一种复合型利用绿色能源的蒸汽喷射真空泵机组的系统的制作方法

1.本发明属于真空结晶领域，尤其涉及一种复合型利用绿色能源的蒸汽喷射真空泵机组的系统。


背景技术：

2.现有的真空结晶工艺，系利用真空条件下液体沸点降低的原理，使需要提纯液体蒸发、浓缩、冷却、结晶达到稳定生产工业产品的效果。在此系统中喷射泵系统是保证生产的决定因素。
3.喷射泵系统需要消耗大量的蒸汽和冷却水，运行成本很高，冷凝器的设置既与冷凝水的温度有关，又与喷射泵排除气体中水蒸气的分压有关，因此，混合气体中水蒸气的分压要大于冷凝器入水温度对应的饱和压力。
4.在夏季由于冷凝器的冷凝水温度达到38度左右，冷却水温度过高，大量二次蒸汽得不到及时冷凝，造成真空结晶器的真空度降低、且不稳定，继而影响产品的质量和产量。因此急需新型真空泵降低蒸汽和冷却水耗量及运行成本，克服夏季高水温的干扰，提高产品的质量和产量。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种复合型利用绿色能源的蒸汽喷射真空泵机组的系统，以解决真空泵蒸汽耗量大及由于夏季水温高造成的高水温的干扰的问题。
6.本发明采用以下技术方案：一种复合型利用绿色能源的蒸汽喷射真空泵机组的系统，包括：
7.真空结晶器，具备出气口，其内存储有需提纯的物料，
8.第一冷凝器，具备一次侧入口、一次侧出口、二次侧入口、二次侧出口，用于对真空结晶器内的混合气体中的可凝气体进行冷凝卸载，
9.其一次侧入口通过管道与真空结晶器的出气口相连通，
10.其二次侧入口通过管道与冷却水系统相连通，
11.第二喷射泵，具备水蒸汽口、混合气体入口、混合气体出口，其水蒸汽口与蒸汽系统的出口相连通，其混合气体入口与第一冷凝器的一次侧出口相连通，
12.第二冷凝器，具备一次侧入口、一次侧出口、二次侧入口、二次侧出口，用于对被第二喷射泵抽出且送入其内的混合气体中的可凝气体进行冷凝卸载，
13.其一次侧入口通过管道与第二喷射泵的混合气体出口相连通，
14.其二次侧入口通过管道与冷却水系统相连通，
15.第三喷射泵，具备水蒸汽口、混合气体入口、混合气体出口，其水蒸汽口与蒸汽系统的出口相连通，其混合气体入口与第二冷凝器的一次侧出口相连通，
16.第三冷凝器，具备一次侧入口、一次侧出口、二次侧入口、二次侧出口，用于对被第三喷射泵抽出且送入其内的混合气体中的可凝气体进行冷凝卸载，
17.其一次侧入口通过管道与第三喷射泵的混合气体出口相连通，
18.其二次侧入口通过管道与冷却水系统相连通，
19.其一次侧出口通过前级真空泵与外界相连通，
20.其中，冷却水系统为自然水源、冷却塔或制冷设备，且供水水温为1.0-15.0度。
21.进一步地，还包括：
22.第一喷射泵，具备水蒸汽口、混合气体入口、混合气体出口，
23.其水蒸汽口与蒸汽系统的出口相连通，
24.其混合气体入口与真空结晶器的出气口相连通，
25.其混合气体出口与第一冷凝器的一次侧入口相连通，
26.其中，冷却水系统为自然水源、冷却塔或制冷设备、且供水水温为15.1-32.0度。
27.进一步地，还包括：
28.蒸汽分配器，具备入口和多个分配口，用于通过管道与第一喷射泵、第二喷射泵、第三喷射泵的水蒸汽口相连通。
29.进一步地，还包括：
30.热水罐，其入口分别通过管道与第一冷凝器、第二冷凝器、第三冷凝器的二次侧出口相连通，其出口通过管道与冷却塔的入口相连通。
31.进一步地，还包括：
32.换热器，具备一次侧入口、一次侧出口、二次侧入口、二次侧出口，
33.其一次侧入口通过管道与自然水源的出口相连通，
34.其一次侧出口通过管道与自然水源的入口相连通，
35.其二次侧入口通过管道与热水罐的出口相连通，
36.分水包，其入口通过管道与换热器的二次侧出口相连通，其出口通过管道与第一冷凝器、第二冷凝器、第三冷凝器的二次侧入口相连通。
