噴水式螺桿水蒸氣壓縮機(jī)及其使用方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及旋轉(zhuǎn)活塞或擺動(dòng)活塞的氣體變?nèi)菔綑C(jī)械領(lǐng)域，具體為一種噴水式螺桿水蒸氣壓縮機(jī)及其使用方法。
【背景技術(shù)】
[0002]石油化工、造紙、水泥等行業(yè)普遍需要高壓高溫的高品位蒸氣，蒸氣做完功釋放部分熱量后，會(huì)形成低壓凝結(jié)水閃蒸氣，或者低壓蒸氣。由于這些蒸氣參數(shù)很低，不能滿足工藝生產(chǎn)的需要而只能白白浪費(fèi)，其結(jié)果造成設(shè)備能耗大，成本高，嚴(yán)重制約企業(yè)產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力。其實(shí)，這些低品位蒸氣仍然蘊(yùn)藏著巨大的熱值，善加利用前景無限。
[0003]作為最有效利用低品位蒸氣的手段之一，機(jī)械蒸氣再壓縮技術(shù)越來越受業(yè)界關(guān)注，機(jī)械蒸氣壓縮技術(shù)可以將低品位的蒸氣變?yōu)楦咂肺坏恼魵?，?shí)現(xiàn)廢熱資源的合理梯級(jí)利用，不但能提高能源利用率、有效降低產(chǎn)品單位能耗，而且能達(dá)到節(jié)約能源，保護(hù)環(huán)境的目的。
[0004]現(xiàn)有的噴水式水蒸氣壓縮機(jī)，存在噴入的水和低壓蒸氣混合不完全，影響壓縮機(jī)效率；同時(shí)為了防止被壓縮的水蒸氣沿壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子軸向向低壓側(cè)泄漏或者當(dāng)壓縮機(jī)入口為負(fù)壓狀態(tài)時(shí)，大氣和軸承潤滑油被吸入壓縮機(jī)壓縮腔，往往軸封結(jié)構(gòu)和控制手段復(fù)雜，造成對(duì)使用工況要求高、軸封可靠性低、檢維修頻繁，對(duì)整機(jī)的可靠性產(chǎn)生了較大的影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種循環(huán)利用率高、優(yōu)化混合狀態(tài)、提高壓縮機(jī)絕熱效率的壓縮機(jī)械，本發(fā)明公開了一種噴水式螺桿水蒸氣壓縮機(jī)及其使用方法。
[0006]本發(fā)明通過如下技術(shù)方案達(dá)到發(fā)明目的:
一種噴水式螺桿水蒸氣壓縮機(jī)，包括殼體，殼體的兩端分別設(shè)有用于吸入水蒸氣的吸氣口和用于排出水蒸氣的排氣口，其中，吸氣口所在位置為殼體的低壓側(cè)，排氣口所在位置為殼體的高壓側(cè)，其特征是:還包括轉(zhuǎn)子、低壓側(cè)軸承、高壓側(cè)軸承、低壓側(cè)軸封組件、高壓側(cè)軸封組件、同步齒輪組件和軟水噴嘴，
轉(zhuǎn)子共有兩根，每根轉(zhuǎn)子都由螺桿和轉(zhuǎn)軸構(gòu)成，螺桿套設(shè)在轉(zhuǎn)軸的中部，螺桿和轉(zhuǎn)軸這兩者的中心軸線互相重合，每根轉(zhuǎn)子的兩端分別通過低壓側(cè)軸承和高壓側(cè)軸承套設(shè)在殼體的低壓側(cè)和高壓側(cè)，兩根轉(zhuǎn)子互相平行設(shè)置，兩根轉(zhuǎn)子都設(shè)于同一水平面上，兩根轉(zhuǎn)子的螺桿互相嚙合；
