蒸汽循环使用的多效蒸发器

1263 编辑：中冶有色技术网来源：张家港长寿工业设备制造有限公司

2024-01-10 14:19:35

权利要求书： 1.一种蒸汽循环使用的多效蒸发器，其特征在于：包括顺次布置的多效蒸发器，任一所述蒸发器分别包括加热室、集液室和分离室，所述加热室底部分别设置集液室，且所述集液室与加热室连通，所述加热室一侧开设蒸汽进口和冷凝水出口，首效所述加热室另一侧开设补充蒸汽进口；所述集液室侧面分别设有分离室，所述集液室分别通过对应的连通管与分离室连通；所述分离室顶部开设二次蒸汽出口，所述分离室底部分别开设循环液出口和蒸发母液出口；所述冷凝水出口分别连接冷凝水罐，相邻所述冷凝水罐相互连通；末效所述分离室底部还开设蒸发原液进口；末效所述二次蒸汽出口与MR蒸汽压缩机连通，所述MR蒸汽压缩机出口与首效的蒸汽进口连通；前一所述二次蒸汽出口与后一所述蒸汽进口连通，所述循环液出口分别通过循环泵与对应的加热室连通，所述蒸发母液出口与前一效的加热室连通；首效所述蒸发母液出口与第一板式换热器的母液进口连接，所述第一板式换热器的蒸发原液出口与第二板式换热器的蒸发原液进口连接，蒸发原液通入所述第一板式换热器内并与蒸发母液进行一次热交换后流入第二板式换热器内；末效所述冷凝水罐与第二板式换热器的冷凝水进口连通，使得一次热交换后的蒸发原液与末效冷凝水罐内的冷凝水进行二次热交换，二次换热的蒸发原液经末效分离室上的蒸发原液进口进入末效分离室内。

2.根据权利要求1所述的一种蒸汽循环使用的多效蒸发器，其特征在于：所述分离室顶部分别开设不凝性气出口，所述不凝性气出口与水环式真空泵连接。

说明书：一种蒸汽循环使用的多效蒸发器技术领域[0001] 本实用新型涉及一种蒸汽循环使用的多效蒸发器，属于MR蒸汽压缩机技术领域。背景技术[0002] 母液蒸发是氧化铝生产中的重要工序之一，担负着保持循环系统中的液量平衡、为配制生料浆或溶出铝土矿提供合适浓度的碱液、排除生产过程中积累的碳碱和水分等作

用。目前，用于氧化铝生产的各种蒸发器几乎全部都是采用蒸汽对蒸发各效进行加热，最后

一效(末效)的二次蒸汽因温度太低(50℃左右)，已经没有继续使用的价值，将这末效的二

次蒸汽送入水冷器，通过循环冷却水冷凝吸收。新蒸汽源源不断进入蒸发器系统，依次加热

各效蒸发器；加热后的蒸汽的温度逐渐降低，又源源不断的送入水冷器，用循环冷却水冷凝

吸收。母液蒸发工序是氧化铝生产中的能耗大户，蒸汽消耗占整个氧化铝生产汽耗的40％

以上，蒸发成本占整个氧化铝生产的10％左右，因此，降低蒸汽的消耗是降低蒸发成本的关

键，也是降低氧化铝生产成本的关键。

实用新型内容

[0003] 本实用新型所要解决的技术问题是针对上述现有技术提供一种蒸汽循环使用的多效蒸发器，降低新蒸汽的消耗量，降低氧化铝生产成本。

[0004] 本实用新型解决上述问题所采用的技术方案为：一种蒸汽循环使用的多效蒸发器，包括顺次布置的多效蒸发器，任一所述蒸发器分别包括加热室、集液室和分离室，所述

