CN102120091A - 一种采用复合热源的真空蒸发浓缩装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种采用复合热源的真空蒸发浓缩装置，包括真空蒸发器、储热水箱、复合热源及蒸汽回收循环装置。真空蒸发器通过液态加热介质实现蒸发器内物料沸腾并浓缩；储热水箱与所述真空蒸发器相连，并为所述真空蒸发器提供液态加热介质；复合热源与所述储热水箱相连，并为所述储热水箱内的液态加热介质提供热能；蒸汽回收循环装置将真空蒸发器排除的蒸汽回收，循环利用其热量。本发明采用复合热源，真空蒸发器的结构简单、易于维护。

Description

一种采用复合热源的真空蒸发浓缩装置

技术领域

本发明涉及一种化工处理装置，尤其涉及一种采用复合热源的真空蒸发浓缩装置。

背景技术

在蒸发技术领域，现有技术大多采用单一热源为蒸发器提供热传递介质，如果该热源发生故障，则不可避免地会对生产产生影响。

此外，利用各种方法增加被蒸发物料的蒸发液膜面积是提高蒸发速度的常用手段。常用的蒸发器有升膜式蒸发器、降膜式蒸发器和刮板式蒸发器等。升膜式蒸发器的加热室由许多竖直长管组成，料液经预热后由蒸发器底部引入，在加热管内受热沸腾并迅速汽化，生成的蒸汽在加热管内高速上升，沿管壁成膜状上升并继续蒸发，汽液混合物在分离器内分离，完成液由分离器底部排出，二次蒸汽则在顶部导出。降膜式蒸发器和升膜式蒸发器的区别在于，料液是从蒸发器的顶部加入，在重力作用下沿管壁成膜状下降，并在此过程中蒸发增浓，在其底部得到浓缩液。刮板式蒸发器的外壳内带有加热蒸汽夹套，其内装有可旋转的叶片即刮板。料液由蒸发器上部沿切线方向加入，由于重力、离心力和旋转刮板的刮带作用使得溶液在器内壁形成下旋的薄膜，并在此过程中被蒸发浓缩，完成液在底部排出。

中国专利文献CN101053697A公开了一种旋转刮板蒸发器，其电机及传动系统固定在机座上，分离器置于分离筒内且固定在主轴上，分布器固定在主轴上，活动刮板安装在刮板架上，刮板架固定在主轴上，活动刮板侧面紧贴蒸发段内筒壁，蒸发段内筒设在夹套内。工作时，蒸汽通过真空口抽出机外，被随之夹带的物料颗粒被旋转着的分离器阻隔并喷射在分布器的外圆壁上，分布器凭借离心力再将物料甩进圆筒体内壁，并沿内壁不断淌下，在活动刮板的作用下，淌下的物料形成薄膜，膜内的水分子被迅速汽化排出机外，从而达到物料浓缩的目的。

上述蒸发器的缺陷在于所需的设备结构较复杂，尤其在蒸发具有较强腐蚀性的物料时会遇到因设备腐蚀，造成维护工作量大、生产成本高等问题。

发明内容

本发明在于解决现有的蒸发器结构复杂、维护工作量大、生产成本高的问题，进而提供一种结构简单、便于维护管理且采用复合热源的真空蒸发浓缩装置。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：

