CN206252860U - 一种二次蒸汽流量恒定的单效蒸发器 - Google Patents

Abstract

本实用新型为一种二次蒸汽流量恒定的单效蒸发器，在生蒸汽的输入管道上依次安装有生蒸汽流量测量送变器、生蒸汽压力调节阀、生蒸汽压力测量送变器和生蒸汽流量调节阀；在二次蒸汽输出管道上安装有二次蒸汽流量测量送变器；分离器顶部安装有二次蒸汽温度测量送变器和二次蒸汽压力测量送变器；分离器底部安装有料液温度测量送变器，各测量送变器和各调节阀连接控制中心。控制中心根据各测量送变器信号值，自动调节相关调节阀，保证本蒸发器产生的二次蒸汽流量恒定，不受干扰影响，用本蒸发器构建多效蒸发器，各效蒸发器的工作稳定，提高蒸发效率，减少生蒸汽的消耗量。关键参数均通过与控制中心相连的测量送变器检测，便于实现远程集中在线控制。

Description

一种二次蒸汽流量恒定的单效蒸发器

技术领域

本实用新型涉及蒸发器技术领域，具体为一种二次蒸汽流量恒定的单效蒸发器。

背景技术

在食品、制药及化工生产中原料液的浓缩工艺广泛使用以生蒸汽为热源的蒸发器。为节能、降低生蒸汽的消耗量，通常用多个单效蒸发器辅以抽真空装置构成多效蒸发器，如常见的三效蒸发器，一、二效蒸发器的二次蒸汽用于其后的蒸发器。

单效蒸发器是多效蒸发器的基本单元。在加工浓度高、粘性大的原料液时，因原料液的流动性差，使用传统的单效蒸发器不易达到产品浓度要求。同时由于原料的粘性大、传统的液位传感器易失效，故只能够通过人工观察、人工操作的方法控制液位，使得蒸发器内的液位不能连续实时监测，也无法实现自动控制。特别是传统的单效蒸发器二次蒸汽的流量上下波动大，呈现非恒流量状态，用其构建多效蒸发器时将会使各级单效蒸发器难以控制，效率变低、产量下降，能耗增加。

实用新型内容

本实用新型的目的是设计一种二次蒸汽流量恒定的单效蒸发器，包括储料罐、加热器、分离器、输料泵、循环泵、出料泵以及相应的传送管道，在生蒸汽的输入管道上安装有生蒸汽流量测量送变器、生蒸汽压力调节阀、生蒸汽压力测量送变器和生蒸汽流量调节阀；在二次蒸汽输出管道上安装有二次蒸汽流量测量送变器；分离器顶部安装有二次蒸汽温度测量送变器和二次蒸汽压力测量送变器；分离器底部安装有料液温度测量送变器，各调节阀为电动调节阀，各测量送变器和各调节阀连接控制中心。所述控制中心根据进入加热器的生蒸汽压力值、二次蒸汽流量值以及分离器底部料液的温度值自动调节生蒸汽输入管道上的生蒸汽压力调节阀和生蒸汽流量调节阀，以保证进入加热器的生蒸汽压力恒定，且其流量保证分离器的二次蒸汽输出管道的二次蒸汽流量恒定在设定的范围内。

本实用新型设计的一种二次蒸汽流量恒定的单效蒸发器，包括储料罐、加热器、分离器、输料泵、循环泵、出料泵以及相应的传送管道。所述分离器为单层结构的罐体，罐体上部连接有二次蒸汽输出管道，下部通过循环泵与加热器底部的壳程进口相连，分离器底部连接有出料管和出料泵。输料泵安装于储料罐和分离器之间的管道上，将来自于储料罐的待浓缩的料液送入分离器下部，保持分离器的液位在设定值范围内。所述加热器为立式列管式换热器，以生蒸气为加热介质，加热器管程为生蒸气通道，壳程为料液通道。本蒸发器工作时，经压力和流量调节的生蒸气进入加热器管程，加热器底部的壳程进口经循环泵连接分离器，分离器内浓度未达要求料液不断经循环泵进入加热器，加热器顶部的壳程出口连接分离器上部，料液在加热器内被生蒸气加热蒸发后生成液气混合物并上升至加热器顶部，通过加热器上部壳程出口连接分离器的管道返回分离器进行液气分离，料液被浓缩，蒸发产生二次蒸汽经液气分离后由分离器顶部二次蒸汽输出管道送出。二次蒸汽输出管道可根据需要连接到冷凝系统、液气分离器及真空系统，或者多效蒸发器的下一效蒸发器。与此同时出料泵定时启动，将浓度达到要求的料液输往成品罐，浓度末达到要求的料液送返分离器继续浓缩直至达到要求。

