專利名稱：蒸汽混合機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬帶有蒸汽加熱的蒸發(fā)器。
蒸汽加熱的蒸發(fā)濃縮設(shè)備廣泛應(yīng)用于化學(xué)工業(yè)、食品加工工業(yè)、環(huán)境保護和其它領(lǐng)域。如海水淡化、污水處理、制糖、造紙、牛奶和果汁的濃縮等等?，F(xiàn)有的蒸汽加熱的蒸發(fā)或濃縮工藝的熱效率都較低，即使是用于海水淡化的多效降膜蒸發(fā)設(shè)備和多級閃急蒸發(fā)設(shè)備，每生產(chǎn)一噸淡水的耗能量達到210～300MJ。應(yīng)用現(xiàn)有的機械式蒸汽增壓機能顯著地提高蒸發(fā)工藝的熱效率(150～180MJ/噸淡水)。但是機械式增壓主要消耗電能或機械能，與此相比采用蒸汽噴射泵使廢蒸汽增壓只消耗蒸汽熱能，但是它的能量消耗高(500MJ/噸淡水)只用于中小型生產(chǎn)規(guī)模。
本發(fā)明的目的是在降低總能耗的前提下用蒸汽熱能代替機械式增壓蒸發(fā)器中壓編機所消耗的大部分電能或機械能，使其熱效率提高60～100％(用于海水淡化每噸淡水耗能低于120MJ)。
本發(fā)明是一種機械驅(qū)動的，能將兩壓力不同的蒸汽混合成壓力一致的蒸汽的，用于蒸發(fā)濃縮設(shè)備中對廢蒸汽增壓的蒸汽混合機，其特征在于在蒸汽混合機的機身上既安裝一根轉(zhuǎn)子又開有兩組進汽口和一個出汽口，兩組進汽口中一組是低壓蒸汽進汽口，另一組是高壓蒸汽進汽口。采用本發(fā)明的蒸汽混合機將現(xiàn)有的常規(guī)蒸發(fā)濃編工藝中由減壓閥消耗掉的能量利用起來。常規(guī)工藝中來自鍋爐的壓力較高的生蒸汽(壓力一般為600kPa～800kPa)在進入蒸發(fā)器之前通過減壓閥將壓力降到150kPa。這一過程損失了一定的能量。與此相比蒸汽在蒸發(fā)器內(nèi)的壓力一般從150kPa降到70kPa，只降低80kPa左右。本發(fā)明的蒸汽混合機能將高壓蒸汽和低壓蒸汽混合成壓力介于兩者之間的混合蒸汽。一方面它對高壓蒸汽而言如同常規(guī)工藝中的減壓閥是減壓裝置；另一方面它利用高壓蒸汽減壓時釋放的能量使低壓蒸汽增壓，對低壓蒸汽而言是增壓裝置。這種蒸汽混合機將一套蒸發(fā)設(shè)備(如多級閃急蒸發(fā)設(shè)備)與另外一套蒸發(fā)設(shè)備串聯(lián)地連接起來而解決的。
本發(fā)明的優(yōu)點和積極效果(1)因為在蒸汽混合機利用在常規(guī)蒸發(fā)工藝中被減壓閥消耗掉的高壓蒸汽膨脹能量給廢蒸汽增壓，因此在廢蒸汽進汽量、進汽壓力和出汽壓力相同的情況下消耗的電能或機械能比機械式蒸汽壓縮機的少50％以上。
(2)同樣的輸出壓力和同樣的輸出流量，蒸汽混合機的體積比蒸汽壓縮機小一半左右，這能顯著地降低設(shè)備成本。
(3)應(yīng)用蒸汽混合機可對常規(guī)的蒸汽加熱的蒸發(fā)濃編工藝進行改進，使蒸發(fā)濃縮過程中的單位產(chǎn)品的能量消耗降低35～65％。
圖1為常規(guī)的多效降膜蒸發(fā)或多級閃急蒸發(fā)設(shè)備工藝流程圖；圖2為蒸汽增壓蒸發(fā)設(shè)備通過蒸汽混合機串聯(lián)接入常規(guī)多效蒸發(fā)設(shè)備的工藝流程圖；圖3為滑片式蒸汽混合機結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為滑片式蒸汽混合機工作原理圖；圖5為離心式蒸汽混合機的結(jié)構(gòu)圖；圖6為離心式蒸汽混合機A-A剖面圖。
下面結(jié)合


本發(fā)明的工作原理。(通過圖2和圖5、6說明)將第一套多效蒸發(fā)設(shè)備的末效產(chǎn)生的廢蒸汽DB2引進到蒸汽混合機的低壓蒸汽進口18，來自鍋爐的壓力和溫度較高的過熱蒸汽DF引進到蒸汽混合機的高壓蒸汽進口9，它們在蒸汽混合機中相互混合，使由蒸發(fā)器排出的廢蒸汽的溫度和壓力都升高。由蒸汽混合機的混合蒸汽排汽閥21排出的混合蒸汽中的一部分DM(其質(zhì)量流量和DB2的質(zhì)量流量相等)進入第一套蒸發(fā)設(shè)備的第一效的加熱套中作為生蒸汽推動第一套蒸發(fā)設(shè)備，盛下的一部分混合蒸汽DM(其質(zhì)量流量和DF的質(zhì)量流量相等)作為生蒸汽進入第二套蒸發(fā)設(shè)備的第一效的加熱套中推動第二套蒸發(fā)設(shè)備。這樣，按常規(guī)工藝只能推動第二套蒸發(fā)設(shè)備的蒸汽量DF通過蒸汽混合機的作用而推動第一第二兩套蒸發(fā)設(shè)備。
