CN103060480A - 板式蒸发器以及在精制糖厂蒸发***中的应用 - Google Patents

Abstract

在精制糖糖厂生产中，带有3效预热器的两效蒸发***，先将物料经过3效板式预热器加热，使之达到合适的蒸发温度，然后进入板式蒸发器进行蒸发浓缩。本发明是二效蒸发，在经过蒸发后的糖浆都经过气液分离器对糖浆和汁汽进行气液分离。分离后的糖汁进入下效蒸发(煮糖工段煮炼)，汁汽抽去作为下一效蒸发器或预热器热源。本蒸发***使用板式蒸发器，对热能利用效率高，故能使用较低温度的热源，对于提高糖厂热力利用有着显著效果。同时，板式蒸发器具有热效率高，结垢速率低，运行周期长，操作灵活简便等特点，且整套***占地面积小，对于厂房空间局限要求不高，适用范围广，是一种值得推广的新型蒸发***。

Description

板式蒸发器以及在精制糖厂蒸发***中的应用

技术领域

本发明涉及制糖生产设备的改进，特别是针对精制糖厂的糖汁蒸发设备的改进及应用。 

背景技术

蒸发是糖厂热力***的中心，既是高温蒸汽的消耗者，也是低温蒸汽的供应站，还是锅炉入炉水及其他工艺用水的主要来源。随着工业技术的迅猛发展，糖厂的蒸发***及设备亦不断地改进和创新，种类非常繁多。长期以来糖厂用蒸发罐主要是以非膜式的列管式蒸发罐为主。我国糖厂使用的标准式蒸发罐(亦称Robert式蒸发罐)以及在其基础上发展的外循环式蒸发罐和多降液管蒸发罐，都属于非膜式蒸发罐。而目前中国的甘蔗糖厂中，蒸发***使用的大多是基于标准式蒸发罐的五效真空蒸发。近年来，经济方面的原因迫使糖厂不断地减少蒸汽消耗，因此，目前以多效蒸发***为基础的、更为有效的蒸发设备及蒸发***的重要性日益突出。从能源经济的观点出发，就更有效的蒸发***来说，其基础是具有高K值、能以低温差运行的蒸发罐。而各种板式蒸发罐就是传统罗伯特式和普通降膜式蒸发罐的一种替代产品。自从1987年以来，制糖工业就巳经取得了使用板式蒸发罐的经验。板式蒸发罐技术可细分为升膜式和降膜式两种。与普通循环和连续流动蒸发罐相比，这种新技术可保证较短的蔗汁停留时间，较低色素形成，减少维修工作且具有更好的传热性能，是一种能提高能源经济性的设备。 

发明内容

本发明的目的是提供一种能够高效节能蒸发设备，解决目前糖厂使用的标准式蒸发罐的五效真空蒸发的蒸汽消耗高、时间长、效果不好的问题，并缩短精制糖厂的糖汁蒸发时间。 

本发明的技术方案是这样实现的： 

将现有糖厂的非膜式的列管式蒸发罐(Robert式蒸发罐)或者外循环式蒸发罐和多降液管蒸发罐用板式蒸发器代替，并将现有糖厂的五效真空蒸发变成三效预热器的两效蒸发***。 

本发明的精制糖厂蒸发***，包括蒸发器和汽水分离器，其特征在于：使用板式蒸发器取代外循环式列管式蒸发罐和多降液管蒸发罐，将五效真空蒸发变成三效预热器的两效蒸发***，它包括预热器、板式蒸发器和汽水分离器，糖汁由泵输出后接一效预热器(PH1)， 加热汽源使用二效板式蒸发器经汽水分离器分离后的汁汽；一效预热器糖汁出口管接去二效预热器，加热汽源使用一效板式蒸发器经汽水分离后的汁汽；二效预热器糖汁出口管接三效预热器，三效预热器加热汽源使用降温降压后的混合蒸汽；一效板式蒸发器接混合蒸汽管作为加热汽源，一效板式蒸发器出口接汽水分离器经分离后，糖汁去往二效板式蒸发器，分离后的汁汽接二效板式蒸发器及二效预热器作为加热汽源使用，而二效汽水分离器出口管接一效预热器和冷凝器。 

所述的三效预热器的两效蒸发***，预热器采用的是板式换热器，板式换热器由一组波纹板片，橡胶密封垫和一副金属框架组成，板片之间构成流道并由密封垫密封，冷热流体在密封垫的引导下分别交替地流过各自的流道并通过板片传递热量。 

