CN115193071B - 一种酒糟液蒸发浓缩系统及其蒸发浓缩方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种酒糟液蒸发浓缩系统，包括一给料罐、一凝水预热器、一蒸汽预热器、一蒸发器、一收料罐、一离心蒸汽压缩机、一加热器与一冷凝器。在该蒸发器进料口内壁处形成有使料液在蒸发器内侧壁形成涡流的一螺旋部，该蒸汽预热器的出料口与螺旋部之间通过一直管道连接；在该冷凝器的排水口与离心蒸汽压缩机的进水口之间连接有一循环水管道，在该循环水管道上设置有一比例阀。本发明还公开了基于上述酒糟液蒸发浓缩系统的酒糟液蒸发浓缩方法。本发明无需额外增加蒸汽，蒸发速度快，蒸发浓缩效率高，降低能耗和运行费用，保证整个蒸发浓缩过程的稳定运行。

Description

一种酒糟液蒸发浓缩系统及其蒸发浓缩方法

技术领域

本发明涉及蒸发浓缩技术领域，尤其涉及一种酒糟液蒸发浓缩系统及其蒸发浓缩方法。

背景技术

在酒精生产过程中，发酵醪液蒸馏出酒精后，会留下富含蛋白质的酒糟液，酒糟液经固液分离后成滤渣和滤液两部分，其中滤渣即为酒糟，酒糟经管束干燥机干燥后可用于生产全酒糟烘干饲料，而滤液经蒸发浓缩后也被送入干燥机干燥，干燥后的产品也可用于生产全酒糟烘干饲料。

对于酒糟液分离出的滤液中仍然会含有大量的蛋白质，直接排放不仅会污染环境，还造成营养物质流失，为此，通常对滤液进行蒸发浓缩，以回收滤液中的营养物质，蒸发浓缩滤液必然需要热量，而目前市面上采用的蒸发浓缩设备大多需要额外准备蒸汽进行蒸发浓缩，而且蒸发效率低，蒸发浓缩效率低，能源消耗大，生产成本高。

发明内容

针对上述不足，本发明的目的在于提供一种酒糟液蒸发浓缩系统及其蒸发浓缩方法，无需额外增加蒸汽，蒸发速度快，蒸发浓缩效率高，降低能耗和运行费用，保证整个蒸发浓缩过程的稳定运行。

本发明为达到上述目的所采用的技术方案是：

一种酒糟液蒸发浓缩系统，其特征在于，包括：

一给料罐；

一凝水预热器，其进料口与给料罐的出料口通过一进料管道连接，在该进料管道上设置有一进料泵；

一蒸汽预热器，其进料口与凝水预热器的出料口连接；

一蒸发器，其进料口与蒸汽预热器的出料口连接，在该蒸发器内壁上设置有一压力传感器；

一收料罐，其进料口与蒸发器的出料口连接；

一离心蒸汽压缩机，其进气口与蒸发器的排气口连接，在该离心蒸汽压缩机内壁上设置有一温度传感器；

一加热器，其进气口与离心蒸汽压缩机的排气口连接，该加热器与蒸发器之间通过一料液循环管道连接，在该料液循环管道上设置有一循环泵，该加热器的排水口与凝水预热器的进水口连接；

一冷凝器，其进水口与凝水预热器的排水口连接；

其中，在该蒸发器进料口内壁处形成有使料液在蒸发器内侧壁形成涡流的一螺旋部，该蒸汽预热器的出料口与螺旋部之间通过一直管道连接；在该冷凝器的排水口与离心蒸汽压缩机的进水口之间连接有一循环水管道，在该循环水管道上设置有一比例阀。

作为本发明的进一步改进，在所述离心蒸汽压缩机的排气口与加热器的进气口之间连接有一加热蒸汽管道，在该加热蒸汽管道上设置有一蒸汽流量阀。

作为本发明的进一步改进，所述离心蒸汽压缩机的进气口与蒸发器的排气口之间通过一蒸汽管道连接，在该蒸汽管道上设置有一汽液分离器与一第一稳压阀。

作为本发明的进一步改进，所述第一稳压阀的开度与汽液分离器内的蒸汽压力正相关。

作为本发明的进一步改进，在所述加热器的排水口与凝水预热器的进水口之间连接有一冷凝水管道，在该冷凝水管道上设置有一第二稳压阀。

基于上述酒糟液蒸发浓缩系统的酒糟液蒸发浓缩方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）进料泵将给料罐内的料液压入凝水预热器中预热；

