干燥脱水二次蒸汽余热原位回收利用装置及其利用方法与流程

本发明涉及蒸汽余热回收利用，特别是涉及一种干燥脱水二次蒸汽余热原位回收利用装置及其利用方法。

背景技术：

1、干燥脱水是工农业生产的基本单元，被广泛应用于各行各业。然而，干燥脱水需要达到一定温度和消耗大量能源以脱出物料中的水分，且同时产生蒸发水汽(俗称“二次蒸汽”)，二次蒸汽中蕴含有大量的热量，约占干燥脱水系统总输入能量的75％以上，如何实现二次蒸汽余热的回收和利用，是干燥脱水行业面临的共性难题。

2、目前，蒸汽余热回收利用方法大多采用多效蒸发、蒸汽再压缩、直接换热冷却回收低品位能源回收利用等节能技术。

3、其中，多效蒸发是将前一个蒸发器中产生的二次蒸气通入后一个蒸发器的加热室，并使后一个蒸发器的操作压强和溶液沸点低于第一个蒸发器中的操作压强和沸点，则通入的二次蒸气即可起到加热作用，实现二次蒸汽的余热回收利用。理论上，1kg加热蒸气大约可蒸发1kg水，但实际上由于有热损失，而且分离室中水的汽化潜热要比加热室中的冷凝潜热大，因此，实际上蒸发1kg水所需要的加热蒸气超过1kg，且随着效数的增加，传热的温度差损失增大，使得蒸发器的生产强度大大下降，设备费用成倍增加，往往得不偿失。因此，实际上多效蒸发的节能率有限，一般蒸发1kg水需耗一次蒸汽0.45kg以上，且设备系统投资和占地面积较大，需要优化改进。

4、蒸汽再压缩节能技术(通常称为“mvr”技术)，该技术是将二次蒸汽经压缩机压缩，温度、压力提高和热焓增加后，当作一次蒸汽回用于蒸发结晶和干燥脱水系统，以充分利用二次蒸汽的潜热。除开车启动外，整个蒸发过程中无需一次蒸汽，且蒸发一吨水需要耗电为23-70度电，可以实现蒸发温度升高20℃，是目前公认的高效节能技术。但是，mvr技术也存在自身的缺陷，主要是：(1)蒸汽温度提升幅度有限，通常只能提升20℃，使得其增压后蒸汽的温度不高(一般小于120℃)，使用该蒸汽，要求蒸发结晶器和干燥脱水机具有超大换热面积；(2)蒸汽压缩机对二次蒸汽中的不凝气、粉尘、腐蚀性气体较敏感，常常导致设备防腐造价高、热效率降低和设备故障率频发，影响正常稳定生产；(3)压缩机对二次蒸汽的输入量和输入温度较为敏感，要求二次蒸汽输入量和温度相对稳定，否则也影响压缩机的正常工作和工作效率。此外，直接换热冷却回收低品位能源回收利用技术往往只能利用废蒸汽产生低品位能源的热水，而热水的利用场景受限，如用作取暖、低温加热等，不能真正体现废蒸汽的利用价值。

5、因此，本领域亟需一种干燥脱水二次蒸汽余热原位回收利用装置及其利用方法，用于解决上述问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种干燥脱水二次蒸汽余热原位回收利用装置及其利用方法，用于解决上述现有技术中存在的技术问题，能够有效的解决热回收利用效率低，因废蒸汽中的杂质和有害组分造成主设备的结垢、腐蚀造成系统运行不稳定和效率低，直接换热回收热水造成的热水利用受限等技术难题。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

3、本发明公开了一种干燥脱水二次蒸汽余热原位回收利用装置，包括蒸汽发生器、蒸发脱水器、引风机、再热器、冷凝器、汽化塔、蒸汽压缩机、循环水泵、废水池和气体净化器，所述蒸汽发生器的出汽口分别通过管路与所述蒸发脱水器的一次蒸汽进口和所述再热器的一次蒸汽进口相连接；所述蒸发脱水器的二次蒸汽出口通过管路与所述引风机的进汽口连接，所述引风机的出汽口通过管道与所述再热器的二次蒸汽进口连接；所述再热器的二次蒸汽出口通过管路与所述冷凝器的二次蒸汽入口连接，所述冷凝器的二次蒸汽冷凝水出口通过管路与所述废水池的入水口连接，所述冷凝器的不凝气出口通过管路与所述气体净化器的进气口连接；所述蒸发脱水器的一次蒸汽冷凝水和所述再热器的一次蒸汽冷凝水均通过管路与汽化塔的第一进水口连接；所述冷凝器的循环水出口通过管路与所述汽化塔的第二进水口连接；所述汽化塔的出水口通过管路与循环水泵的进水口连接，所述循环水泵的出水口通过管道与所述冷凝器的进水口连接；所述汽化塔的出汽口通过管路与所述蒸汽压缩机的进汽口连接，所述蒸汽压缩机的出汽口分别通过管路与所述蒸发脱水器的一次蒸汽进口和所述再热器的一次蒸汽进口连接。