所述的汽水分离器是一个压力容器，内部有相关进气构件和液滴捕集构件，气体由上部出口，液相由下部收集，饱和气体在降温或者加压过程中，一部分可凝气体组分形成小液滴随气体一起流动，实现凝液回收或者气相净化。 

所述的板式蒸发器可以看成是由一个板式加热室和一个汁汽分离罐结合而成的蒸发罐。加热室由一定数量的金属板组合而成。两板之间交替作为加热蒸汽的通道和糖汁通道。糖汁在通道中可以呈升膜、降膜或升降膜的移动。物料从板间通过，并被蒸汽加热而蒸发。汽液混合物从出口处排出，然后进入汽水分离器，在分离器中将汽液分离，从而获得浓缩物料和二次蒸汽。在多级蒸发中，浓缩的物料和二次蒸汽将进入下一级蒸发器，继续蒸发。 

采用上述板式蒸发器以后，糖厂的糖汁蒸发工艺流程为： 

带有三效预热器的两效蒸发***，先将物料经过三效板式预热器加热，使之达到合适的蒸发温度，然后进入板式蒸发器进行蒸发浓缩。本发明是二效蒸发，在经过蒸发后的糖浆都经过气液分离器对糖浆和汁汽进行气液分离。分离后的糖汁进入下效蒸发(煮糖工段煮炼)，汁汽抽去作为下一效蒸发器或预热器热源。 

本发明精制糖厂蒸发***的有益效果： 

本发明蒸发***采用的板式蒸发器是近年发展起来的一种新型高效节能蒸发设备，和传统的管式蒸发器比较，具有如下特色和优点： 

(1)本发明蒸发***使用板式蒸发器，对热能利用效率高，故能使用较低温度的热源，对于提高糖厂热力利用有着显著效果。同时，板式蒸发器具有热效率高，结垢速率低，运行周期长，操作灵活简便等特点，且整套***占地面积小，对于厂房空间局限要求不高，适用范围广，是一种值得推广的新型蒸发***。 

(2)传热效率高，K值一般为3500～5800kW/(m²·K)，比管壳式蒸发器高2～4倍， 因而在同等条件下所需传热面积小； 

(3)结构紧凑，体积小，特别适用于老厂改造、技改等充分利用原有设备，克服空间局限的场合； 

(4)质量轻，传热板薄，耗用金属量少，每平方米加热面积约消耗金属10kg，仅为列管式加热器的1/3～1/4； 

(5)加热物料在加热器中停留时间短，内部死角少，卫生条件好，适用于热敏性物料的加热； 

(6)操作灵活，设备余量大，可以根据需要增加或减少板片的数量以改变其加热面积，或改变工作条件，设备规格的幅度很大，每片换热片的尺寸，小的可到0.5m²，大的可达1.3m²，每台设备的换热面积可在1～1000m²之间； 

(7)可使用较低温度的热源，回收低温热源中的热量，冷热物料之间的传热温差可减少到4～5℃。 

由于能源价格的上涨和环保的要求，工业上对节能设备的需求增长迅速，板式蒸发器的研究和应用近年来发展很快。无论是国内国外，作为一种新型节能蒸发设备，板式蒸发器已经广泛应用于冶金、食品、造纸、空调、化工及海水淡化等行业。 

附图说明：

图1是本发明的工艺流程示意图。其中：1是一效板式蒸发器，2是一效汽水分离器，3是二效板式蒸发器，4是二效汽水分离器，PH1是一效预热器，PH2是二效预热器，PH3是三效预热器。 

图2-4是本发明板式蒸发***中板式蒸发器设备图。其中：8是板式蒸发器前端板。9是板式蒸发器波纹板片。10是板式蒸发器后端板。11是蒸发器的蒸汽进口。12是蒸发后的糖液汁汽混合物出口。13是蒸发器冷凝水出口。14是蒸发器糖汁进口。15是板式蒸发器框架的活动压板，作用是固定并压紧蒸发器板片。16是板式蒸发器框架的立柱。17是蒸发器的压紧螺杆。18是蒸发器的压紧螺杆的螺帽。 

具体实施方式：

本发明是以板式蒸发器为基础的带有三效预热器的两效蒸发***，由于板式蒸发器具有较高的传热K值，故体积小，结构紧凑，占地面积小，既达到节能降耗的效果，还能较好的解决了厂房空间局限的问题。 

