CN201978515U - 节能酒窝板降膜蒸发器 - Google Patents

Abstract

一种节能酒窝板降膜蒸发器，包括蒸发器桶体(10)及安装于该蒸发器桶体(10)内的酒窝板换热器(40)，所述蒸发器桶体(10)设有第一蒸汽进口(24)和蒸汽出口(25)；所述第一蒸汽进口(24)和蒸汽出口(25)通过蒸汽管道相连通，且该蒸汽管道上安装有用于产生循环蒸汽的压缩机(22)。使蒸发器不需要蒸汽只耗用少量电能就可使蒸发过程的热能循环利用，达到环保节能的效果，尤其适用于没有蒸汽源的蒸发浓缩过程和热敏感性物料的蒸发浓缩。

Description

节能酒窝板降膜蒸发器

技术领域

本实用新型涉及用物理方法蒸发、浓缩液体或从中分离固态物料的蒸发装置，尤其涉及一种酒窝板降膜蒸发器，特别是涉及采用机械式二次蒸汽再压缩蒸发技术的节能型酒窝板降膜蒸发器。

背景技术

现有技术酒窝板降膜蒸发器利用酒窝板换热器上部的布液器把液体物料均匀地分布在酒窝换热组板外表面，依靠物料重力沿酒窝换热组板外表面向下流动。在酒窝换热组板内腔被压缩升温的通入鲜蒸汽，鲜蒸汽通过板壁传导释放潜热，随后冷却为冷凝水。酒窝换热组板外物料薄膜吸收热量蒸发，产生二次蒸汽从酒窝换热组板之间的四周溢出。由于二次蒸汽通道通畅，薄膜表面产生的二次蒸汽顺利溢出，阻力很小，产生的温差损失也很小。液体向下排出，二次蒸汽主要从酒窝换热组板两侧溢出，减少了二次蒸汽夹带飞沫。如果布液器设计合理，可以不设汽-液分离器。物料在酒窝换热组板表面以薄膜状态向下流动蒸发过程中，薄膜内液体在换热表面不断交换更新，同时在凸凹不平的表面不断伸展、收缩，这些现象都大幅度提高换热效率，加快蒸发速度，使物料在很短的时间里完成蒸发过程。酒窝板降膜蒸发器换热效率高，传热温差小，温差损失小，是目前最先进的蒸发器之一，更适合于温度敏感的物料，防止热敏性物料在蒸发过程中过热。

现有技术机械式二次蒸汽再压缩MVR蒸发器是利用热泵原理，用机械式压缩机把蒸发器的二次蒸汽进行压缩，使之温度升高超过传热温差，压缩后蒸汽作为本蒸发器加热蒸汽使用。使二次蒸发热能循环利用、连续蒸发。只要提供少量电能就可以使热能循环利用、蒸发器连续工作，MVR技术一改蒸发器使用蒸汽的常规，是一种先进的环保节能技术。MVR蒸发器与电热蒸发器有本质区别，电热蒸发器是用电能转化为热能，用电加热导热油或加热水产生蒸汽，再用导热油或蒸汽作热源供给蒸发器工作。MVR用电只是输送蒸发器中的热能，电动机驱动压缩机把含有热能的二次蒸汽压缩升温后作为蒸发器热源。压缩蒸汽在蒸发器内换热冷凝时放出潜热，物料吸收热量蒸发产生二次蒸汽，二次蒸汽再被压缩，热能不断循环。压缩机的作用是蒸汽输送和升压。因此MVR蒸发器不需要建设蒸汽锅炉，耗电量根据物料特性每蒸发一吨水耗电30～120kWh，蒸发成本比蒸汽蒸发降低数倍，特别是要求低温蒸发时尤为明显。