本实用新型的二次蒸汽流量恒定的单效蒸发器在生蒸汽的输入管道上安装有生蒸汽流量测量送变器、生蒸汽压力调节阀、生蒸汽压力测量送变器和生蒸汽流量调节阀；在二次蒸汽输出管道上安装有二次蒸汽流量测量送变器；分离器顶部安装有二次蒸汽温度测量送变器和二次蒸汽压力测量送变器；分离器底部安装有料液温度测量送变器，各调节阀为电动调节阀，各测量送变器连接控制中心的信号输入端，各调节阀连接控制中心的控制信号输出端。

所述控制中心包括中心处理器、可编程逻辑控制器(PLC)及相应的驱动电路。

所述循环泵与控制中心的信号输出端相连接，控制中心控制循环泵工作，以将分离器内浓度未达要求料液不断送入加热器。

所述生蒸汽输入管道上的生蒸汽流量测量送变器、生蒸汽压力调节阀、生蒸汽压力测量送变器和生蒸汽流量调节阀沿蒸汽流向依次安装。

所述控制中心根据生蒸汽压力测量送变器的输入信号自动调节生蒸汽输入管道上的生蒸汽压力调节阀，以保证进入加热器的生蒸气的压力恒定在设定值范围内。同时所述控制中心根据二次蒸汽流量值以及分离器底部料液的温度值自动调节生蒸汽输入管道上的生蒸汽流量调节阀，以保证分离器的二次蒸汽输出管道的二次蒸汽流量恒定在设定值范围内。进入加热器的生蒸气的压力设定值及二次蒸汽的流量设定值由控制中心根据工艺需求设置。

所述分离器底部相连的出料泵的出口安装有与控制中心连接的浓度检测送变器，其后分两个支管,其中一根支管安装有出料阀，出料阀连接通往成品罐的管道，另一根支管安装有回料阀，回料阀连接分离器下部。出料阀和回料阀为电动调节阀，与控制中心的控制信号输出端连接。控制中心控制出料泵定时启动，出料泵启动，控制中心检测当前出料浓度，当浓度达到设定要求则开通出料阀，关断回料阀，浓度达到要求的浓缩料液经出料阀送往成品罐；反之，关断出料阀，开通回料阀，浓度未达要求的料液返回分离器，进一步浓缩以使料液的浓度符合要求。

本实用新型还配有预热器，所述预热器为卧式列管式换热器，预热器管程为料液通道，壳程为加热介质通道。储料罐的输出管道连接预热器的管程进口，将料液送入预热器，预热器的管程出口经输料泵连接分离器，通过输料泵将预热后的料液输入分离器。加热器管程中的生蒸汽加热料液后产生的冷凝水，经加热器底部的管程出口进入疏水器，疏水器的出口端接入预热器的壳程入口，加热器的冷凝水作为预热器的加热介质，预热器底部的壳程出口为排水口，完成热传递后的冷凝水残液由排水口排出。为便于维护疏水器，疏水器管道安装与之并联的旁路管道，旁路管道上有手动旁路阀；疏水器管道在疏水器的前和/或后配有手动截止阀。

所述分离器侧面设有观察用的视窗，视窗中心高度为所设定分离器液位的高度，视窗外侧安装有摄像头，摄像头视角范围覆盖整个视窗，摄像头与控制中心相连。控制中心通过摄像头采集的图像测定分离器液位的高低。当检测到液位低至所设定的最低液位时，控制中心启动输料泵，对分离器加料，直至其达到设定的最高液位，控制中心关断输料泵。

本实用新型的储料罐经清洗液阀连接清洗液管道，经加料阀连接料液管道，清洗液阀和加料阀为与控制中心相连的电动调节阀，储料罐设有与控制中心相连接的液位测量送变器。正常作业时，控制中心设定储料罐液位，控制中心对加料阀的控制使其储料罐液位保持在设定高度内，清洗液阀保持关断。进行清洗作业时控制中心关断加料阀，开启清洗液阀，并控制使注入储料罐的清洗液达到指定的液位。

