TWI872500B

TWI872500B - 機械蒸氣再壓縮系統

Info

Publication number: TWI872500B
Application number: TW112112254A
Authority: TW
Inventors: 鄭翼彬; 許鈞義; 梁蜀昀
Original assignee: 利得儀器股份有限公司
Priority date: 2023-03-30
Filing date: 2023-03-30
Publication date: 2025-02-11
Also published as: TW202438148A

Abstract

本發明實施例提供一種機械蒸氣再壓縮系統，其包括一蒸餾氣水分離桶、一氣體壓縮機、一水霧消除桶、一主要熱交換器、一廢液預熱桶及一分岔歧管。水霧消除桶流體連結於蒸餾氣水分離桶與氣體壓縮機之間，並用於消除來自該蒸餾氣水分離桶之一水霧。廢液預熱桶包括二個區域分別用於容納冷凝液及廢液，廢液在進入主要熱交換器前在廢液預熱桶內利用冷凝液之熱能加熱廢液。分岔歧管流體連結於主要熱交換器及蒸餾氣水分離桶之間，並用於將蒸氣自廢液分離。

Description

機械蒸氣再壓縮系統

本發明實施例係關於一種機械蒸氣再壓縮系統，特別係關於一種具有降低能耗特性之機械蒸氣再壓縮系統。

隨著環保法規日益嚴格，製造業者被要求對於廠內水處理設備進行升級，以降低污水總排放量甚至完全避免污水排放。另一方面，為了減少溫室氣體排放、達到減少碳足跡(carbon footprint)之目標，製造業者也被期望捨棄傳統上之化石燃料作為能源進行上述水處理程序之方式而改使用再生電力。

傳統蒸餾設備雖然可以降低污水濃度，但相當耗能。當廢液沸點提高愈多，則需要提供更多的能源使其蒸發。然而，若為了減少能耗而未將廢液的沸點與壓力提高，則會導致沸液提早於管路中氣化而產生水霧與結晶粒，進而造成結晶粒堵塞管路影響蒸餾效率。

機械蒸氣再壓縮系統(Mechanical Vapor Recompression System，簡稱MVR系統)為傳統蒸餾設備提供一種解決方案，其將來自蒸氣壓縮機之熱能進行回送用於產生更多蒸氣，以降低能源需求。製造業者可利用MVR系統以較低的成本對工業高濃度廢水(例如：硝酸鹽氮)進行處理或回收，或是利用MVR系統對海水進行淡化，以提供日漸缺稀之水資源。

然而，在傳統MVR系統中，由於廢水會在分離器內產生大量漂浮的小水滴及水霧。小水滴及水霧會在管線及蒸氣壓縮機內形成大量結晶，造成蒸氣壓縮機作動異常。為此，業者需時常停機進行保養及清潔，以避免蒸氣壓縮機故障並延長。這不但不利廢水處理之效率提升，也提高廢水處理之作業成本。雖然降低提濃比例可以避免水霧，但同樣不利處理效率提升。

有鑑於傳統MVR系統之缺失，本發明實施例提出一種新的MVR系統，其相較傳統MVR系統至少具有低耗能、高耐用性、高稼動率、低歲修率等優勢。

根據本發明之一實施例，MVR系統包括一蒸餾氣水分離桶；一氣體壓縮機，其經構形以加壓來自該蒸餾氣水分離桶之一蒸氣；一水霧消除桶，其流體連結該蒸餾氣水分離桶與該氣體壓縮機之間並經構形用於消除來自該蒸餾氣水分離桶之一水霧；一主要熱交換器，其經構形以藉由來自該氣體壓縮機之經加壓之該蒸氣加熱來自一廢水來源之廢水；一廢液預熱桶，其包括一容置桶及設置於該容置桶內之一導熱間隔件，該導熱間隔件將該容置桶至少分隔成一第一區域及一第二區域，該第一區域流體連結於該廢水來源與該主要熱交換器之間並經構形以容納該廢水，該第二區域流體連結於該主要熱交換器與一排水口之間並經構形以容納來自該主要熱交換器由該蒸氣冷凝後所生成之冷凝液；以及一分岔歧管，其包括流體連結該主要熱交換器之一入口管道及連接該入口管道並流體連結至該蒸餾氣水分離桶之不同高度位置之一第一出口管道及一第二出口管道。

根據本發明之另一實施例，MVR系統包括一蒸餾氣水分離桶；一氣體壓縮機，其經構形以加壓來自該蒸餾氣水分離桶之一蒸氣；一主要熱交換器，其經構形以藉由來自該氣體壓縮機之經加壓之該蒸氣加熱來自一廢水來源之廢水；一廢液預熱桶，其包括一容置桶及設置於該容置桶內之一導熱間隔件，該導熱間隔件將該容置桶至少分隔成一第一區域及一第二區域，該第一區域流體連結於該廢水來源與該主要熱交換器之間並經構形以容納該廢水，該第二區域流體連結於該主要熱交換器與一排水口之間並經構形以容納在該主要熱交換器中由該蒸氣冷凝後所生成之冷凝液；一加熱管，其流體連結該主要熱交換器與該蒸餾氣水分離桶之間並經構形以加熱來自該主要熱交換器之該廢水；以及一熱源，其連接至該加熱管。

