸汽管路、热泵凝结水管路、抽真空管路、集水罐排水管路、热泵工质气态管路、热泵工质液态管路、第一中介水管路、第二中介水管路、总进料管路、一效进料管路、二效进料管路、一效排料管路、二效排料管路和总排料管路；第一中介水管路的进汽口连接热泵冷凝器的出气口，第一中介水管路的出汽口连接一效蒸发罐的进汽口，一效蒸发罐的出液口连接第二中介水管路的进液口，第二中介水管路的出液口连接热泵冷凝器的进液口；第一二次蒸汽管路的进汽口与二效蒸发罐的出汽口连接，第一二次蒸汽管路的出汽口与第三二次蒸汽管路的进汽口连接，第三二次蒸汽管路的出汽口与第四二次蒸汽管路的进汽口连接，第四二次蒸汽管路的出汽口与热泵蒸发器的进汽口连接；热泵凝结水管路的进液口与热泵蒸发器的出液口连接，热泵凝结水管路的出液口与集水罐的进液口连接，抽真空管路的进汽口与集水罐的出汽口连接，在抽真空管路上沿空气流动方向依次设置有第八调节阀和真空泵，集水罐的出液口与集水罐排水管路的进液口连接，在集水罐排水管路上沿液体流动方向依次设置有排水泵和逆止阀；第二二次蒸汽管路的进汽口与一效蒸发罐的出汽口连接，第二二次蒸汽管路的出汽口与二效蒸发罐的进汽口连接，第一调节阀设置在第二二次蒸汽管路上；第五二次蒸汽管路的进液口与二效蒸发罐的出液口连接，第五二次蒸汽管路的出液口与第四二次蒸汽管路进汽口连接，节流装置安装在第五二次蒸汽管路上；第四调节阀安装在总进料管路上，总进料管路的出料口分别与一效进料管路的进料口和二效进料管路的进料口连接，一效进料管路的出料口与一效蒸发罐的进料口连接，第二调节阀安装在一效进料管路上，二效进料管路的出料口与二效蒸发罐的进料口连接，第三调节阀安装在二效进料管路上；一效排料管路的进料口与一效蒸发罐的出料口连接，一效排料管路的出料口与总排料管路的进料口连接，第五调节阀安装在一效排料管路上；二效排料管路的进料口与二效蒸发罐的出料口连接，二效排料管路的出料口与总排料管路的进料口连接，第六调节阀安装在二效排料管路上，第七调节阀和排料泵依次沿排料方向安装在总排料管路上；热泵工质气态管路的进汽口与热泵蒸发器的出气口连接，热泵工质气态管路的出汽口与热泵冷凝器的进汽口连接，热泵压缩机安装在热泵工质气态管路上，热泵工质液态管路的进液口与热泵冷凝器的出液口连接，热泵工质液态管路的出液口与热泵蒸发器的进液口连接，热泵节流膨胀装置安装在热泵工质液态管路上；生蒸汽管路的出汽口与第二二次蒸汽管路的进汽口连接，减压阀安装在生蒸汽管路上。方案二：一种直接式蒸汽辅助启动的热泵双效蒸发浓缩系统，它包括一效蒸发罐和二效蒸发罐，它还包括热泵冷凝器、热泵蒸发器、集水罐、排料泵、排水泵、热泵压缩机、真空泵、中介水循环泵、减压阀、第一调节阀、第二调节阀、第三调节阀、第四调节阀、第五调节阀、U型管、第六调节阀、第七调节阀、热泵节流膨胀装置、第八调节阀、逆止阀、生蒸汽管路、第一二次蒸汽管路、第二二次蒸汽管路、第三二次蒸汽管路、第四二次蒸汽管路、第五二次蒸汽管路、热泵凝结水管路、抽真空管路、集水罐排水管路、热泵工质气态管路、热泵工质液态管路、第一中介水管路、第二中介水管路、总进料管路、一效进料管路、二效进料管路、一效排料管路、二效排料管路和总排料管路；第一中介水管路的进汽口连接热泵冷凝器的出气口，第一中介水管路的出汽口连接一效蒸发罐的进汽口，一效蒸发罐的出液口连接第二中介水管路的进液口，第二中介水管路的出液口连接热泵冷凝器的进液口，中介水循环泵安装在第二中介水管路上；第一二次蒸汽管路的进汽口与二效蒸发罐的出汽口连接，第一二次