在圖1和圖2中DF表示來自鍋爐的生蒸汽，DB1為第一套蒸發(fā)設(shè)備末效產(chǎn)生的廢蒸汽，WS為海水，DM表示由蒸汽混合機產(chǎn)生的混合蒸汽，WT1為第一套設(shè)備生產(chǎn)的淡水，WT2為第二套設(shè)備生產(chǎn)的淡水。具體地說圖1是一應(yīng)用于海水淡化的蒸汽加熱的性能系數(shù)為8(即每消耗1公斤高壓蒸汽生產(chǎn)8公斤淡水)的多效降膜蒸發(fā)或多級閃急蒸發(fā)設(shè)備的示意圖，在這種工藝過程中來自鍋爐的高壓蒸汽通過一減壓閥將壓力從600～800kPa減到140～150kPa然后進入蒸發(fā)器。在改進的工藝中來自鍋爐的過熱高壓蒸汽(壓力為600kPa～800kPa)在蒸汽混合機中與來自第一套蒸發(fā)設(shè)備的廢蒸汽(例如壓力為101kPa)混合后壓力降低到一值，假定為169kPa，同時廢蒸汽通過在蒸汽混合機內(nèi)與高壓蒸汽混合而使其壓力和溫度分別由101.3kPa增加到169kPa和由100℃增加到115℃，以此混合蒸汽和再生蒸汽之間15°的溫差可以推動一套五效降膜蒸發(fā)器。
實施例1滑片式蒸汽混合機，在結(jié)構(gòu)上和現(xiàn)有的滑片式氣體壓縮機很相似。其特點是轉(zhuǎn)子主要由轉(zhuǎn)子體和滑片組成，在一兩端密封的圓筒形室3內(nèi)偏心地配置一轉(zhuǎn)子4。在轉(zhuǎn)子體上沿軸向開有一組槽，每個槽內(nèi)裝有一滑片5?；S轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時受離心力的作用被向外推而使其外緣緊貼在圓筒形室的內(nèi)壁上。這樣轉(zhuǎn)子和圓筒形室之間的月牙形空間被滑片分成很多容積隨轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動而變化的小室6，所有滑片的兩端以及轉(zhuǎn)子的兩端和圓筒形室的兩端蓋間動密封?；秸羝旌蠙C在機殼上的排列沿轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動方向依此是低壓蒸汽口進口2，高壓蒸汽進口1，混合蒸汽出汽口7。當(dāng)一個小室在轉(zhuǎn)子的帶動下沿逆時針方向旋轉(zhuǎn)一周時出現(xiàn)了在P-V圖上表示的下列的連續(xù)的工作過程C-D低壓蒸汽吸氣過程當(dāng)小室運動于棱線C和D之間時它的空間由小變大而從低壓蒸汽進口2吸入低壓蒸汽。
E-F蒸汽混合及增壓過程當(dāng)小室運動于棱線E和F之間時來自高壓蒸汽進口1的高壓蒸汽進入小室與其中的低壓蒸汽混合并使其中的蒸汽壓力增高?；旌险羝膲毫νㄟ^安裝在高壓蒸汽進口的減壓閥或其它閥門調(diào)節(jié)和控制。
A-B混合蒸汽排出過程當(dāng)小室運動于棱線A和B之間時它的空間由大變小而將其中的混合蒸汽排到混合蒸汽出口7。
B-C壓力降低過程。這樣通過轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動而帶動所有的小室轉(zhuǎn)動，旋轉(zhuǎn)式蒸汽混合機能連續(xù)地將低壓蒸汽和高壓蒸汽混合在一起。
實施例2離心式蒸汽混合機的結(jié)構(gòu)圖。離心式蒸汽混合機主要由機殼17和通過軸承安裝在機殼上的轉(zhuǎn)子組成。轉(zhuǎn)子主要由葉輪16、葉片14、軸13、碟狀圓盤11和連通管10組成。葉片14和碟狀圓盤11分別安裝在葉輪的兩側(cè)面上。碟狀圓盤和葉輪之間形成一轉(zhuǎn)動的高壓蒸汽艙12。在轉(zhuǎn)子的外緣葉輪與碟狀圓盤之間沿圓周等距離地開有一組高壓蒸汽噴孔20。噴孔的中心線與轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動的軸心線垂直，中心線(方向為從轉(zhuǎn)子內(nèi)向外)和其與轉(zhuǎn)子外緣交點的線速度方向間的夾角(圖6中U和矢量W間的夾角)為90°至180°之間。