板式換熱器濃縮系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種板式換熱器濃縮系統(tǒng)，其特征在于，包括原料罐；蒸餾水板式換熱器，設(shè)有第一進(jìn)料口、第一出料口、進(jìn)水口、第一出水口；蒸汽板式換熱器，設(shè)有第二進(jìn)料口、第二出料口、蒸汽進(jìn)口、第二出水口；板式強(qiáng)制循環(huán)換熱器，包括強(qiáng)制循環(huán)泵、第三進(jìn)料口、第三出料口、循環(huán)蒸汽進(jìn)口、第三出水口；分離器，分離器上端和下端分別設(shè)有、循環(huán)蒸汽出口、排料口，分離器的一側(cè)設(shè)有第四進(jìn)料口；MVR壓縮機(jī)系統(tǒng)；蒸餾水罐；控制系統(tǒng)。本實用新型結(jié)構(gòu)簡單，占用面積少，操作靈活，耗能少，傳熱效率高，可對熱能進(jìn)行多級利用，運行成本低，節(jié)能環(huán)保。
【專利說明】
板式換熱器濃縮系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本實用新型涉及濃縮工藝設(shè)備領(lǐng)域，尤指一種板式換熱器濃縮系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]在現(xiàn)行的蒸發(fā)結(jié)晶、蒸發(fā)濃縮裝置，目前有三種主要的技術(shù)實現(xiàn)來實現(xiàn)。
[0003]1.多效技術(shù)(MEE):在多效蒸發(fā)裝置中，由新蒸汽加熱第一效產(chǎn)生的蒸汽不進(jìn)入冷凝器，而是作為第二效的加熱介質(zhì)得以再次利用。這樣可以將新蒸汽消耗有效降低約50%。重復(fù)利用此原理，可進(jìn)一步降低新蒸汽消耗。第一效的最高加熱溫度與最后一效的最低沸點溫度形成了總溫差，分布于各個效。結(jié)果，每效溫差隨效數(shù)增加而減小。所以為達(dá)到指定的蒸發(fā)速率必須增大加熱面積。初步估算表明，用于所有效的加熱面積隨效數(shù)成比例增加，這樣一來蒸汽節(jié)省量逐漸減少的同時，投資費用顯著增加。
[0004]2.熱力蒸汽再壓縮技術(shù)(TVR):熱力蒸汽再壓縮時，根據(jù)熱栗原理，來自沸騰室的蒸汽被壓縮到加熱室的較高壓力；即能量被加到蒸汽上。由于與加熱室壓力相對應(yīng)的飽和蒸汽溫度更高，使得蒸汽能夠再用于加熱。為此采用蒸汽噴射壓縮器。它們是根據(jù)噴射栗原理來操作，沒有活動件，設(shè)計簡單而有效，并能確保最高的工作可靠性。使用一臺熱力蒸汽壓縮器與增加一效蒸發(fā)器具有相同的節(jié)省蒸汽/節(jié)能效果。熱力蒸汽壓縮器的操作需要一定數(shù)量的新蒸汽，即所謂的動力蒸汽。這些動力蒸汽必須被傳送到下一效，或者被送至冷凝器作為殘余蒸汽。包含在殘余蒸汽中的剩余能量大約與動力蒸汽所提供的能量相當(dāng)。
[0005]3.機(jī)械蒸汽再壓縮技術(shù)(MVR):機(jī)械蒸汽再壓縮時，通過機(jī)械驅(qū)動的壓縮機(jī)將蒸發(fā)器蒸出的蒸汽壓縮至較高壓力。因此再壓縮機(jī)也作為熱栗來工作，給蒸汽增加能量。與用循環(huán)工藝流體(即封閉系統(tǒng)，制冷循環(huán))的壓縮熱栗相反，因為蒸汽再壓縮機(jī)是作為開放系統(tǒng)來工作，故可將其視為特殊的壓縮熱栗。在蒸汽壓縮和隨后的加熱蒸汽冷凝之后，冷凝液離開循環(huán)。加熱蒸汽(熱的一側(cè))與二次蒸汽(冷的一側(cè))被蒸發(fā)器的換熱表面分隔開來。開放式壓縮熱栗與封閉式壓縮熱栗的對比表明:在開放系統(tǒng)中的蒸發(fā)器表面基本上取代了封閉系統(tǒng)中工藝流體膨脹閥的功能。通過使用相對少的能量，即在壓縮熱栗情況下的壓縮機(jī)葉輪的機(jī)械能，能量被加入工藝加熱介質(zhì)中并進(jìn)入連續(xù)循環(huán)。在此情況下，不需要一次蒸汽作為加熱介質(zhì)。