（2）在凝水预热器中预热后的料液压入蒸汽预热器内进行进一步预热，直到接近蒸发温度；

（3）接近蒸发温度的料液沿直管道进入蒸发器的螺旋部，在螺旋部产生旋涡，并在螺旋部末端切入到蒸发器内部，沿蒸发器内表面形成旋转涡流，加热蒸发，料液受热蒸发后产生的二次蒸汽在蒸发器中分离，二次蒸汽被离心蒸汽压缩机吸入；而分离了二次蒸汽后的料液被循环泵送入加热器中；

（4）进入离心蒸汽压缩机内的二次蒸汽被压缩形成加热蒸汽，然后被送入加热器中；

（5）送入加热器中的加热蒸汽与料液进行热交换变成冷凝水，冷凝水进入凝水预热器中，给料液进行预热；热交换后的料液在循环泵的作用下再次被送入蒸发器中进行下一次的蒸发；

（6）料液经过在加热器与蒸发器中的多次加热蒸发后形成过饱和溶液，排出至收料罐；

（7）从加热器送入凝水预热器中的冷凝水对料液进行预加热之后，进入冷凝器，并由循环水管道送回离心蒸汽压缩机，对离心蒸汽压缩机内温度进行调节，具体为：对离心蒸汽压缩机内部温度设定一预设温度，由温度传感器实时检测离心蒸汽压缩机内部温度作为反馈温度，同时，由压力传感器实时检测蒸发器的管程压力；根据预设温度与反馈温度获得流量给定值，根据预设温度、反馈温度和管程压力获得自适应冷凝水给定值；比例阀控制数据包括所述流量给定值与所述自适应冷凝水给定值，根据所述比例阀控制数据生成开度指令，由开度指令调节设置于循环水管道上的比例阀开度，由此，对离心蒸汽压缩机内温度进行调节。

作为本发明的进一步改进，在所述步骤（3）中，二次蒸汽被离心蒸汽压缩机吸入之前，先通过汽液分离器将水与二次蒸汽分离，分离了水的二次蒸汽再吸入离心蒸汽压缩机中压缩，在所述步骤（5）中，根据离心蒸汽压缩机中加热蒸汽的压力与温度的乘积，自动调节第二稳压阀的开度。

作为本发明的进一步改进，在所述步骤（4）中，还包括以下步骤：获取连接加热器的加热蒸汽管道入口处的实时蒸汽温度值T1，计算实时蒸汽温度值T1与预设温度T0的差值，并与预设差值Δt做对比，当|T1-T0|≤Δt时，控制离心蒸汽压缩机的功率保持不变；当|T1-T0|＞Δt时，对离心蒸汽压缩机的功率进行调节。

作为本发明的进一步改进，当|T1-T0|≤Δt时，对进入加热蒸汽管道内的蒸汽流量进行调节，具体为：当T1＞T0时，控制蒸汽流量阀的开度减小；当T1＜T0时，控制蒸汽流量阀的开度增大。

作为本发明的进一步改进，在所属步骤（5）中所使用的加热器为管壳式换热器，所述蒸发器为MVR蒸发器，所述冷凝器为蒸汽冷凝器。

本发明的有益效果为：

（1）通过采用料液加热蒸发过程产生的蒸汽作为料液浓缩的能源，无需额外增加蒸汽，可以降低能耗和运行费用，并且保证整个蒸发浓缩过程的平稳运行。

（2）通过将加热蒸汽与料液交换完热量后的冷凝水打入凝水预热器对料液进行预热，进一步的利用了蒸汽中的剩余热量，再将利用完热量的冷凝水循环至离心蒸汽压缩机内，对离心蒸汽压缩机内部温度进行精确调节，以便于可以采用更合适的温度对蒸汽进行加热，获得加热蒸汽，提高蒸发浓缩效率。