根據本發明又一實施例，MVR系統包括一蒸餾氣水分離桶；一氣體壓縮機，其經構形以加壓來自該蒸餾氣水分離桶之一蒸氣；一水霧消除桶，其流體連結該蒸餾氣水分離桶與該氣體壓縮機之間並經構形用於消除來自該蒸餾氣水分離桶之一水霧；一主要熱交換器，其經構形以藉由來自該氣體壓縮機之經加壓之該蒸氣加熱來自一廢水來源之廢水；及一次要熱交換器，其流體連結該主要熱交換器並經構形以允許供應至該主要熱交換器之廢水與來自該主要熱交換器之冷凝液進行熱交換。

1,1a,1b:機械蒸氣再壓縮系統

21:次要熱交換器

23:主要熱交換器

25:加熱管

26:殼體

261:側壁

262:端面

263:端面

27:流體入口

28:流體出口

29:流道

30,30a,30b:廢液預熱桶

31,31a,31b:本體

32,32a,32b:導熱間隔件

33,33a,33b:第一區域

34,34a,34b:第二區域

35a:導熱間隔件

40,40a,40b:分岔歧管

41,41a,41b:第一出口管道

42,42a,42b:第二出口管道

43,43a,43b:入口管道

50,50a,50b:蒸餾氣水分離桶

51:本體

54:連接管

55:儲存槽

56,57:檢視窗

60:水霧消除桶

61:本體

64:網架

65:環形填料

66:通道

67:間隔件

70:氣體壓縮機

81:廢液來源

82:熱源

83:乾燥機

84:冷凝液儲存槽

90:控制設備

91,92,94,95:泵

93:閥

101,102,103,104,105,106,107,108,109:管線

110,111,112,113,114,115,116,117,118,119:管線

510:底面

511:頂面

512:側壁

521:第一入口埠

522:第二入口埠

523:出口埠

550:底面

551:頂面

552:排放孔

610:底面

611:頂面

612:側面

621:入口埠

622:出口埠

623:排水口

631,632,633,634,635:網格板

651:環形本體

652:缺口

653:葉片

6310,6320:穿孔

6315,6325,6335,6345,6355:開口

a1:第一夾角

a2:第二夾角

CL:濃縮廢液

D1:間距

G1:加熱蒸氣

H1,H2,H3:高度差

HG:高壓蒸氣

L1,L2,L3,L4,L5:冷凝液

LV:高度線

T0,T1,T2,T4:長軸

W0,W1,W2,W3,W4,W10,W11:廢液

W5,W8,W9,W13:蒸氣

W6,W7,W12:複合氣流

自結合圖式來閱讀之以下[實施方式]最佳理解本發明之實施例之態樣。應注意，根據行業標準做法，各種結構未按比例繪製。事實上，為使討論清楚，可任意增大或減小各種結構之尺寸。

圖1顯示根據本發明之一第一實施例之一機械蒸氣再壓縮系統之示意圖。

圖2A、2B、2C顯示根據本發明之部分實施例之廢液預熱桶之上視圖。

圖3A顯示根據本發明之部分實施例之機械蒸氣再壓縮系統之部分元件之示意圖。

圖3B顯示根據本發明之部分實施例之分岔歧管之示意圖。

圖3C顯示根據本發明之部分實施例之分岔歧管之示意圖。

圖4顯示根據本發明之部分實施例之蒸餾氣水分離桶之示意圖。

圖5顯示根據本發明之部分實施例之蒸餾氣水分離桶之剖面示意圖。

圖6A顯示根據本發明之部分實施例之加熱管之示意圖。

圖6B顯示根據本發明之部分實施例之加熱管之剖面示意圖。

圖7顯示根據本發明之部分實施例之水霧消除桶之剖面示意圖。

圖8顯示根據本發明之部分實施例之複數個網格板之剖面示意圖。

圖9顯示根據本發明之部分實施例之鮑爾環之示意圖。

圖10顯示根據本發明之一第二實施例之一機械蒸氣再壓縮系統之示意圖。

圖11顯示根據本發明之一第三實施例之一機械蒸氣再壓縮系統之示意圖。

以下揭露提供用於實施所提供標的之不同特徵之諸多不同實施例或實例。下文將描述元件及配置之特定實例以簡化本揭露。當然，此等僅為實例且不意在限制。例如，在以下描述中，使一第一構件形成於一第二構件上方或一第二構件上可包含其中形成直接接觸之該第一構件及該第二構件之實施例，且亦可包含其中額外構件可形成於該第一構件與該第二構件之間使得該第一構件及該第二構件可不直接接觸之實施例。另外，本揭露可在各種實例中重複元件符號及/或字母。此重複係為了簡單及清楚且其本身不指示所討論之各種實施例及/或組態之間的一關係。