综上所述，现有技术的酒窝板降膜蒸发器换热效率高，传热温差小，更适用热敏感性物料的蒸发浓缩；现有技术的MVR蒸发器一改蒸发器使用蒸汽的常规，只要提供少量电能就可以使热能循环利用、蒸发器连续工作，是一种先进的环保节能蒸发器。目前尚未发现将上述酒窝板降膜蒸发器和MVR技术二者功能相结合的蒸发器产品问世。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于避免上述现有技术的不足之处而提供一种将机械式二次蒸汽再压缩MVR技术应用于酒窝板降膜蒸发器的节能酒窝板降膜蒸发器。

本实用新型解决所述技术问题采用的技术方案是：提供一种节能酒窝板降膜蒸发器，包括蒸发器桶体及安装于该蒸发器桶体内的酒窝板换热器，所述蒸发器桶体设有第一蒸汽进口和蒸汽出口；所述酒窝板换热器包括并联组成的多块酒窝换热组板，每块酒窝换热组板又包括两块点焊在一起且彼此形成空腔的酒窝板；所述酒窝换热组板上设有第二蒸汽进口和第二冷凝水出口；尤其是，所述第一蒸汽进口和蒸汽出口通过蒸汽管道相连通，且该蒸汽管道上安装有用于产生循环蒸汽的压缩机。

所述压缩机包括一台罗茨压缩机或1-2台离心压缩机或高压风机。

临近蒸汽出口处安装有汽-液分离器。

所述酒窝板换热器的上方安装有布液器。

所述蒸发器桶体的内腔底部设有冷凝水储槽和浓缩液储槽。

所述形成空腔的酒窝板，在腔体内的板间距离为20～40mm。

所述酒窝板上冲压形成多个均匀分布的酒窝坑，且相邻的两个酒窝坑间距为200～300mm。

所述酒窝板被冲压形成弯曲板边，并同时形成所述第二蒸汽进口和所述第二冷凝水出口。

同现有技术相比较，本实用新型节能酒窝板降膜蒸发器之有益效果在于：机械式蒸汽再压缩(MVR)蒸发器是先进的节能蒸发器，其中压缩机耗电占蒸发***总耗电的70～90％；为了降低MVR蒸发器的耗电量必须采用水-水传热温差小的蒸发器，而酒窝板降膜蒸发器是水-水传热温差最小、温差损失也最小的蒸发器。因此，本实用新型把两项先进的蒸发技术相结合，充分发挥两项技术的优势，使MVR技术环保节能效果更为明显。

本实用新型令蒸发器不需要外加蒸汽只耗用少量电能就可使蒸发过程的热能循环利用，达到环保节能的效果，尤其适用于没有蒸汽源的蒸发浓缩过程和热敏感性物料的蒸发浓缩。

附图说明

图1为本实用新型节能酒窝板降膜蒸发器的结构示意图；

图2为图1的A-A局部剖视结构示意图；

图3为图1的B-B局部剖视结构示意图；

图4为所述酒窝板降膜蒸发器之酒窝换热组板41一角之局部结构示意图；

图5为图4的C-C剖视结构示意图。

具体实施方式

下面结合各附图对本实用新型作进一步详细说明。

参照图1至图5所示，一种节能酒窝板降膜蒸发器，包括蒸发器桶体10及安装于该蒸发器桶体10内的酒窝板换热器40，所述蒸发器桶体10设有第一蒸汽进口24和蒸汽出口25；所述酒窝板换热器40包括并联组成的多块酒窝换热组板41，每块酒窝换热组板41又包括两块点焊在一起且彼此形成空腔的酒窝板42；所述酒窝换热组板41上设有第二蒸汽进口46和第二冷凝水出口45；所述第一蒸汽进口24和蒸汽出口25通过蒸汽管道相连通，且该蒸汽管道上安装有用于产生循环蒸汽的压缩机22。

压缩机22两端设有波纹管21，23。蒸汽出口25处的蒸汽管道伤设有波纹管26。根据生产能力、物料沸点升高值和蒸发温度限制，压缩机22常用罗茨压缩机和或离心压缩机(高压风机)，一般生产能力较小、沸点升高值大、蒸发温度可以在80℃以上时采用罗茨压缩机。当要求蒸发温度较低、应用真空蒸发、物料沸点升高值较小的情况下一般采用1-2台高压离心风机作压缩机。