（3）通过将在蒸汽预热器内预热后接近蒸发温度的料液沿直管道进入蒸发器的螺旋部，在螺旋部发生旋转，产生旋涡，并在螺旋部末端切入到蒸发器内部，沿蒸发器内表面形成旋转涡流，而料液不是以直接坠落方式下落，因此，提高了料液蒸发的比表面积，也就是提高了单位体积料液的蒸发面积，加大了料液的蒸发速度。

（4）通过对离心蒸汽压缩机内部温度进行实时检测，对蒸发器内部压力进行实时检测，获得包含流量给定值与自适应冷凝水给定值的比例阀控制数据，根据比例阀控制数据即可生成开度指令，来调节比例阀开度。由此，通过调节比例阀开度来调节冷凝水的进水量，从而实现对离心蒸汽压缩机内部温度进行精确调节，以便于可以采用更精确的温度对蒸汽进行加热，获得加热蒸汽，提高蒸发浓缩效率。

上述是发明技术方案的概述，以下结合附图与具体实施方式，对本发明做进一步说明。

附图说明

图1为本发明的整体结构框图；

图2为本发明中蒸发器的一剖面图。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达到预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对本发明的具体实施方式详细说明。

请参照图1，本发明实施例提供一种酒糟液蒸发浓缩系统，包括：

一给料罐1，用于存放酒糟液，即料液；

一凝水预热器2，其进料口与给料罐1的出料口通过一进料管道20连接，在该进料管道20上设置有一进料泵21，进料泵21的设置可以为料液增加动力，保证其进入凝水预热器2时的顺畅性；

一蒸汽预热器3，其进料口与凝水预热器2的出料口连接；

一蒸发器4，其进料口与蒸汽预热器3的出料口连接，在该蒸发器4内壁上设置有一压力传感器，用于实时检测蒸发器4内部压力；

一收料罐5，其进料口与蒸发器4的出料口连接；

一离心蒸汽压缩机6，其进气口与蒸发器4的排气口连接，在该离心蒸汽压缩机6内壁上设置有一温度传感器，用于实时检测离心蒸汽压缩机6内部温度；

一加热器7，其进气口与离心蒸汽压缩机6的排气口连接，该加热器7与蒸发器4之间通过一料液循环管道70连接，在该料液循环管道70上设置有一循环泵71，该加热器7的排水口与凝水预热器2的进水口连接；

一冷凝器8，其进水口与凝水预热器2的排水口连接；

其中，在该蒸发器4进料口内壁处形成有使料液在蒸发器4内侧壁形成涡流的一螺旋部41，该蒸汽预热器3的出料口与螺旋部41之间通过一直管道40连接，如图2所示；在蒸汽预热器3内预热后接近蒸发温度的料液沿直管道40进入蒸发器4的螺旋部41，在螺旋部41发生旋转，产生旋涡，并在螺旋部41末端切入到蒸发器4内部，沿蒸发器4内表面形成旋转涡流，而料液不是以直接坠落方式下落，因此，提高了料液蒸发的比表面积，也就是提高了单位体积料液的蒸发面积，加大了料液的蒸发速度。

同时，在该冷凝器8的排水口与离心蒸汽压缩机6的进水口之间连接有一循环水管道80，在该循环水管道80上设置有一比例阀81，通过调节比例阀81可以调节冷凝水进入离心蒸汽压缩机6的进水量，从而实现对离心蒸汽压缩机6内部温度进行精确调节，以便于可以采用更合适的温度对蒸汽进行加热，获得加热蒸汽，提高蒸发浓缩效率。

通过采用料液加热蒸发过程产生的蒸汽作为料液浓缩的能源，无需额外增加蒸汽，可以降低能耗和运行费用，并且保证整个蒸发浓缩过程的平稳运行。

通过将加热蒸汽与料液交换完热量后的冷凝水打入凝水预热器对料液进行预热，进一步的利用了蒸汽中的剩余热量，再将利用完热量的冷凝水循环至离心蒸汽压缩机6内，对离心蒸汽压缩机6内部温度进行精确调节，以便于可以采用更合适的温度对蒸汽进行加热，获得加热蒸汽，提高蒸发浓缩效率。