37.本发明的有益效果是：本发明可利用自然水源达到降低蒸汽耗量的效果，本发明通过喷射器和冷凝器不同的工作组合，真空泵可以在低温和中温水源的两种数学计算模型之间切换工作，分别实现了在不同季节，不同水温条件下，最大限度地利用绿色冷能，极大的降低了蒸汽量的消耗，并降低了成本，在1.0-15.0度的低温条件下，可最多节约蒸汽量的85-90％。
附图说明
38.图1为本发明的结构示意图。
39.其中：1、第一喷射泵；2、第一冷凝器；3、第二喷射泵；4、第二冷凝器；5、第三喷射泵；6、第三冷凝器；7、前级真空泵；8、分水包；9、自然水源；10、冷却塔；11、热水罐；12、真空结晶器；13、蒸汽分配器；14、换热器。
具体实施方式
40.下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
41.本发明公开了一种复合型利用绿色能源的蒸汽喷射真空泵机组的系统，如图1所示，包括真空结晶器12、第一冷凝器2、第二喷射泵3、第二冷凝器4、第三喷射泵5、第三冷凝
器6。真空结晶器12具备出气口，真空结晶器12内存储有需提纯的物料。
42.第一冷凝器2具备一次侧入口、一次侧出口、二次侧入口、二次侧出口，第一冷凝器2用于对真空结晶器12内的混合气体中的可凝气体进行冷凝卸载。第一冷凝器2的一次侧入口通过管道与真空结晶器12的出气口相连通，第一冷凝器2的二次侧入口通过管道与冷却水系统相连通。
43.第二喷射泵3具备水蒸汽口、混合气体入口、混合气体出口，第二喷射泵3的水蒸汽口与蒸汽系统的出口相连通，第二喷射泵3的混合气体入口与第一冷凝器2的一次侧出口相连通。
44.第二冷凝器4具备一次侧入口、一次侧出口、二次侧入口、二次侧出口，第二冷凝器4用于对被第二喷射泵3抽出且送入其内的混合气体中的可凝气体进行冷凝卸载。
45.第二冷凝器4的一次侧入口通过管道与第二喷射泵3的混合气体出口相连通，第二冷凝器4的二次次侧入口通过管道与冷却水系统相连通。
46.第三喷射泵5具备水蒸汽口、混合气体入口、混合气体出口，第三喷射泵5的水蒸汽口与蒸汽系统的出口相连通，第三喷射泵5的混合气体入口与第二冷凝器4的一次侧出口相连通。
47.第三冷凝器6具备一次侧入口、一次侧出口、二次侧入口、二次侧出口，第三冷凝器6用于对被第三喷射泵5抽出且送入其内的混合气体中的可凝气体进行冷凝卸载。
48.第三冷凝器6的一次侧入口通过管道与第三喷射泵5的混合气体出口相连通，第三冷凝器6的二次侧入口通过管道与冷却水系统相连通，第三冷凝器6的一次侧出口通过真空循环泵与外界相连通。
49.使用冷凝器的实质是用增加冷凝水的消耗来换取工作蒸汽量的节约，以低价的水来换取高价的蒸汽，使泵的运行成本得到降低。冷却水系统为自然水源9或由冷却塔10提供、且水温为1.0-15.0度。气候变化反常时，使用制冷设备补充调节或降低冷却水温度。
50.在冬季和春季，自然水源9，如江河湖泊、水库的水温为1.0-15.0度，其数学计算模型和设计理论根据进水温度划分为低温数学计算模型，进水温度1.0-15.0℃；此时，将自然水源9的水作为冷却水进入第一冷凝器2、第二冷凝器4、第三冷凝器6的二次侧入口进行冷却卸载，由于第一冷凝器2的功率和负荷非常大，因此，第一冷凝器2可利用1.0-15.0度的低温水对进入其内的可凝气体进行预冷却，并卸载一部分可凝气体，然后在第二喷射泵3的吸力下进入第二冷凝器4再次卸载，进而在水温较低的情况下满足真空结晶器12的真空度的要求和提纯的要求，在此模式下，可节约蒸汽量的85-90％。
51.本发明还包括：第一喷射泵1，第一喷射泵1具备水蒸汽口、混合气体入口、混合气体出口，第一喷射泵1的水蒸汽口与蒸汽系统的出口相连通，第一喷射泵1的混合气体入口与真空结晶器12的出气口相连通，第一喷射泵1的混合气体出口与第一冷凝器2的一次侧入口相连通。
52.在第一喷射泵1的作用下，混合蒸汽进入第一冷凝器2，可凝性气体被来自分水包8的冷却水冷却，从第一冷凝器2的底部输出，进而进入第二喷射泵3和第二冷凝器4，最后再进入第三喷射泵5和第三冷凝器6，最后进入前级真空泵7排入大气。在蒸汽系统中，蒸汽分配器13的蒸汽输入分汽包并且分别送入第一喷射泵1、第二喷射泵3、第三喷射泵5里，做功以后进入对应的冷凝器成为废气。