临近蒸汽出口25处安装有汽-液分离器28。汽液分离器28设有切向进口27和中心出口20。

所述酒窝板换热器40的上方安装有布液器17。

所述蒸发器桶体10的内腔底部设有冷凝水储槽11和浓缩液储槽12。本实用新型采用换热器、浓缩液槽、冷凝水槽一体设计，进一步简化了设备结构，减小了占地面积。

所述形成空腔的酒窝板42，在腔体内的板间距离为20～40mm。

所述酒窝板42上冲压形成多个均匀分布的酒窝坑43，且相邻的两个酒窝坑43间距为200～300mm。

所述酒窝板42被冲压形成弯曲板边48，并同时形成所述第二蒸汽进口46和所述第二冷凝水出口45。

参照图1所示，本实用新型还包括蒸汽分配板44，支耳14，第一冷凝水出口16和不凝汽出口9，图中29表示二次蒸汽路径。

现有技术酒窝板降膜蒸发器由蒸发器桶体10、浓缩液储槽12、布液器17、封头、酒窝板换热器40组成。酒窝板换热器40由多块酒窝板42组成。酒窝板42是把两张薄板四周封焊，并按一定间距和三角形排列点焊点。然后充高压水将其充涨成板间距10～30mm的换热板，板面按一定间距和三角形排列的点焊点形成酒窝状支点和凹坑，再在换热板边48部开出进汽口和冷凝水排放口。

现有技术酒窝板降膜蒸发器适应较高压力的蒸汽加热，而机械蒸汽再压缩MVR蒸发器加热蒸汽压力较小，压力差与每蒸发一吨水的单位耗电量成正比，为了适应MVR蒸发器的特点要求，本实用新型酒窝板换热器40板间距离要大到20-30mm，由于耐压强度要求降低，可以采用更薄的板材加工。在加工中酒窝坑3距离增大到200-300mm，本实用新型不宜采用点焊后水压缩充涨的工艺，而采用酒窝冲压成型工艺，即用膜具冲压出酒窝坑43，用碾压法弯曲板边48。在碾压弯曲板边48时留出进汽口和冷凝水出口，然后将2块酒窝板片对焊在一起成为酒窝换热板42，最后对进汽口和冷凝水出口进行整形。然后将多块酒窝板42的进汽口焊接在蒸汽分配箱的蒸汽分配板上，把冷凝水出口焊接在冷凝水箱汇集板上。此后就可以把酒窝板换热器40安装在蒸发器桶体10内构成酒窝板蒸发器。

本实用新型针对MVR蒸发器特性对酒窝板换热器40进行优化，适应低压差蒸汽换热要求，不仅把溶液侧温差损失降低到最低，也要把蒸汽侧压差减小到最小；进一步减小了蒸汽流动的阻力，使蒸发器蒸发效率更高，节能效果更好。

本实用新型蒸发器原料经过原料泵输送到板式换热器中，与蒸发器产生的冷凝水换热，回收冷凝水中的热量使原料预热到接近蒸发温度。经过预热后的物料从物料进口18进入布液器17，布液器17把液体物料均匀的分布到每片酒窝板42上面使液体物料沿酒窝板42表面从上向下流动形成一层均匀的液体膜。酒窝板42内是经过压缩机22压缩的加热蒸汽，加热蒸汽一般比物料的沸腾温度高5°～10℃，这个温差使加热蒸汽的热量通过酒窝板42顺利传递给液体物料膜，物料吸收热量蒸发产生二次蒸汽从液体膜溢出，酒窝板42表面产生的二次蒸汽从酒窝板42的间隙流出汇集到酒窝板换热器40的筒体中部，通过出汽口进入汽-液分离器28，酒窝板42表面的液体膜在向下流动的同时不断蒸发浓缩，最终流到酒窝板42最下面，滴落到浓缩液储槽12。浓缩液用浓缩液泵排到蒸发器***之外。二次蒸汽是从切向进入汽液分离器18，在离心作用下，被蒸汽夹带的液滴附着到分离器内壁上流到分离器底部，蒸汽旋转上升从出汽管排除，汽液分离器28将蒸汽中夹带的液滴分离除去，干净的二次蒸汽进入压缩机22。二次蒸汽被压缩，压力上升60～500mba，温度升高5°～20℃成为加热蒸汽，加热蒸汽通过管路24进入蒸汽分配箱把蒸汽均匀的分布到每个酒窝板42的腔体内，加热蒸汽在酒窝板42腔体内与酒窝板42表面的液体物料膜换热，把蒸汽的潜热传递给物料使物料蒸发，进入蒸汽本身冷凝成冷凝水从酒窝板42腔体内壁向下流动最后从下口汇集排入到冷凝水箱11中，冷凝水用冷凝水泵抽出，送到板式换热器与原料换热，回收热量使物料预热，冷凝水被冷却到40度以下排除蒸发器***。