一种采用复合热源的真空蒸发浓缩装置，包括

真空蒸发器，通过液态加热介质的热传递实现蒸发器内物料沸腾并浓缩；

储热水箱，与所述真空蒸发器相连，并为所述真空蒸发器提供液态加热介质；

复合热源，与所述储热水箱相连，并为所述储热水箱内的液态加热介质提供热能；

所述真空蒸发器包括，

布水组件，置于所述蒸发器的蒸发室内；

升降装置，设置于所述蒸发室内并同所述布水组件固定连接，用于带动所述布水组件周期性升降，使得所述布水组件上升后进入真空腔室，下降后浸入物料液中；

所述升降装置带动所述布水组件上升并浮出物料液面时，在所述布水组件的表面形成物料液膜，液膜经汽化后实现物料的浓缩。

进一步地，还包括蒸汽回收循环装置，其包括，

水喷射真空泵，与所述真空蒸发器的蒸汽出口相连，使所述蒸发器的蒸发室保持真空度并将蒸汽转化为液态介质；

换热水箱，接收所述水喷射真空泵转化的液态介质并传输至所述储热水箱。

所述升降装置包括：

通气管，沿所述真空蒸发室的轴线设置并贯穿所述真空蒸发室的底部；

控制阀组，置于所述真空蒸发室的外部，其输出端连通于所述通气管，其输入端分别与大气和真空抽气管道相连通；

浮筒，其上端设有使筒口封闭的端盖，下端筒口开放，所述通气管的上端口置于所述浮筒内；

限位装置，引导所述浮筒沿竖直方向沉浮；

支撑杆，其一端固定于所述浮筒的上端面，其另一端同所述布水组件固定连接；

所述控制阀组通过所述通气管向所述浮筒内输入空气使其上浮，并通过所述支撑杆带动所述布水组件浮出物料；或者所述控制阀组通过所述通气管从所述浮筒抽出空气使其下沉，并通过所述支撑杆带动所述布水组件浸没于物料中。

所述限位装置包括，

滑槽，平行于所述通气管开设于所述浮筒的内壁；

定位杆，一端垂直固定于所述通气管上，另一端装设有活动设置于所述滑槽内的滑块；

所述浮筒沉浮时，所述滑块在所述滑槽内滑动且引导所述浮筒的运动方向平行于所述通气管。

或者，所述限位装置包括，

导流筒，其内部中空且上下两端开放，通过安装杆固定于所述通气管上，所述通气管位于所述导流筒的轴线上；

所述浮筒套置于所述导流筒的腔室内，所述导流筒引导所述浮筒沉浮的方向平行于所述通气管，所述通气管上端装设有上定位块，所述导流筒底端装设有下定位块，当所述浮筒上升至底端接近所述通气管上端时，所述上定位块阻挡所述下定位块及浮筒继续上升。

所述布水组件由多个平行设置的布水片通过叠加而成，所述布水片的底面沿径向布设有呈放射状的棱条，其中部开设有中心通孔，所述中心通孔的外围开设有外围孔，所述支撑杆的一端穿过所述中心通孔同所述布水组件固定连接。

或者，所述布水组件为通过瓦楞板裹卷而成的瓦楞叠片卷，所述瓦楞板包括面贴合的平板和斜纹瓦楞薄板。

所述浮筒的端盖的下端面设有一倒置的锥状体，所述锥状体同所述通气管的出气口相配合；所述浮筒下降至使所述布水组件完全浸没于物料时，所述锥状体的椎头置入所述通气管的出气口并同其配合连接，阻塞所述控制阀组继续通过所述通气管从所述浮筒中抽出空气。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：

1、通过采用复合热源为蒸发器的物料浓缩提供热能，降低了采用单一热源发生故障时影响生产的风险。

2、通过升降装置控制布水组件周期性地反复处于浸没或高于物料位置的方式，使得布水片离开被加热沸腾的物料液面时，料液在升起的布水片表面形成液膜并汽化，蒸发器的结构简单实用，便于设备维护。

3、通过设置蒸汽回收循环装置，有效回收物料蒸发过程中产生的蒸汽，并循环利用蒸汽含带的热能。

4、通过在浮筒端盖的下端面设一倒置的锥状体，并使得锥状体的椎头在浮筒下降并使得布水组件完全浸没于物料时置入通气管的出气口并同其配合连接，阻塞控制阀组继续通过通气管从浮筒抽出空气，有效避免因过度抽气而造成物料液被抽出的情况。