此外，為方便描述，可在本文中使用空間相對術語(諸如「下面」、「下方」、「下」、「上方(above)」、「上方(over)」、「上」、「在...上」及其類似者)來描述一元件或構件與另一(些)元件或構件之關係，如圖中所繪示。除圖中所描繪之定向之外，空間相對術語亦意欲涵蓋裝置在使用或操作中之不同定向。可依其他方式定向設備(旋轉90度或依其他定向)，且亦可因此解譯本文中所使用之空間相對描述詞。

如本文中所使用，諸如「第一」、「第二」及「第三」之術語描述各種元件、組件、區域、層及/或區段，此等元件、組件、區域、層及/或區段不應受限於此等術語。此等術語可僅用於使元件、組件、區域、層或區段彼此區分。除非內文清楚指示，否則本文中所使用之諸如「第一」、「第二」及「第三」之術語不隱含一序列或順序。

如本文中所使用，術語「近似」、「實質上」、「實質」及「約」用於描述及考量小變動。當結合一事件或情形使用時，術語可涉及其中精確發生事件或情形之例項及其中非常近似發生事件或情形之例項。

如本文中所使用，術語「管線」、「管路」、「流道」及「管道」可互換使用且係指本技術中通常用於運送液體及/或氣體材料及其等之組合之流動導管之任何類型、大小或組態。

圖1顯示根據本揭露之一部分實施例之一機械蒸氣再壓縮系統1之示意圖。機械蒸氣再壓縮系統1包括一次要熱交換器21、一主要熱交換器23、一加熱管25、一廢液預熱桶30、一分岔歧管40、一蒸餾氣水分離桶50、一水霧消除桶60、一氣體壓縮機70及一控制設備90。機械蒸氣再壓縮系統1之元件可依需求增加或減少，並不僅限於圖1所示之實施例。

次要熱交換器21、主要熱交換器23及廢液預熱桶30係經構形以加熱來自一廢液來源81之廢液，使廢液在進入蒸餾氣水分離桶50時成為沸騰狀態。在一示範性實施例中，廢液來源81係一用於潔淨燃燒廢氣之洗滌塔。來自洗滌塔之廢液W0可先經由一重金屬過濾器移除重金屬雜質後，再經由管線101及泵91(例如：電動泵)輸送至次要熱交換器21。

利用次要熱交換器21、主要熱交換器23及廢液預熱桶30加熱廢液之步驟包括：(1)在次要熱交換器21中將廢液W0藉由來自廢液預熱桶30之冷凝液L2之熱能加熱使其成為具有第一提升溫度(例如：60~98℃，區間端點之數值會隨作業壓力而改變)之廢液W1；(2)通過管線102將廢液W1供應至廢液預熱桶30中，並藉由容納於廢液預熱桶30內之冷凝液L1之熱能加熱使其成為具有第二提升溫度(例如：61~99℃，區間端點之數值會隨作業壓力而改變)之廢液W2；(3)通過管線103及泵92(例如：氣動泵)將廢液W2自廢液預熱桶30供應至主要熱交換器23中，並藉由主要熱交換器23內之高壓蒸氣HG之熱能加熱使其成為具有沸騰溫度(例如：62~130℃，區間端點之數值會隨作業壓力而改變)之(含蒸氣)廢液W3，以利其中之蒸氣在蒸餾氣水分離桶50中與廢液分離。

在部分實施例中，如圖1所示，廢液預熱桶30包括具有中空的一容置桶31及一導熱間隔件32。導熱間隔件32可為具有高熱傳導係數之材料(例如：鋁)製成。導熱間隔件32設置於容置桶31中並自容置桶31之頂面311垂直延伸至容置桶31之底面310，以將容置桶31區分隔為第一區域33及第二區域34。第一區域33與第二區域34彼此獨立不相互連通。

第一區域33相對於容置桶31之頂面311之一端透過管線102與次要熱交換器21連結。第一區域33相對於容置桶31之底面310之一端透過管線103與主要熱交換器23連結。第二區域34相對於容置桶31之頂面311之一端透過管線與主要熱交換器23連結。第二區域34相對於容置桶31之底面310之一端透過管線111與次要熱交換器21連結。於機械蒸氣再壓縮系統1運作時，來自次要熱交換器21之廢液W1與來自主要熱交換器23之冷凝液L1分別供應至第一區域33與第二區域34中，並透過導熱間隔件32進行熱交換。如此一來，冷凝液L1的熱能將進一步被利用，故可降低加熱廢液W1所需之能源。