在殼體的低壓側(cè)，轉(zhuǎn)軸和殼體的內(nèi)壁之間都襯有低壓側(cè)軸封組件，低壓側(cè)軸封組件的外側(cè)壁貼合在殼體的內(nèi)壁上，低壓側(cè)軸封組件的內(nèi)壁和轉(zhuǎn)軸之間留有間隙，低壓側(cè)軸封組件設(shè)于低壓側(cè)軸承和螺桿之間；在殼體的高壓側(cè)，轉(zhuǎn)軸和殼體的內(nèi)壁之間都襯有高壓側(cè)軸封組件，高壓側(cè)軸封組件的外側(cè)壁貼合在殼體的內(nèi)壁上，高壓側(cè)軸封組件的內(nèi)壁和轉(zhuǎn)軸之間留有間隙，高壓側(cè)軸封組件設(shè)于高壓側(cè)軸承和螺桿之間；
每根轉(zhuǎn)軸的一端分別固定在同步齒輪組件的一個(gè)齒輪的中心處； 殼體的吸氣口內(nèi)設(shè)有軟水噴嘴；設(shè)軟水噴嘴的作用是在本發(fā)明工作過程中向殼體的進(jìn)氣管道中的蒸汽噴入一部分霧化均勻的軟化水，防止水蒸汽在壓縮過程中溫度過度上升，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子和殼體等結(jié)構(gòu)因溫度過高而損壞；
軟水噴嘴包括多個(gè)軟水噴頭，軟水噴頭的數(shù)量根據(jù)需要軟化水的總量進(jìn)行確定，即公式:N=Q/q，此公式中:N——所需要的軟水噴頭的數(shù)量；Q——需要噴入軟化水的總量；q—每個(gè)軟水噴頭的流量。
[0007]軟水噴頭的水壓根據(jù)實(shí)際工況確定，為了達(dá)到一定的霧化效果，不同的軟化水壓力下需要選用不同的軟水噴頭。
[0008]噴入的軟化水的總量Q可通過如下方法予以確定:
(1)可以根據(jù)驅(qū)動(dòng)機(jī)的電流計(jì)算出水蒸汽壓縮機(jī)消耗的總功率，然后減去此時(shí)進(jìn)出口飽和水蒸汽對(duì)應(yīng)的焓差，計(jì)算出剩余的能量，將該剩余的能量除以單位狀態(tài)噴入的軟水在對(duì)應(yīng)壓力下氣化所需要的熱量，就可以計(jì)算出所需要的軟化水總量Q ；
(2)可以根據(jù)驅(qū)動(dòng)機(jī)額定功率乘以一定的效率，然后然后減去此時(shí)進(jìn)出口飽和水蒸汽對(duì)應(yīng)的焓差，計(jì)算出剩余的能量，將該剩余的能量除以單位狀態(tài)噴入的軟水在對(duì)應(yīng)壓力下氣化所需要的熱量，就可以計(jì)算出所需要的軟化水總量Q ;
(3)可以在試驗(yàn)過程中對(duì)水蒸汽出口狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)確定噴水總量Q:如果水蒸汽出口溫度高于對(duì)應(yīng)壓力下的飽和水蒸汽溫度，就說明噴水總量Q較小，需要增加噴水量，如果水蒸汽出口密度大于對(duì)應(yīng)壓力下飽和水蒸汽密度，就說明噴液量加大，出口水蒸汽含有液態(tài)水，就需要減小噴液量，通過對(duì)噴液量不斷調(diào)整，就可以得到一個(gè)比較準(zhǔn)確的噴液量Q。
[0009]所述的噴水式螺桿水蒸氣壓縮機(jī)，其特征是:在殼體的低壓側(cè)，殼體上設(shè)有低壓側(cè)平衡孔、低壓側(cè)排凝孔和低壓側(cè)隔離氣孔，低壓側(cè)平衡孔、低壓側(cè)排凝孔和低壓側(cè)隔離氣孔從螺桿向殼體低壓側(cè)的外端依次設(shè)置；在殼體的高壓側(cè)，殼體上設(shè)有高壓側(cè)平衡孔、高壓側(cè)排凝孔和高壓側(cè)隔離氣孔，高壓側(cè)平衡孔、高壓側(cè)排凝孔和高壓側(cè)隔離氣孔從螺桿向殼體高壓側(cè)的外端依次設(shè)置。