MVR蒸发器中压缩机耗电占蒸发***总耗电的90％。压缩机耗电与出入口压力之差成正比，压缩机压差换算成压缩温差要大于等于换热温差。换热温差是物料沸点升高、蒸发器水传热温差和由于蒸汽阻力产生的温差损失的总和。其中物料的沸点升高是物料本身特性，在一定沸点升高温度之下，选择蒸发器类型使蒸发器换热温差最小。本实用新型蒸发器是针对节能蒸发技术——机械式蒸汽再压缩蒸发器(简称MVR)的单位功耗与传热温差呈正比的特点，为了进一步减低压缩机功耗，经过对各种蒸发器的传热温差特性进行研究比较后采用水传热温差最小、温差损失最小、污垢影响最小的酒窝板降膜式蒸发器与节能蒸发技术MVR相结合组成性能优越的环保节能型酒窝板降膜MVR蒸发器。

以上所述实施方式仅表达了本实用新型的优选实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制；应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围；因此，凡跟本实用新型权利要求范围所做的等同变换与修饰，均应属于本实用新型权利要求的涵盖范围。

Claims (8)

1.一种节能酒窝板降膜蒸发器，包括蒸发器桶体(10)及安装于该蒸发器桶体(10)内的酒窝板换热器(40)，所述蒸发器桶体(10)设有第一蒸汽进口(24)和蒸汽出口(25)；所述酒窝板换热器(40)包括并联组成的多块酒窝换热组板(41)，每块酒窝换热组板(41)又包括两块点焊在一起且彼此形成空腔的酒窝板(42)；所述酒窝换热组板(41)上设有第二蒸汽进口(46)和第二冷凝水出口(45)；其特征在于：

所述第一蒸汽进口(24)和蒸汽出口(25)通过蒸汽管道相连通，且该蒸汽管道上安装有用于产生循环蒸汽的压缩机(22)。

2.如权利要求1所述的蒸发器，其特征在于：所述压缩机包括一台罗茨压缩机或1-2台离心压缩机或高压风机。

3.如权利要求1所述的蒸发器，其特征在于：临近蒸汽出口(25)处安装有汽-液分离器(28)。

4.如权利要求1所述的蒸发器，其特征在于：所述酒窝板换热器(40)的上方安装有布液器(17)。

5.如权利要求1所述的蒸发器，其特征在于：所述蒸发器桶体(10)的内腔底部设有冷凝水储槽(11)和浓缩液储槽(12)。

6.如权利要求1所述的蒸发器，其特征在于：所述形成空腔的酒窝板(42)，在腔体内的板间距离为20～40mm。

7.如权利要求1所述的蒸发器，其特征在于：所述酒窝板(42)上冲压形成多个均匀分布的酒窝坑(43)，且相邻的两个酒窝坑(43)间距为200～300mm。

8.如权利要求1所述的蒸发器，其特征在于：所述酒窝板(42)被冲压形成弯曲板边(48)，并同时形成所述第二蒸汽进口(46)和所述第二冷凝水出口(45)。

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