加热室底部分别设置集液室，且所述集液室与加热室连通，所述加热室一侧开设蒸汽进口

和冷凝水出口，首效所述加热室另一侧开设补充蒸汽进口；所述集液室侧面分别设有分离

室，所述集液室分别通过对应的连通管与分离室连通；所述分离室顶部开设二次蒸汽出口，

所述分离室底部分别开设循环液出口和蒸发母液出口；所述冷凝水出口分别连接冷凝水

罐，相邻所述冷凝水罐相互连通；末效所述分离室底部还开设蒸发原液进口；末效所述二次

蒸汽出口与MR蒸汽压缩机连通，所述MR蒸汽压缩机出口与首效的蒸汽进口连通；前一所

述二次蒸汽出口与后一所述蒸汽进口连通，所述循环液出口分别通过循环泵与对应的加热

室连通，所述蒸发母液出口与前一效的加热室连通；首效所述蒸发母液出口与第一板式换

热器的母液进口连接，所述第一板式换热器的蒸发原液出口与第二板式换热器的蒸发原液

进口连接，蒸发原液通入所述第一板式换热器内并与蒸发母液进行一次热交换后流入第二

板式换热器内；末效所述冷凝水罐与第二板式换热器的冷凝水进口连通，使得一次热交换

后的蒸发原液与末效冷凝水罐内的冷凝水进行二次热交换，二次换热的蒸发原液经末效分

离室上的蒸发原液进口进入末效分离室内。

[0005] 所述分离室顶部分别开设不凝性气出口，所述不凝性气出口与水环式真空泵连接。

[0006] 与现有技术相比，本实用新型的优点在于：一种蒸汽循环使用的多效蒸发器，当蒸发器开启运行以后，蒸发过程源源不断消耗的加热蒸汽不再由昂贵的新蒸汽热源的锅炉提

供，而是由蒸发器系统自身具备的MR蒸汽压缩机对末效排出的低温低压二次蒸汽进行压

缩，把这部分低温低压二次蒸汽通过MR蒸汽压缩机增温增压，然后再返回首效(一效)蒸发

器循环使用，由于过程中不可避免的极少量蒸汽损失，为保证蒸发器的蒸发产能，只需要用

5～10％的极少量新蒸汽同时送入首效蒸发器作为补充。本申请降低了新蒸汽的消耗量，降

低了氧化铝生产成本。

附图说明[0007] 图1为本实用新型实施例一种蒸汽循环使用的多效蒸发器的示意图；[0008] 图中1Ⅰ效加热室、2Ⅰ效集液室、3Ⅰ效分离室、4Ⅰ效连通管、5Ⅰ效冷凝水罐、6Ⅰ效蒸汽进口、7Ⅰ效补充蒸汽进口、8Ⅰ效二次蒸汽出口、9Ⅰ效不凝性气出口、10Ⅰ效循环液出口、11Ⅰ效

蒸发母液出口、12Ⅱ效加热室、13Ⅱ效集液室、14Ⅱ效分离室、15Ⅱ效连通管、16Ⅱ效冷凝水

罐、17Ⅱ效蒸汽进口、18Ⅱ效二次蒸汽出口、19Ⅱ效不凝性气出口、20Ⅱ效循环液出口、21Ⅱ

效蒸发母液出口、22MR蒸汽压缩机、23喷水泵、24水环式真空泵、25第一板式换热器、26第

二板式换热器。

具体实施方式[0009] 以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。[0010] 如图1所示，本实施例中的一种蒸汽循环使用的多效蒸发器，包括顺次布置的Ⅰ效蒸发器和Ⅱ效蒸发器，Ⅰ效蒸发器包括Ⅰ效加热室1、Ⅰ效集液室2和Ⅰ效分离室3，Ⅱ效蒸发器

包括Ⅱ效加热室12、Ⅱ效集液室13和Ⅱ效分离室14。Ⅰ效加热室1底部设置Ⅰ效集液室2，且Ⅰ

效集液室2与Ⅰ效加热室1连通。Ⅰ效加热室1一侧开设I效蒸汽进口6和I效冷凝水出口，Ⅰ效加

热室1另一侧开设Ⅰ效补充蒸汽进口7。Ⅰ效集液室2侧面设有Ⅰ效分离室3，Ⅰ效集液室2通过Ⅰ

效连通管4与Ⅰ效分离室3连通。Ⅰ效分离室3顶部开设Ⅰ效二次蒸汽出口8，Ⅰ效分离室3底部开

设Ⅰ效循环液出口10和Ⅰ效蒸发母液11出口。Ⅰ效冷凝水出口连接Ⅰ效冷凝水罐5。

[0011] Ⅱ效加热室12底部设置Ⅱ效集液室13，Ⅱ效加热室12一侧开设Ⅱ效蒸汽进口17和Ⅱ效冷凝水出口。Ⅱ效集液室13侧面设有Ⅱ效分离室14，Ⅱ效集液室13通过Ⅱ效连通管15

