一种热压缩机与喷射器级联的蒸汽循环系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及多效蒸馏装置领域，具体为一种热压缩机与喷射器级联的蒸汽循环系统及其控制方法。

背景技术

目前多效蒸馏系统被广泛应用于海水淡化和医疗注射用水制备等水处理领域，设备包括蒸发器、预热器、冷凝器、电控系统以及蒸汽再循环系统。蒸汽再循环系统主要依靠压缩泵抽吸末效蒸发器蒸汽并加压输送至首效作为动力蒸汽，从而减少工业蒸汽使用量，对于提高多效蒸馏系统效率至关重要，目前压缩泵主要有喷射器和热压缩机两种形式。

喷射器结构简单、无移动部件，利用拉瓦尔喷嘴将高压蒸汽与低压蒸汽混合，实现低压蒸汽的升压功能的同时不产生额外能耗。然而喷射器对于系统工况要求较高，最优工况区间较小，在出口与二次流压差较大时难以维持较高的抽吸效率。

热压缩机通过机械方法提高蒸汽温度压力，升压效果稳定。然而存在耗电量大、使用寿命低以及维护成本高等缺点，为此我们提出了一种热压缩机与喷射器级联的蒸汽循环系统及其控制方法。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种热压缩机与喷射器级联的蒸汽循环系统及其控制方法，末效产生的蒸汽部分进入冷凝器冷凝，另一部分先经小功率热压缩机升压后由喷射器抽吸并与高压动力蒸汽混合进入首效蒸发器，实现蒸汽高效再循环。

(二)技术方案

为实现上述所述目的，本发明提供如下技术方案：一种热压缩机与喷射器级联的蒸汽循环系统，包括蒸发器一、蒸发器二、蒸发器三、喷射器、小功率热压缩机、冷凝器以及控制单元，喷射器的输出端与小功率热压缩机的输入端连接，蒸发器一、蒸发器二、蒸发器三相互连接，蒸发器一以及蒸发器三的输出端均连接冷凝器,冷凝器连接产品水以及原水的输入端，小功率热压缩机与蒸发器三连接，喷射器与蒸发器一连接。

优选的，所述喷射器由流线型主喷嘴、吸入室器体和混合-扩散室器体组成，主喷嘴与一次流高压蒸汽管路连接，吸入室器体与二次流低压蒸汽管路连接，混合-扩散室器体与出口管路连接，二次流低压蒸汽管路与小功率热压缩机连接，在多效蒸馏系统末效蒸汽压力较低时，喷射器离开其最优工作区间，抽吸能力下降，此时利用小功率热压缩机对蒸汽进行加压，即提高喷射器二次流压力，使喷射器抽吸能力提高。

优选的，所述控制单元包括：检测模块、控制模块、处理模块、执行模块。

一种热压缩机与喷射器级联的蒸汽循环系统的控制方法，包括以下步骤：

第一步：高压动力蒸汽经过喷射器进入喷射器的内部；

第二步：随后以此经过蒸发器二以及蒸发器三，进图法搜冷凝器中，末效产生的蒸汽部分进入冷凝器冷凝，另一部分先经小功率热压缩机升压后由喷射器抽吸并与高压动力蒸汽混合进入蒸发器一；

第三步：在操作过程中控制单元对喷射器引射比参数进行稳定，保持在预定范围；

优选的，检测模块负责监测采集系统运行中的实时数据，包括：喷射器出口蒸汽压力值、温度值、质量流量值，喷射器一次流蒸汽压力值、温度值、质量流量值，喷射器二次就蒸汽压力值、温度值、质量流量值，蒸发器一、蒸发器二以及蒸发器三内部压力值、温度值，将实时数据发送至控制模块。

优选的，处理模块用于获取控制模块发送的运行数据，并通过预先建立的算法模型根据运行数据计算输出数据，并将所述输出数据发送至控制模块，以便于控制模块根据输出数据向执行模块发送控制指令，使蒸汽再循环系统的喷射器二次流蒸汽压力、温度，喷射器引射比参数保持在预定范围。