53.冷却水系统为自然水源9或由冷却塔10提供、且水温为15.1-32.0度，其数学计算模型和设计理论根据进水温度划分为中温数学计算模型，进水温度15.1-32.0℃；冷却水系统中，来自可利用绿能系统的中温水通过分水包8输入第一冷凝器2、第二冷凝器4、第三冷凝器6里冷凝、洗涤，使可凝性气体和冷却水混合输出，不可凝废气逐级排出大气。
54.在夏季和秋季，自然水源9，如江河湖泊、水库的水在15.1-32.0℃，此时，将自然水源9的水作为冷却水进入第一冷凝器2、第二冷凝器4、第三冷凝器6的二次侧入口进行冷却卸载，由于第一冷凝器2的功率和负荷非常大，且与第一喷射泵1相匹配，在第一喷射泵1和第一冷凝器2均参与的情况下，第一冷凝器2对经过第一喷射泵1输入至第一冷凝器2的大量可凝气体进行卸载，进而在水温较高的情况下满足真空结晶器12的真空度的要求和提纯的要求，在此模式下，可节约蒸汽量的35-70％。
55.除夏季外，利用冷却塔10也可以获得5-20℃的低温水，经过测试，现有技术中，喷射泵的工作蒸汽压力与冷凝器的冷却水温度要想匹配，而冷凝器的冷却水温度要求一般为32度左右，当冷却进水温度32℃时，真空泵蒸汽耗量2400kg/h，而本发明的冷却进水温度为20℃，蒸汽耗量节约50％，为1200kg/h，当本发明的冷却进水温度为10℃，蒸汽耗量约为300kg/h，节约蒸汽耗量85-90％，节能降耗效果极佳。
56.本发明还包括：蒸汽分配器13，蒸汽分配器13具备入口和多个分配口，蒸汽分配器13用于通过管道与第一喷射泵1、第二喷射泵3、第三喷射泵5的水蒸汽口相连通。
57.本发明还包括：热水罐11，热水罐11的入口分别通过管道与第一冷凝器2、第二冷凝器4、第三冷凝器6的二次侧出口相连通，热水罐11的出口通过管道与冷却塔10的入口相连通，进而进行循环。热水罐11的出口还通过管道与用热终端相连通，通过将热水罐11与用热终端相连通，可以节约能耗，降低成本。
58.本发明还包括：换热器14、分水包8，换热器14具备一次侧入口、一次侧出口、二次侧入口、二次侧出口，换热器14的一次侧入口通过管道与自然水源9的出口相连通，换热器14的一次侧出口通过管道与自然水源9的入口相连通，换热器14的二次侧入口通过管道与热水罐11的出口相连通。
59.分水包8的入口通过管道与换热器14的二次侧出口相连通，分水包8的出口通过管道与第一冷凝器2、第二冷凝器4、第三冷凝器6的二次侧入口相连通。
60.本发明的真空泵的数学计算模型，进水温度1.0-32.0℃，优选1.0-15.0℃低温数学计算模型，本发明真空泵机组具有能耗低，工艺变动小，故障低，真空度和抽气量稳定的特点，可以取代现有的高温数学计算模型的真空泵。
61.实施例1
62.某厂的二氧化钛真空结晶器12要求真空度为930pa，抽气量为不可凝气体30kg/h+可凝气体820kg/h，即总量为850kg/h，采用的现有技术的冷却水温为32度，用水量为400t/h，喷射泵组蒸汽需求量为2.4t/h，蒸汽价格为157元/吨。
63.为满足该厂真空结晶器12的要求安装本发明。
64.在自然水源9的水温在20度时，先开启第一冷凝器2、第二冷凝器4、第三冷凝器6，后开启第一喷射泵1、第二喷射泵3、第三喷射泵5，此时第一喷射泵1、第二喷射泵3、第三喷射泵5所使用的总蒸汽量为1.2t/h，用水量为200t/h。
65.如表1所示，在自然水源9的水温在10度时，先开启第一冷凝器2、第二冷凝器4、第
三冷凝器6，后开启第二喷射泵3、第三喷射泵5，此时第二喷射泵3、第三喷射泵5所使用的总蒸汽量为300kg/h，用水量为100t/h。
66.如表1所示，与现有技术相比，该厂在进水温度是20度时，节约了50％蒸汽量，该厂在进水温度是10度时，节约了87.5％的蒸汽量。
67.因此，在进水温度是20度时节约了188.4元/h，在进水温度是10度时节约了329.7元/h。
68.表1
[0069][0070]