在部分實施例中，存放在廢液預熱桶30之廢液與冷凝液是以固定之流量供應至廢液預熱桶30中並以固定之流量自廢液預熱桶30排出(即廢液與冷凝液並未靜止存放於廢液預熱桶30中)。在另一些實施例中，供應進入廢液預熱桶30之廢液與冷凝液會在廢液預熱桶30靜止存放一既定時間，並在上述既定時間結束後再自廢液預熱桶30排出。上述流量可根據冷凝液之溫度、廢液之溫度、廢液預熱桶30之容積、導熱間隔件32之熱傳導效率等參數進行計算得出。在部分實施例中，次要熱交換器21省略設置，廢液透過與廢液預熱桶30中的冷凝液進行熱交換，而達到一期望溫度。

在部分實施例中，如圖2A所示，導熱間隔件32設置於廢液預熱桶30之容置桶31之中心，以均等分隔第一區域33與第二區域34。然而，廢液預熱桶之配置並不僅此為限，導熱間隔件可以其他方式設置於中空本體中。舉例而言，如圖2B所示，廢液預熱桶30a包括一容置桶31a及二個導熱間隔件32a、35a。導熱間隔件32a、35a位於容置桶31a中並相互垂直設置，以區隔二個第一區域33a及二個第二區域34a。在容置桶31a之周向方向上，第一區域33a及第二區域34a交錯設置。或者，如圖2C所示，廢液預熱桶30b包括一容置桶31b及一環形的導熱間隔件32b。導熱間隔件32b同心地設置於容置桶31b內，以區隔一第一區域33b及一第二區域34b。第二區域34b位於容置桶31b之中心，且第一區域33b環形地圍繞第二區域34b設置。

上述各實施例之間隔件之截面可為波浪、鋸齒、鰭片狀，以增加間隔件與液體間之接觸面積，進而提升熱交換效率。間隔件可選用具高熱傳導特性且對欲接收之廢液具有抗腐蝕特性之材料(例如：鋼鋁複合板)，以增加間隔件之使用壽命。

在傳統MVR系統中，通過次要熱交換器21之廢液與來自主要熱交換器23之冷凝液會分別儲存於二個桶槽中，以供後續製程使用。由於上述二個桶槽為分離設置，廢液與冷凝液之溫度將隨存放時間之增加而降低，不利熱能回收。相較於傳統MVR系統之設計，本發明實施例之廢液預熱桶30能充分回收冷凝液之熱能加熱廢液，以減少在主要熱交換器加熱廢液所造成的熱能損耗。此外，本發明實施例之廢液預熱桶30相較傳統二個桶槽之配置，更具有降低設備使用面積之優勢。

再次參照圖1，在部分實施例中，通過主要熱交換器23之廢液W3係經由分岔歧管40進入蒸餾氣水分離桶50。在部分實施例中，分岔歧管40包括一第一出口管道41、一第二出口管道42及一入口管道43。入口管道43之一端流體連結主要熱交換器之出口，且入口管道43之另一端耦接至第一出口管道41及第二出口管道42。第一出口管道41及第二出口管道42連接入口管道43之相反端則分別流體連結至蒸餾氣水分離桶50上位於不同高度位置之第一入口埠521及第二入口埠522。在部分實施例中，如圖3A所示，分岔歧管40具有實質Y形之結構，其中第一出口管道41之長軸T1與入口管道43之長軸T0夾設第一夾角a1，且第二出口管道42之長軸T2與入口管道43之長軸T0夾設第二夾角a2。然而，應當理解，可以對本揭露的實施例進行許多變化和修改。在一些其他實施例中，如圖3B所示，分岔歧管40a之第二出口管道42a並未直接耦接入口管道43a，而是耦接至第一出口管道41a之上側。第一出口管道41a之長軸T1與入口管道43a之長軸T0夾設第一夾角a1，且第二出口管道42a之長軸T2與第一出口管道41a之長軸T1夾設第二夾角a2。在另一些其他實施例中，如圖3C所示，分岔歧管40b第一出口管道41b與第二出口管道42b並不交接。第一出口管道41b與入口管道43b之交接處係較第二出口管道42b與入口管道43b之交接處更靠近或更遠離主要熱交換器(即入口管道43b之入口)。