[0006]以上三種蒸發(fā)濃縮工藝各有優(yōu)點，但是還存在不足:均采用管殼式換熱器(包括降膜蒸發(fā)器、升膜蒸發(fā)器、立式列管強(qiáng)制換熱器、臥式列管強(qiáng)制換熱器等)進(jìn)行換熱蒸發(fā)，占用面積大，使用上存在空間的局限，不便于維修保養(yǎng);管殼式換熱器傳熱效能低，使得冷熱物料之間的傳熱溫差較大，降低了成品的濃縮質(zhì)量;需要采用大量的蒸汽進(jìn)行換熱，增加了運行成本。
【實用新型內(nèi)容】
[0007]為解決上述問題，本實用新型提供一種結(jié)構(gòu)簡單，占用面積少，操作靈活，耗能少，傳熱效率高，可對熱能進(jìn)行多級利用，運行成本低，節(jié)能環(huán)保的板式換熱器濃縮系統(tǒng)及其濃縮工藝。
[0008]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用的技術(shù)方案是:
[0009]—種板式換熱器濃縮系統(tǒng)，包括:原料罐;蒸餾水板式換熱器，設(shè)有第一進(jìn)料口、第一出料口、進(jìn)水口、第一出水口 ；蒸汽板式換熱器，設(shè)有第二進(jìn)料口、第二出料口、蒸汽進(jìn)口、第二出水口；板式強(qiáng)制循環(huán)換熱器，包括強(qiáng)制循環(huán)栗、第三進(jìn)料口、第三出料口、循環(huán)蒸汽進(jìn)口、第三出水口；分離器，分離器上端和下端分別設(shè)有、循環(huán)蒸汽出口、排料口，分離器的一側(cè)設(shè)有第四進(jìn)料口 ；MVR壓縮機(jī)系統(tǒng);蒸餾水罐;控制系統(tǒng);其中所述原料罐通過進(jìn)料栗與第一進(jìn)口連接，所述第一出料口與第二進(jìn)料口連接，所述第二出料口與第三進(jìn)料口連接，所述第三出料口與第四進(jìn)料口連接，蒸餾水罐通過水栗與進(jìn)水口連接，所述第二出水口、第三出水口分別與蒸餾水罐連接，所述循環(huán)蒸汽出口連接MVR壓縮機(jī)系統(tǒng)并通過MVR壓縮機(jī)系統(tǒng)與循環(huán)蒸汽進(jìn)口連接，所述排料口連接強(qiáng)制循環(huán)栗，并通過強(qiáng)制循環(huán)栗與第三進(jìn)料口連接，所述蒸汽進(jìn)口外接供氣裝置，所述控制系統(tǒng)分別與進(jìn)料栗、水栗、MVR壓縮機(jī)系統(tǒng)、強(qiáng)制循環(huán)栗、供氣裝置連接。
[0010]—種板式換熱器濃縮系統(tǒng)的濃縮工藝，包括以下步驟:
[0011 ]原料預(yù)熱:通過進(jìn)料栗將原料液進(jìn)入蒸餾水板式換熱器，同時水栗將蒸餾水罐中蒸餾水進(jìn)入餾水板式換熱器與原料進(jìn)行熱交換；隨后原料液再進(jìn)入蒸汽板式換熱器，同時供氣裝置將鮮蒸汽進(jìn)入蒸汽板式換熱器與原料液進(jìn)行熱交換，隨后進(jìn)入板式強(qiáng)制循環(huán)換熱器；
[0012]原料液濃縮:換熱后的原料液進(jìn)入板式強(qiáng)制循環(huán)換熱器進(jìn)行換熱濃縮，隨后進(jìn)入分離器，原料液在分離器下端通過排料口排出，通過強(qiáng)制循環(huán)栗強(qiáng)制將原料液再次進(jìn)入板式強(qiáng)制循環(huán)換熱器進(jìn)行換熱濃縮；
[0013]氣液分離:換熱濃縮后的原料進(jìn)入分離器，產(chǎn)生的蒸汽從分離器上端的循環(huán)蒸汽出口進(jìn)入MVR壓縮機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行加壓升溫，被升溫升壓的二次蒸汽進(jìn)入板式強(qiáng)制循環(huán)換熱器進(jìn)行換熱，達(dá)標(biāo)的濃縮液在分尚器底部的排料口排出；