5、布水组件由多个平行设置的布水片叠加而成，扩大了物料的蒸发面积，增加了蒸发效率，充分合理地利用了蒸发器的内部空间。

6、通过在布水片的底面沿径向布设呈放射状的棱条，可以使得相互重叠的布水片接触面留有间隙，避免在上升过程中互相吸住。

7、通过在布水片上开设中心通孔及外围孔，能够为下层布水片的蒸汽提供上升通道，被布水片上升时带出的物料也能够从外围孔均匀的流下。

8、通过设置限位装置，使得浮筒能够沿竖直方向上升，且不脱落出通气管的范围。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中

图1是真空蒸发器的结构示意图；

图2是重叠布水片的结构示意图；

图3是另一实施例的蒸发器结构示意图；

图4是瓦楞叠片卷的结构示意图；

图5是托盘的结构示意图。

图6是真空蒸发浓缩装置连接关系示意图；

具体实施方式

实施例1

结合图6所示，一种采用复合热源的真空蒸发浓缩装置，包括真空蒸发器、储热水箱、复合热源及蒸汽回收循环装置。真空蒸发器通过液态加热介质实现蒸发器内物料沸腾并浓缩；储热水箱与所述真空蒸发器相连，并为所述真空蒸发器提供液态加热介质；复合热源与所述储热水箱相连，并为所述储热水箱内的液态加热介质提供热能；复合热源可以为太阳能集热器、水源热泵、空气源热泵等组合，本实施例中采用太阳能集热器与水源热泵联合提供热能。蒸汽回收循环装置包括水喷射真空泵和换热水箱，水喷射真空泵与所述真空蒸发器的蒸汽出口相连，使所述蒸发器的蒸发室保持真空度并将蒸汽转化为液态介质；换热水箱接收所述水喷射真空泵转化的液态介质并传输至所述储热水箱，实现对蒸汽热能的回收利用。

真空蒸发浓缩装置的工作过程为：当太阳能集热器以及蒸汽回收循环装置为储热水箱里的液态加热介质提供足够热能，使其满足蒸发器内热传递所需温度时，水源热泵停止工作。当太阳能集热器以及蒸汽回收循环装置无法足量为储热水箱里的液态加热介质提供热能，使其满足蒸发器内热传递所需温度时，水源热泵则开始工作。

结合图1和图2所示，本实施例中，真空蒸发器包括真空蒸发室1、与真空蒸发室1连通的蒸汽出口烟囱2、位于真空蒸发室1底部的进出液口10、位于真空蒸发室1内的布水组件，以及带动布水组件周期性升降的升降装置。

升降装置包括通气管8、控制阀组9、浮筒5、限位装置和支撑杆4。

通气管8沿真空蒸发室1的轴线设置并贯穿真空蒸发室1的底部；控制阀组9置于真空蒸发室1的外部，其输出端连通于通气管8，其输入端分别与大气和真空抽气管道相连通；浮筒5的上端设有使筒口封闭的端盖，下端筒口开放，通气管8的上部置于浮筒5内。限位装置包括滑槽(图中未示)和定位杆7，滑槽平行于通气管8且开设于浮筒5内壁，定位杆7的一端垂直固定于通气管8上，另一端装设有活动设置于滑槽内的滑块(图中未示)。

布水组件由多个平行设置的布水片3叠加而成，相邻布水片3之间通过柔性连接件连接。布水片3的底面沿径向布设有呈放射状的棱条15，该凸出的棱条15可以使得相互重叠的布水片3接触面留有间隙，避免在上升过程中互相吸住；布水片3的中部开设有中心通孔13，中心通孔13的外围开设有外围孔14，能够为下层布水片3的蒸汽提供上升通道，被布水片3上升时带出的物料也能够从孔内均匀的流下；支撑杆4的上部由下往上依次穿过各布水片3的中心通孔13并同位于顶层的布水片3固定连接。