上述第一夾角a1可介於約15度至約70度之間。舉例而言，第一夾角a1可選自15度、20度、25度、30度、35度、40度、45度、50 度、55度、60度、65度或70度之任一度數。藉由第一出口管道41之設置，來自主要熱交換器23之廢液W3在排除(全部或部分)蒸氣後所形成之廢液W4將順著第一出口管道41的內管壁利用重力朝下移動，並經由第一入口埠521(圖1)進入蒸餾氣水分離桶50(圖1)內。由於廢液W4並非直接利用與蒸餾氣水分離桶50之側壁512垂直之管線供應至蒸餾氣水分離桶50中，因廢液W4在蒸餾氣水分離桶50內濺灑所造成的懸浮物或微小的液滴將可減少或避免。於是，氣體壓縮機因廢液之結晶而損壞之風險可進一步降低。在一示範性實施例中，第一夾角a1設置為45度，以利廢液W4順暢進入第一出口管道41。

第二夾角a2可介於約15度至約90度之間。舉例而言，第二夾角a2可選自15度、20度、25度、30度、35度、40度、45度、50度、55度、60度、65度、70度、75度、80度、85度或90度之任一度數。來自主要熱交換器23之廢液W3中之蒸氣W5因其比重較輕之特性，將向上進入第二出口管道42，並經由第二入口埠522(圖1)進入蒸餾氣水分離桶50(圖1)內。由於蒸氣W5與廢液W4在進入蒸餾氣水分離桶50(圖1)前已進行分離，可減少或避免蒸餾氣水分離桶50內之蒸氣夾雜水霧或細小液滴之情況。於是，氣體壓縮機因廢液之結晶而損壞之風險可進一步降低。在一示範性實施例中，第二夾角a2設置為45度，以利蒸氣W5順暢進入第二出口管道42。

圖4顯示根據本發明之部分實施例之蒸餾氣水分離桶50之示意圖。蒸餾氣水分離桶50係經構形以將廢液W4中的蒸氣與剩餘廢液分離。在部分實施例中，蒸餾氣水分離桶50包括一分離槽51、一連接管54、及一儲存槽55。分離槽51為具有一既定高度之中空圓柱形結構。蒸餾氣水分離桶50之第一入口埠521及第二入口埠522分別形成於分離槽51之側壁512，並在垂直方向上相隔一高度差H1。高度差H1可經合適選擇，使蒸氣W5受廢液W4中的懸浮物或細小液滴污染之可能性降至最低，但不致阻礙自廢液W4分離出之蒸氣經由出口埠523離開蒸餾氣水分離桶50。

連接管54連通於分離槽51之底面510及儲存槽55之頂面551之間。在分離槽51內已去除蒸氣之濃縮廢液CL將受重力拉動進而經由連接管54進入儲存槽55內，並經由形成於儲存槽55之底面550之排放孔552排出。自儲存槽55排出之濃縮廢液CL，如圖1所示，可經由管線106排放至乾燥機83進一步處理，大量去除濃縮廢液中的水分後形成濕污泥，以達到零廢水排放之目標。或者，濃縮廢液CL在進入儲存槽55後，可經由管線114及泵94(例如：氣動泵)重新供應至主要熱交換器23與廢液W2混合。

參照圖4、5，在部分實施例中，蒸餾氣水分離桶50之第一入口埠521及第二入口埠522係相較於分離槽51之中心C偏心設置。舉例而言，如圖5所示，第一入口埠521連接至分離槽51之側壁512，其中第一入口埠521的外壁相切分離槽51的外壁，且第一入口埠521之長軸T4垂直於分離槽51之徑向方向延伸且與分離槽51之中心C相隔一間距D1。第二入口埠522可相似於第一入口埠521之方式連結至分離槽51。

如圖4所示，由於第一入口埠521及第二入口埠522係以偏心之方式設置，通過第一入口埠521之廢液W4及通過第二入口埠522之蒸氣W5將以迴旋方式進入分離槽51中。如此一來，可避免廢液W4在分離槽51內潑灑，進而減少或避免水霧或液滴混雜進入蒸氣之顧慮。另一方面，透過蒸氣W5的迴旋移動，蒸氣W5內大部分的水霧將受離心力之作用而自蒸氣W5排除。在部分實施例中，在分離槽51中的蒸氣W5及自廢液W4分離之蒸氣將混合形成複合氣流W6，並經由形成於分離槽51之頂面511之一出口埠523自蒸餾氣水分離桶50排出。出口埠523可相對於分離槽51之頂面511傾斜之方式設置，以利迴旋移動之複合氣流W6排出。在部分實施例中，蒸餾氣水分離桶50可更包括一或多個檢視窗56、57，以供操作者檢視分離槽51及儲存槽55內之狀況。

