CN109745719A - 一种余热热力泵浓缩设备 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及余热热力泵浓缩设备，可有效解决现有技术对环境有一定的污染，且常常出现因人而异的操作流程不明确，导致控制不稳的问题，其解决的技术方案是，压缩机出口与热力泵油分器进口经管道相连通构成热力泵系统，热力泵油分器出口经热源输送管道A、热源输送管道B分别连通加热器A、蒸发器，蒸发器左侧出口经管道与加热器A右侧进口相连通，蒸发器底部出口通过热源输送管道C与加热器A底部出口管道相连通，蒸发器右侧出口管道分支后与冷凝器A相连通，加热器A右侧出口经管道与冷凝器C进口相连通，本发明设备结构简单，维护成本低，导致控制不稳的现象，是制药浓缩设备上的创新。
Description
技术领域
本发明涉及制药技术领域，特别是一种余热热力泵浓缩设备。
背景技术
目前，各大厂家都在提及制药行业的节能减排，建设现代型数字化智能装备，种类各式各样，经过对现有制药浓缩设备的数据统计，以及安全性能的综合考虑，虽然经过各种改进，但对环境还是有一定的污染，而且价格比较昂贵，气密性要好，对设备的制造工艺要求高，由于环境不同，表现的性能各有差异，且常常出现因人而异的操作流程不明确，导致控制不稳的现象，因此，发明一种新的制药浓缩设备势在必行。
发明内容
针对上述情况，为解决现有技术之缺陷，本发明之目的就是提供一种余热热力泵浓缩设备，可有效解决现有技术对环境有一定的污染，而且价格比较昂贵，且常常出现因人而异的操作流程不明确，导致控制不稳的问题。
本发明解决的技术方案是，包括热力泵油分器、压缩机、加热器和冷凝器，压缩机出口与热力泵油分器进口经管道相连通构成热力泵系统，热力泵油分器出口经热源输送管道A、热源输送管道B分别连通加热器A、蒸发器，蒸发器左侧出口经管道与加热器A右侧进口相连通，蒸发器底部出口通过热源输送管道C与加热器A底部出口管道相连通，蒸发器右侧出口管道分支后与冷凝器A相连通，加热器A右侧出口经管道与冷凝器C进口相连通，构成加热系统氟路，冷凝器C出口与压缩机进口相连通，蒸发器顶部出口依次与冷凝器C、冷凝器A、冷凝器B、循环水冷凝器、冷凝物料溶媒储罐相连通，冷凝器B出口经料液回流管道B与加热器B进口相连，加热器B出口与物料储罐相连，冷凝器A经料液回流管道A与料液回流管道B相连通，物料储罐底部出口经料液输送管道分支管道与加热器A、冷凝器B相连接，冷凝物料溶媒储罐经真空管道与真空缓冲罐相连通。
本发明能满足二次能源的充分利用，温度稳定可控，设备结构简单，维护成本低。不需要过多的专业知识，更不会出现因人而异的操作流程不明确，导致控制不稳的现象，是制药浓缩设备上的创新。
附图说明
图1为本发明的结构连接关系示意图。
其中，1a热力泵油分器，1b压缩机，2加热器A，3蒸发器，4冷凝器A，5冷凝器B，6循环水冷凝器，7冷凝物料溶媒储罐，8物料储罐，9真空缓冲罐，10冷凝器C，11加热器B，12热源输送管道A，13热源输送管道B，14热源输送管道C，15料液输送管道，16料液回流管道A、17料液回流管道B，18冷却循环水管道，19真空管道，20放空管道，21管道，F1-F12阀门， TE01温度传感器，TE02温度传感器，TE12温度传感器，TE22温度传感器，TE31温度传感器，TE32温度传感器，TE33温度传感器，PT01压力传感器，PT02真空压力传感器，安全减压阀PT31，LT01液位传感器，LT22液位传感器，M2循环物料出液泵，M3原料进液泵，M4输送泵。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。
由图1给出，本发明包括热力泵油分器、压缩机、加热器和冷凝器，压缩机1b出口与热力泵油分器1a进口经管道相连通构成热力泵系统1，热力泵油分器1a出口经热源输送管道A12、热源输送管道B13分别连通加热器A2、蒸发器3，蒸发器3左侧出口经管道与加热器A2右侧进口相连通，蒸发器3底部出口通过热源输送管道C14与加热器A2底部出口管道相连通，蒸发器3右侧出口管道分支后与冷凝器A4相连通，加热器A2右侧出口经管道与冷凝器C10进口相连通，构成加热系统氟路，冷凝器C10出口与压缩机1进口相连通，蒸发器3顶部出口依次与冷凝器C10、冷凝器A4、冷凝器B5、循环水冷凝器6、冷凝物料溶媒储罐7相连通，冷凝器B5出口经料液回流管道B17与加热器B11进口相连，加热器B11出口与物料储罐8相连，冷凝器A4经料液回流管道A16与料液回流管道B17相连通，物料储罐8底部出口经料液输送管道15分支管道与加热器A2、冷凝器B5相连接，冷凝物料溶媒储罐7经真空管道19与真空缓冲罐9相连通。