与Ⅱ效分离室14连通。Ⅱ效分离室14顶部开设Ⅱ效二次蒸汽出口18，Ⅱ效分离室14底部开

设Ⅱ效循环液出口20、Ⅱ效蒸发母液出口21和Ⅱ效蒸发原液进口。Ⅱ效二次蒸汽出口18与

MR蒸汽压缩机22连通，MR蒸汽压缩机22出口与Ⅰ效蒸汽进口6连通。Ⅰ效二次蒸汽出口8与

Ⅱ效蒸汽进口17连通，Ⅱ效循环液出口20通过Ⅱ效循环泵与Ⅱ效加热室12连通，Ⅱ效蒸发

母液出口21通过Ⅱ效过滤泵、Ⅰ效循环泵与Ⅰ效加热室1连通。Ⅱ效冷凝水出口连接Ⅱ效冷凝

水罐16，且Ⅰ效冷凝水罐5与Ⅱ效冷凝水罐16，使得Ⅰ效冷凝水罐5内的冷凝水流入Ⅱ效冷凝

水罐16内。

[0012] Ⅰ效分离室3顶部开设Ⅰ效不凝性气出口9，Ⅱ效分离室14顶部开设Ⅱ效不凝性气出口19，经水环式真空泵24抽吸、排放。

[0013] Ⅰ效蒸发母液出口11通过母液出料泵与第一板式换热器25的母液进口连接；第一板式换热器25的蒸发原液出口与第二板式换热器26的蒸发原液进口连接。Ⅰ效蒸发母液出

口11流出的蒸发母液通过母液出料泵泵入第一板式换热器25内，第一板式换热器25内的蒸

发原液与I效蒸发母液出口11的蒸发母液进行一次热交换，一次热交换后的蒸发原液流入

第二板式换热器26内，Ⅱ效冷凝水罐16内的冷凝水经冷凝水泵泵入第二板式换热器26内，

一次热交换后的蒸发原液与冷凝水进行二次热交换，二次热交换后的蒸发原液温度满足要

求；二次热交换后的蒸发母液经Ⅱ效蒸发原液进口进入Ⅱ效分离室14。

[0014] 溶液流程：温度为65～70℃的蒸发原液进入蒸发器前，先与温度为105℃的Ⅰ效分离室的蒸发母液出口流出的蒸发母液在第一板式换热器进行一次换热，一次换热后的蒸发

原液流入第二板式换热器内，温度为98℃的Ⅱ效冷凝水经Ⅱ效冷凝水出口流入第二板式换

热器与一次换热的蒸发原液进行换热，蒸发原液二次换热，使得蒸发原液温度升至85℃，二

次换热后的蒸发原液经Ⅱ效蒸发原液进口进入Ⅱ效分离室；溶液由Ⅱ效循环液出口流出经

Ⅱ效循环泵送至Ⅱ效加热室，Ⅱ效加热室内的溶液受蒸汽加热至Ⅱ效溶液沸点后，进入Ⅱ

效集液室并经Ⅱ效连通管进入Ⅱ效分离室进行闪蒸；经Ⅱ效分离室蒸发后的蒸发母液温度

为90℃，蒸发母液由Ⅱ效蒸发母液出口进入Ⅱ效过料泵、Ⅰ效循环泵后泵入Ⅰ效加热室，Ⅰ效

加热室内的溶液受蒸汽加热至Ⅰ效溶液沸点后，进入Ⅰ效集液室并经Ⅰ效连通管进入Ⅰ效分离

室进行闪蒸；经Ⅰ效分离室蒸发后达到合格浓度的蒸发母液温度为105℃，合格的蒸发母液

经Ⅰ效蒸发母液出口进入母液出料泵并经第一板式换热器与蒸发原液换热后温度降低至95

℃送出蒸发站。

[0015] 蒸汽与冷凝水流程：蒸发器开车启动时需用压力为0.5～0.6Mpa、温度为155～158℃新蒸汽进行开车启动，新蒸汽经Ⅰ效加热室加热蒸汽进口进入Ⅰ效加热室，将Ⅰ效溶液加热