[0014]蒸餾水利用:蒸汽板式換熱器以及板式強(qiáng)制循環(huán)換熱器換熱后產(chǎn)生的蒸餾水進(jìn)入蒸餾水罐，用作蒸餾水板式換熱器的換熱介質(zhì)。
[0015]本實用新型中，原料罐用于放置待濃縮原料液;換熱器用于對原料液預(yù)熱升溫至達(dá)到蒸發(fā)的溫度;強(qiáng)制換熱器用于將預(yù)熱后的原料液與分離器中被升溫加壓的蒸汽進(jìn)行強(qiáng)制熱交換濃縮;分離器用于將經(jīng)過板式強(qiáng)制循環(huán)換熱器過的原料液進(jìn)行濃縮分離，以及將未達(dá)到合格的原料液和原料液產(chǎn)生的蒸汽回至板式強(qiáng)制循環(huán)換熱器再次換熱；MVR壓縮機(jī)系統(tǒng)用于對分離器中原料液上部的氣體進(jìn)行加熱升溫;蒸餾水罐用于收集板式換熱器以及板式強(qiáng)制循環(huán)換熱器換熱后產(chǎn)生的水并將收集的水用作換熱介質(zhì);控制系統(tǒng)用于控制原料液以及換熱介質(zhì)的流量。
[0016]本實用新型的有益效果在于:
[0017]1.本實用新型采用了板式蒸發(fā)器作為強(qiáng)制換熱設(shè)備，與傳統(tǒng)的管式蒸發(fā)器比較，具有以下特點(I)傳熱效率高，K值一般為3500-5800kW/(m2K)，比管殼式蒸發(fā)器高2-4倍，因而在同等條件下所需傳熱面小；(2)結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，克服空間局限的場合；(3)質(zhì)量輕，傳熱板薄，耗用金屬量少，每平方米加熱面積約消耗金屬1kg僅為列管式加熱器的1/3-1/4; (4)加熱物料在加熱器中停留時間短，內(nèi)部死角少，衛(wèi)生條件好，適用于熱敏性物料的加熱；(5)操作靈活，設(shè)備余量大，可以根據(jù)需要增加或減少板片的數(shù)量以改變其加熱面積，或改變工作條件，設(shè)備規(guī)格幅度很大；(6)可使用較低溫度的熱源，回收低溫?zé)嵩粗械臒崃?，冷熱物料之間的傳熱溫差可減少到4-5°C。
[0018]2.本實用新型采用了 MVR(機(jī)械式蒸汽再壓縮)技術(shù)，使用較少的鮮蒸汽加熱，對熱能進(jìn)行多級利用，減少了對鍋爐設(shè)備的依賴，減少了污染物，更加節(jié)能環(huán)保。
[0019]3.本實用新型工藝流程簡單，易于實現(xiàn)，通過PLC控制系統(tǒng)對原料液流量、換熱介質(zhì)進(jìn)行控制，自動化程度高，運行成本低，符合可持續(xù)發(fā)展要求，可廣泛應(yīng)用于實際工業(yè)生產(chǎn)過程中。
【附圖說明】
[0020]圖1是本實用新型的系統(tǒng)連接示意圖。
[0021]附圖標(biāo)號說明:1_原料罐；11-進(jìn)料栗;2-蒸餾水板式換熱器;21-第一進(jìn)料口；22-第一出料口；23-進(jìn)水口 ；24-第一出水口；3-蒸汽板式換熱器;31-第二進(jìn)料口；32-第二出料口；33-蒸汽進(jìn)口 ；34_第二出水口 ；4_板式強(qiáng)制循環(huán)換熱器;41-強(qiáng)制循環(huán)栗；42-第三進(jìn)料口 ；43-第三出料口 ；44-循環(huán)蒸汽進(jìn)口 ；45-第三出水口 ；5-分離器;51-循環(huán)蒸汽出口；52-排料口；53-第四進(jìn)料口 ；6_離心壓縮機(jī);7-蒸餾水罐;71-水栗。
【具體實施方式】