为了保证使用效果，所述的循环水冷凝器6与冷却循环水管道18相连。
所述的物料储罐8顶部分别装有放空管道20、管道21，放空管道20、管道21上分别装有阀门F10、阀门F9。
所述的压缩机1b进口管道上安装有温度传感器TE01，压缩机1b与热力泵油分器1a之间的管道上安装有压力传感器PT01，热力泵油分器1a出口处在热源输送管道A12上装有温度传感器TE02。
所述的加热器A2上装有安全减压阀PT31，蒸发器3上装有液位传感器LT22、真空压力传感器PT02、温度传感器TE12，加热器A2右侧出口管道上装有阀门F3，阀门F3两侧的管道之间还装有阀门F2。
所述的蒸发器3与冷凝器A4之间的管道上装有阀门F4，加热器A2与冷凝器B5之间的管道上装有阀门F1、循环物料出液泵M2。
所述的料液回流管道A16上装有阀门F5，料液回流管道B17上装有温度传感器TE32、阀门F6，热源输送管道A12、热源输送管道B13上分别装有阀门F13、阀门F14。
所述的冷凝物料溶媒储罐7顶部装有阀门F7，物料储罐8底部输送管道15上装有阀门F8、过滤器、原料进液泵M3，真空管道19上装有阀门F11，真空缓冲罐9顶部装有阀门F12。
所述的冷凝器C10和冷凝器A4之间的管道上装有温度传感器TE22，加热器B11与物料储罐8之间的管道上装有温度传感器TE33，加热器B11右侧废汽管道上装有温度传感器TE31。
所述的冷凝器C10依次与冷凝器A4、冷凝器B5、循环水冷凝器6、冷凝物料溶媒储罐7按先后的顺序连接构成料液溶媒冷凝系统，物料储罐8与加热器B11、蒸发器3、加热器A2依次连接构成进料系统，真空缓冲罐9依次连接冷凝物料溶媒储罐7、循环水冷凝器6、冷凝器A4、冷凝器B5、冷凝器C10、蒸发器3、加热器A2，构成真空系统。
循环供热部分：热力泵系统1出口通过热源输送管道12、热源输送管道13分别连通加热器A2，蒸发器3，蒸发器3出口通过管道连接至加热器A2右侧进口管道，加热器A2出口管道加装电磁阀门F2和自动调节阀门F3，连通至蒸发器10进口，10蒸发器出口连通至1压缩机进口，1压缩机进口进口安装有温度传感器TE01，出口安装有温度传感器TE02、压力传感器PT01，2加热器侧壁装有安全减压阀PT31，蒸发器3侧壁装有液位计LT22，顶部装有真空压力传感器PT02，温度传感器TE12。
物料蒸发——冷凝部分：加热器A2内的沸腾物料和物料蒸汽通过真空进入蒸发器3，一部分继续升温汽化成蒸汽和加热器A2内的物料蒸汽进入冷凝器C10内冷凝成液态进入冷凝器A4内二次冷凝降温，然后进入冷凝器B5内冷凝降温，再进入循环水冷凝器6冷凝，最后进入冷凝物料溶媒储罐7收集，冷凝器C10出口管道安装有温度传感器TE22。
开机进料部分：物料储罐8的物料通过管道15经过过滤器电动阀门F8、输送泵M3、冷凝器B5到达加热器B11回到物料储罐8。当管道17电动阀门F6关闭，管道16阀门F5打开后进入冷凝器室4，冷凝器A4药液满灌后进入加热器3。
真空部分：真空缓冲罐9的真空通过真空管道19进入冷凝物料溶媒储罐7，一次进入循环水冷凝器6、料液冷凝器B5、料液冷凝器A4、冷凝器C10、蒸发器3、加热器A2。
循环冷却水部分：冷凝器6左右侧进出口为循环冷却水管道。
余热利用部分：加热器B11左下右上口为余热源进出口管道。