一般取150°左右。高壓蒸汽進口9接在機殼上通過外高壓蒸汽室8和連通管10與轉(zhuǎn)動的高壓蒸汽艙12相連。連通管10和碟狀圓盤11固定在一起且與高壓蒸汽艙相通，連通管和機殼間用密封裝置密封。低壓蒸汽進口18接在機殼上位于葉輪右邊的低壓蒸汽室14上，轉(zhuǎn)子外緣之外是環(huán)狀通道15，環(huán)狀通道的外面是蝸殼19?；旌险羝隹?1接在蝸殼上。由蒸發(fā)器末效產(chǎn)生的廢蒸汽進口由鍋爐(或其它設(shè)備)產(chǎn)生的壓力較高的生蒸汽引進到高壓蒸汽進口。當(dāng)轉(zhuǎn)子沿箭頭所指方向轉(zhuǎn)動時，葉輪由低壓蒸汽進口18吸進廢蒸汽，由葉片對其加速后從葉輪排進環(huán)狀通道，與此同時生蒸汽在其本身的壓力作用下從高壓蒸汽進口進入外高壓蒸汽室8經(jīng)由連通管進入轉(zhuǎn)動的高壓蒸汽艙，然后通過高壓蒸汽噴孔噴進環(huán)狀通道15，在此與廢蒸汽混合并使廢蒸汽的速度進一步提高。然后一起進入蝸殼?；旌险羝谖仛?nèi)減速增壓后經(jīng)由混合蒸汽出口21排出。然后作為生蒸汽引進到蒸發(fā)或濃編設(shè)備中。高壓蒸汽從轉(zhuǎn)子中噴出時能產(chǎn)生相當(dāng)大的動量矢驅(qū)動葉論，以減少電機所需的功率。
權(quán)利要求
1.一種機械驅(qū)動的，能將兩壓力不同的蒸汽混合成壓力一致的蒸汽的，用于蒸發(fā)濃編設(shè)備中對廢蒸汽增壓的蒸汽混合機，其特征在于在蒸汽混合機的機身上既安裝一根轉(zhuǎn)子，又開有兩組進汽口和一個出汽口，兩組進汽口中一組是低壓蒸汽進汽口，另一組是高壓蒸汽進汽口。
2.按權(quán)利要求1所述的蒸汽混合機，其特點是滑片式蒸汽混合機，轉(zhuǎn)子主要由轉(zhuǎn)子體和滑片組成，在一兩端密封的圓筒形室3內(nèi)偏心地配置一轉(zhuǎn)子4，在轉(zhuǎn)子體上沿軸向開有一組槽，每個槽內(nèi)裝有一滑片5。
3.按權(quán)利要求1所述的蒸汽混合機，其特征在于滑片式蒸汽混合機在機殼上的排列沿轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動方向依此是低壓蒸汽進口2，高壓蒸汽進口1，混合蒸汽出汽口7。
4.按權(quán)利要求1所述的蒸汽混合機，其特征在于離心式蒸汽混合機主要由機殼17和通過軸承安裝在機殼上的轉(zhuǎn)子組成，轉(zhuǎn)子主要由葉輪16、葉片14、軸13、碟狀圓盤11和連通管10組成，時片14和碟狀圓盤11分別安裝在葉輪的兩側(cè)面上，碟狀圓盤和葉輪之間形成一轉(zhuǎn)動的高壓蒸汽艙12，在轉(zhuǎn)子的外緣葉輪與碟狀圓盤之間沿圓周等距離地開有一組高壓蒸汽噴孔20。
5.按權(quán)利要求4所述的蒸汽混合機，其特征在于高壓蒸汽進口9通過外高壓蒸汽室8和連通管10與轉(zhuǎn)動的高壓蒸汽艙12相連。
6.按權(quán)利要求4所述的蒸汽混合機，其特征在于噴孔的中心線與轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動的軸心線垂直，中心線和其與轉(zhuǎn)子外緣交點的線速度方向間的夾角為90°至180°之間。
7.按權(quán)利要求4所述的蒸汽混合機，其特征在于連通管與碟狀圓盤固定在一起且與轉(zhuǎn)動的高壓蒸汽艙相通，連通管和機殼間用密封裝置密封。
全文摘要
本發(fā)明屬帶有蒸汽加熱的蒸發(fā)器。一種機械驅(qū)動的,能將兩壓力不同的蒸汽混合成壓力一致的蒸汽混合機,在它的機身上既安裝一根轉(zhuǎn)子,又開有兩組進汽口和一個出汽口,兩組進汽口中一組是低壓蒸汽進汽口,另一組是高壓蒸汽進汽口。本發(fā)明能廣泛應(yīng)用于化學(xué)和食品加工工業(yè)中的蒸汽加熱的蒸發(fā)濃縮工藝的單位產(chǎn)品的能量消耗降低35—65%。本發(fā)明的體積比蒸汽壓縮機小一半左右,這能顯著地降低設(shè)備成本。
文檔編號B01F5/12GK1171291SQ9610007
公開日1998年1月28日 申請日期1996年1月5日 優(yōu)先權(quán)日1996年1月5日
發(fā)明者秦玉堯 申請人:秦玉堯