为了对进入加热器7的加热蒸汽的流量及温度进行调节，本实施例在所述离心蒸汽压缩机6的排气口与加热器7的进气口之间连接有一加热蒸汽管道60，在该加热蒸汽管道60上设置有一蒸汽流量阀61，通过调节蒸汽流量阀61的开度大小，即可对加热蒸汽管道60内蒸汽温度进行调节，提高了蒸汽温度的稳定性。

为了便于二次蒸汽能够进入离心蒸汽压缩机6，本实施例所述离心蒸汽压缩机6的进气口与蒸发器4的排气口之间通过一蒸汽管道43连接，在该蒸汽管道43上设置有一汽液分离器44与一第一稳压阀42。通过汽液分离器44将二次蒸汽中带的水分离，避免水进入离心蒸汽压缩机6中。具体的，所述第一稳压阀42的开度与汽液分离器44内的蒸汽压力正相关，由此，通过控制第一稳压阀42的开度来调节汽液分离器44内的蒸汽压力。

同时，在所述加热器7的排水口与凝水预热器2的进水口之间连接有一冷凝水管道22，在该冷凝水管道22上设置有一第二稳压阀23，用以控制冷凝水的流向。

本发明实施例还提供了基于上述酒糟液蒸发浓缩系统的酒糟液蒸发浓缩方法，包括以下步骤：

（1）进料泵21将给料罐1内的料液压入凝水预热器2中预热；

（2）在凝水预热器2中预热后的料液压入蒸汽预热器3内进行进一步预热，直到接近蒸发温度；

（3）接近蒸发温度的料液沿直管道40进入蒸发器4的螺旋部41，在螺旋部41产生旋涡，并在螺旋部41末端切入到蒸发器4内部，沿蒸发器4内表面形成旋转涡流，加热蒸发，料液受热蒸发后产生的二次蒸汽在蒸发器4中分离，二次蒸汽被离心蒸汽压缩机6吸入；而分离了二次蒸汽后的料液被循环泵71送入加热器7中；通过将在蒸汽预热器3内预热后接近蒸发温度的料液沿直管道40进入蒸发器4的螺旋部41，在螺旋部41发生旋转，产生旋涡，并在螺旋部41末端切入到蒸发器4内部，沿蒸发器4内表面形成旋转涡流，而料液不是以直接坠落方式下落，因此，提高了料液蒸发的比表面积，也就是提高了单位体积料液的蒸发面积，加大了料液的蒸发速度；

（4）进入离心蒸汽压缩机6内的二次蒸汽被压缩形成加热蒸汽，然后被送入加热器7中；

（5）送入加热器7中的加热蒸汽与料液进行热交换变成冷凝水，冷凝水进入凝水预热器2中，给料液进行预热；热交换后的料液在循环泵71的作用下再次被送入蒸发器4中进行下一次的蒸发；

（6）料液经过在加热器7与蒸发器4中的多次加热蒸发后形成过饱和溶液，排出至收料罐5；

（7）从加热器7送入凝水预热器2中的冷凝水对料液进行预加热之后，进入冷凝器8，并由循环水管道80送回离心蒸汽压缩机6，对离心蒸汽压缩机6内温度进行调节，具体为：对离心蒸汽压缩机6内部温度设定一预设温度，由温度传感器实时检测离心蒸汽压缩机6内部温度作为反馈温度，同时，由压力传感器实时检测蒸发器4的管程压力；根据预设温度与反馈温度获得流量给定值，根据预设温度、反馈温度和管程压力获得自适应冷凝水给定值；比例阀控制数据包括所述流量给定值与所述自适应冷凝水给定值，根据所述比例阀控制数据生成开度指令，由开度指令调节设置于循环水管道80上的比例阀开度，由此，对离心蒸汽压缩机6内温度进行调节。

通过对离心蒸汽压缩机6内部温度进行实时检测，对蒸发器4内部压力进行实时检测，获得包含流量给定值与自适应冷凝水给定值的比例阀控制数据，根据比例阀控制数据即可生成开度指令，来调节比例阀开度。由此，通过调节比例阀开度来调节冷凝水的进水量，从而实现对离心蒸汽压缩机6内部温度进行精确调节，以便于可以采用更精确的温度对蒸汽进行加热，获得加热蒸汽，提高蒸发浓缩效率。