蒸汽管路的出汽口与第三二次蒸汽管路的进汽口连接，第三二次蒸汽管路的出汽口与第四二次蒸汽管路的进汽口连接，第四二次蒸汽管路的出汽口与热泵蒸发器的进汽口连接；热泵凝结水管路的进液口与热泵蒸发器的出液口连接，热泵凝结水管路的出液口与集水罐的进液口连接，抽真空管路的进汽口与集水罐的出汽口连接，在抽真空管路上沿空气流动方向依次设置有第八调节阀和真空泵，集水罐的出液口与集水罐排水管路的进液口连接，在集水罐排水管路上沿液体流动方向依次设置有排水泵和逆止阀；第二二次蒸汽管路的进汽口与一效蒸发罐的出汽口连接，第二二次蒸汽管路的出汽口与二效蒸发罐的进汽口连接，第一调节阀设置在第二二次蒸汽管路上；第五二次蒸汽管路的进液口与二效蒸发罐的出液口连接，第五二次蒸汽管路的出液口与第四二次蒸汽管路进汽口连接，U型管安装在第五二次蒸汽管路上；第四调节阀安装在总进料管路上，总进料管路的出料口分别与一效进料管路的进料口和二效进料管路的进料口连接，一效进料管路的出料口与一效蒸发罐的进料口连接，第二调节阀安装在一效进料管路上，二效进料管路的出料口与二效蒸发罐的进料口连接，第三调节阀安装在二效进料管路本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种直接式蒸汽辅助启动的热泵双效蒸发浓缩系统，它包括一效蒸发罐(1)和二效蒸发罐(2)，其特征在于：它还包括热泵冷凝器(3)、热泵蒸发器(4)、集水罐(5)、排料泵(11)、排水泵(12)、热泵压缩机(13)、真空泵(14)、减压阀(21)、第一调节阀(22)、第二调节阀(23)、第三调节阀(24)、第四调节阀(25)、第五调节阀(26)、节流装置(27)、第六调节阀(28)、第七调节阀(29)、热泵节流膨胀装置(30)、第八调节阀(31)、逆止阀(32)、生蒸汽管路(41)、第一二次蒸汽管路(42)、第二二次蒸汽管路(43)、第三二次蒸汽管路(44)、第四二次蒸汽管路(45)、第五二次蒸汽管路(43‑1)、热泵凝结水管路(46)、抽真空管路(47)、集水罐排水管路(48)、热泵工质气态管路(49‑1)、热泵工质液态管路(49‑2)、第一中介水管路(50‑1)、第二中介水管路(50‑2)、总进料管路(51)、一效进料管路(52)、二效进料管路(53)、一效排料管路(54)、二效排料管路(55)和总排料管路(56)；第一中介水管路(50‑1)的进汽口连接热泵冷凝器(3)的出气口，第一中介水管路(50‑1)的出汽口连接一效蒸发罐(1)的进汽口，一效蒸发罐(1)的出液口连接第二中介水管路(50‑2)的进液口，第二中介水管路(50‑2)的出液口连接热泵冷凝器(3)的进液口；第一二次蒸汽管路(42)的进汽口与二效蒸发罐(2)的出汽口连接，第一二次蒸汽管路(42)的出汽口与第三二次蒸汽管路(44)的进汽口连接，第三二次蒸汽管路(44)的出汽口与第四二次蒸汽管路(45)的进汽口连接，第四二次蒸汽管路(45)的出汽口与热泵蒸发器(4)的进汽口连接；热泵凝结水管路(46)的进液口与热泵蒸发器(4)的出液口连接，热泵凝结水管路(46)的出液口与集水罐(5)的进液口连接，抽真空管路(47)的进汽口与集水罐(5)的出汽口连接，在抽真空管路(47)上沿空气流动方向依次设置有第八调节阀(31)和真空泵(14)，集水罐(5)的出液口与集水罐排水管路(48)的进液口连接，在集水罐排水管路(48)上沿液体流动方向依次设置有排水泵(12)和逆止阀(32)；第二二次蒸汽管路(43)的进汽