[0010]所述的噴水式螺桿水蒸氣壓縮機(jī)，其特征是:在殼體的低壓側(cè)和高壓側(cè)各設(shè)一個(gè)潤滑油孔，兩個(gè)潤滑油孔分別正對(duì)低壓側(cè)軸承和高壓側(cè)軸承。
[0011]所述的噴水式螺桿水蒸氣壓縮機(jī)，其特征是:吸氣口和殼體之間以及排氣口和殼體之間都為一體式或都為分體式；螺桿和轉(zhuǎn)軸之間以一體式或分體式構(gòu)成轉(zhuǎn)子。
[0012]本發(fā)明使用時(shí)，用驅(qū)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子，在同步齒輪組件的驅(qū)動(dòng)下，兩根轉(zhuǎn)子同步轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)螺桿的螺紋周期性的嚙合、脫離，使得轉(zhuǎn)子之間的齒間容積周期性地重復(fù)增大一封閉一減小的過程，從而實(shí)現(xiàn)從殼體的吸氣口吸入低溫低壓水蒸氣，在殼體內(nèi)壓縮后，將一部分機(jī)械功轉(zhuǎn)化成水蒸汽內(nèi)能，再從殼體的排氣口排出高溫高壓水蒸氣。
[0013]為了防止殼體內(nèi)的水蒸氣沿軸向泄漏至軸承箱及外界大氣，防止軸承箱中的油氣和大氣泄漏至和水蒸氣相混，在轉(zhuǎn)子靠近吸氣側(cè)即水蒸氣吸氣腔的位置設(shè)置了低壓側(cè)軸封組件，在轉(zhuǎn)子靠近排氣側(cè)即水蒸氣排氣腔的位置設(shè)置了高壓側(cè)軸封組件。
[0014]低壓側(cè)軸封組件和高壓側(cè)軸封組件都由a、b和c三段組成，a段和b段之間分別設(shè)有低壓側(cè)平衡孔和高壓側(cè)平衡孔，用以平衡高壓側(cè)的密封壓力；b段上分別設(shè)有低壓側(cè)排凝孔和高壓側(cè)排凝孔，低壓側(cè)排凝孔和高壓側(cè)排凝孔都連接汽封冷卻器以和外界大氣貫通，用以冷凝回收泄壓和泄露的蒸氣；b段和c段之間分別設(shè)有低壓側(cè)隔離氣孔和高壓側(cè)隔離氣孔，用以充入壓縮空氣以隔離蒸氣和潤滑油。
[0015]運(yùn)行時(shí)，狀態(tài)1:如果水蒸氣的入口壓力和出口壓力都高于大氣壓，則殼體高壓側(cè)的泄露蒸氣由高壓側(cè)平衡孔接入殼體的吸氣口，使高壓側(cè)平衡孔處的壓力略高于低壓側(cè)蒸氣壓力，而低壓側(cè)平衡孔封閉停用，低壓側(cè)排凝孔和高壓側(cè)排凝孔全部吸收所有泄露蒸氣并將其冷凝成軟化水予以回收，低壓側(cè)隔離氣孔和高壓側(cè)隔離氣孔充入壓縮空氣，壓縮空氣的壓力通過外部調(diào)節(jié)閥控制后，略高于大氣壓，防止水蒸氣和軸承的潤滑油互相混合，壓縮空氣和一部分水蒸汽從低壓側(cè)放空口和高壓側(cè)放空口放空，由于放空處壓力最低，所以能夠保證軸封處的水蒸汽和隔離空氣全部從放空口放空，不會(huì)互躥；狀態(tài)2:如果水蒸氣的入口壓力低于大氣壓，水蒸氣的出口壓力高于大氣壓，高壓側(cè)的泄露蒸氣由高壓側(cè)平衡孔接入殼體的低壓側(cè)平衡孔，使高壓側(cè)平衡孔和低壓側(cè)平衡孔處的壓力都近似達(dá)到或略高于大氣壓，防止大氣從低壓側(cè)吸入