再次參照圖1，在部分實施例中，在廢液W4離開分岔歧管40之後且在進入蒸餾氣水分離桶50之前，廢液W4係進一步透過加熱管25進行加熱。在部分實施例中，如圖6A及6B所示，加熱管包括一殼體26、一流體入口27、一流體出口28及複數個流道29。殼體26具有一側壁261及位於側壁261兩端之二端面262、263。殼體26為一中空結構，其上端連通於流體入口27，且下端連通於流體出口28。流道29為兩端具有開口並平行側壁261延伸之管狀結構。流道29位於端面262上之一端係流體連結分岔歧管40之第一出口管道41(圖1)，且流道29位於端面263上之另一端係連流體連結蒸餾氣水分離桶50之第一入口埠521(圖1)。在加熱廢液W4時，如圖6B所示，加熱蒸氣G1經由流體入口27進入殼體26內，並在流經流道29之外表面後經流體出口28排出殼體26。

在部分實施例中，如圖1所示，加熱管25可經由一閥93流體連結於一熱源82，以接收來自熱源82之加熱蒸氣。並且，加熱管25可經由管線105流體連結於第二出口管道42，以將加熱蒸氣經由第二出口管道42排放至蒸餾氣水分離桶50中。在一示範性實施例中，熱源82為一工廠設備(圖未示)排出之高溫蒸氣，故可減少機械蒸氣再壓縮系統1運作所產生之碳足跡。在部分實施例中，廢液W4之加熱程序僅在機械蒸氣再壓縮系統1啟動時執行，並在廢液W4到達一既定溫度時停止執行。在另一些實施例中，廢液W4之加熱程序係在廢液W4之溫度低於一既定溫度時自動執行。在又一些實施例中，廢液W4之加熱程係在機械蒸氣再壓縮系統1運作過程中持續執行。

傳統MVR系統利用設置於分離槽內之加熱器直接加熱廢液，在加熱過程中會因加熱器運作而震動。此震動會在分離槽內產生廢液的液滴，且液滴會隨蒸氣附著於氣體壓縮機內。藉由本發明之實施例之加熱管加熱廢液則可有效避免上述傳統MVR系統之缺點。此外，由於高溫蒸氣係通過流道29之外表面對廢液W4進行加熱，而未直接對廢液W4進行加熱，故可進一步減少水霧及液滴之產生。

圖7顯示根據本發明之部分實施例之水霧消除桶60之剖面示意圖。根據部分實施例，水霧消除桶60包括一本體61、一入口埠621、一出口埠622、複數個網格板631、632、633、634、635、一網架64、複數個環形填料65、及一通道66。

本體61具有一中空圓柱形結構。入口埠621設置於本體61之側面612並相鄰本體61之頂面611。入口埠621經構形以接收經由管線107(圖1)所輸送來自分離槽51之複合氣流W6。在部分實施例中，相似於圖5所顯示第一入口埠521之設置方式，水霧消除桶60之入口埠621係相較於本體61之中心偏心設置。如此一來，通過入口埠621之複合氣流W6將以迴旋方式進入本體61中。

出口埠622設置於本體61之頂面611之中心。通道66為一中空管體。通道66之上端連接出口埠622，並朝遠離出口埠622之方向朝本體61之底面610延伸至其下端。通道66之下端與本體61之底面610相隔一高度差H2，並不直接接觸本體61之底面610。

複數個網格板631、632、633、634、635設置於本體61內並位於入口埠621下方。網格板631、632、633、634、635各自具有一環形結構，其等之外圓周抵靠本體61之內壁面，且其等之內圓周抵靠通道66之外表面。具體而言，如圖8所示，網格板631、632、633、634、635之內圓周各自定義一開口6315、6325、6335、6345、6355。通道66穿設開口6315、6325、6335、6345、6355並抵持其內緣。相鄰網格板631、632、633、634、635係透過設置於其間之間隔件67分離，彼此相隔一間隔設置。

在部分實施例中，網格板631、632、633、634、635更進一步包括用於允許流體通過之穿孔，其中相鄰排列之網格板631、632、633、634、635之其中二者之穿孔係彼此交錯排列。舉例而言，如圖8所示，網格板631、632各自包括複數個穿孔6310、6320，其中網格板631上之穿孔6310係與網格板632上之穿孔6320交錯設置。亦即，在平行通道66之方向上觀察，網格板631上之穿孔6310與網格板632上之穿孔6320並不重疊。

再次參照圖7並搭配參照圖9，網架64具有一環形結構並經構形用允許流體通過。在部分實施例中，網架64設置於本體61內，其外圓周抵靠本體61之內壁面且內圓周抵靠通道66之外表面。網架64與本體61之底面610相隔一高度差H3。在一示範性實施例中，高度差H3大於高度差H2(即，通道66之下端較網架64更靠近與本體61之底面610)。複數個環形填料65分佈於網架64之上。環形填料65可分別為一鮑爾環，其經構形用於去除氣流中之水霧。在部分實施例中，如圖9所示，環形填料65包括一環形本體651，其中複數個缺口652形成於環形本體651之上，且每一缺口652之一邊緣連結一向內彎折之葉片653。