在所述步骤（3）中，二次蒸汽被离心蒸汽压缩机6吸入之前，先通过汽液分离器44将水与二次蒸汽分离，分离了水的二次蒸汽再吸入离心蒸汽压缩机6中压缩，防止水进入离心蒸汽压缩机6中，在所述步骤（5）中，根据离心蒸汽压缩机6中加热蒸汽的压力与温度的乘积，自动调节第二稳压阀23的开度，由此，起到稳定蒸汽压力、温度控制的作用。

在所述步骤（4）中，还包括以下步骤：获取连接加热器7的加热蒸汽管道60入口处的实时蒸汽温度值T1，计算实时蒸汽温度值T1与预设温度T0的差值，并与预设差值Δt做对比，当|T1-T0|≤Δt时，控制离心蒸汽压缩机6的功率保持不变；当|T1-T0|＞Δt时，对离心蒸汽压缩机6的功率进行调节。由此，根据实时蒸汽温度值T1与预设温度T0的差值大小，来控制离心蒸汽压缩机6的功率，从而能够在降低能量的情况下更好地保证加热器7的加热蒸汽管道60入口处的蒸汽温度，以便于更好地保证蒸汽温度的稳定性。

具体的，当|T1-T0|≤Δt时，对进入加热蒸汽管道60内的蒸汽流量进行调节，具体为：当T1＞T0时，控制蒸汽流量阀61的开度减小；当T1＜T0时，控制蒸汽流量阀61的开度增大。由此，根据实时蒸汽温度值T1与预设温度T0的差值大小，来控制蒸汽流量阀61的开度大小，从而对蒸汽温度进行调节，以使蒸汽温度与预设温度在合理差值范围内，提高了蒸汽温度的稳定性。

在所属步骤在所属步骤（5）中所使用的加热器为管壳式换热器，所述蒸发器为MVR蒸发器，所述冷凝器为蒸汽冷凝器，管壳式换热器采用螺旋管束设计，可以最大限度的增加湍流效果，加大换热效率，MVR蒸发器便于对于对料液进行循环加热蒸发，蒸汽冷凝器结构简单，冷凝效果好，大大降低使用成本。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的技术范围作任何限制，故采用与本发明上述实施例相同或近似的技术特征，而得到的其他结构，均在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种酒糟液蒸发浓缩装置，其特征在于，包括：

一给料罐；

一凝水预热器，其进料口与给料罐的出料口通过一进料管道连接，在该进料管道上设置有一进料泵；

一蒸汽预热器，其进料口与凝水预热器的出料口连接；

一蒸发器，其进料口与蒸汽预热器的出料口连接，在该蒸发器内壁上设置有一压力传感器；

一收料罐，其进料口与蒸发器的出料口连接；

一离心蒸汽压缩机，其进气口与蒸发器的排气口连接，在该离心蒸汽压缩机内壁上设置有一温度传感器；

一加热器，其进气口与离心蒸汽压缩机的排气口连接，该加热器与蒸发器之间通过一料液循环管道连接，在该料液循环管道上设置有一循环泵，该加热器的排水口与凝水预热器的进水口连接；

一冷凝器，其进水口与凝水预热器的排水口连接；

其中，在该蒸发器进料口内壁处形成有使料液在蒸发器内侧壁形成涡流的一螺旋部，该蒸汽预热器的出料口与螺旋部之间通过一直管道连接；在该冷凝器的排水口与离心蒸汽压缩机的进水口之间连接有一循环水管道，在该循环水管道上设置有一比例阀；

在所述离心蒸汽压缩机的排气口与加热器的进气口之间连接有一加热蒸汽管道；

加热蒸汽管道入口处的实时蒸汽温度值T1，计算实时蒸汽温度值T1与预设温度T0的差值，并与预设差值Δt做对比，当|T1-T0|≤Δt时，控制离心蒸汽压缩机的功率保持不变；当|T1-T0|＞Δt时，对离心蒸汽压缩机的功率进行调节；