所述加热器底部还经手动残液放出阀连接残液出口，供设备维护检修时放出加热器内的残液。

与现有的技术相比，本实用新型的一种二次蒸汽流量恒定的单效蒸发器的优点在于：1、有干扰影响，二次蒸汽流量产生波动时，自动改变生蒸汽的流量，保证蒸发器产生的二次蒸汽流量恒定；用于构建多效蒸发器时能有效稳定各效蒸发器的工作状态，提高蒸发效率，节省生蒸汽的消耗量；2、通过分离器出料泵出口安装的浓度检测送变器，定时检测出料液的浓度，当浓度达到要求时出料，不符合浓度要求时返回分离器进一步分离直至符合浓度要求，产品浓度可精确控制；3、分离器与加热器间采用循环泵进行强制液体循环，在液体浓度高、粘度大的情况下仍可使料液的循环流畅，保持较好的蒸发分离效果，特别适用于逆流三效蒸发器的一效蒸发器；4、采用摄像头采集观察视窗的图像的方法来检测分离器的液位，由控制中心自动控制分离器内的料液液位高度，由于摄像头与料液不直接接触，不会受其浓度、粘度影响失效，检测准确可靠；5、预热器利用生蒸汽在加热器管程中产生的冷凝水的热量，对进入分离器的待浓缩料液进行预热，提高蒸发效率，降低能耗；6、关键参数均通过各测量送变器进行检测，各测量送变器均与控制中心相连，便于实现远程集中在线控制；7、储料罐连接清洗液管道和料液管道，且分别有清洗液阀和加料阀控制选择输入清洗液或料液，方便地满足不同的作业要求。

附图说明

图1为本二次蒸汽流量恒定的单效蒸发器实施例的结构示意图。

图中标号如下：

1、视窗，2、摄像头，3、二次蒸汽输出管道，4、分离器，5、生蒸汽输入管道，6、储料罐，7、加热器，8、手动截止阀，9、疏水器，10、手动旁路阀，11、冷凝水入口，12、预热器，13、排水口，14、残液出口，15、手动残液放出阀，16、浓缩液出口；

SMV、加料阀，SWV、清洗液阀，SHT、液位测量送变器；

EPV生蒸汽压力调节阀，EFV、生蒸汽流量调节阀，EPT、生蒸汽压力测量送变器，EFT、生蒸汽流量测量送变器；

DPT、二次蒸汽压力测量送变器，DTT、二次蒸汽温度测量送变器，DFT、二次蒸汽流量测量变送器；

MCT、浓度检测送变器，MTT、料液温度测量送变器；MSA、输料泵，MCA、循环泵，MBV、回料阀，MOV、出料阀，MOA、出料泵。

具体实施方式

本二次蒸汽流量恒定的单效蒸发器实施例的结构示意图如图1所示。

本二次蒸汽流量恒定的单效蒸发器实施例包括储料罐6、预热器12、加热器7、分离器4、输料泵MSA、循环泵MCA以及出料泵MOA，均稳定安装在地基上。

本例储料罐6经清洗液阀SWV连接清洗液管道，经加料阀SMV连接料液管道，清洗液阀SWV和加料阀SMV为与控制中心相连的电动调节阀，储料罐6设有与控制中心相连接的液位测量送变器SHT。正常作业时，控制中心设定储料罐6液位，控制中心对加料阀SMV的控制使储料罐6内液位保持在设定高度内，清洗液阀SWV保持关断。进行清洗作业时控制中心关断加料阀SMV，开启并控制清洗液阀SWV，使注入储料罐6的清洗液达到指定的液位。

本例预热器12为卧式列管式换热器，储料罐6的输出管道连接预热器12的管程进口，将料液送入预热器12，预热器12的管程出口经输料泵MSA接入分离器4，预热后的料液送入分离器4。加热器7管程中的生蒸汽加热料液后产生冷凝水，经加热器7管程的出口，进入疏水器9，再接入预热器12 的壳程入口，用作加热介质。预热器12底部壳程出口为排水口13，完成热传递的冷凝水由排水口13排出。疏水器9管道安装与之并联的旁路管道，旁路管道上有手动旁路阀10；本例疏水器管道在疏水器9的前和后均配有手动截止阀8。