口与一效蒸发罐(1)的出汽口连接，第二二次蒸汽管路(43)的出汽口与二效蒸发罐(2)的进汽口连接，第一调节阀(22)设置在第二二次蒸汽管路(43)上；第五二次蒸汽管路(43‑1)的进液口与二效蒸发罐(2)的出液口连接，第五二次蒸汽管路(43‑1)的出液口与第四二次蒸汽管路(45)进汽口连接，节流装置(27)安装在第五二次蒸汽管路(43‑1)上；第四调节阀(25)安装在总进料管路(51)上，总进料管路(51)的出料口分别与一效进料管路(52)的进料口和二效进料管路(53)的进料口连接，一效进料管路(52)的出料口与一效蒸发罐(1)的进料口连接，第二调节阀(23)安装在一效进料管路(52)上，二效进料管路(53)的出料口与二效蒸发罐(2)的进料口连接，第三调节阀(24)安装在二效进料管路(53)上；一效排料管路(54)的进料口与一效蒸发罐(1)的出料口连接，一效排料管路(54)的出料口与总排料管路(56)的进料口连接，第五调节阀(26)安装在一效排料管路(54)上；二效排料管路(55)的进料口与二效蒸发罐(2)的出料口连接，二效排料管路(55)的出料口与总排料管路(56)的进料口连接，第六调节阀(28)安装在二效排料管路(55)上，第七调节阀(29)和排料泵(11)依次沿排料方向安装在总排料管路(56)上；热泵工质气态管路(49‑1)的进汽口与热泵蒸发器(4)的出气口连接，热泵工质气态管路(49‑1)的出汽口与热泵冷凝器(3)的进汽口连接，热泵压缩机(13)安装在热泵工质气态管路(49‑1)上，热泵工质液态管路(49‑2)的进液口与热泵冷凝器(3)的出液口连接，热泵工质液态管路(49‑2)的出液口与热泵蒸发器(4)的进液口连接，热泵节流膨胀装置(30)安装在热泵工质液态管路(49‑2)上；生蒸汽管路(41)的出汽口与第二二次蒸汽管路(43)的进汽口连接，减压阀(21)安装在生蒸汽管路(41)上。...

【技术特征摘要】
1.一种直接式蒸汽辅助启动的热泵双效蒸发浓缩系统，它包括一效蒸发罐(1)和二效蒸发罐(2)，其特征在于：它还包括热泵冷凝器(3)、热泵蒸发器(4)、集水罐(5)、排料泵(11)、排水泵(12)、热泵压缩机(13)、真空泵(14)、减压阀(21)、第一调节阀(22)、第二调节阀(23)、第三调节阀(24)、第四调节阀(25)、第五调节阀(26)、节流装置(27)、第六调节阀(28)、第七调节阀(29)、热泵节流膨胀装置(30)、第八调节阀(31)、逆止阀(32)、生蒸汽管路(41)、第一二次蒸汽管路(42)、第二二次蒸汽管路(43)、第三二次蒸汽管路(44)、第四二次蒸汽管路(45)、第五二次蒸汽管路(43-1)、热泵凝结水管路(46)、抽真空管路(47)、集水罐排水管路(48)、热泵工质气态管路(49-1)、热泵工质液态管路(49-2)、第一中介水管路(50-1)、第二中介水管路(50-2)、总进料管路(51)、一效进料管路(52)、二效进料管路(53)、一效排料管路(54)、二效排料管路(55)和总排料管路(56)；第一中介水管路(50-1)的进汽口连接热泵冷凝器(3)的出气口，第一中介水管路(50-1)的出汽口连接一效蒸发罐(1)的进汽口，一效蒸发罐(1)的出液口连接第二中介水管路(50-2)的进液口，第二中介水管路(50-2)的出液口连接热泵冷凝器(3)的进液口；第一二次蒸汽管路(42)的进汽口与二效蒸发罐(2)的出汽口连接，第一二次蒸汽管路(42)的出汽口与第三二次蒸汽管路(44)的进