水霧消除桶60消除水霧之方式說明如下：首先，當複合氣流W6通過入口埠621進入本體61之後，複合氣流W6係以迴旋方式進入分離槽51中，因此，複合氣流W6內具有較大質量之水霧將受離心力之作用而自複合氣流W6排除。並且，當複合氣流W6通過網格板631、632、633、634、635之穿孔時，藉由穿孔交錯之配置，故網格板631、632、633、634、635將去除複合氣流W6中具有較小質量之水霧，而形成水霧含量極少之複合氣流W7。再者，當複合氣流W7通過環形填料65時，藉由環形填料65之結構特徵，環形填料65將去除複合氣流W7中絕大部分之水霧，而形成沒有水霧或幾乎沒有水霧之蒸氣W8。蒸氣W8將在通過環形填料65與網架64後，經由通道66及出口埠622離開水霧消除桶60。然而，應當理解的是，本發明之水霧消除桶60之配置並不受上述實施例所限制。在部分實施例中，水霧消除桶60中用於去除水霧之三種機制(即，迴旋氣流、網格板、環形填料)可選擇性省略其中之一者或二者。

本發明實施例之水霧消除桶60藉由多種不同機制去除複合氣流中之水霧之設計至少提供以下技術優點：(1)由於水霧消除桶60可將供應至氣體壓縮機70之蒸氣W8中水霧含量降至最低甚至完全去除，故氣體壓縮機70將不容易因水霧所產生之結晶而損壞，於是氣體壓縮機70之使用壽命得以延長且氣體壓縮機70無須頻繁進行保養；(2)由於製造成本昂貴之環形填料65係用於處理水霧含量較低且通過網格板631、632、633、634、635之複合氣流W7，於是環形填料65之使用壽命得以延長且環形填料65無須頻繁進行更換。

再次參照圖1，蒸氣W8離開水霧消除桶60之後經由管線108供應進入氣體壓縮機70中。氣體壓縮機70對蒸氣W8進行壓縮，以增加其壓力及溫度並轉換為高壓蒸氣HG。高壓蒸氣HG經由管線109自氣體壓縮機70輸送至主要熱交換器23，並在主要熱交換器23中與廢液W2進行熱交換。高壓蒸氣HG在主要熱交換器23因冷凝而形成冷凝液L1。冷凝液L1隨後經由管線110及泵95(例如：氣壓泵)輸送至廢液預熱桶30之第二區域34，以與廢液預熱桶30之第一區域33內之廢液W1進行熱交換，並轉換為具有較低溫度之冷凝液L2。冷凝液L2隨後經由管線111輸送至次要熱交換器21與廢液W0進行熱交換，並轉換為溫度更低之冷凝液L3。冷凝液L3隨後則經由管線112輸送至冷凝液儲存槽84進行保存。由於產生冷凝液之來源(即高壓蒸氣HG)中已無廢液之水霧(或僅含極少水霧)，故由本發明實施例之機械蒸氣再壓縮系統1所產生之冷凝液之水質也優於傳統蒸餾系統所產生之冷凝液之水質。

再次參照圖1並搭配參考圖9，在部分實施例中，水霧消除桶60更包括一排水口623(圖9)及一排氣孔624(圖9)。排水口623設置於水霧消除桶60之本體61之底面610並經構形用於將水霧消除桶60中由所收集之水霧所聚集之廢液自水霧消除桶60排出。來自水霧消除桶60之廢液將經由管線113排放至廢液預熱桶30之第一區域33，並與廢液W1進行混合後再次進行蒸餾程序。

在部分實施例中，機械蒸氣再壓縮系統1之至少部分元件設置於不同高度，藉此減少設置機械蒸氣再壓縮系統1所需之面積。舉例而言，如圖1所示，機械蒸氣再壓縮系統1之水霧消除桶60與氣體壓縮機 70係設置於高度線LV之上，機械蒸氣再壓縮系統1之其餘元件則可設置於高度線LV之下，藉此減少機械蒸氣再壓縮系統1佔據之空間。高度線LV可由一架高之平臺(圖未示)所構成。

控制設備90係經構形用於控制機械蒸氣再壓縮系統1之電子組件之運作。舉例而言，控制設備90係依照既定之程式設定用於控制包括泵91、92、94、95、閥93及氣體壓縮機70之運作。控制設備90可為一電腦並包括一處理器、一記憶體、一輸入/輸出介面、一通信介面、一系統匯流排等元件。控制設備90可根據設置於機械蒸氣再壓縮系統1之偵測器(例如設置於第一入口埠521之溫度計)選擇性開啟閥93，而供應蒸氣進入加熱管25。

表1顯示本發明實施例之機械蒸氣再壓縮系統1與傳統蒸餾設備之耗能及成本比較表。

表1所顯示之數據可證明本發明實施例之機械蒸氣再壓縮系統1相較於傳統蒸餾設備具有優異之節能表現。因此，本發明實施例之機械蒸氣再壓縮系統1可有效減少碳排放，並節省處理廢液之成本。