(三)有益效果

与现有技术相比，本发明提供了一种热压缩机与喷射器级联的蒸汽循环系统及其控制方法，具备以下有益效果：

1、该热压缩机与喷射器级联的蒸汽循环系统及其控制方法，能够有效解决二次蒸汽的回收再利用问题，传统的热压式蒸馏水机生产1吨产品水会比多效蒸馏水机少消耗50％蒸汽，但多消耗5kw左右的电能。而采用喷射器引射二次蒸汽后，会有效减少对蒸汽的消耗量，以喷射器引射比0.5为例，则此时能够减少25％蒸汽消耗，并且喷射器的工作不需要额外耗费电能；而采用喷射器与热压缩机级联后的方案，在小幅度提高喷射器二次流压力的同时大幅度提高喷射器引射能力，此时的蒸汽消耗更小，而电耗增加不超过2kw。

附图说明

图1为本发明流程示意图；

图2为本发明引射比示意图。

图中：1、蒸发器一；2、蒸发器二；3、蒸发器三；4、喷射器；5、小功率热压缩机；6、冷凝器。

具体实施方式

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。基于本发明中的实施例，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。

请参阅图1-2，一种热压缩机与喷射器级联的蒸汽循环系统，包括蒸发器一1、蒸发器二2、蒸发器三3、喷射器4、小功率热压缩机5、冷凝器6以及控制单元，喷射器4的输出端与小功率热压缩机5的输入端连接，蒸发器一1、蒸发器二2、蒸发器三3相互连接，蒸发器一1以及蒸发器三3的输出端均连接冷凝器6,冷凝器6连接产品水以及原水的输入端，小功率热压缩机5与蒸发器三3连接，喷射器4与蒸发器一1连接。

进一步的，喷射器4由流线型主喷嘴、吸入室器体和混合-扩散室器体组成，主喷嘴与一次流高压蒸汽管路连接，吸入室器体与二次流低压蒸汽管路连接，混合-扩散室器体与出口管路连接，二次流低压蒸汽管路与小功率热压缩机5连接，在多效蒸馏系统末效蒸汽压力较低时，喷射器4离开其最优工作区间，抽吸能力下降，此时利用小功率热压缩机5对蒸汽进行加压，即提高喷射器4二次流压力，使喷射器抽吸能力提高。

进一步的，喷射器4抽吸能力受二次流压力影响较为敏感，因此小功率热压缩机5不需要使二次流蒸汽压力提升很多，小功率热压缩机5的运行负荷较小，维护更经济，相对于单纯的热压式蒸馏水机电耗较低。而喷射器4此时的抽吸能力能够得到保证。

进一步的，小功率热压缩机5的使用不仅可以为喷射器4提供良好的工况区间，还可以用于实现对喷射器4的控制，依照喷射器4二次流压力对喷射器4性能影响模型，喷射器4对二次流的抽吸量可以通过改变小功率热压缩机5输出功率实现控制。

进一步的，控制单元包括：检测模块、控制模块、处理模块、执行模块。

一种热压缩机与喷射器级联的蒸汽循环系统的控制方法，包括以下步骤：

第一步：高压动力蒸汽经过喷射器4进入喷射器4的内部；

第二步：随后以此经过蒸发器二2以及蒸发器三3，进图法搜冷凝器6中，末效产生的蒸汽部分进入冷凝器6冷凝，另一部分先经小功率热压缩机5升压后由喷射器4抽吸并与高压动力蒸汽混合进入蒸发器一1；

第三步：在操作过程中控制单元对喷射器4引射比参数进行稳定，保持在预定范围；

进一步的，检测模块负责监测采集系统运行中的实时数据，包括：喷射器4出口蒸汽压力值、温度值、质量流量值，喷射器4一次流蒸汽压力值、温度值、质量流量值，喷射器4二次就蒸汽压力值、温度值、质量流量值，蒸发器一1、蒸发器二2以及蒸发器三3内部压力值、温度值，将实时数据发送至控制模块。

进一步的，处理模块用于获取控制模块发送的运行数据，并通过预先建立的算法模型根据运行数据计算输出数据，并将输出数据发送至控制模块，以便于控制模块根据输出数据向执行模块发送控制指令，使蒸汽再循环系统的喷射器4二次流蒸汽压力、温度，喷射器4引射比参数保持在预定范围。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。