本例分离器4为单层结构的罐体，罐体上部连接二次蒸汽输出管道3，下部通过循环泵MCA与加热器7下部的壳程进口相连，在加热器7内被加热的料液生成的液气混合物向上运动通过加热器7上部壳程出口连接分离器4的管道返送回分离器4；输料泵MSA将来自储料罐6并经预热器12预热的待浓缩的料液送入分离器4下部，分离器4底部接出料管和出料泵MOA。本例分离器4侧面设有观察用的视窗1，视窗1中心高度为所设定分离器4液位的高度，视窗1外侧安装有摄像头2，摄像头2视角范围覆盖整个视窗，摄像头2与控制中心相连。控制中心通过摄像头2采集的图像测定分离器4液位的高低。当检测到液位低至所设定的最低液位时，控制中心启动输料泵MSA，对分离器4加料，直至其达到所设定的最高液位，控制中心关断输料泵MSA，保证分离器4内的液位始终保持在设定的高度范围内。

本例加热器7为立式列管式换热器，底部的壳程进口经循环泵MCA连接分离器4，分离器4内浓度未达要求料液送入加热器7加热，加热器7顶部的壳程出口经管道连接分离器4上部，在加热器7内被加热的料液生成的液气混合物向上运动通过加热器7上部壳程出口连接分离器的管道返送回分离器4进行汽液分离，加热器7管程进口连接生蒸汽输入管道，加热器7下方的管程出口为冷凝水出口。分离器4内的料液不断经循环泵MCA进入加热器7，随后料液在加热器7内被加热蒸发后生成液气混合物，再进入分离器4进行分离，料液被浓缩，蒸发产生二次蒸汽经液气分离后由顶部二次蒸汽输出管道3送出。

本例在生蒸汽输入管道5上沿蒸汽流向依次安装生蒸汽流量测量送变器EFT、生蒸汽压力调节阀EPV、生蒸汽压力测量送变器EPT和生蒸汽流量调节阀EFV；在二次蒸汽输出管道3上安装有二次蒸汽流量测量送变器DFT；分离器4顶部安装有二次蒸汽温度测量送变器DTT和二次蒸汽压力测量送变器DPT；分离器4底部安装有料液温度测量送变器MTT，各调节阀为电动调节阀，各测量送变器连接控制中心的信号输入端，各调节阀连接控制中心的控制信号输出端。

本例控制中心包括中心处理器、可编程逻辑控制器(PLC)及相应的驱动电路。

本例循环泵MCA与控制中心的信号输出端相连接，控制中心控制循环泵MCA工作。

本例控制中心根据生蒸汽输入管道5上的压力测量送变器EPT的输入信号自动调节生蒸汽输入管道上的生蒸汽压力调节阀EPV以保证进入加热器的生蒸气的压力恒定在设定值范围内，根据二次蒸汽流量值以及分离器4底部料液的温度值自动调节生蒸汽输入管道5上的生蒸汽流量调节阀EFV，以保证分离器4的二次蒸汽输出管道3的二次蒸汽流量恒定在设定值范围内，二次蒸汽的流量设定值由控制中心设置。

本例与分离器4底部相连的出料泵MOA的出口安装有与控制中心连接的浓度检测送变器MCT，其后分两个支管,其中一根支管安装有出料阀MOV，出料阀MOV连接通往成品罐的管道，另一根支管安装有回料阀MBV，回料阀MBV连接分离器4下部。出料阀MOV和回料阀MBV为电动调节阀，与控制中心的控制信号输出端连接。控制中心控制出料泵MOA定时启动，当出料泵MOA启动时，控制中心检测当前出料浓度，当浓度达到设定要求则开通出料阀MOV，关断回料阀MBV，浓度达到要求的浓缩料液经出料阀MOV送往成品罐；反之，关断出料阀MOV，开通回料阀MBV，浓度未达要求的料液返回分离器4，进一步浓缩以使料液的浓度符合要求。