圖10顯示根據本揭露之另一實施例之機械蒸氣再壓縮系統1a之示意圖。機械蒸氣再壓縮系統1a與機械蒸氣再壓縮系統1相同或相似之元件將施予相似之符號，且其特徵將不再說明。在部分實施例中，機械蒸氣再壓縮系統1a與機械蒸氣再壓縮系統1之差異包括，機械蒸氣再壓縮系統1a省略分岔歧管40及水霧消除桶60之設置。來自主要熱交換器23中之廢液W3係直接通過管線115輸送至第一入口埠521，並透過加熱管25進行加熱使其維持在沸騰狀態。因此，當廢液W3進入蒸餾氣水分離桶50a之分離槽51時，廢液W3因加熱所產生之蒸氣W9將會與濃縮廢液CL分離，並經由管線116輸送至氣體壓縮機70進行壓縮。由於廢液W3並非藉由設置於分離槽51內之加熱器進行加熱，故蒸氣W9中將不存在廢液之水霧(或僅含極少水霧)，不會造成氣體壓縮機70之負面影響。

在第一入口埠521相較於分離槽51之中心C偏心設置之實施例中，由於蒸氣W9在分離槽51內進行迴旋移動，故蒸氣W9內大部分的水霧也將進一步受離心力之作用而自蒸氣W9排除。於是，即便省略水霧消除桶60之設置，亦可避免或減少氣體壓縮機70受水霧之結晶而損壞之顧慮。在另一些實施例中，機械蒸氣再壓縮系統1僅減少設置分岔歧管40及水霧消除桶60其中之一者，但保留分岔歧管40及水霧消除桶60之另一者，仍可同樣避免或減少氣體壓縮機70受水霧之結晶而損壞之顧慮。

圖11顯示根據本揭露之另一實施例之機械蒸氣再壓縮系統1b之示意圖。機械蒸氣再壓縮系統1b與機械蒸氣再壓縮系統1相同或相似之元件將施予相似之符號，且其特徵將不再說明。在部分實施例中，機械蒸氣再壓縮系統1b與機械蒸氣再壓縮系統1之差異包括，機械蒸氣再壓縮系統1b省略廢液預熱桶30及分岔歧管40之設置。運作時，來自次要熱交換器21中之廢液W10係直接通過管線117輸送至主要熱交換器23。並且，來自主要熱交換器23中之廢液W11係直接通過管線119輸送至第一入口埠 521。廢液W11在進入分離槽51內後，其在分離槽51內進行迴旋移動，以排除大部分的水霧及液體並形成複合氣流W12自蒸餾氣水分離桶50b排出。來自蒸餾氣水分離桶50b的複合氣流W12隨後供應至水霧消除桶60，並在消除水霧後形成不包含水霧之蒸氣W13。蒸氣W13隨後供應至氣體壓縮機70進行壓縮。由於蒸氣W13中不存在廢液之水霧，故不會造成氣體壓縮機70之負面影響。在另一些實施例中，機械蒸氣再壓縮系統1僅減少設置廢液預熱桶30及分岔歧管40其中之一者，但保留廢液預熱桶30及分岔歧管40之另一者，仍可同樣避免或減少氣體壓縮機70受水霧之結晶而損壞之顧慮。

氣體壓縮機70對蒸氣W13進行壓縮，以增加其壓力及溫度並轉換為高壓蒸氣HG。高壓蒸氣HG經由管線109自氣體壓縮機70輸送至主要熱交換器23，並在主要熱交換器23中與廢液W10進行熱交換。高壓蒸氣HG在主要熱交換器23因冷凝而形成冷凝液L4。冷凝液L4隨後經由管線118及泵95(例如：氣壓泵)輸送至次要熱交換器21與廢液W0進行熱交換，並轉換為溫度更低之冷凝液L5。冷凝液L5隨後則經由管線112輸送至冷凝液儲存槽84進行保存。由於產生冷凝液之來源(即高壓蒸氣HG)中已無廢液之水霧(或僅含極少水霧)，故由本發明實施例之機械蒸氣再壓縮系統1b所產生之冷凝液之水質也優於傳統蒸餾系統所產生之冷凝液之水質。

上文已概述若干實施例之結構，使得本領域具有通常知識者可較佳理解本發明實施例之態樣。本領域具有通常知識者應瞭解，其可易於將本揭露用作用於設計或修改其他製程及結構以實施相同目的及/或達成本文中所引入之實施例之相同優點的一基礎。本領域具有通常知識者亦應意識到，此等等效建構不應背離本發明之精神及範疇，且其可在不背離本發明之精神及範疇的情況下對本文作出各種改變、替換及更改。

50:蒸餾氣水分離桶