浮筒5端盖的下端面上设有一倒置的锥状体16，锥状体16同通气管8的出气口相配合。

工作时，控制阀组9通过通气管8向浮筒5输入空气使其上浮，定位杆7上的滑块在开设于浮筒5内的滑槽中滑动，引导浮筒5的运动方向平行于通气管8并限定浮筒5底端上升后的位置不高于通气管8的上端，避免浮筒5发生脱落现象。浮筒5通过支撑杆4带动位于顶层的布水片3水平上升，该位于顶层的布水片3再依次带动其下方的布水片3水平上升，布水片3离开被加热沸腾的物料液面12时，料液在升起的布水片3表面形成液膜并汽化，实现物料的浓缩。

待布水片3表面的液膜汽化完毕后，控制阀组9通过通气管8从浮筒5抽出空气使其下沉，并通过支撑杆4带动布水片3浸没于物料中，重新接触物料并完全浸没于物料中。此时，浮筒5上的锥状体16的椎头置入通气管8的出气口并同其配合连接，阻塞控制阀组9继续通过通气管8从浮筒5中抽出空气。

控制阀组9通过周期性的向浮筒5输入或抽出空气，将浮筒5的升降转化为布水片3的升降，实现物料中的水分不断蒸发，控制阀组9可以选用两位三通电磁阀。当物料达到所需浓度时，通过位于真空蒸发室1底部的进出液口10排出物料，完成物料的浓缩过程。

实施例2

结合图3、图4和图5所示，本实施例与实施例1的区别在于布水组件为通过瓦楞板裹卷而成的瓦楞叠片卷17，瓦楞板包括面贴合的平板18和斜纹瓦楞薄板19。该瓦楞叠片卷17固定于一托盘20的上端面，且瓦楞叠片卷17的卷轴垂直于托盘20，托盘20的下端面垂直固定连接于支撑杆4，托盘20呈镂空状，具有透水透气的特性。

与实施例1的另一区别在于限位装置由导流筒6、安装杆11、上定位块21和下定位块22组成。

导流筒6通过安装杆11固定于通气管8上，并且通气管8位于导流筒6的轴线，导流筒6内部中空且上下两端开放，导流筒6的内壁套装于浮筒5的外壁，且引导浮筒5沉浮时的运动方向平行于通气管8，通气管8上端装设有上定位块21，导流筒6底端装设有下定位块22，当浮筒5上升至底端接近通气管8上端时，上定位块21阻挡下定位块22及浮筒5继续上升，避免浮筒5脱落于通气管8之外。

工作时，控制阀组9通过通气管8向浮筒5输入空气使其上浮，导流筒6引导浮筒5的运动方向平行于通气管8。浮筒5通过支撑杆4带动托盘20及瓦楞叠片卷17水平上升。

瓦楞叠片卷17离开被加热沸腾的物料液面12时，料液在升起的瓦楞叠片卷17表面形成液膜并汽化，实现物料的浓缩。

待瓦楞叠片卷17表面的液膜汽化完毕后，控制阀组9通过通气管8从浮筒5抽出空气使其下沉，并通过支撑杆4带动托盘20及瓦楞叠片卷17水平下降，重新接触物料并完全浸没于物料中。此时，浮筒5上的锥状体16的椎头置入通气管8的出气口并同其配合连接，阻塞控制阀组9继续通过通气管8从浮筒5中抽出空气。

控制阀组9通过周期性的向浮筒5输入或抽出空气，将浮筒5的升降转化为瓦楞叠片卷17的升降，实现物料中水分的不断蒸发，当物料达到所需浓度时，通过位于真空蒸发室1底部的进出液口10排出物料，完成物料的浓缩过程。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (8)