工作原理：低温低密度的料液经过加热器B11，利用外部废水废气余热进行加热，升温后的料液通过管道15进入过滤器电动阀门F8、输送泵M3、冷凝器B5，当管道17电动阀门F6关闭，管道16阀门F5打开后进入冷凝器室4，最终到达蒸发器3，由于存在高度差，自流进入加热器A2，通过蒸发器3液位控制进液高度，冷的热力泵氟利昂工质在加热器A2、蒸发器3内吸热，当料液到达一定液位后，在通过循环物料出液泵M2经过冷凝器B5、冷凝器A4加进入蒸发器3循环预热，温度稳定后，开启热力泵1系统循环供热，通过热力泵的作用，把回收的低温氟利昂工质加压推入到加热器A2、蒸发器3给冷的料液加热至沸腾，蒸发器3物料蒸汽通过真空经过冷凝器C10冷凝，此时从加热器A2出来的氟利昂工质经过阀门控制降压节流降低温度进入冷凝器C10吸热，升温后流入热力泵1进口，以此循环进行热量交换工作，料液余热被充分利用，冷凝器C10内被冷凝的物料依次进入冷凝器A4、冷凝器B5进行降温冷却，同时，物料储罐8内的冷物料被输送泵泵入冷凝器A4、冷凝器B5内的升温，当蒸发器3内的液位处于低位时，物料储罐8管道上的输送泵泵料液，冷凝器A4物料被挤出流入到蒸发器3，依次循环加料补液，真空的作用是控制料液沸点和料液溶媒收集，整个过程，料液被加热至蒸发，再被冷凝，低温的物料、热力泵氟利昂工质分别通过关联设备吸热，热力泵本身做功放热。三者共同作用，充分利用余热循环浓缩料液。
节能效果：加热水为例:蒸发器365度蒸发，查表可知：在真空-0.075MPA时，对应的饱和水蒸气潜热值为：2345.5KJ|kg.假设加热1000KG水，此时需要的热量为：Q水=CM（T1-T0）=4.2*1000*（65-20）=189000KJ Q65水汽=2345.5*1000=2345500KJ Q总=Q水+Q水汽=2534500KJ 1KW电能释放出的热量Q电=3600KJ 故需704kw,当利用该设备时通过公式:
m1Cp1+m1r1=m2Cp2+m2r2
Q1=m1Cp1
Q2=m2Cp2
Wη1η2=Q1+Q2
TE32—入口水温20℃ TE33—出口水温50℃（11加热器物料出口温度）
TE01—入口r123温度45℃（1压缩机氟进口温度）
TE02—R123出口温度75℃（1压缩机氟出口温度）
F3和F2—节流器出口温度（10冷凝器进口温度）r2—r123氟汽化潜热2357.5KJ\kg℃r1—水汽化潜热170KJ\kg℃m1—1h循环水量1000kg TE32—初始水温20℃ TE31—废水水温55℃ η1—机械效率0.9 η2—绝热系数0.8
Cp1—水的比热容4.2KJ\kg℃
Cp2—r123热熔0.7KJ\kg℃
由上述公式算出压缩机功率120KW，因此利用此设备蒸发1000KG水比用电节能704\120,约为5.8倍。
经过测试：蒸发四小时的水结果如下：
| 次数 | 测试介质 | 时间 | 蒸发量（kg） | 耗电量（KW） |
| 1 | 水 | 1 | 980 | 128 |
| 2 | 水 | 1 | 1105 | 136 |
| 3 | 水 | 2 | 1980 | 252 |
| 4 | 水 | 3 | 3158 | 381 |
若换成电加热需要的能量经过计算如下：
Q=cmT T=65-20=45 1KW电=3600KJ
| 次数 | 测试介质 | 时间 | 蒸发量（kg） | 耗电量（KW） |
| 1 | 水 | 1 | 980 | 690 |
| 2 | 水 | 1 | 1105 | 778 |
| 3 | 水 | 2 | 1980 | 1394 |
| 4 | 水 | 3 | 3158 | 2223 |
经过对比发现，相同加热相同温度的水消耗的电能大于余热热力泵消耗的电能，而且无环境污染，节能环保。
本发明使用时，可与PLC控制器或微机结合，只要将各阀门设为电动（电磁）阀门，各阀门、传感器与PLC控制器或微机相应接口相连即可，连接方式均为本领域的常见技术，可由本领域的普通技术人员实施得到，PLC控制器的控制程序可由本领域的普通技术人员编程得到，热力泵系统1不断压缩氟昂做功，其进气口温度传感器TE01使系统的过热效果最佳，TE02检测氟利昂系统的排气温度、PT01检测排气压力，系统压力过高自动报警，超出范围停机，进料过程依靠蒸发器3液位传感器LT22限位，实现自动启停输送物料，物料储罐8用于储存物料，液位传感器LT01控制物料储罐8进出物料的液位，根据液位上下限自动报警和保护输送泵，物料通过管道15上的阀门F8、过滤器、原料进液泵M3、冷凝器B5、阀门F5、冷凝器A4、阀门F4进入蒸发器3，冷凝器C10出口的TE22检测冷凝物料溶媒出口的温度，物料在输送过程中，当阀门F4关闭，物料从冷凝器A4顶部侧面分支管道进入蒸发器3，起到边预热边进料的作用，当物料储罐8进液完毕，阀门F4打开，放空冷凝器A4内的物料，冷凝物料溶媒储罐7顶部的阀间F7的开闭控制真空度，防止系统真空过高不稳定，物料储罐8顶部的阀门F9为进料阀，依据LT01液位不通过管道21不断的补充物料，F10为放空阀门，便于系统均压，处于常开状态，当系统物料浓缩到一定浓度时，管道14的密度计自动响应，控制系统停机，真空储罐9顶部的阀门F12处于放空负压状态出料，TE31、TE32、TE33分别探测废汽水、物料进口温度、物料出口温度，及时反馈系统的运行状态，开机运行过程中，各个环节相互制约相互调节，达到无人值守的目的，进而降低了生产成本，高效节能，操作智能化，无需人员值守，是制药浓缩设备上的创新，具有良好的经济和社会效益。