汽口连接，第三二次蒸汽管路(44)的出汽口与第四二次蒸汽管路(45)的进汽口连接，第四二次蒸汽管路(45)的出汽口与热泵蒸发器(4)的进汽口连接；热泵凝结水管路(46)的进液口与热泵蒸发器(4)的出液口连接，热泵凝结水管路(46)的出液口与集水罐(5)的进液口连接，抽真空管路(47)的进汽口与集水罐(5)的出汽口连接，在抽真空管路(47)上沿空气流动方向依次设置有第八调节阀(31)和真空泵(14)，集水罐(5)的出液口与集水罐排水管路(48)的进液口连接，在集水罐排水管路(48)上沿液体流动方向依次设置有排水泵(12)和逆止阀(32)；第二二次蒸汽管路(43)的进汽口与一效蒸发罐(1)的出汽口连接，第二二次蒸汽管路(43)的出汽口与二效蒸发罐(2)的进汽口连接，第一调节阀(22)设置在第二二次蒸汽管路(43)上；第五二次蒸汽管路(43-1)的进液口与二效蒸发罐(2)的出液口连接，第五二次蒸汽管路(43-1)的出液口与第四二次蒸汽管路(45)进汽口连接，节流装置(27)安装在第五二次蒸汽管路(43-1)上；第四调节阀(25)安装在总进料管路(51)上，总进料管路(51)的出料口分别与一效进料管路(52)的进料口和二效进料管路(53)的进料口连接，一效进料管路(52)的出料口与一效蒸发罐(1)的进料口连接，第二调节阀(23)安装在一效进料管路(52)上，二效进料管路(53)的出料口与二效蒸发罐(2)的进料口连接，第三调节阀(24)安装在二效进料管路(53)上；一效排料管路(54)的进料口与一效蒸发罐(1)的出料口连接，一效排料管路(54)的出料口与总排料管路(56)的进料口连接，第五调节阀(26)安装在一效排料管路(54)上；二效排料管路(55)的进料口与二效蒸发罐(2)的出料口连接，二效排料管路(55)的出料口与总排料管路(56)的进料口连接，第六调节阀(28)安装在二效排料管路(55)上，第七调节阀(29)和排料泵(11)依次沿排料方向安装在总排料管路(56)上；热泵工质气态管路(49-1)的进汽口与热泵蒸发器(4)的出气口连接，热泵工质气态管路(49-1)的出汽口与热泵冷凝器(3)的进汽口连接，热泵压缩机(13)安装在热泵工质气态管路(49-1)上，热泵工质液态管路(49-2)的进液口与热泵冷凝器(3)的出液口连接，热泵工质液态管路(49-2)的出液口与热泵蒸发器(4)的进液口连接，热泵节流膨胀装置(30)安装在热泵工质液态管路(49-2)上；生蒸汽管路(41)的出汽口与第二二次蒸汽管路(43)的进汽口连接，减压阀(21)安装在生蒸汽管路(41)上。2.一种直接式蒸汽辅助启动的热泵双效蒸发浓缩系统，它包括一效蒸发罐(1)和二效蒸发罐(2)，其特征在于：它还包括热泵冷凝器(3)、热泵蒸发器(4)、集水罐(5)、排料泵(11)、排水泵(12)、热泵压缩机(13)、真空泵(14)、中介水循环泵(15)、减压阀(21)、第一调节阀(22)、第二调节阀(23)、第三调节阀(24)、第四调节阀(25)、第五调节阀(26)、U型管(33)、第六调节阀(28)、第七调节阀(29)、热泵节流膨胀装置(30)、第八调节阀(31)、逆止阀(32)、生蒸汽管路(41)、第一二次蒸汽管路(42)、第二二次蒸汽管路(43)、第三二次蒸汽管路(44)、第四二次蒸汽管路(45)、第五二次蒸汽管路(43-1)、热泵凝结水管路(46)、抽真空管路(47)、集水罐排水管路(48)、热泵工质气态管路(49-1)、热泵工质液态管路(49-2)、第