4、优选的，所述再热器和所述汽化塔之间的管路上设有第一疏水阀；

5、所述蒸发脱水器和所述汽化塔之间的管路上设有第二疏水阀。

6、优选的，所述再热器和所述冷凝器均为固定管板式换热器。

7、优选的，所述再热器和所述冷凝器的二次蒸汽均走壳程，所述再热器和所述冷凝器中的换热板壁上设有散热翅片，所述散热翅片竖直设置。

8、优选的，所述再热器中的一次蒸汽走管程，所述冷凝器中的循环水走管程，所述再热器和所述冷凝器中的换热管的内壁均设有螺旋凹槽。

9、优选的，还包括蒸汽吹扫装置，所述蒸汽吹扫装置包括蒸汽吹扫管，所述蒸汽吹扫管的一端设有若干个吹扫喷头，所述吹扫喷头朝向所述蒸发脱水器设置，所述蒸汽吹扫管的另一端用于连接所述蒸汽发生器和/或所述蒸汽压缩机的出汽口。

10、本发明还提供了一种基于上述的干燥脱水二次蒸汽余热原位回收利用装置的利用方法，包括以下步骤：

11、s1、利用蒸汽发生器产生的一次蒸汽作为系统启动热源，并将一次蒸汽输入蒸发脱水器和再热器中预热设备，使设备达到预先设定温度，完成预热；

12、s2、将湿物料加入蒸发脱水器中换热，湿物料吸热脱出水分，产生二次蒸汽；

13、s3、一方面，用引风机将蒸发脱水器中的二次蒸汽引出，并进入再热器与一次蒸汽换热升温，随后进入冷凝器换热，释放潜热变成冷凝水，进入废水池进行在加工利用；另一方面，用循环水泵将来自第一疏水阀和第二疏水阀的一次蒸汽冷凝水从汽化塔中引出，泵入冷凝器中吸收二次蒸汽冷凝热，再进入汽化塔中；

14、s4、启动蒸汽压缩机，在汽化塔中形成真空，产生一次蒸汽，并通过蒸汽压缩机将一次蒸汽加压升温后，一次蒸汽分别鼓入蒸发脱水器和再热器中，关闭蒸汽发生器，实现一次蒸汽替换。

15、优选的，所述再热器的进口处二次蒸汽温度为80-100℃，出口处的二次蒸汽温度为105-110℃；

16、所述冷凝器出口处的二次蒸汽冷凝水温度为55-75℃；所述冷凝器进口处的循环水的温度为95-98℃，出口处的循环水的温度为96-99℃。。

17、本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

18、(1)本发明在再热器处采用“一次蒸汽与二次蒸汽间壁再热”的设计方法，有利于保证二次蒸汽进入冷凝器的温度，从而有利于提高冷凝器的换热效率，进而有利于保证蒸汽压缩机一次蒸汽入口参数，便于蒸汽压缩机平稳运行。

19、(2)本发明在冷凝器处采用“二次蒸汽与一次蒸汽冷凝水间壁换热”的设计方法，一方面，可有效回收二次蒸汽的潜热；另一方面，可稳定生产纯净的一次蒸汽，避免传统mvr中二次蒸汽直接进入蒸汽压缩机，因二次蒸汽中的腐蚀性气体、不凝气体、粉尘等，造成蒸汽压缩机的设备腐蚀、运行不稳以及蒸发脱水器换热效率降低等问题。有利于降低蒸汽压缩机的造价，有利于提高蒸发脱水器的换热效率，有利于设备系统稳定长期运行。

20、(3)采用“二次蒸汽再热+二次蒸汽间壁冷凝+蒸汽压缩机+一次蒸汽冷凝水循环利用”的系统集成创新设计，有利于克服现有mvr系统中存在的设备腐蚀、设备气喘和设备造价高、运行效率低等问题，有利于解决目前湿物料干燥脱水中二次蒸汽余热不能实现高效原位回收利用难题。

21、总之，本发明可以解决现有二次蒸汽余热原位回收利用中普遍存在的“余热回收利用率低或不能原位回收利用，设备造价高，设备运行不稳定”等共性技术问题，有利于实现二次蒸汽余热原位高效回收稳定利用，易于工业大规模生产。