到Ⅰ效溶液沸点，新蒸汽放热冷凝后的冷凝水经Ⅰ效冷凝水出口进入Ⅰ效冷凝水罐；沸点后的

Ⅰ效溶液流至Ⅰ效集液室，后通过Ⅰ效连通管流至Ⅰ效分离室，在Ⅰ效分离室闪蒸出的二次蒸汽

经Ⅰ效二次蒸汽出口排出，并经II效蒸汽进口进入Ⅱ效加热室，将Ⅱ效溶液加热到Ⅱ效溶液

沸点，沸点后的Ⅱ效溶液流至Ⅱ效集液室，后通过Ⅱ效连通管流至Ⅱ效分离室，Ⅱ效溶液在

Ⅱ效分离室闪蒸出的二次蒸汽经Ⅱ效二次蒸汽出口排出，进入MR蒸汽压缩机。Ⅰ效分离室3

顶部开设Ⅰ效不凝性气出口9，Ⅱ效分离室14顶部开设Ⅱ效不凝性气出口19，经水环式真空

泵24抽吸、排放。至此，蒸发器采用新蒸汽开车启动工作已达到目的。

[0016] 逐渐关闭新蒸汽主管道阀门，同时启动MR蒸汽压缩机，从Ⅱ效分离室产出的二次蒸汽温度为～82℃(饱和温度)进入MR蒸汽压缩机，MR蒸汽压缩机对二次蒸汽压缩、增温

增压，使得蒸汽为过热蒸汽，用喷水泵将从Ⅱ效冷凝水罐出来的部分冷凝水雾化后喷入MR

蒸汽压缩机出口管内，使MR蒸汽压缩机送至Ⅰ效加热室的蒸汽变为114℃的饱和蒸汽，替代

了原来所用的新蒸汽，作为继续维持蒸发器运行的加热蒸汽热源。同时也需要5～10％的原

新蒸汽作为必要的蒸汽损失补充，这部分补损蒸汽从Ⅰ效补充蒸汽进口进入。从Ⅱ效冷凝水

罐出来的98℃加热蒸汽冷凝水除去给喷水泵作增湿降温的部分外，其余部分全部流入第二

板式换热器与蒸发原液进行换热，换热后的冷凝水温度降低至～85℃，然后泵送至低压锅

炉水箱或作为其它热水用途。表一为本实用新型MR蒸汽压缩机运行的热工制度。

[0017] 表1[0018] 温度(℃)进料蒸发原液 65～70

换热后原液温度～85

二效溶液温度～90

一效溶液温度～105

出料蒸发母液～95

新蒸汽 155～158

一效二次蒸汽～98

二效二次蒸汽～82

MR压缩蒸汽～114

一效冷凝水～114

二效冷凝水～98

换热后冷凝水～85

[0019] 当蒸发器开启运行以后，蒸发过程源源不断消耗的加热蒸汽不再由昂贵的新蒸汽热源的锅炉提供，而是由蒸发器系统自身具备的MR蒸汽压缩机对末效排出的低温低压二

次蒸汽进行压缩，把这部分低温低压二次蒸汽通过MR蒸汽压缩机增温增压，然后再返回首

效(一效)蒸发器循环使用，由于过程中不可避免的极少量蒸汽损失，为保证蒸发器的蒸发

产能，只需要用5～10％的极少量新蒸汽同时送入首效蒸发器作为补充。本申请降低了新蒸

汽的消耗量，降低了氧化铝生产成本。

[0020] 除上述实施例外，本实用新型还包括有其他实施方式，凡采用等同变换或者等效替换方式形成的技术方案，均应落入本实用新型权利要求的保护范围之内。