现结合附图1说明本发明的实施例： 

如附图1所示，进入蒸发***糖汁温度为84℃，锤度为62°Bx，先经一效预热器PH1 加热至95℃，加热汽源使用二效板式蒸发器3经汽水分离器分离后的汁汽。一效预热器出来后的糖汁再经二效预热器PH2加热，使用一效板式蒸发器1经一效汽水分离器2分离后的汁汽作为加热汽源。从二效板式蒸发器3经二效汽水分离器4出来的糖汁温度为108℃，接着进入三效预热器PH3进行加热，在三效预热器PH3中，使用降温降压后的混合蒸汽作为加热热源。经过三效预热后，糖汁温度达到112℃，可以进入板式蒸发器进行蒸发。一效板式蒸发器1使用降温降压后温度为120℃的混合蒸汽进行蒸发，蒸发后的糖汁进入汽水分离器中进行分离。分离后糖汁进入下效板式蒸发器继续蒸发，汁汽可达110℃，进入下效板式蒸发器及二效预热器PH2作为加热热源。经二效蒸发后，糖浆锤度为73°Bx，温度106.19℃，可进入煮糖工段进行煮炼，而从二效汽水分离器出来的汁汽温度为100℃，部分抽去作为一效预热器热源，剩余部分进入冷凝器。蒸发***热力平衡计算如下表： 

由上表不难看出，由于板式蒸发器具有较高的热传输值，使得进行热交换的介质之间温度差变得很小，可以使用较低温度的热源，从而增加了经济效益。 

如附图2-4所示：8-板式蒸发器前端板。9-板式蒸发器波纹板片。10-板式蒸发器后端板。11-蒸发器蒸汽进口。12-蒸发后的糖液汁汽混合物出口。13-蒸发器冷凝水出口。14-蒸发器糖汁进口。15-板式蒸发器框架的活动压板，作用是固定并压紧蒸发器板片。16-板式蒸发器框架的立柱。17-蒸发器的压紧螺杆。18-蒸发器的压紧螺杆的螺帽。糖汁从蒸发器糖汁进口14进入板式蒸发器，加热蒸汽从板式蒸发器加热蒸汽进口11进入蒸发器，蒸发器中的波纹板片9之间形成缝隙通道，两板之间交替为蒸汽通道及糖汁通道，加热蒸汽在通道中与糖汁进行热交换，将糖汁加热至沸点并蒸发水分。进行蒸发后的糖液汁汽混合物从出口12出来，进入汽水分离器中进行汽液分离，从而获得浓缩糖汁和二级蒸汽即所谓的汁汽。冷凝水则从蒸发器冷凝水出口13流出。使用的板式加热器体积小，结构紧凑，占地面积比标准式蒸发罐小得多，且具有较高的灵活性，通过增加或减少加热板片的数量即可改变加热面积和容积，无论对糖厂的新建、扩建或技改都有着很大的优势。 

Claims (3)

1.一种精制糖厂蒸发***，包括蒸发器和汽水分离器，其特征在于：使用板式蒸发器取代外循环式列管式蒸发罐和多降液管蒸发罐，将五效真空蒸发变成三效预热器的两效蒸发***，它包括预热器(PH1、PH2、PH3)、板式蒸发器(1、3)和汽水分离器(2、4)，糖汁由泵输出后接一效预热器(PH1)，加热汽源使用二效板式蒸发器(3)经汽水分离器(4)分离后的汁汽；一效预热器(PH1)糖汁出口管接去二效预热器(PH2)，加热汽源使用一效板式蒸发器(1)经汽水分离后的汁汽；二效预热器(PH2)糖汁出口管接三效预热器(PH3)，三效预热器(PH3)加热汽源使用降温降压后的混合蒸汽；一效板式蒸发器(1)接混合蒸汽管作为加热汽源，一效板式蒸发器(1)出口接汽水分离器(2)经分离后，糖汁去往二效板式蒸发器(3)，分离后的汁汽接二效板式蒸发器(3)及二效预热器(PH2)作为加热汽源使用，而二效汽水分离器(4)出口管接一效预热器和冷凝器。

2.如权利要求1所述的精制糖厂蒸发***，其特征在于：三效预热器的两效蒸发蒸发***，预热器采用的是板式换热器，板式换热器由一组波纹板片，橡胶密封垫和一副金属框架组成，板片之间构成流道并由密封垫密封，冷热流体在密封垫的引导下分别交替地流过各自的流道并通过板片传递热量。

3.根据权利要求1所述的精制糖厂蒸发***，其特征在于：汽水分离器是一个压力容器，内部有相关进气构件和液滴捕集构件，气体由上部出口，液相由下部收集，饱和气体在降温或者加压过程中，一部分可凝气体组分形成小液滴随气体一起流动，实现凝液回收或者气相净化。

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