当|T1-T0|≤Δt时，对进入加热蒸汽管道内的蒸汽流量进行调节，具体为：当T1＞T0时，控制蒸汽流量阀的开度减小；当T1＜T0时，控制蒸汽流量阀的开度增大。

2.根据权利要求1所述的酒糟液蒸发浓缩装置，其特征在于，在该加热蒸汽管道上设置有一蒸汽流量阀。

3.根据权利要求1所述的酒糟液蒸发浓缩装置，其特征在于，所述离心蒸汽压缩机的进气口与蒸发器的排气口之间通过一蒸汽管道连接，在该蒸汽管道上设置有一汽液分离器与一第一稳压阀。

4.根据权利要求3所述的酒糟液蒸发浓缩装置，其特征在于，所述第一稳压阀的开度与汽液分离器内的蒸汽压力正相关。

5.根据权利要求1所述的酒糟液蒸发浓缩装置，其特征在于，在所述加热器的排水口与凝水预热器的进水口之间连接有一冷凝水管道，在该冷凝水管道上设置有一第二稳压阀。

6.基于权利要求1至5中任一所述酒糟液蒸发浓缩装置的酒糟液蒸发浓缩方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）进料泵将给料罐内的料液压入凝水预热器中预热；

（2）在凝水预热器中预热后的料液压入蒸汽预热器内进行进一步预热，直到接近蒸发温度；

（3）接近蒸发温度的料液沿直管道进入蒸发器的螺旋部，在螺旋部产生旋涡，并在螺旋部末端切入到蒸发器内部，沿蒸发器内表面形成旋转涡流，加热蒸发，料液受热蒸发后产生的二次蒸汽在蒸发器中分离，二次蒸汽被离心蒸汽压缩机吸入；而分离了二次蒸汽后的料液被循环泵送入加热器中；

（4）进入离心蒸汽压缩机内的二次蒸汽被压缩形成加热蒸汽，然后被送入加热器中；

（5）送入加热器中的加热蒸汽与料液进行热交换变成冷凝水，冷凝水进入凝水预热器中，给料液进行预热；热交换后的料液在循环泵的作用下再次被送入蒸发器中进行下一次的蒸发；

（6）料液经过在加热器与蒸发器中的多次加热蒸发后形成过饱和溶液，排出至收料罐；

（7）从加热器送入凝水预热器中的冷凝水对料液进行预加热之后，进入冷凝器，并由循环水管道送回离心蒸汽压缩机，对离心蒸汽压缩机内温度进行调节，具体为：对离心蒸汽压缩机内部温度设定一预设温度，由温度传感器实时检测离心蒸汽压缩机内部温度作为反馈温度，同时，由压力传感器实时检测蒸发器的管程压力；根据预设温度与反馈温度获得流量给定值，根据预设温度、反馈温度和管程压力获得自适应冷凝水给定值；比例阀控制数据包括所述流量给定值与所述自适应冷凝水给定值，根据所述比例阀控制数据生成开度指令，由开度指令调节设置于循环水管道上的比例阀开度，由此，对离心蒸汽压缩机内温度进行调节；

在步骤（4）中，还包括以下步骤：获取连接加热器的加热蒸汽管道入口处的实时蒸汽温度值T1，计算实时蒸汽温度值T1与预设温度T0的差值，并与预设差值Δt做对比，当|T1-T0|≤Δt时，控制离心蒸汽压缩机的功率保持不变；当|T1-T0|＞Δt时，对离心蒸汽压缩机的功率进行调节；

当|T1-T0|≤Δt时，对进入加热蒸汽管道内的蒸汽流量进行调节，具体为：当T1＞T0时，控制蒸汽流量阀的开度减小；当T1＜T0时，控制蒸汽流量阀的开度增大。

7.根据权利要求6所述的酒糟液蒸发浓缩方法，其特征在于，在步骤（3）中，二次蒸汽被离心蒸汽压缩机吸入之前，先通过汽液分离器将水与二次蒸汽分离，分离了水的二次蒸汽再吸入离心蒸汽压缩机中压缩，在步骤（5）中，根据离心蒸汽压缩机中加热蒸汽的压力与温度的乘积，自动调节第二稳压阀的开度。

8.根据权利要求6所述的酒糟液蒸发浓缩方法，其特征在于，在步骤（5）中所使用的加热器为管壳式换热器，所述蒸发器为MVR蒸发器，所述冷凝器为蒸汽冷凝器。

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