本例加热器7底部还经手动残液放出阀15连接残液出口14，以供维护时放出加热器7内的残液。

上述实施例，仅为对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进一步详细说明的具体个例，本实用新型并非限定于此。凡在本实用新型的公开的范围之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种二次蒸汽流量恒定的单效蒸发器，包括储料罐(6)、加热器(7)、分离器(4)、输料泵(MSA)、循环泵(MCA)、出料泵(MOA)以及相应的传送管道；所述分离器(4)为单层结构的罐体，罐体上部连接二次蒸汽输出管道(3)，下部通过循环泵(MCA)与加热器(7)底部的壳程进口相连；输料泵(MSA)安装于储料罐(6)和分离器(4)之间的管道上，将来自于储料罐(6)的待浓缩料液送入分离器(4)下部，分离器(4)底部接出料管和出料泵(MOA)；所述加热器(7)为立式列管式换热器，底部的壳程进口经循环泵(MCA)连接分离器(4)，分离器(4)内浓度未达要求的料液送入加热器(7)加热，加热器(7)顶部的壳程出口连接分离器(4)上部，在加热器(7)内被加热的料液生成的液气混合物通过加热器上部壳程出口连接分离器(4)的管道返回分离器(4)，加热器(7)管程进口连接生蒸汽输入管道(5)，加热器(7)下方的管程出口为冷凝水出口；分离器(4)内的料液不断经循环泵(MCA)进入加热器(7)，随后料液在加热器(7)内被加热蒸发后生成液气混合物，再进入分离器(4)，料液被浓缩蒸发产生的二次蒸汽由顶部二次蒸汽输出管道(3)送出；其特征在于：

所述生蒸汽输入管道(5)上安装有生蒸汽流量测量送变器(EFT)、生蒸汽压力调节阀(EPV)、生蒸汽压力测量送变器(EPT)和生蒸汽流量调节阀(EFV)；在二次蒸汽输出管道(3)上安装有二次蒸汽流量测量送变器(DFT)；分离器顶部安装有二次蒸汽温度测量送变器(DTT)和二次蒸汽压力测量送变器(DPT)；分离器(4)底部安装有料液温度测量送变器(MTT)，各调节阀为电动调节阀，各测量送变器连接控制中心的信号输入端，各调节阀连接控制中心的控制信号输出端。

2.根据权利要求1所述的单效蒸发器，其特征在于：

所述循环泵(MCA)与控制中心的信号输出端相连接。

3.根据权利要求1所述的单效蒸发器，其特征在于：

所述生蒸汽输入管道(5)上的生蒸汽流量测量送变器(EFT)、生蒸汽压力调节阀(EPV)、生蒸汽压力测量送变器(EPT)和生蒸汽流量调节阀(EFV)沿蒸汽流向依次安装。

4.根据权利要求1所述的单效蒸发器，其特征在于：

所述控制中心包括中心处理器、可编程逻辑控制器及相应的驱动电路。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的单效蒸发器，其特征在于：

所述分离器(4)底部连接的出料泵(MOA)的出口安装有与控制中心连接的浓度检测送变器(MCT)，其后分两个支管,其中一根支管安装有出料阀(MOV)，出料阀(MOV)连接通往成品罐的管道，另一根支管安装有回料阀(MBV)，回料阀(MBV)经管道连接分离器(4)下部；出料阀(MOV)和回料阀(MBV)为电动调节阀，与控制中心的控制信号输出端连接。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的单效蒸发器，其特征在于：

还配有预热器(12)，所述预热器(12)为卧式列管式换热器，储料罐(6)的输出管道连接预热器(12)的管程进口，将料液送入预热器(12)，预热器(12)的管程出口经输料泵(MSA)连接分离器(4)；加热器(7)管程中的生蒸汽加热料液后产生的冷凝水经加热器(7)底部管程出口进入疏水器(9)，疏水器(9)的出口端接入预热器(12)的壳程入口，预热器(12)底部的壳程出口为排水口(13)。

7.根据权利要求6所述的单效蒸发器，其特征在于：

所述疏水器(9)管道安装与之并联的旁路管道，旁路管道上有手动旁路阀(10)；疏水器管道在疏水器(9)的前和/或后配有手动截止阀(8)。

8.根据权利要求1至4中任一项所述的单效蒸发器，其特征在于：

所述分离器(4)侧面设有观察用的视窗(1)，视窗(1)中心高度为所设定分离器(4)液位的高度，视窗(1)外侧安装有摄像头(2)，摄像头(2)视角范围覆盖整个视窗(1)，摄像头(2)与控制中心相连。

9.根据权利要求1至4中任一项所述的单效蒸发器，其特征在于：

所述储料罐(6)经清洗液阀(SWV)连接清洗液管道，经加料阀(SMV)连接料液管道，清洗液阀(SWV)和加料阀(SMV)为与控制中心相连的电动调节阀，储料罐(6)设有与控制中心相连接的液位测量送变器(SHT)。

10.根据权利要求1至4中任一项所述的单效蒸发器，其特征在于：

所述加热器(7)底部还经手动残液放出阀(15)连接残液出口(14)。