以上仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种复合型利用绿色能源的蒸汽喷射真空泵机组的系统，其特征在于，包括：真空结晶器(12)，具备出气口，其内存储有需提纯的物料，第一冷凝器(2)，具备一次侧入口、一次侧出口、二次侧入口、二次侧出口，用于对真空结晶器(12)内的混合气体中的可凝气体进行冷凝卸载，其一次侧入口通过管道与真空结晶器(12)的出气口相连通，其二次侧入口通过管道与冷却水系统相连通，第二喷射泵(3)，具备水蒸汽口、混合气体入口、混合气体出口，其水蒸汽口与蒸汽系统的出口相连通，其混合气体入口与第一冷凝器(2)的一次侧出口相连通，第二冷凝器(4)，具备一次侧入口、一次侧出口、二次侧入口、二次侧出口，用于对被第二喷射泵(3)抽出且送入其内的混合气体中的可凝气体进行冷凝卸载，其一次侧入口通过管道与第二喷射泵(3)的混合气体出口相连通，其二次侧入口通过管道与冷却水系统相连通，第三喷射泵(5)，具备水蒸汽口、混合气体入口、混合气体出口，其水蒸汽口与蒸汽系统的出口相连通，其混合气体入口与第二冷凝器(4)的一次侧出口相连通，第三冷凝器(6)，具备一次侧入口、一次侧出口、二次侧入口、二次侧出口，用于对被第三喷射泵(5)抽出且送入其内的混合气体中的可凝气体进行冷凝卸载，其一次侧入口通过管道与第三喷射泵(5)的混合气体出口相连通，其二次侧入口通过管道与冷却水系统相连通，其一次侧出口通过前级真空泵(7)与外界相连通，其中，所述冷却水系统为自然水源(9)、冷却塔(10)或制冷设备，且供水水温为1.0-15.0度。2.根据权利要求1所述的一种复合型利用绿色能源的蒸汽喷射真空泵机组的系统，其特征在于，还包括：第一喷射泵(1)，具备水蒸汽口、混合气体入口、混合气体出口，其水蒸汽口与蒸汽系统的出口相连通，其混合气体入口与真空结晶器(12)的出气口相连通，其混合气体出口与第一冷凝器(2)的一次侧入口相连通，其中，所述冷却水系统为自然水源(9)、冷却塔(10)或制冷设备、且供水水温为15.1-32.0度。3.根据权利要求2所述的一种复合型利用绿色能源的蒸汽喷射真空泵机组的系统，其特征在于，还包括：蒸汽分配器(13)，具备入口和多个分配口，用于通过管道与第一喷射泵(1)、第二喷射泵(3)、第三喷射泵(5)的水蒸汽口相连通。4.根据权利要求1-3任一所述的一种复合型利用绿色能源的蒸汽喷射真空泵机组的系统，其特征在于，还包括：热水罐(11)，其入口分别通过管道与第一冷凝器(2)、第二冷凝器(4)、第三冷凝器(6)的二次侧出口相连通，其出口通过管道与冷却塔(10)的入口相连通。5.根据权利要求4所述的一种复合型利用绿色能源的蒸汽喷射真空泵机组的系统，其特征在于，还包括：
换热器(14)，具备一次侧入口、一次侧出口、二次侧入口、二次侧出口，其一次侧入口通过管道与所述自然水源(9)的出口相连通，其一次侧出口通过管道与所述自然水源(9)的入口相连通，其二次侧入口通过管道与热水罐(11)的出口相连通，分水包(8)，其入口通过管道与换热器(14)的二次侧出口相连通，其出口通过管道与第一冷凝器(2)、第二冷凝器(4)、第三冷凝器(6)的二次侧入口相连通。

技术总结
本发明公开了一种复合型利用绿色能源的蒸汽喷射真空泵机组的系统，包括：真空结晶器，第一冷凝器，用于对真空结晶器内的混合气体中的可凝气体进行冷凝卸载，第二喷射泵，其混合气体入口与第一冷凝器的一次侧出口相连通，第二冷凝器，用于对被第二喷射泵抽出且送入其内的混合气体中的可凝气体进行冷凝卸载，第三喷射泵，其混合气体入口与第二冷凝器的一次侧出口相连通，第三冷凝器，用于对被第三喷射泵抽出且送入其内的混合气体中的可凝气体进行冷凝卸载，其中，冷却水系统为自然水源、冷却塔或制冷设备，且供水水温为1.0-15.0度；本发明可利用自然水源达到降低蒸汽耗量的效果，降低了成本，在1.0-15.0度的低温条件下，可最多节约蒸汽量的85-90％。90％。90％。


技术研发人员：王宇志 王霁
受保护的技术使用者：陕西向阳真空工程有限公司
技术研发日：2023.03.13
技术公布日：2023/7/26