一中介水管路(50-1)、第二中介水管路(50-2)、总进料管路(51)、一效进料管路(52)、二效进料管路(53)、一效排料管路(54)、二效排料管路(55)和总排料管路(56)；第一中介水管路(50-1)的进汽口连接热泵冷凝器(3)的出气口，第一中介水管路(50-1)的出汽口连接一效蒸发罐(1)的进汽口，一效蒸发罐(1)的出液口连接第二中介水管路(50-2)的进液口，第二中介水管路(50-2)的出液口连接热泵冷凝器(3)的进液口，中介水循环泵(15)安装在第二中介水管路(50-2)上；第一二次蒸汽管路(42)的进汽口与二效蒸发罐(2)的出汽口连接，第一二次蒸汽管路(42)的出汽口与第三二次蒸汽管路(44)的进汽口连接，第三二次蒸汽管路(44)的出汽口与第四二次蒸汽管路(45)的进汽口连接，第四二次蒸汽管路(45)的出汽口与热泵蒸发器(4)的进汽口连接；热泵凝结水管路(46)的进液口与热泵蒸发器(4)的出液口连接，热泵凝结水管路(46)的出液口与集水罐(5)的进液口连接，抽真空管路(47)的进汽口与集水罐(5)的出汽口连接，在抽真空管路(47)上沿空气流动方向依次设置有第八调节阀(31)和真空泵(14)，集水罐(5)的出液口与集水罐排水管路(48)的进液口连接，在集水罐排水管路(48)上沿液体流动方向依次设置有排水泵(12)和逆止阀(32)；第二二次蒸汽管路(43)的进汽口与一效蒸发罐(1)的出汽口连接，第二二次蒸汽管路(43)的出汽口与二效蒸发罐(2)的进汽口连接，第一调节阀(22)设置在第二二次蒸汽管路(43)上；第五二次蒸汽管路(43-1)的进液口与二效蒸发罐(2)的出液口连接，第五二次蒸汽管路(43-1)的出液口与第四二次蒸汽管路(45)进汽口连接，U型管(33)安装在第五二次蒸汽管路(43-1)上；第四调节阀(25)安装在总进料管路(51)上，总进料管路(51)的出料口分别与一效进料管路(52)的进料口和二效进料管路(53)的进料口连接，一效进料管路(52)的出料口与一效蒸发罐(1)的进料口连接，第二调节阀(23)安装在一效进料管路(52)上，二效进料管路(53)的出料口与二效蒸发罐(2)的进料口连接，第三调节阀(24)安装在二效进料管路(53)上；一效排料管路(54)的进料口与一效蒸发罐(1)的出料口连接，一效排料管路(54)的出料口与总排料管路(56)的进料口连接，第五调节阀(26)安装在一效排料管路(54)上；二效排料管路(55)的进料口与二效蒸发罐(2)的出料口连接，二效排料管路(55)的出料口与总排料管路(56)的进料口连接，第六调节阀(28)安装在二效排料管路(55)上，第七调节阀(29)和排料泵(11)依次沿排料方向安装在总排料管路(56)上；热泵工质气态管路(49-1)的进汽口与热泵蒸发器(4)的出气口连接，热泵工质气态管路(49-1)的出汽口与热泵冷凝器(3)的进汽口连接，热泵压缩机(13)安装在热泵工质气态管路(49-1)上，热泵工质液态管路(49-2)的进液口与热泵冷凝器(3)的出液口连接，热泵工质液态管路(49-2)的出液口与热泵蒸发器(4)的进液口连接，热泵节流膨胀装置(30)安装在热泵工质液态管路(49-2)上；生蒸汽管路(41)的出汽口与第二二次蒸汽管路(43)的进汽口连接，减压阀(21)安装在生蒸汽管路(41)上。...

【专利技术属性】
技术研发人员：张承虎，陈峰，赵娟，陈长建，
申请(专利权)人：上海新奥新能源技术有限公司，
类型：新型
国别省市：上海,31