[0022]請參閱圖1所示，本實用新型關(guān)于一種板式換熱器濃縮系統(tǒng)，包括:原料罐I;蒸餾水板式換熱器2，設(shè)有第一進(jìn)料口 21、第一出料口 22、進(jìn)水口 23、第一出水口 24;蒸汽板式換熱器3，設(shè)有第二進(jìn)料口 31、第二出料口 32、蒸汽進(jìn)口 33、第二出水口 34;板式強(qiáng)制循環(huán)換熱器4，包括強(qiáng)制循環(huán)栗41、第三進(jìn)料口 42、第三出料口 43、循環(huán)蒸汽進(jìn)口 44、第三出水口 45;分離器5，分離器5上端和下端分別設(shè)有循環(huán)蒸汽出口 51、排料口 52，分離器5的一側(cè)設(shè)有第四進(jìn)料口 53;MVR壓縮機(jī)系統(tǒng);蒸餾水罐7;控制系統(tǒng);其中所述原料罐I通過進(jìn)料栗11與第一進(jìn)口 21連接，所述第一出料口 22與第二進(jìn)料口 31連接，所述第二出料口 32與第三進(jìn)料口 42連接，所述第三出料口 43與第四進(jìn)料口 53連接，蒸餾水罐7通過水栗71與進(jìn)水口 23連接，所述第二出水口 34、第三出水口 45分別與蒸餾水罐7連接，所述循環(huán)蒸汽出口 51連接MVR壓縮機(jī)系統(tǒng)并通過MVR壓縮機(jī)系統(tǒng)與循環(huán)蒸汽進(jìn)口 44連接，所述排料口 52連接強(qiáng)制循環(huán)栗41，并通過強(qiáng)制循環(huán)栗41與第三進(jìn)料口 42連接，所述蒸汽進(jìn)口 33外接供氣裝置，所述控制系統(tǒng)分別與進(jìn)料栗11、水栗71、MVR壓縮機(jī)系統(tǒng)、強(qiáng)制循環(huán)栗41、供氣裝置連接。
[0023]本實施例中，MVR壓縮機(jī)系統(tǒng)包括至少兩臺相互串聯(lián)的離心壓縮機(jī)6，其中分離器5上端的循環(huán)蒸汽出口 51與第一臺離心壓縮機(jī)6連接，最后一臺離心壓縮機(jī)6與板式強(qiáng)制循環(huán)換熱器4的循環(huán)蒸汽進(jìn)口 44連接。
[0024]采用上述方案，通過設(shè)置至少兩臺相互串聯(lián)的離心壓縮機(jī)6，保證對分離器5中原料液產(chǎn)生的蒸汽進(jìn)行充足的升溫，提高換熱濃縮的效果，本實施例中離心壓縮機(jī)6為兩臺。
[0025]本實施例中，控制系統(tǒng)為PLC控制系統(tǒng)。
[0026]本實施例中，分離器5的底部設(shè)置有密度計顯示密和觀察視鏡。
[0027]采用上述方案，通過在分離器5底部設(shè)置密度計顯示密和觀察視鏡，可實時觀察原料液是否達(dá)標(biāo)排放。
[0028]本實施例中，分離器5下端的排料口52連接有循環(huán)管和排料管，其中排料管與強(qiáng)制循環(huán)栗41連接。
[0029]采用上述方案，達(dá)標(biāo)后的濃縮液從排料管排出，沒有達(dá)標(biāo)的進(jìn)入循環(huán)管后通過強(qiáng)制循環(huán)栗41進(jìn)入板式強(qiáng)制循環(huán)換熱器4繼續(xù)換熱濃縮至達(dá)標(biāo)。
[0030]本實用新型的工作過程如下:
[0031 ]原料預(yù)熱:通過進(jìn)料栗11將原料液進(jìn)入蒸餾水板式換熱器2，同時水栗71將蒸餾水罐7中蒸餾水進(jìn)入蒸餾水板式換熱器2與原料進(jìn)行熱交換;隨后原料液再進(jìn)入蒸汽板式換熱器3，同時供氣裝置將鮮蒸汽進(jìn)入蒸汽板式換熱器3與原料液進(jìn)行熱交換，隨后進(jìn)入板式強(qiáng)制循環(huán)換熱器4;
[0032]原料液濃縮:換熱后的原料液進(jìn)入板式強(qiáng)制循環(huán)換熱器4進(jìn)行換熱濃縮，隨后進(jìn)入分離器5，原料液在分離器5下端通過排料口 52排出，通過強(qiáng)制循環(huán)栗強(qiáng)41制將原料液再次進(jìn)入板式強(qiáng)制循環(huán)換熱器4進(jìn)行換熱濃縮；
[0033]氣液分離:換熱濃縮后的原料進(jìn)入分離器5，產(chǎn)生的蒸汽從分離器5上端的循環(huán)蒸汽出口 51進(jìn)入MVR壓縮機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行加壓升溫，被升溫升壓的二次蒸汽進(jìn)入板式強(qiáng)制循環(huán)換熱器4進(jìn)行換熱，達(dá)標(biāo)的濃縮液在分尚器5底部的排料口 52排出；