1.一种采用复合热源的真空蒸发浓缩装置，其特征在于：包括，

真空蒸发器，通过液态加热介质的热传递实现蒸发器内物料沸腾并浓缩；

储热水箱，与所述真空蒸发器相连，并为所述真空蒸发器提供液态加热介质；

复合热源，与所述储热水箱相连，并为所述储热水箱内的液态加热介质提供热能；

所述真空蒸发器包括，

布水组件，置于所述蒸发器的蒸发室内；

升降装置，设置于所述蒸发室内并同所述布水组件固定连接，用于带动所述布水组件周期性升降，使得所述布水组件上升后进入真空腔室，下降后浸入物料液中；

所述升降装置带动所述布水组件上升并浮出物料液面时，在所述布水组件的表面形成物料液膜，液膜经汽化后实现物料的浓缩。

2.根据权利要求1所述的真空蒸发浓缩装置，其特征在于：

还包括蒸汽回收循环装置，其包括，

水喷射真空泵，与所述真空蒸发器的蒸汽出口相连，使所述蒸发器的蒸发室保持真空度并将蒸汽转化为液态介质；

换热水箱，接收所述水喷射真空泵转化的液态介质并传输至所述储热水箱。

3.根据权利要求1所述的真空蒸发浓缩装置，其特征在于：

所述升降装置包括：

通气管，沿所述真空蒸发室的轴线设置并贯穿所述真空蒸发室的底部；

控制阀组，置于所述真空蒸发室的外部，其输出端连通于所述通气管，其输入端分别与大气和真空抽气管道相连通；

浮筒，其上端设有使筒口封闭的端盖，下端筒口开放，所述通气管的上端口置于所述浮筒内；

限位装置，引导所述浮筒沿竖直方向沉浮；

支撑杆，其一端固定于所述浮筒的上端面，其另一端同所述布水组件固定连接；

所述控制阀组通过所述通气管向所述浮筒内输入空气使其上浮，并通过所述支撑杆带动所述布水组件浮出物料；或者所述控制阀组通过所述通气管从所述浮筒抽出空气使其下沉，并通过所述支撑杆带动所述布水组件浸没于物料中。

4.根据权利要求3所述的真空蒸发浓缩装置，其特征在于：

所述限位装置包括，

滑槽，平行于所述通气管开设于所述浮筒的内壁；

定位杆，一端垂直固定于所述通气管上，另一端装设有活动设置于所述滑槽内的滑块；

所述浮筒沉浮时，所述滑块在所述滑槽内滑动且引导所述浮筒的运动方向平行于所述通气管。

5.根据权利要求3所述的真空蒸发浓缩装置，其特征在于：

所述限位装置包括，

导流筒，其内部中空且上下两端开放，通过安装杆固定于所述通气管上，所述通气管位于所述导流筒的轴线上；

所述浮筒套置于所述导流筒的腔室内，所述导流筒引导所述浮筒沉浮的方向平行于所述通气管，所述通气管上端装设有上定位块，所述导流筒底端装设有下定位块，当所述浮筒上升至底端接近所述通气管上端时，所述上定位块阻挡所述下定位块及浮筒继续上升。

6.根据权利要求1至5任一所述的真空蒸发浓缩装置，其特征在于：

所述布水组件由多个平行设置的布水片通过叠加而成，所述布水片的底面沿径向布设有呈放射状的棱条，其中部开设有中心通孔，所述中心通孔的外围开设有外围孔，所述支撑杆的一端穿过所述中心通孔同所述布水组件固定连接。

7.根据权利要求1至5任一所述的真空蒸发浓缩装置，其特征在于：

所述布水组件为通过瓦楞板裹卷而成的瓦楞叠片卷，所述瓦楞板包括面贴合的平板和斜纹瓦楞薄板。

8.根据权利要求1至5任一所述的真空蒸发浓缩装置，其特征在于：

所述浮筒的端盖的下端面设有一倒置的锥状体，所述锥状体同所述通气管的出气口相配合；所述浮筒下降至使所述布水组件完全浸没于物料时，所述锥状体的椎头置入所述通气管的出气口并同其配合连接，阻塞所述控制阀组继续通过所述通气管从所述浮筒中抽出空气。

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