Claims (9)
1.一种余热热力泵浓缩设备，包括热力泵油分器、压缩机、加热器和冷凝器，其特征在于，压缩机(1b)出口与热力泵油分器(1a)进口经管道相连通构成热力泵系统(1)，热力泵油分器(1a)出口经热源输送管道A(12)、热源输送管道B(13)分别连通加热器A(2)、蒸发器(3)，蒸发器(3)左侧出口经管道与加热器A(2)右侧进口相连通，蒸发器(3)底部出口通过热源输送管道C(14)与加热器A(2)底部出口管道相连通，蒸发器(3)右侧出口管道分支后与冷凝器A(4)相连通，加热器A(2)右侧出口经管道与冷凝器C(10)进口相连通，构成加热系统氟路，冷凝器C(10)出口与压缩机(1)进口相连通，蒸发器(3)顶部出口依次与冷凝器C(10)、冷凝器A(4)、冷凝器B(5)、循环水冷凝器(6)、冷凝物料溶媒储罐(7)相连通，冷凝器B(5)出口经料液回流管道B(17)与加热器B(11)进口相连，加热器B(11)出口与物料储罐(8)相连，冷凝器A(4)经料液回流管道A(16)与料液回流管道B(17)相连通，物料储罐(8)底部出口经料液输送管道(15)分支管道与加热器A(2)、冷凝器B(5)相连接，冷凝物料溶媒储罐(7)经真空管道(19)与真空缓冲罐(9)相连通。
2.根据权利要求1所述的余热热力泵浓缩设备，其特征在于，所述的循环水冷凝器(6)与冷却循环水管道(18)相连。
3.根据权利要求1所述的余热热力泵浓缩设备，其特征在于，所述的物料储罐(8)顶部分别装有放空管道(20)、管道(21)，放空管道(20)、管道(21)上分别装有阀门F10、阀门F9。
4.根据权利要求1所述的余热热力泵浓缩设备，其特征在于，所述的压缩机(1b)进口管道上安装有温度传感器TE01，压缩机(1b)与热力泵(1a)之间的管道上安装有压力传感器PT01，热力泵(1a)出口处在热源输送管道A(12)上装有温度传感器TE02。
5.根据权利要求1所述的余热热力泵浓缩设备，其特征在于，所述的加热器A(2)上装有安全减压阀PT31，蒸发器(3)上装有液位传感器LT22、真空压力传感器PT02、温度传感器TE12，加热器A(2)右侧出口管道上装有阀门F3，阀门F3两侧的管道之间还装有阀门F2。
6.根据权利要求1所述的余热热力泵浓缩设备，其特征在于，所述的蒸发器(3)与冷凝器A(4)之间的管道上装有阀门F4，加热器A(2)与冷凝器B(5)之间的管道上装有阀门F1、循环物料出液泵M2。
7.根据权利要求1所述的余热热力泵浓缩设备，其特征在于，所述的料液回流管道A(16)上装有阀门F5，料液回流管道B(17)上装有温度传感器TE32、阀门F6，热源输送管道A(12)、热源输送管道B(13)上分别装有阀门F13、阀门F14。
8.根据权利要求1所述的余热热力泵浓缩设备，其特征在于，所述的冷凝物料溶媒储罐(7)顶部装有阀门F7，物料储罐(8)底部输送管道(15)上装有阀门F8、过滤器、原料进液泵M3，真空管道(19)上装有阀门F11，真空缓冲罐(9)顶部装有阀门F12。
9.根据权利要求1所述的余热热力泵浓缩设备，其特征在于，所述的冷凝器C(10)和冷凝器A(4)之间的管道上装有温度传感器TE22，加热器B(11)与物料储罐(8)之间的管道上装有温度传感器TE33，加热器B(11)右侧废汽管道上装有温度传感器TE31。
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2019
- 2019-03-07 CN CN201910172039.4A patent/CN109745719A/zh not_active Withdrawn
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