[0034]蒸餾水利用:蒸汽板式換熱器3以及板式強(qiáng)制循環(huán)換熱器4換熱后產(chǎn)生的蒸餾水進(jìn)入蒸餾水罐7，用作蒸餾水板式換熱器2的換熱介質(zhì)。
[0035]以上實施方式僅僅是對本實用新型的優(yōu)選實施方式進(jìn)行描述，并非對本實用新型的范圍進(jìn)行限定，在不脫離本實用新型設(shè)計精神的前提下，本領(lǐng)域普通工程技術(shù)人員對本實用新型的技術(shù)方案作出的各種變形和改進(jìn)，均應(yīng)落入本實用新型的權(quán)利要求書確定的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種板式換熱器濃縮系統(tǒng)，其特征在于，包括 原料觸; 蒸餾水板式換熱器，設(shè)有第一進(jìn)料口、第一出料口、進(jìn)水口、第一出水口； 蒸汽板式換熱器，設(shè)有第二進(jìn)料口、第二出料口、蒸汽進(jìn)口、第二出水口 ； 板式強(qiáng)制循環(huán)換熱器，包括強(qiáng)制循環(huán)栗、第三進(jìn)料口、第三出料口、循環(huán)蒸汽進(jìn)口、第三出水口； 分離器，分離器上端和下端分別設(shè)有、循環(huán)蒸汽出口、排料口，分離器的一側(cè)設(shè)有第四進(jìn)料口 ；MVR壓縮機(jī)系統(tǒng);蒸餾水罐;控制系統(tǒng)； 其中所述原料罐通過進(jìn)料栗與第一進(jìn)口連接，所述第一出料口與第二進(jìn)料口連接，所述第二出料口與第三進(jìn)料口連接，所述第三出料口與第四進(jìn)料口連接，蒸餾水罐通過水栗與進(jìn)水口連接，所述第二出水口、第三出水口分別與蒸餾水罐連接，所述循環(huán)蒸汽出口連接MVR壓縮機(jī)系統(tǒng)并通過MVR壓縮機(jī)系統(tǒng)與循環(huán)蒸汽進(jìn)口連接，所述排料口連接強(qiáng)制循環(huán)栗，并通過強(qiáng)制循環(huán)栗與第三進(jìn)料口連接，所述蒸汽進(jìn)口外接供氣裝置，所述控制系統(tǒng)分別與進(jìn)料栗、水栗、MVR壓縮機(jī)系統(tǒng)、強(qiáng)制循環(huán)栗、供氣裝置連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的板式換熱器濃縮系統(tǒng)，其特征在于，所述MVR壓縮機(jī)系統(tǒng)包括至少兩臺相互串聯(lián)的離心壓縮機(jī)，其中分離器上端的循環(huán)蒸汽出口與第一臺離心壓縮機(jī)連接，最后一臺離心壓縮機(jī)與板式強(qiáng)制循環(huán)換熱器的循環(huán)蒸汽進(jìn)口連接。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的板式換熱器濃縮系統(tǒng)，其特征在于，所述控制系統(tǒng)為PLC控制系統(tǒng)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的板式換熱器濃縮系統(tǒng)，其特征在于，所述分離器的底部設(shè)置有密度計顯示密和觀察視鏡。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的板式換熱器濃縮系統(tǒng)，其特征在于，所述分離器下端的排料口連接有循環(huán)管和排料管，其中排料管與強(qiáng)制循環(huán)栗連接。
【文檔編號】B01D1/26GK205598682SQ201620418391
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年5月10日
【發(fā)明人】郭亮, 周齊, 張小江, 鮑燕娟, ?？?
【申請人】深圳市瑞升華科技股份有限公司